YB45型細支硬盒包裝機加速輥組件彈性銷軸的設計

劉永賓，王會平，殷海彬，史瑞，劉偉華

煙草設備

YB45型細支硬盒包裝機加速輥組件彈性銷軸的設計

劉永賓，王會平，殷海彬，史瑞，劉偉華*

河北白沙煙草有限責任公司保定卷煙廠，河北省保定市荷華路999號 071000

【目的】解決YB45型細支硬盒包裝機加速輥內、外端橡膠輥壓力調節不均勻，導致單張鋁箔紙輸送過程中歪斜的問題?！痉椒ā吭O計制作了一種兩段式彈性銷軸，能夠實現加速輥內、外端橡膠輥壓力的均勻調節，保證單張鋁箔紙的平穩輸送?！窘Y果】因單張鋁箔紙輸送過程中歪斜而被剔除的煙包數量由73.8盒/班，降低為1.2盒/班，降低了98.4%。機臺效率由改進前的89.2%，提升為90.5%，提升了1.30%；產品質量得分由改造前的98.4分，提升為99.0分，提升了0.61%?！窘Y論】彈性銷軸為行業首創，它的使用，有效地解決了YB45 型硬盒包裝機加速輥內、外端橡膠輥壓力調節不均勻，導致單張鋁箔紙輸送過程中歪斜的問題，提高了機臺效率，保障了鋁箔紙包裝質量。

彈性銷軸；加速輥組件；鋁箔紙歪斜

ZB45型細支硬盒硬條包裝機組由YB45型細支硬盒包裝機、YB55型細支盒外透明紙包裝機、YB65型細支條盒包裝機和YB95型細支條外透明紙包裝機組成，YB45型細支硬盒包裝機（以下簡稱YB45細支包裝機）是機組重要組成部分，主要負責小盒煙包包裝成型[1-4]。小盒內鋁箔紙[5-6]在輸送過程中，經常因加速輥內、外端橡膠輥壓力調節不均勻而出現鋁箔紙歪斜現象。郭建娟[7]研究了YB45包裝機鋁箔紙下紙裝置，并對其改進，解決了鋁箔紙下紙過程中輸送阻塞的問題。張慶春等[8]研制的YB45包裝機鋁箔紙加速輥可調裝置，實現了加速輥內、外端橡膠輥壓力的可調節，但結構過于復雜，且受零件加工精度影響較大，又因該部位空間狹小，調節不方便。

本文利用有機硅膠與金屬銷軸結合，設計制作了一種兩段式彈性銷軸，安裝后，可自動調節加速輥組件內端橡膠輥壓力，實現加速輥內、外端橡膠輥壓力的均勻調節，結構簡便，能有效避免鋁箔紙輸送過程中出現歪斜的現象，保證鋁箔紙的平穩輸送。目前，行業內暫無鋁箔紙加速輥組件彈性銷軸的應用。

1 問題分析

1.1 加速輥組件作用及結構原理

YB45細支包裝機加速輥組件作用是將鋁箔紙吸風帶輸送過來的單張鋁箔紙加速，并將其準確輸送到鋁箔紙定位架，等待1號輪輸送過來的煙支組，與煙支組一起進入二號輪模盒內，將煙支組進行U形包裹[9-13]。

加速輥主要由內、外端兩段橡膠輥及加速輥軸組成，內、外兩端橡膠輥輥輪面為加速輥的工作面，內、外端橡膠輥與鋼棍接觸，并產生一定壓力，壓力調節均勻適當，鋁箔紙才能正常平穩輸送到鋁箔紙定位架。

加速輥組件的安裝是靠其內端上下兩個直銷固定在加速輥組件安裝座上，組件外端為門鉤固定，門鉤安裝軸為偏心軸，調節此偏心軸可實現加速輥內、外端橡膠輥壓力的微量調節，順、逆時針轉動門鉤偏心軸時，由于橡膠輥與鋼輥之間存在一定壓力，加速輥組件架會以直銷為圓心做旋轉擺動，內、外端橡膠輥與直銷距離不同，所以兩段橡膠輥中心位移量不同，內端橡膠輥中心位移量S1會明顯小于外端橡膠輥中心位移量S2，因此，經常出現內、外端橡膠輥壓力調節--嚴重不均勻的情況。加速輥動力由鋼輥通過一對嚙合齒輪進行傳遞，使加速輥與鋼輥形成一對輥輪對，單張鋁箔紙由此輥輪對垂直向下輸送，最終到達鋁箔紙定位架，等待1號輪輸送過來的煙支組。鋼輥動力則由YB45包裝機箱體內獲得，加速輥組件結構原理及安裝示意圖如圖1，調節門鉤內、外端橡膠輥中心位移示意圖如圖2。

1 直銷（上、下各一）；2 加速輥組件安裝座；3 鋼輥；4 鋁箔紙輸送導板；5 加速輥內端橡膠輥；6 加速輥外端橡膠輥；7加速輥組件架；8偏心軸；9 門鉤

圖1 加速輥組件結構原理及安裝示意圖

Fig. 1 Structural principle and installation diagram of accelerator roll assembly

1直銷 2加速輥組件安裝座 3鋼輥 4加速輥內端橡膠輥5加速輥外端橡膠輥 6加速輥組件架 7偏心軸 8門鉤

圖2 調節門鉤內、外端橡膠輥中心位移示意圖

Fig. 2 Schematic diagram of the center displacement of the rubber roller at the inner and outer ends of the adjustable door hook

1.2 存在問題

加速輥磨損后需及時更換，更換加速輥后單張鋁箔紙輸送過程中經常出現歪斜的情況[14]。鋁箔紙嚴重歪斜的煙包被二號輪鋁箔紙單邊檢測識別后，在三號輪第二工位被剔除，如圖3。被漏檢的鋁箔紙歪斜的煙包會進入成品煙，產品質量得不到保障，如圖4。

設備維修保養對卷包車間12號YB45細支包裝機更換加速輥后，對甲、乙兩班鋁箔紙煙包剔除數量、機臺效率、產品質量進行了為期1周（共10班次）的統計，結果顯示，因鋁箔紙歪斜被剔除的煙包數量平均為73.8包/班，設備機臺效率（實際產量/理論產量）平均為89.2%，產品質量得分平均為98.4分，如表1。

圖3 三號輪剔除的鋁箔紙煙包

圖4 鋁箔紙嚴重歪斜被漏檢煙包

表1 鋁箔紙煙包剔除數量、機臺效率及質量得分統計表

2 鋁箔紙歪斜產生的原因及改進思路

加速輥是YB45細支包裝機易損零件，其磨損后需及時更換，而加速輥上橡膠輥直徑尺寸經常存在一定偏差，合格的加速輥直徑為16.0 mm±0.2 mm，當橡膠輥直徑偏大，大于16.2 mm時，安裝后，內端橡膠輥壓力會非常大，因加速輥組件內端為直銷連接，不可調整，所以出現內、外端橡膠輥壓力不一致的情況，僅調節門鉤偏心軸不能實現加速輥內、外端橡膠輥壓力的均勻調節，從而造成單張鋁箔紙向下輸送歪斜，或下不到定位架的現象。

經過分析研究，只有將加速輥內、外端橡膠輥壓力均勻調節，才能保證單張鋁箔紙平穩輸送，才不會出現鋁箔紙輸送歪斜的情況，這就需要將加速輥內端改造為可調節的形式。加速輥組件結構相對復雜，安裝后內端空間狹小，如圖5，且加速輥組件對調節精度要求較高，并不宜對其進行復雜改造，因此考慮是否可以從加速輥組件的安裝直銷入手，將其改造成上、下兩個可調節偏心銷軸，就可實現加速輥組件的內、外端調節，此方案雖然理論上可行，但實際因加速輥內端空間狹小的原因，下方偏心軸基本無法調節，因此，此方案不能采用。

圖5 加速輥組件安裝效果圖

繼續從加速輥組件的安裝直銷入手，設計制作一種銷軸，使其既能保證加速輥組件的正常安裝連接，又具有一定彈性，用于釋放加速輥內端橡膠輥壓力，再加上加速輥門鉤的調節，能使得內、外端橡膠輥壓力均衡，就能保證鋁箔紙的平穩輸送，因此，設計制作了一款兩段式彈性銷軸。

3 彈性銷軸方案設計

將加速輥安裝直銷設計為兩段式彈性銷軸，其中一段為金屬軸外面包裹硅膠[15]設計，即將原來銷軸直徑在長度1/2處車削縮小一定尺寸，在外面包裹一層硅膠材料，利用硅膠材質彈性特性，起到自動釋放橡膠輥壓力的作用，兩段式彈性銷軸示意圖、效果圖如圖6。

圖6 兩段式彈性銷軸

安裝時，有硅膠層一端安裝在加速輥組件安裝座一側，金屬端則安裝在加速輥組件上，2個銷軸分別用緊固螺釘固定，當加速輥內、外端橡膠輥直徑過大，內端橡膠輥壓力過大時，彈性銷軸硅膠層受到擠壓變形，加速輥組件內端會自動向橡膠輥所受壓力的方向輕微移動，這樣就自動釋放了內端橡膠輥的壓力，然后再根據內端壓力調節門鉤偏心軸，使內、外端橡膠輥壓力調節均勻一致，彈性銷軸安裝示意圖如圖7，改進后內、外端橡膠輥壓力示意圖如圖8。

圖7 彈性銷軸安裝示意圖

1 直銷；2 加速輥組件安裝座；3 鋼輥；4 加速輥內端橡膠輥；5 加速輥外端橡膠輥；6 加速輥組件架；7 偏心軸；8 門鉤

圖8 改進后內、外端橡膠輥壓力示意圖

Fig. 8 Schematic diagram of the pressure of the inner and outer rubber rollers after improvement

硅膠（SiO2·H2O）除強堿、氫氟酸外不與任何物質發生反應，不溶于水和任何溶劑，無毒無味，化學性質穩定，這種化學組分和物理結構，決定了它具有許多其他同類材料難以取代的特點：吸附性能高、熱穩定性好、化學性質穩定、有較高的機械強度等。本次設計改造選用有機硅膠，有機硅膠具有表面張力低、粘溫系數小、壓縮性高、氣體滲透性高等基本性質。根據銷軸尺寸，設計制作3種規格的兩段式彈性銷軸，硅膠層厚度分別為1mm、1.5mm、2mm，分別測試其使用效果。

4 應用效果

4.1 實驗設計

將3種不同規格的彈性銷軸在YB45型細支包裝機進行試驗，并對數據進行統計。

材料：鉆石尚風細支卷煙（河北中煙工業有限責任公司）。

設備：YB45細支包裝機（上海煙草機械有限責任公司）。

方法：將3種不同規格的彈性銷軸，在同一設備測試，每種規格測試甲、乙2個班次，每班次為8 h，每30min完成自檢一次，并及時填寫記錄，統計鋁箔紙煙包剔除數量、機臺效率及質量得分，最終選定最佳規格的彈性銷軸。

4.2 數據分析

3種規格彈性銷軸測試結果見表2，3種規格彈性銷軸平均數據與使用前數據對比見圖7。由表2和圖7可以看出，3種規格彈性銷軸使用過程中，鋁箔紙煙包剔除平均數量為17.7盒/班，機臺平均效率為90.2%，質量平均得分98.8分，相比之前統計的煙包剔除數量平均為73.8盒/班，設備機臺效率平均為89.2%，產品質量得分平均為98.4分，數值均有明顯改善。

表2 3種規格彈性銷軸測試結果

圖9 3種規格彈性銷軸平均數據與使用前數據對比

硅膠層厚度為1 mm的1號彈性銷軸在使用過程中鋁箔紙煙包剔除數量為3盒，機臺效率90.4%，質量得分為99.2分，相比其他兩種規格彈性銷軸效果最好，因此選定1號彈性銷軸為最佳方案，如圖10。

圖10 3種規格彈性銷軸使用數據對比

最后，將硅膠厚度尺寸為1 mm的1號彈性銷軸安裝在YB45細支包裝機進行為期1周的測試，測試分甲、乙2個班次進行，共計10個班次，每班次為8 h，每30 min完成自檢一次，及時填寫記錄，并對鋁箔紙煙包剔除數量、機臺效率及質量得分進行統計，由統計結果得出：單張鋁箔紙輸送過程中歪斜造成煙包剔除的數量由73.8盒/班，降低為1.2盒/班，降低了98.4%；機臺效率由改進前的89.2%，提升為90.5%，提升了1.30%；產品質量得分由改造前的平均98.4分，提升為平均99.0分，提升了0.61%，如表3。

表3 鋁箔紙煙包剔除數量、機臺效率及質量得分統計表

5 結論

彈性銷軸的使用，有效地解決了YB45 型硬盒包裝機加速輥內、外端橡膠輥壓力調節不均勻，導致鋁箔紙輸送過程中歪斜的問題，降低了生產過程中因鋁箔紙歪斜產生的煙包剔除數量，節約了原輔料消耗，提高了設備效率，保障了產品質量。同時，彈性銷軸的設計也拓寬了維修思路，增長了維修經驗，彈性銷軸的設計為行業首創，為行業內類似問題的維修提供了借鑒經驗。

生產中實際應用效果表明：彈性銷軸的使用，單張鋁箔紙輸送更加平穩，單張鋁箔紙輸送過程中歪斜造成煙包剔除的數量由73.8盒/班，降低為1.2盒/班，降低了98.4%；機臺效率由改進前的89.2%，提升為90.5%，提升了1.30%；產品質量得分由改造前的平均98.4分，提升為平均99.0分，提升了0.61%。

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Development of elastic pin shaft of accelerator roll assembly of YB45 fine support hard box packaging machine

LIU Yongbin, WANG Huiping, YIN Haibin, SHI Rui, LIU Weihua

Hebei Baisha Tobacco Co., Ltd. Baoding Cigarette Factory, Baoding 071000, China

In order to solve the problem that the uneven pressure adjustment at the inner and outer ends of the acceleration roller of YB45 fine support hard box packaging machine leads to the skew in the process of aluminum foil conveying, an elastic pin shaft is designed and manufactured, which can realize the uniform adjustment of the pressure at the inner and outer ends of the acceleration roller and ensure the smooth conveying of aluminum foil. The number of cigarette packets that are slanted and eliminated in the process of aluminum foil conveying is reduced from 73.8 boxes / shift to 1.2 boxes / shift, a decrease of 98.4%. The locomotive efficiency increased from 89.2% before improvement to 90.5%, an increase of 1.30%; The product quality score increased from 98.4 points before the transformation to 99.0 points, an increase of 0.6 points. The use of elastic pin shaft is the first in the industry. Its use effectively solves the problem of uneven pressure adjustment of the rubber rollers at the inner and outer ends of the acceleration roller of YB45 hard box packaging machine, which leads to the skew of aluminum foil during the transportation process, and improves the efficiency of the equipment.

elastic pin shaft; accelerator roll assembly; aluminum foil skew

. Email：138322877@qq.com

劉永賓（1979—），大學，工程師，研究方向：煙草機械封裝設備維修，Email：457506990@qq.com

劉偉華（1977—），大學，工程師，主要研究方向：煙草機械設備和工藝管理，Tel：13832283877，Email：138322877@qq.com

2023-04-06；

2023-11-16

劉永賓，王會平，殷海彬，等.YB45型細支硬盒包裝機加速輥組件彈性銷軸的設計[J]. 中國煙草學報，2024,30（1）. LIU Yongbin, WANG Huiping,YIN Haibin, et al. Development of elastic pin shaft of accelerator roll assembly of YB45 fine support hard box packaging machine[J]. Acta Tabacaria Sinica,2024,30(1 ). doi:10.16472/j.chinatobacco.2023.T0055