YB65包装机防挤烟装置的设计

2023-09-15查胡杰

机械工程师 2023年9期

查胡杰

（安徽中烟工业有限责任公司滁州卷烟厂，安徽滁州 239000）

0 引言

YB65硬盒条包装机，由于其结构合理、有效作业率较高等性能，在卷烟包装行业中应用较为广泛。但是由于受多种因素的影响，YB65条盒包装机偶有烟包挤坏、设备的相关部件损坏等现象，进而造成小盒烟包外形不方正等质量问题。通过多次试验和分析并验证，从经济效益、可行性、易于操作及实际效果等方面进行了多方案比较，选择了较优的方案，实现了目标。

1 烟包输入通道工作原理

图1是本机烟包输入通道的结构图[1-3]。其由连接板1、挡板2、毛刷4、滑动顶板8等组成，其主要功用是将来自上游机的烟包排列成条状。通道的连接板1与挡板2通过螺钉固定在机器的通道底板7上，并形成了通道的两侧导轨，其间距是烟包长度加1 mm，保证烟包以准确的位置进入。连接板1与上游机的输出转盘直接连接，并作为上游机输出端的导板，使烟包从输出转盘输出后顺着连接板可顺利地进入本机的输入通道。在通道顶部装有毛刷4，刷子上的毛与通道成夹角，其夹角方向与烟包进入通道方向一致，并且毛刷还给输入的双层烟包上部以一定的压力，使烟包在通道中运行时能保持准确的位置。因此，通道内的高度（即毛刷底面与通道底板的上平面间的距离）是烟包厚度X减去3 mm。通道中的滑动顶板8可提升，并带着毛刷轴6转动，其功用是当通道内发生烟包变形使通道堵塞时，提升并转动滑动顶板后，可用手取出通道内的变形烟包。在滑动顶板被提升时，接近开关5会发出信号，机器便停止工作。滑动顶板工作位置的定位，是由钢球嵌入滑动顶板上的槽内，并由磁铁3吸住滑动顶板来保证的。

图1 烟包输入通道结构图

2 推烟板装置结构

YB65条盒包装机条盒成形部件推烟板的工作原理如图2[1-3]所示。

图2 YB65推烟板原理图

设备运行时，盘状凸轮12随之转动，其中左侧面上的凸轮曲线带动由槽体1与过载保护杆3组合的摇杆体，摇杆体带动连接杆6和套7，套7再带动推板体做前进后退的往复动作，从而将烟包向前推送。而为了防止推板体在向前将烟包推进时碰到烟包输送通道内受各种因素而引起阻塞，进而损坏各传动零部件及盘状凸轮12，所以将槽1与过载保护杆3设计成组合结构。过载保护杆3装在槽体1的槽内，过载保护杆3下端通过销轴与槽体1相连接，而槽体1上设计有内孔，其内孔里装有过载保护钢球5，由于弹簧板4的弹性压力，将过载保护钢球5压在过载保护杆3的内孔孔口的外表面，使过载保护杆3和槽体1成为一个整体；当设备处于正常运行状态时，在盘状凸轮12的带动下，由过载保护杆3和槽体1组合而成的摇杆会带动连杆，从而使推烟板产生前后往复的推烟及返回动作；如果出现烟包输送通道内烟包发生阻塞的情况，推烟板在向前推送过程中受到阻碍而不能继续向前推进，但盘状凸轮还在继续运转，这样过载保护杆3和槽体1的运动就断开，即过载保护钢球5从槽体一的内孔孔口处克服弹簧的弹力跳出孔口，使过载保护杆3和槽体1的组合分离，其运动自然脱开，盘状凸轮12带动槽体1继续运动，而过载保护杆3却不能继续推烟运动。同时当过载保护杆3和槽体1相脱开时，过载保护开关8发出信号，使设备停止运行，从而对相关传动部件起到过载保护的作用。

3 原结构的不足分析

在生产过程中，操作工自检时偶有发现透明小包正面左上角有变形较小的小盒烟包流入下一道工序。在2020年4月—2021年3月期间，对五号ZB45机组在轮保期间人为做实验，当小包左上角小挤压变形（变形尺寸为1.9～2.9 mm）的YB65未检出挤烟情况如表1所示。

表1 YB65未检出小尺寸变形的产品统计表

从表1可以看出，YB65推板过载离合器设计不能完全检测出小尺寸变形的受挤压烟包,为确保产品质量，杜绝变形量较小的产品进入下一道工序，需要改造推烟板过载保护或设计预防YB65烟包拐皱装置。

4 改进方案

1）对原结构做局部的改变，使过载保护机构能够检测出变形较小的小盒：根据原YB65条盒包装机推板机构要求，为保证推板将成型通道的条烟推送到YB95第一提升通道，将推板组件中的连杆部件设计为弹簧板、钢球、压板带孔的从动杆，其中弹簧板尺寸为92 mm×25 mm×2 mm,钢球直径为12 mm，孔直径为8 mm，这样设计后正常工作时能够准确地检测出小盒宽度方向变形大于3 mm的缺陷产品。

为了能够检测出小盒宽度方向变形小于3 mm的缺陷产品，首先改变过载保护装置的结构观察效果如何，如果要求过载保护机构能够检测小盒宽度方向变形小于3 mm的缺陷产品，就需要在小盒有微小变形时过载时启动保护机构，而过载保护机构启动的先决条件是，有足够的阻力使图2中的过载保护杆3通过过载保护钢球克服弹簧板的弹力，使过载保护钢球跳出过载保护杆内孔。基于这样的原理，先改变弹簧板尺寸，降低过载保护杆克服弹簧板需要的阻力。改变弹簧板尺寸有改大和改小两个方向，由于弹簧板尺寸改大的话，会增加过载保护杆克服弹簧板弹力，与要求相反，所以舍去该方向；而改小弹簧板尺寸有多种方式，可以从厚度上进行改小，2020年10月—12月通过五号机组在轮保期间做实验，得出的统计数据如表2所示。

表2 改小弹簧板厚度对比表

从表2可以看出，通过减小弹簧板厚度并不能有效避免小盒宽度方向变形小于3 mm的缺陷产品，所以减小弹簧板厚度的方案不可行。

改小弹簧板尺寸有多种方式中，可以从宽度上进行改小，2021年4月—5月通过五号机组在轮保期间做实验，得出的统计数据如表3所示。

表3 改小弹簧板宽度对比表

从表3可以看出，通过减小弹簧板宽度并不能有效避免小盒宽度方向变形小于3 mm的缺陷产品，所以减小弹簧板宽度的方案不可行。

改小弹簧板尺寸有多种方式中，可以从长度上进行改小，2021年6月—7月通过五号机组在轮保期间做实验，得出的统计数据如表4所示。

表4 改小弹簧板长度对比表

从表4可以看出，通过减小弹簧板长度并不能有效避免小盒宽度方向变形小于3 mm的缺陷产品，所以减小弹簧板长度的方案不可行。

2）由于改造过载保护装置的弹簧板不能达到预定目标，所以针对YB65设备设计的对微小的烟包挤皱质量缺陷不能够完全避免这个问题，结合现阶段设备未能够准确检测出小盒变形小于3 mm的产品，为了有效防范YB65挤烟风险并防止不合格品流入下一道工序，综合考虑后有4个可供选择的备选措施，如表5所示。

表5 改造方案对比

根据表5的分析对比，综合考虑各方因素，最终选择方案3（自行研发预警剔除装置）为最优方案。

5 方案实施

1）设计传感器安装位置。

光纤传感器用光作为敏感信息的载体，用光纤作为传递敏感信息的媒质，有一系列独特的优点：电绝缘性能好、抗电磁干扰能力强、非侵入性、高灵敏度、便于与计算机联接。

反射式光纤位移传感器的工作原理是：采用两束多模光纤，一端合并组成光纤探头，另一端分为两束，分别作为接收光纤和光源光纤。当光发射器发生的红外光，经光源光纤照射至反射体，被反射的光经接收光纤，传至光电转换元件并将接收到的光信号转换为电信号。其输出的光强与反射体距光纤探头的距离之间存在一定的函数关系，所以可通过对光强的检测得到位移量，可以在YB55双推推板运行到最前端时准确检测出YB65烟包通道最右侧烟包到侧挡板的距离。

根据YB55双推工作时序，当双推推板向前运动到最前端时，YB65烟包通道中最右侧的两包要求到达右侧挡板。仔细分析后确定，在YB65侧挡板上层小盒对应位置安装传感器最有效，能够准确检测小包能不能准确到位。在YB65侧挡板上层小盒对应位置安装传感器如图3及实物图4[4-5]所示。

图3 传感器安装图

图4 传感器安装实物图

2）光纤检测器安装位置。

a.选择传感器。光纤传感器有电绝缘性能好、抗电磁干扰能力强、非侵入性、高灵敏度、便于与计算机联接等一系列独特的优点，安装后可以实现距离调节范围1～6 mm。

b.参数调试。通过参数调整，找出最佳参数，使之能够识别YB55双推推板推送到YB65而不能够到位的烟包。要考察的指标为：设备运行过程中，对输入到YB65输入通道的小盒烟包距离的识别准确率。再确定试验参数，即最大距离A、最小距离B，如表6所示。

表6 最大距离即最小距离识别统计表

确定最佳相位检测角度如表7所示。

表7 最佳相位检测角度对比表

6 效果检查

采取调整YB55双推推板位置，模拟小盒烟包不到位情况，利用保养时间在五号ZB45机组验证效果。2021年8月16日—20日进行验证分两组进行，验证数据如表8所示。

表8 改造后验证统计表

识别剔除装置投入使用后，小组于2021年9月— 2021年10月，对所研发的识别剔除装置的运行情况进行跟踪。经过跟踪发现，在此期间，识别剔除率为100%，改造成果进一步得到验证。杜绝不合格品流入下道工序的质量隐患，确保了产品质量。对所研发的识别剔除装置的运行情况进行跟踪，在2021年10月—11月。在YB55推板故障时，由于是基于先行发现产品输送过程中存在的潜在故障，能够早发现，而不是产品出现故障后停机，这样就使得YB65设备能够更加正常地运行，确保了设备的效率。自2021年8月安装到五号机组后，YB65推板从未出现挤烟变形情况，更有效地保护了设备，节约更换及维修设备的成本，同时节约了更换推板时间，提高了设备生产效率。