FOCKE408包裝機(jī)條盒輸送組件的改進(jìn)及應(yīng)用

呂獻(xiàn)周，柴 雷，沈宗毅，唐 明，李 乾

（紅云紅河煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司會(huì)澤卷煙廠，云南曲靖 654200）

0 引言

FOCKE350S 硬盒包裝機(jī)組是由德國(guó)的FOCKE（佛克）公司研制生產(chǎn)，機(jī)組主要由350型小盒包裝機(jī)、802型煙包儲(chǔ)柜、401型小包外透明紙包裝機(jī)和408 條盒/條盒外透明紙包裝機(jī)等四部分組成。它是目前國(guó)內(nèi)煙草企業(yè)普遍使用的一種主流中速機(jī)型，具有高性能、高效率、低噪聲等特點(diǎn)。408 條盒包裝機(jī)作為FOCKE350S 的重要組成部分,主要完成條盒紙的輸送、上膠、成型等包裝任務(wù)，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，條盒紙?jiān)谳斔蜁r(shí)易出現(xiàn)歪斜、折疊不良等常見(jiàn)故障，制約著設(shè)備穩(wěn)定性和有效作業(yè)率的提高，同時(shí)造成輔料的浪費(fèi)。

1 存在的問(wèn)題

近幾年來(lái)，通過(guò)對(duì)408型條盒紙包裝機(jī)的運(yùn)行情況總結(jié)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)條盒紙紙庫(kù)中的條盒紙數(shù)量較多時(shí)，或者設(shè)備運(yùn)行速度較高時(shí)，常常出現(xiàn)條盒在輸送過(guò)程中發(fā)生歪斜，導(dǎo)致條盒紙輸送失位、條盒紙折疊不良等現(xiàn)象。

為此，專(zhuān)門(mén)對(duì)工廠正在正常使用中的5 組常規(guī)FOCKE350S包裝機(jī)設(shè)備的408 部分進(jìn)行了故障的跟蹤調(diào)查并統(tǒng)計(jì)數(shù)字,將主要故障類(lèi)型進(jìn)行逐一分類(lèi)統(tǒng)計(jì)（表1）。

表1 408型條盒紙包裝機(jī)主要故障占比統(tǒng)計(jì) %

由表1 可以看出：5 組常規(guī)FOCKE350S包裝機(jī)主要故障中，條盒紙歪斜故障占比達(dá)到61%。通過(guò)分析可以進(jìn)一步得知，條盒紙歪斜必然導(dǎo)致條盒紙的膠位不正，造成上膠不均，而且歪斜的條盒紙進(jìn)入折疊部位，也必然會(huì)導(dǎo)致條盒紙折疊不好，折疊器過(guò)載報(bào)警。因此，要減少或消除條盒紙歪斜帶來(lái)的停機(jī)故障，必須從源頭上找到導(dǎo)致條盒紙歪斜的原因。

2 原因分析

機(jī)組運(yùn)行中，408型條盒包裝機(jī)的吸紙輥將條盒紙從條盒紙庫(kù)中吸出，并作弧形運(yùn)動(dòng)將條盒紙送入條盒紙輸送通道，吸紙輥中通有負(fù)壓空氣，吸取條盒紙后通過(guò)擺動(dòng)將條盒紙取出并送至輸送輥對(duì)間，取出的條盒紙通過(guò)輸送輥輸送至定位板處定位，進(jìn)行下一道工序。

條盒紙被放置在幾乎垂直于水平面的條盒紙紙庫(kù)中，這樣條盒紙紙庫(kù)中的條盒紙幾乎將自身的重力完全施加在往復(fù)運(yùn)動(dòng)的滑架上，而滑架部分則是通過(guò)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)在兩個(gè)橫向?qū)к壣贤鶑?fù)運(yùn)動(dòng)（圖1），即整個(gè)條盒紙紙庫(kù)中條盒紙的重量就轉(zhuǎn)加在兩根導(dǎo)軌上。由于滑架部分只有一端固定在兩根導(dǎo)軌上，而另一端懸空，該受力情況如同單臂支撐的懸臂梁，強(qiáng)度較弱，受力也相對(duì)較小。

圖1 408型條盒包裝機(jī)滑架部分

如圖2 所示，在條盒紙部分重力G1作用下，滑架必將會(huì)產(chǎn)生順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)，而滑架也必將對(duì)上導(dǎo)軌施加水平向右的拉力F1，對(duì)下導(dǎo)軌施加水平向左的拉力F2，根據(jù)作用力與反作用力定律，上下兩個(gè)導(dǎo)軌也必將產(chǎn)生向左向右的拉應(yīng)力（圖3）。根據(jù)胡克定律F＝-kx，有應(yīng)力就會(huì)存在應(yīng)變（變形），而且應(yīng)變也會(huì)隨著應(yīng)力的增加而變大。

圖2 滑架機(jī)構(gòu)受力情況

圖3 滑架導(dǎo)軌受力情況

根據(jù)以上理論可以定性地分析，若條盒紙紙庫(kù)中的條盒紙過(guò)多，質(zhì)量過(guò)大，對(duì)滑架產(chǎn)生的壓力越大，則導(dǎo)軌所受的拉力也越大，因?qū)к墳椴讳P鋼材料，具有一定的韌性，則同樣變形較大，而且這種變形會(huì)隨著導(dǎo)軌長(zhǎng)度的增加，高速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中沖擊的加劇，導(dǎo)軌長(zhǎng)時(shí)間的疲勞運(yùn)行而變的愈發(fā)的嚴(yán)重。

通過(guò)分析可以得出，條盒紙發(fā)生偏移的很大部分原因是由于單臂支撐的滑架負(fù)荷過(guò)大而產(chǎn)生的導(dǎo)軌變形所致。一旦導(dǎo)軌產(chǎn)生變形，滑架吸取輥上的抽氣鼓就吸取不到條盒紙的正確位置點(diǎn)，吸取時(shí)產(chǎn)生條盒紙的歪斜，導(dǎo)致條盒紙輸送不暢，造成折疊故障。另外，過(guò)大的應(yīng)力也會(huì)縮短導(dǎo)軌和軸承的使用壽命，使得更換配件的頻率增高，維護(hù)成本增加。此外，輸送輥對(duì)之間的摩擦力不夠、間隙不當(dāng)，條盒紙輸送通道中積膠過(guò)多等多種因素也影響著條盒紙的正常輸送。因此，必須對(duì)滑架輸送方式進(jìn)行改進(jìn)。

3 改進(jìn)方案及措施

3.1 滑架部分改進(jìn)

滑架部分的改進(jìn)方法是支撐方式的變更，即由單臂支撐方式改為兩端支撐方式，具體實(shí)施方法是將滑架的另外一端引出一支撐端，用來(lái)分擔(dān)部分條盒紙和滑架的重力（圖4）。

圖4 改進(jìn)后滑架部分受力情況

改進(jìn)方案：在滑架最外端擋板上打孔攻絲，并安裝一根左端攻絲、右端帶臺(tái)階卡槽的軸，軸的左端與滑架外端擋板通過(guò)螺紋連接，右端臺(tái)階處安裝一滾子軸承，軸端用卡環(huán)定位固定；在條包機(jī)外端支架上加工2 個(gè)U 形孔，安裝一支架，將導(dǎo)軌通過(guò)螺釘安裝在該支架上；保證軸端滾子軸承在導(dǎo)軌上做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由于滑架的運(yùn)動(dòng)軌跡是沿直線逐步升高的過(guò)程，因此導(dǎo)軌的安裝應(yīng)保證與滑架的運(yùn)動(dòng)軌跡一致，具備一定的斜度。改進(jìn)部分的裝配方式見(jiàn)圖5。

圖5 滑架改進(jìn)部分裝配方式

用于支撐的長(zhǎng)軸材料采用的是45號(hào)鋼，它價(jià)格便宜，而且能獲得較高的強(qiáng)度和韌性等綜合機(jī)械性能；軸的左端用一個(gè)M16 的螺母固定在滑架外端的安裝板上，安裝板上開(kāi)U 形孔，便于安裝時(shí)上下位置的調(diào)整；軸的右端軸頸處安裝6002 深溝球軸承代替滾子，它能同時(shí)承受徑向和軸向載荷，具有價(jià)格便宜，維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)?；芨倪M(jìn)部分實(shí)物見(jiàn)圖6。

圖6 滑架改進(jìn)部分實(shí)物

3.2 輸送輥對(duì)的改進(jìn)

改進(jìn)前的輸送輥是采用表面帶有寬4 mm 左右橡膠圈的一對(duì)金屬輥（圖7），該金屬輥表面橡膠條與條盒紙的接觸面積小，產(chǎn)生對(duì)輸送有利的摩擦力也小，而且輸送過(guò)程中容易在條盒紙表面留下壓痕，不利于條盒紙的輸送，同時(shí)影響到條包的外觀質(zhì)量；改進(jìn)后的輸送輥圓周表面均采用聚氨脂材質(zhì)的橡膠輥（圖7），增加了條盒紙輸送時(shí)的平穩(wěn)性。

圖7 改進(jìn)前后送紙輥零件圖

根據(jù)磨擦力計(jì)算公式f=μN(yùn)，改進(jìn)后的橡膠輥與條盒紙的接觸面積大，則接觸的摩擦系數(shù)也較大，依據(jù)摩擦學(xué)理論，則改進(jìn)后橡膠輥與條盒的摩擦力較大,摩擦力越大即對(duì)條盒的輸送力越大，能克服的軌道膠垢等引起的阻力也就越大。在壓力的作用下橡膠輥的輕微變形也可以保證傳動(dòng)平穩(wěn)性。改進(jìn)前后的輸送輥對(duì)實(shí)物見(jiàn)圖8

圖8 輸送輥對(duì)改進(jìn)前后實(shí)物

4 改進(jìn)效果

改進(jìn)后，5 組常規(guī)FOCKE350S包裝機(jī)設(shè)備408 部分2019年1—10 月故障跟蹤調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表3、表4。

表3 408 條盒包裝機(jī)的主要故障占比統(tǒng)計(jì) %

表4 改進(jìn)前后消耗和效率對(duì)比

統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示改進(jìn)效果顯著，條盒紙輸送歪斜的故障占比從改造前的61%降至23.2%，408 條盒輸送部分的逐步穩(wěn)定對(duì)于整套FOCKE350S包裝機(jī)設(shè)備有效作業(yè)率的提升起到了重要的促進(jìn)作用，綜合效率由85.375%上升到88.62%。另外，條盒紙輸送順暢，降低了因?yàn)闂l盒紙卡堵造成的輔料浪費(fèi)，條盒消耗由250.6 張/箱降低至250.1 張/箱。

5 小結(jié)

FOCKE408 條盒紙輸送裝置的改進(jìn)達(dá)到了預(yù)期效果，改進(jìn)過(guò)程的投入不大，改進(jìn)后的條盒輸送裝置運(yùn)行穩(wěn)定，發(fā)生故障停機(jī)的次數(shù)大大降低，有效降低了卷煙輔料的消耗，提高了設(shè)備有效作業(yè)率，降低了設(shè)備維修頻次。