YB65型條盒商標(biāo)紙包裝機(jī)涂膠輔助裝置的設(shè)計(jì)

劉永賓，王會(huì)平，殷海彬，宗雨晨，劉偉華

YB65型條盒商標(biāo)紙包裝機(jī)涂膠輔助裝置的設(shè)計(jì)

劉永賓，王會(huì)平，殷海彬，宗雨晨，劉偉華

（河北白沙煙草有限責(zé)任公司保定卷煙廠，河北 保定 071000）

解決YB65型條盒商標(biāo)紙包裝機(jī)生產(chǎn)過程中因條盒變形造成的短邊膠點(diǎn)缺失或殘缺，產(chǎn)生條盒商標(biāo)紙包裝質(zhì)量缺陷的問題。研制一種由光纖傳感器、兩位三通電磁閥、正壓吹風(fēng)等部件組成的條盒涂膠輔助裝置，利用正壓吹風(fēng)將條盒商標(biāo)紙短邊向前推進(jìn)，使條盒兩短邊與涂膠爪緊密貼合。結(jié)果表明，YB65型條盒商標(biāo)紙包裝機(jī)涂膠輔助裝置的使用，使得因條盒商標(biāo)紙變形造成的短邊膠點(diǎn)缺失或殘缺的條煙數(shù)量由使用前的平均每臺(tái)機(jī)臺(tái)95.3條/月降低為0，降低了100%；條盒商標(biāo)紙短邊臟污數(shù)量由使用前的平均每臺(tái)機(jī)臺(tái)14.9條/月降低為0，降低了100%。此裝置能有效避免因條盒商標(biāo)紙變形造成的短邊膠點(diǎn)缺失或殘缺質(zhì)量問題，具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

涂膠輔助裝置；條盒變形；膠點(diǎn)缺失；質(zhì)量缺陷

ZB45型硬盒硬條包裝機(jī)組由YB15型卸盤機(jī)、YB45型硬盒包裝機(jī)、YB55型盒外透明紙包裝機(jī)、YB65型條盒商標(biāo)紙包裝機(jī)和YB95型條外透明紙包裝機(jī)組成[1-2]。YB65型條盒商標(biāo)紙包裝機(jī)（以下簡(jiǎn)稱YB65型包裝機(jī)）是ZB45型包裝機(jī)組的重要組成部分，負(fù)責(zé)將YB55型盒外透明紙包裝機(jī)輸送的已包裹好的透明紙小盒煙包分為雙層5包（共10盒），并包裹條盒商標(biāo)紙，其間要經(jīng)過條盒商標(biāo)紙的吸取、輸送、涂膠、包裝折疊等流程，最后完成條盒商標(biāo)紙的包裝[3-7]。YB65型包裝機(jī)生產(chǎn)過程中，條盒變形會(huì)造成短邊膠點(diǎn)缺失或殘缺。曹明輝等[8]研究了新型刮膠裝置在YB65型包裝機(jī)上的應(yīng)用，解決了YB65型包裝機(jī)膠輥膠量調(diào)節(jié)的問題。王延益等[9]設(shè)計(jì)并改進(jìn)一種條盒自動(dòng)上膠裝置，降低了膠液浪費(fèi)情況。鄧永祥等[10]針對(duì)YB65型條盒包裝機(jī)上膠器數(shù)量較多、調(diào)整過程復(fù)雜、技術(shù)要求高、上膠裝置零件易損傷，影響條盒包裝質(zhì)量的問題，通過對(duì)上膠系統(tǒng)工作原理和結(jié)構(gòu)的分析研究，設(shè)計(jì)了一套用于調(diào)整上膠器的專用工裝，提高了設(shè)備調(diào)整效率及條盒包裝質(zhì)量。徐雀[11]針對(duì)YB65型條盒包裝機(jī)在生產(chǎn)過程中條盒上膠會(huì)發(fā)生條盒包裝紙無涂膠液或上膠液不完全等現(xiàn)象，通過對(duì)YB65型條盒上膠滾輪軸與齒輪的聯(lián)接方式的改進(jìn)，提升了條盒商標(biāo)紙的上膠質(zhì)量。文獻(xiàn)[12-14]只對(duì)商標(biāo)紙的彎曲變形問題產(chǎn)生的原因及改進(jìn)方法進(jìn)行分析，并未提及由于商標(biāo)紙彎曲變形，對(duì)商標(biāo)紙膠點(diǎn)的影響。以上文獻(xiàn)均對(duì)YB65型包裝機(jī)條盒商標(biāo)紙彎曲變形及涂膠情況進(jìn)行了研究，但均未完全解決因條盒商標(biāo)紙彎曲變形、短邊與涂膠爪接觸不良造成的短邊膠點(diǎn)缺失或殘缺的問題。為此，本文利用光電檢測(cè)技術(shù)與正壓吹風(fēng)相結(jié)合，研制一種由光纖傳感器、兩位三通電磁閥、正壓吹風(fēng)等部件組成的YB65型條盒商標(biāo)紙包裝機(jī)涂膠輔助裝置，解決條盒商標(biāo)紙短邊膠點(diǎn)缺失和殘缺的問題，保障條盒商標(biāo)紙短邊涂膠質(zhì)量，提高YB65型包裝機(jī)效率。

1 問題分析

1.1 條盒商標(biāo)紙輸送涂膠過程

YB65型包裝機(jī)條盒商標(biāo)紙庫中最底層一張條盒商標(biāo)紙經(jīng)由吸風(fēng)嘴吸取后，被輸送到縱向輸送通道，縱向通道兩側(cè)有一對(duì)水平安裝的輥輪軸，條盒商標(biāo)紙涂膠爪與對(duì)應(yīng)輥輪分別安裝在此輥輪軸上。條盒商標(biāo)紙縱向輸送過程中，涂膠爪在固定位置同步涂抹膠液，涂膠后的條盒商標(biāo)紙繼續(xù)向下輸送到定位架，等待雙層5包（共10盒）小盒，一起進(jìn)入折疊通道。條盒商標(biāo)紙輸送流程見圖1，條盒商標(biāo)紙涂膠位置示意圖見圖2。

1.2 存在問題

條盒商標(biāo)紙存儲(chǔ)過程中，受環(huán)境溫濕度影響，會(huì)產(chǎn)生變形，直接影響涂膠質(zhì)量。通常情況下，條盒商標(biāo)紙短邊變形程度比長(zhǎng)邊嚴(yán)重。條盒商標(biāo)紙變形后，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)短邊膠點(diǎn)缺失或殘缺的情況。由于沒有涂膠質(zhì)量裝置檢測(cè)，出現(xiàn)問題時(shí)不能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，因此，經(jīng)常造成質(zhì)量事故。條盒商標(biāo)紙短邊變形涂膠示意圖見圖3。圖3中條盒商標(biāo)紙短邊4在未變形的情況下，與條盒商標(biāo)紙短邊涂膠爪2接觸。當(dāng)前主要采用YB65型包裝機(jī)上加裝鐵絲的方法，通過鐵絲的支撐力，使條盒商標(biāo)紙?jiān)谳斔瓦^程中，將條盒商標(biāo)紙短邊向涂膠爪側(cè)傾斜，使條盒商標(biāo)紙短邊與涂膠爪接觸，確保條盒短邊涂膠質(zhì)量。YB65型包裝機(jī)加裝鐵絲示意圖見圖4。

1.條盒商標(biāo)紙庫；2.單張條盒商標(biāo)紙；3.條盒商標(biāo)紙短邊涂膠爪；4.條盒商標(biāo)紙輸送輥輪；5.小盒煙包；6.長(zhǎng)推板；7.定位架； 8.橡膠輸送輥輪；9.短邊涂膠爪對(duì)應(yīng)輥輪。

1.條盒商標(biāo)紙短邊涂膠位置；2.條盒商標(biāo)紙長(zhǎng)邊涂膠位置。

1.條盒商標(biāo)紙輸送輥輪；2.條盒商標(biāo)紙短邊涂膠爪；3.條盒商標(biāo)紙；4.條盒商標(biāo)紙短邊；5.短邊涂膠爪對(duì)應(yīng)輥；6.橡膠輸送輥輪。

1.YB65型包裝機(jī)機(jī)架；2.加裝的鐵絲；3.條盒商標(biāo)紙短邊； 4.條盒商標(biāo)紙輸送輥輪；5.短邊涂膠爪對(duì)應(yīng)輥輪。

機(jī)臺(tái)運(yùn)行過程中，涂膠爪上的膠結(jié)會(huì)逐漸增大，當(dāng)條盒商標(biāo)紙吸取不順暢時(shí)，加裝的鐵絲經(jīng)常出現(xiàn)與涂膠爪直接接觸，粘上膠液的情況。輸送下一張條盒商標(biāo)紙時(shí)，短邊表面會(huì)涂上膠液，使條盒商標(biāo)紙表面臟污，如圖5所示。鐵絲上的膠結(jié)長(zhǎng)時(shí)間不清理會(huì)阻礙條盒商標(biāo)紙輸送，造成條盒商標(biāo)紙下斜，從而使YB65型包裝機(jī)停機(jī)，嚴(yán)重影響型包裝機(jī)機(jī)臺(tái)效率。對(duì)包裝機(jī)機(jī)臺(tái)1#—5#中條盒商標(biāo)紙短邊涂膠及臟污情況進(jìn)行為期3個(gè)月調(diào)查，結(jié)果見表1。

圖5 被膠液臟污的條盒商標(biāo)紙短邊表面

表1 包裝機(jī)機(jī)臺(tái)1#—5#中條盒商標(biāo)紙短邊涂膠及表面臟污情況調(diào)查結(jié)果

Tab.1 Questionnaire on glue application on short edges of trademark paper and surface dirt of strip boxes of 1#-5# machines

由表1可以得出，包裝機(jī)機(jī)臺(tái)1#—5#中條盒商標(biāo)紙短邊膠點(diǎn)缺少或殘缺的平均次數(shù)為每臺(tái)機(jī)臺(tái)1.3次/月，每臺(tái)機(jī)臺(tái)的平均數(shù)量為95.3條/月；短邊表面臟污每臺(tái)機(jī)臺(tái)的平均次數(shù)為1.1次/月，每臺(tái)機(jī)臺(tái)的平均數(shù)量為14.9條/月。

2 方案設(shè)計(jì)

YB65型包裝機(jī)條盒商標(biāo)紙短邊涂膠爪對(duì)應(yīng)輥輪設(shè)計(jì)的直徑為67 mm，橡膠輸送輥輪設(shè)計(jì)的直徑為70 mm。條盒商標(biāo)紙短邊變形后，短邊涂膠爪無法接觸條盒商標(biāo)紙，會(huì)出現(xiàn)膠點(diǎn)缺少或殘缺的異常情況（見圖3）。以此為依據(jù)，設(shè)計(jì)了2種改進(jìn)方案。

方案1：改變涂膠爪對(duì)應(yīng)輥輪直徑，設(shè)計(jì)為70 mm。

方案2：涂膠爪對(duì)應(yīng)輥輪直徑不變，為67 mm，設(shè)計(jì)新的涂膠輔助裝置。

2.1 方案1

將對(duì)應(yīng)輥輪直徑由67 mm增大為70 mm，并將其安裝在包裝機(jī)3#并進(jìn)行驗(yàn)證。對(duì)包裝機(jī)3#中條盒商標(biāo)紙短邊涂膠及臟污情況進(jìn)行為期1個(gè)月的調(diào)查，數(shù)據(jù)見表2。

表2 包裝機(jī)機(jī)臺(tái)3#中條盒商標(biāo)紙短邊涂膠及表面臟污情況調(diào)查結(jié)果

Tab.2 Questionnaire on glue application on short edge of trademark paper and surface dirt of strip box of 3# machine

由表2可以看出，改進(jìn)后，條盒商標(biāo)紙短邊膠點(diǎn)缺少或殘缺次數(shù)與數(shù)量均有所減少，短邊表面臟污次數(shù)與數(shù)量均有所增加。

加大對(duì)應(yīng)輥輪直徑，條盒商標(biāo)紙短邊可有效接觸涂膠爪，確保膠點(diǎn)完整。但當(dāng)條盒商標(biāo)紙缺失，涂膠爪上膠結(jié)過大時(shí)，會(huì)使對(duì)應(yīng)輥輪粘上膠液，造成隨后輸送的多張條盒商標(biāo)紙臟污[15]。綜上，方案1不予采納。

2.2 方案2

設(shè)計(jì)一種涂膠輔助裝置，該裝置利用正壓吹風(fēng)向前吹送條盒商標(biāo)紙短邊，使商標(biāo)紙短邊與涂膠爪緊密貼合，能有效解決條盒商標(biāo)紙短邊膠點(diǎn)缺失或殘缺問題。YB65型包裝機(jī)條盒商標(biāo)紙短邊膠點(diǎn)尺寸、位置示意圖見圖6。

利用三維軟件3ds MAX 和SolidWorks進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)。在條盒商標(biāo)紙2個(gè)短邊涂膠爪對(duì)應(yīng)的輥輪旁各安裝一個(gè)吹風(fēng)嘴支架，其中一個(gè)吹風(fēng)嘴支架用于安裝吹風(fēng)嘴和一個(gè)光纖傳感器，光纖傳感器安裝位置于略低于吹風(fēng)嘴位置；另一個(gè)支架上只安裝吹風(fēng)嘴。2個(gè)支架的吹風(fēng)嘴處于同一水平位置，吹風(fēng)嘴支架結(jié)構(gòu)見圖7。

三通管通過氣管與2個(gè)吹風(fēng)嘴連接，將壓縮空氣（壓力為0.6 MPa）通過吹風(fēng)嘴送至條盒商標(biāo)紙短邊。三通管上游連接調(diào)節(jié)閥（用于調(diào)節(jié)吹風(fēng)嘴氣流強(qiáng)弱）和兩位三通電磁閥（控制吹風(fēng)嘴氣流通斷）。條盒商標(biāo)紙涂膠輔助裝置安裝效果見圖8。

當(dāng)條盒商標(biāo)紙短邊輸送到光纖傳感器位置時(shí)，光纖傳感器將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，再由中間繼電器將電信號(hào)傳遞給控制吹風(fēng)嘴通斷的兩位三通電磁閥；2個(gè)氣孔同時(shí)接通正壓吹風(fēng)，將條盒商標(biāo)紙兩短邊吹向涂膠爪側(cè)，使條盒商標(biāo)紙兩短邊與兩側(cè)涂膠爪貼緊，涂膠爪可將膠液均勻涂抹在兩短邊指定位置；當(dāng)條盒商標(biāo)紙短邊完整通過光纖傳感器時(shí)，光電信號(hào)再次傳遞給兩位三通電磁閥，正壓吹風(fēng)停止，條盒商標(biāo)紙兩短邊涂膠完成。條盒商標(biāo)紙涂膠輔助裝置氣路工作原理、電路工作原理分別見圖9、圖10。

圖6 條盒商標(biāo)紙短邊膠點(diǎn)尺寸、位置示意圖

圖7 吹風(fēng)嘴支架結(jié)構(gòu)及尺寸

1.YB65型包裝機(jī)機(jī)架；2.吹風(fēng)嘴支架；3.氣管；4.三通管；5.調(diào)節(jié)閥；6.兩位三通電磁閥； 7.光纖傳感器；8.光纖放大器；9.短邊涂膠爪；10.吹風(fēng)嘴；11.條盒商標(biāo)紙。

圖9 條盒商標(biāo)紙涂膠輔助裝置氣路工作原理

圖10 條盒商標(biāo)紙涂膠輔助裝置電路工作原理

3 應(yīng)用效果

3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

主要材料：“白沙（精品二代）”牌卷煙，由湖南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司提供。

主要設(shè)備：ZB45型包裝機(jī)組，上海煙草機(jī)械有限責(zé)任公司。

方法：涂膠輔助裝置安裝完畢后，對(duì)所安裝YB65型包裝機(jī)臺(tái)中條盒商標(biāo)紙短邊涂膠質(zhì)量及短邊表面臟污情況進(jìn)行檢驗(yàn)，分為甲、乙2個(gè)班次進(jìn)行，每班次為8 h；按照機(jī)臺(tái)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)要求，機(jī)臺(tái)人員每30 min自檢涂膠質(zhì)量一次，并及時(shí)填寫記錄，測(cè)試時(shí)間為1個(gè)月。

3.2 數(shù)據(jù)分析

由表3結(jié)果表明，設(shè)備運(yùn)行1個(gè)月內(nèi)，甲、乙兩班次條盒商標(biāo)紙短邊膠點(diǎn)缺失或殘缺次數(shù)和數(shù)量均為0，短邊表面臟污次數(shù)和數(shù)量均為0，達(dá)到了預(yù)期效果。

表3 改進(jìn)后包裝機(jī)條3#中條盒商標(biāo)紙短邊涂膠及表面臟污情況調(diào)查結(jié)果

Tab.3 Questionnaire of short edge gluing and surface dirt of strip box trademark paper of 3# packaging machine after improvement

隨后，將條盒商標(biāo)紙涂膠輔助裝置推廣到另外4臺(tái)YB65型包裝機(jī)上，并對(duì)條盒商標(biāo)紙短邊涂膠及表面臟污情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，時(shí)間為1個(gè)月。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，4臺(tái)YB65型包裝機(jī)中條盒商標(biāo)紙短邊膠點(diǎn)缺少或殘缺平均次數(shù)降低為0，短邊表面臟污平均次數(shù)降低為0，所有機(jī)臺(tái)運(yùn)行均達(dá)到了預(yù)期效果。

4 結(jié)語

針對(duì)YB65型包裝機(jī)生產(chǎn)過程中因條盒變形造成的短邊膠點(diǎn)缺失或殘缺，產(chǎn)生條盒商標(biāo)紙包裝質(zhì)量缺陷的問題，通過分析產(chǎn)生質(zhì)量缺陷的原因，并根據(jù)YB65型條盒商標(biāo)紙包裝機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)制作了一種由光纖傳感器、兩位三通電磁閥、正壓吹風(fēng)等部件組成的條盒商標(biāo)紙涂膠輔助裝置。

生產(chǎn)線單機(jī)臺(tái)實(shí)驗(yàn)和多機(jī)臺(tái)應(yīng)用統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，條盒商標(biāo)紙涂膠輔助裝置的使用，使得因條盒變形造成的短邊膠點(diǎn)缺失或殘缺的次數(shù)由之前的平均每臺(tái)機(jī)臺(tái)1.3次/月降低為0，降低了100%；短邊膠點(diǎn)缺失或殘缺的條煙數(shù)量由之前的平均每臺(tái)機(jī)臺(tái)95.3條/月降低為0，降低了100%；條盒商標(biāo)紙短邊臟污次數(shù)由之前的每臺(tái)機(jī)臺(tái)平均1.1次/月降低為0，降低了100%；短邊臟污數(shù)量由之前平均每臺(tái)機(jī)臺(tái)14.9條/月降低為0，降低了100%。

該條盒商標(biāo)紙涂膠輔助裝置能有效避免因條盒商標(biāo)紙變形造成的短邊膠點(diǎn)缺失或殘缺的質(zhì)量缺陷，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。行業(yè)內(nèi)同類機(jī)型均可采用此方法保障涂膠質(zhì)量，也為行業(yè)內(nèi)、外類似商標(biāo)紙變形、涂膠質(zhì)量問題的解決提供了借鑒思路，具有較高的推廣價(jià)值。

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Design of Auxiliary Glue Applicator for YB65 Strip Box Trademark Paper Packaging Machine

LIU Yong-bin, WANG Hui-ping,YIN Hai-bin,ZONG Yu-chen,LIU Wei-hua

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

The work aims to solve the problems of quality defects of strip box trademark paper packaging caused by missed or defective glue point at short edge of YB65 type strip box trademark paper packaging machine in the production due to deformation of strip box. An auxiliary glue applicator for strip box was developed, which consisted of a fiber optic sensor, a two-way three-way solenoid valve and a positive pressure blower. Positive pressure blower was used to make the two short edges of the strip box fit closely with the glued claws by pushing the short edges of trademark paper forward. With the application of the auxiliary glue applicator of YB65 strip box trademark paper packaging machine, the number of missed glue points at short edge or incomplete cigarettes caused by the deformation of strip box trademark paper was reduced from 95.3 strips/month per machine before application to 0, which was 100% lower. The number of dirty parts at the short edge of the strip box trademark paper was reduced from 14.9 strips/month per machine before application to 0, which was 100% lower. This applicator can effectively avoid the quality problems of missed or defective glue points at short edge caused by the deformation of the strip box trademark paper, and has a high promotion and application value.

auxiliary glue applicator; strip box deformation; missed glue point; quality defects

TB486

A

1001-3563(2023)15-0223-06

10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.15.029

2023?04?06

劉永賓（1979—），男，本科，工程師，主要研究方向?yàn)闊煵輽C(jī)械封裝設(shè)備維修。

劉偉華（1977—），男，本科，工程師，主要研究方向?yàn)闊煵輽C(jī)械設(shè)備和工藝管理。

責(zé)任編輯：曾鈺嬋