YB55型包装机提升叠包装置改进

戚金周，张 坤

（河南中烟黄金叶生产制造中心，河南郑州 450000）

0 前言

ZB45硬盒硬条包装机组引进意大利GD公司技术，其中YB55型盒外透明纸包装机是在合格小盒烟包外层裹包一层透明纸，使之密封、防潮，延长卷烟存放周期和美化外观，提高产品附加值的专用设备。由于提升叠包装置本身的设计思路，运行过程中出现透明纸顶底折角不良及上下两包粘连的问题。

1 YB55包装机叠包装置结构原理

YB55包装机叠包装置由轴，导向块，叉形杆，顶升板，固定板，叠包架，扭簧，活动块，挡板等部件组成。轴旋转带动凸轮转动，当凸轮趋向升程时，在凸轮槽内滚轮带动叉形杆并在法兰套和导向块的作用下向上作直线运动，使烟包在叉形杆上端顶升板作用下自下向上运动，烟包两端的上翼透明纸遇到叠包架外侧平面被向下折叠，烟包继续向上运动，在活动块的作用下被夹持托住；当凸轮趋向降程时，推板向下运动，后一烟包随推板向上运动，并堆叠在上一烟包下面，这时，两烟包都已完成了透明纸包裹的全部折叠和叠包，输出转盘上的推烟器将双烟包推到热封装置进行烟包顶底的透明纸热封。

2 存在问题及原因分析

2.1 设计问题

由叠包装置的传动方式和工作原理可以看出，顶杆带动烟包每向上运动一次，烟包都要触及前后活动块一次，为完成烟包的正确提升，又要保证折叠透明纸形状，烟包每次触及前后活动块都要克服扭簧的压力。当烟包提升板运动到向上的极限位置时，烟包下表面高出活动块上表面，这时烟包提升板开始向下运动，烟包活动块在扭簧弹力作用下自动复位，提升到位的烟包被前后活动块托住，不会随提升板下降。

活动挡块的复位功能依赖扭簧的压力实现，扭簧的水平压臂完成活动挡块的往复摆动功能，受结构所限，扭簧压臂与活动挡块背面存在滑动摩擦，扭簧高频次运动极易造成扭簧水平压臂的磨损甚至疲劳断毁，活动挡块背面也随之急剧磨损，导致有时无法正常归位；随着活动挡块高频率长时间运动，烟包的冲击力超过扭簧的疲劳极限，也会造成扭簧的两条受力臂磨损甚至疲劳断毁。结构设计缺陷是导致小盒顶部和底部的透明纸产生折叠不良、上下两包粘连的原因。改造前叠包装置结构见图1。

图1 改进前叠包装置结构

2.2 设计缺陷造成的影响

（1）受扭簧的安装方式和两条力臂弹力的共同影响，里外烟包活动块折叠架与扭簧两条力臂接触位置，分别磨损出两条较深的沟槽，这种不可修复的损伤，既影响了烟包质量，也增加了设备维修工作量。

（2）零件磨损后影响扭簧的定位，烟包活动块不能准确复位，活动块托不住已裹包好透明纸的烟包，烟包在自身重力作用下，随烟包顶升杆下降，折叠好的透明纸被刮蹭脱位，与后续烟包的透明纸相重叠，经过烙铁热封后便会形成透明纸粘连，造成连包。

（3）粘连的烟包进入美容装置之前，堆叠在一起的烟包必须被美容器分烟装置正确分离才能顺利进入美容器。烟包粘连在一起，分烟器分不开，易堵烟，故障停机次数增加，造成设备效率下降。

（4）个别轻微粘连折叠不良的烟包随调头转轮旋转输送经过剔除站位不能被正确检出剔除，经输出推杆推出转轮，通过烟包美容器进入下道包装工序将严重影响产品质量。

3 改进设计与验证

3.1 改进方案

（1）方案1。增加弹簧片，改善扭簧与活动挡块的接触状况。分析扭力弹簧安装方式和着力点，在扭簧连线处加装1个质地较硬的弹簧片，弹簧片与挡块变为面接触以减少磨损，方案实施时发现加装弹簧片较困难且不好固定，并且改进后依然存在滑动摩擦，只减缓了磨损速度。

（2）方案2。用圆柱形压缩弹簧替代扭簧，消除弹簧与活动挡板间的滑动摩擦。选用圆柱型压缩弹簧代替原来的扭力弹簧，使活动块的每次摆动，只是压簧的压缩量在变化，在不改变叠包装置烟包活动块结构、功用的前提下，消除弹簧与活动挡块之间的滑动摩擦，烟包活动块受力更均匀，弹簧更易接受来自烟包顶底的冲击，冲击力减小，弹簧不易磨损和断裂，使用寿命延长。另外，烟包活动块也不会因弹簧的反作用力而造成磨损。对比分析方案2在结构上更能有效改善原设计中的结构缺陷。

3.2 改进验证

在不改变活动块结构和功用的前提下，去除原机构中扭簧和相应的销轴，改为圆柱型压缩弹簧。由于无法测量活动挡块在烟包顶升时的压力及弹簧的回复力，用实验验证选用弹簧是否能满足改进方案的需要。先装一个压簧，设备低速运行效果良好，高速运行时活动块受烟包的冲击过大，向里摆动幅度过大引起压簧脱落。加装2个压簧后，设备全速运行时压簧偶有脱落；加装3个压簧后，设备试验全速长期运行未出现压簧脱落问题。

图2所示为改进后叠包装置，在叠包装置的前后折叠架上部内侧以及对应的活动挡块上分别设计6个圆柱形定位孔，然后将相适宜规格的压簧安放在定位孔中，利用压簧的弹力支撑活动挡块。

改进后的结构一方面可以使活动挡块自由摆动，保证叠包装置的正常功能；另一方面可以免除弹簧与活动挡块之间的损伤性摩擦，延长弹簧和活动挡块的使用寿命。有效避免叠包装置异常所引发的透明纸折叠不良或透明纸烟包粘连等质量问题。

4 改进实施

4.1 弹簧选型

烟包长度87.5 mm，叠包装置前后烟包活动块之间的距离（在弹簧自由状态下）为81.5 mm，这时的活动块内表面高出前后挡板内表面3 mm；工作状态即当烟包随提升杆向上运动时，烟包顶面和底面将活动块向两边推开，活动块与上方挡块内表面处于同一平面，为满足使用要求，弹簧应有3 mm的变形，所受载荷为动载荷。考虑弹簧的定位方式，安装位置的限定等因素，经计算查表选用直径0.4 mm的碳素弹簧钢丝缠绕，自由高度11 mm，有效圈数11圈，弹簧为外径5.2 mm，内径4.4 mm的圆柱型压缩弹簧。

4.2 弹簧安装与定位

拆除原叠包装置扭簧，螺钉，解体后在折叠架上方内侧依中心均衡设计加工3个直径6 mm，深3 mm的圆柱形定位孔，活动挡块旋转轴侧平面对应位置设计相同尺寸的3个圆柱形定位孔。将选定的压缩弹簧安装在定位孔中，改造后叠包装置如图2所示。参照YB55包装机组调试说明书，安装调试改造后的叠包装置，使之满足设备运行要求。

图2 改进后叠包装置结构

5 改进效果

提升叠包装置经过改进后，实际生产中活动挡块不再磨损无需更换，当压簧疲劳到一定程度需要更换时，无需拆掉销轴，断簧取出放入新压簧即可，安装调整方便，维修周期从3个月延长至12个月，设备有效作业率从85.36%提高到88.57%，产品合格率从98.32%提高至99.78%，解决了透明纸折叠不良或透明纸烟包粘连等质量问题。