浅谈C800小盒透明纸包装机入口通道改造

何成建，赵涛，李力，潘文武，杨洁清

（红云红河集团昆明卷烟厂，云南 昆明 650000）

1 现状

C800小盒透明纸包装机为S1000软盒包装机组的重要组成部分。其生产速度高达800包/分，为超高速烟机设备的典型代表。

“烟包对齐故障”停机现象为C800小盒透明纸包装机的常见故障之一。当监视器屏幕显示“烟包对齐故障”时，需打开C800侧防护罩，检查清理入口通道内的烟包排列情况，并按下烟包对中复位按钮。待该按钮上的指示灯熄灭后，关上防护罩，可再次运行设备。这个过程需要约1min。当设备再次开启时，上下游设备可能会再次停机：

（1）上游机。启动设备时，烟包可能在高空输送带上停止而导致C800包装机一直处于待料状态。这时，设备未停机，但烟包滞留在高空输送带上。此时，重启高空输送通带驱动装置，设备可正常运行。如果重启后，设备仍不能运行，则反复重启，直到可以正常运行。

（2）下游机。该故障发生时，成品烟包在螺旋堆叠器入口被上下两根齿形带夹紧（如图1）。设备正常运行中，这两根同步齿形带所夹紧的烟包，连续向螺旋堆叠器入口输送。当故障停机时，同步齿形带停止运动。再次启动后，齿形带从静止逐渐加速向前移动。加速过程中，齿形带对烟包可能存在压力不稳定现象。由于压力过大，会导致烟包变形加剧，易在螺旋堆叠器入口处卡阻，造成再次停机。当出现二次停机，无论上游机或下游机，每次处理故障至少需要3min。

图1 入口通道同步齿形带斜视图

在设备投入使用的早期，由于存在换牌、频繁更换不同厂家的商标纸等原因，该故障现象频繁发生。据统计，当频繁出现该故障时，单班停机次数可高达8次，有时甚至达15次。按照这个数据计算，单班因“烟包对齐故障”直接停机时间～15min，再加上二次停机的间接停机时间，每个班停机至少15min，有时甚至0.5h。

当该故障次数频繁出现时，可以通过更换同步齿形带来解决。通过查看根据换件记录，5台设备平均每个月就需要更换1对皮带。频繁更换同步齿形带常造成备件供应不足。

因此，如何有效降低“烟包对齐故障”次数，如何提高同步齿形带的使用寿命成了一个亟待解决的问题。

2 原因分析

2.1 “烟包对齐故障”发生过程

“烟包对齐故障”的产生原因：设备在运行过程中，传感器时刻检查烟包在转盘入口处的位置（如图2）。根据烟包实际测出的相位之间的差异，由软件确定入口皮带的趋势矫正。系统将不断检查，使电机不会丢失位置。若测出的定位误差绝对值大于烟包对中误差最大值，设备将会停机，并报警“烟包对齐故障”。

图2 烟包对齐故障原因示意图

2.2 故障原因分析

从2.1可以看出，如果吸取臂位置与烟包位置不同步，将会出现烟包对齐故障。因此，如果需要减少该故障停机次数，必须保证吸取臂位置与烟包位置同步。以下2方面分析吸取臂位置和烟包位置。

（1）吸取臂位置。C800小盒透明纸包装机烟包拾取臂动作为机械传动，其传动平稳，传送位置准确。

（2）烟包位置。烟包由两根同步齿形带压紧后向前传送，齿形带与烟包接触为面接触（如图3）。两对过轮在齿形带内侧与齿形带轮齿接触，辅助同步齿形带来压住烟包。如果同步齿形带夹持烟包的摩擦力不足，烟包将会超前或滞后设定位置。因此，烟包输送平稳性与摩擦力大小有关。

图3 同步齿形带压轮示意图

式中，µ为摩擦系数；N为正压力。

从式（1）可以看到，摩擦力与摩擦系数和正压力有关。同步齿形带与烟包之间的摩擦系数与小盒商标纸材料、同步齿形带表面磨损情况有关。同步齿形带对烟包的正压力与同步齿形带对烟包的压缩量有关。

由于小盒表面材料和同步齿形带表面磨损均为不可控因素，因此只考虑如何稳定同步齿形带正压力。在入口通道内，由于压轮直径偏大（R=27mm），且压轮与压轮间距过大（分别是143mm、147mm、143mm），导致压轮与压轮、带轮与压轮中间区域的齿形带在压缩烟包时，其外侧面不在同一直线上。在入口通道内，压轮、带轮压住烟包（烟包长度为86mm）的接触点至多只有一个，有时连一个接触点也没有（如图2所示A、B、C区域）。当烟包在这4个点，可以保证位置烟包压缩量越接近工艺标准。烟包离压轮位置越近，其压缩量越接近工艺标准；烟包离压轮位置越远，其压缩量偏离工艺标准越大。

从以上分析可以看出，在入口通道传送通道内，同步齿形带对烟包的压缩量不稳定。由此可以推出，齿形带对烟包的正压力不稳定。这里，需要寻找一种方案，将同步齿形带对烟包的压缩量稳定保持在工艺标准值附近。

3 设备改造

查看《C800维修调节手册》可以看到，在整个入口通道传送区域内，必须保证同步齿形带对烟包的压缩量保持1mm。按照质量工艺标准，烟包的宽度为54mm。要保证同步齿形带与烟包达到工艺标准，只需保证同步齿形带之间的距离在53mm。

为了保证内外侧同步齿形带之间的距离满足工艺标准，需要对内外排压轮都进行改造。由于外排和内排的压轮、带轮、同步齿形带均对称布置，只对外侧压轮进行设计及计算。内侧的设计计算方法与外侧相同。

3.1 测量原设备的相关尺寸

经反复测量，两压轮的半径为R=27mm（见图3）。入口带轮与压轮1间的距离、两压轮间距离、压轮2与出口带轮间距离分别为143、147、143mm。

3.2 设计压轮排

将原有的压轮拆除，保留压轮轴。以压轮轴作为固定点，来设计外侧压轮排的中心位置。

（1）横向方向布置。如果以原压轮的接触点布置新压轮，可以选择更小的压轮r=13mm。这样，新压轮与原压轮轴可能存在干涉。为了让开原压轮轴位置，必须将新压轮对称布置在压轮轴两侧。

（2）纵向方向布置。从上述数据可以看出，可以选择r=13mm的压轮。这样，压轮的中心点就必须布置在与两压轮轴心线相距14mm的直线上。为了增加压轮支座的强度，在原压轮与同步齿形带处制作加强筋。

经过试验，当入口带轮中心与最近的压轮中心点纵向距离为68mm时，压轮边缘与带轮边缘的距离为7mm。因此，将该点作为压轮的布置点。点1位置与压轮轴中心纵向距离为73mm。在压轮轴两侧25mm处各布置两个压轮，就是图中点2、3的位置。刚好将这部分区域基本平分，并且，在这段区域上，同步齿形带至少有两个点。

依照此规律，当出口带轮中心与最近的压轮中心点（图4点9位置）纵向距离为53mm时，压轮边缘与带轮边缘的距离为15mm。因此，将该点作为压轮的布置点。在压轮轴两侧25mm处各布置两个压轮。

图4 新设计压轮排中心位置示意图

将点3～点6的区域三等分，点7～点9的区域两等分。根据以上纵横方向上的设计理念布置压轮的中心位置（见图4）。

3.3 外协部门制作压轮排

以相关设计基准布置压轮位置，以这些位置作为基准点画出装配图。根据装配图制作为基础制作压轮排。压轮排辊子半径为13mm。压轮与轴承608（22×8×7）通过小轴（半径为4mm）连接，轴承内圈外端面通过厚度为1mm。

3.4 安装调试

安装压轮排，通过微调内排同步齿形带基座保证入口、出口带轮皮带间（径向）的距离为53mm。调整完成后，使用游标卡尺检查每对同步齿形带对应点之间的距离（图5）。图4中的内外侧压轮点所接触的同步齿形带之间的距离测量值，如表1所示。

图5 改装压轮排后的同步齿形带示意图

表1 在各个点测量同步齿形带间距离值

由表1可知，经检验，实测值都在烟包调整技术的最大偏差值为0.12mm。

4 结语

该改造项目最先运用于12号机。对压轮排的改造，仅对原压轮的辅助压缩功能进行了优化和改进，使设备的技术参数更加合理。该改造未对设备其他功能部件进行任何改造，因此，设备能保持原有的性能。改装压轮排后，“烟包对齐故障”次数显著减少。对在线生产停机情况进行统计，单班偶有一次“烟包对齐故障”，不超过两次。

在两个月时间内，质检人员随机抽查成品烟包，烟包外观、包内烟支均符合云烟（软珍）工艺质量要求。之后，将该改造项目成果推广其余4台设备，取得了良好的效果。经过半年的跟踪观察，单班偶有一次停机故障，5台设备累计更换过一次同步齿形带。从以上数据可以看出，“烟包对齐故障”问题已得到解决。并且，很大程度上提升了同步齿形带的使用寿命。通过对C800小盒透明纸包装机入口通道改造，有效地减少了设备停机次数及停机时间，显著地提高了同步齿形带的使用寿命。