FOCKE408包装机条盒输送组件的改进及应用

吕献周，柴 雷，沈宗毅，唐 明，李 乾

（红云红河烟草（集团）有限责任公司会泽卷烟厂，云南曲靖 654200）

0 引言

FOCKE350S 硬盒包装机组是由德国的FOCKE（佛克）公司研制生产，机组主要由350型小盒包装机、802型烟包储柜、401型小包外透明纸包装机和408 条盒/条盒外透明纸包装机等四部分组成。它是目前国内烟草企业普遍使用的一种主流中速机型，具有高性能、高效率、低噪声等特点。408 条盒包装机作为FOCKE350S 的重要组成部分,主要完成条盒纸的输送、上胶、成型等包装任务，在实际生产过程中，条盒纸在输送时易出现歪斜、折叠不良等常见故障，制约着设备稳定性和有效作业率的提高，同时造成辅料的浪费。

1 存在的问题

近几年来，通过对408型条盒纸包装机的运行情况总结发现，当条盒纸纸库中的条盒纸数量较多时，或者设备运行速度较高时，常常出现条盒在输送过程中发生歪斜，导致条盒纸输送失位、条盒纸折叠不良等现象。

为此，专门对工厂正在正常使用中的5 组常规FOCKE350S包装机设备的408 部分进行了故障的跟踪调查并统计数字,将主要故障类型进行逐一分类统计（表1）。

表1 408型条盒纸包装机主要故障占比统计 %

由表1 可以看出：5 组常规FOCKE350S包装机主要故障中，条盒纸歪斜故障占比达到61%。通过分析可以进一步得知，条盒纸歪斜必然导致条盒纸的胶位不正，造成上胶不均，而且歪斜的条盒纸进入折叠部位，也必然会导致条盒纸折叠不好，折叠器过载报警。因此，要减少或消除条盒纸歪斜带来的停机故障，必须从源头上找到导致条盒纸歪斜的原因。

2 原因分析

机组运行中，408型条盒包装机的吸纸辊将条盒纸从条盒纸库中吸出，并作弧形运动将条盒纸送入条盒纸输送通道，吸纸辊中通有负压空气，吸取条盒纸后通过摆动将条盒纸取出并送至输送辊对间，取出的条盒纸通过输送辊输送至定位板处定位，进行下一道工序。

条盒纸被放置在几乎垂直于水平面的条盒纸纸库中，这样条盒纸纸库中的条盒纸几乎将自身的重力完全施加在往复运动的滑架上，而滑架部分则是通过曲柄滑块机构的带动在两个横向导轨上往复运动（图1），即整个条盒纸纸库中条盒纸的重量就转加在两根导轨上。由于滑架部分只有一端固定在两根导轨上，而另一端悬空，该受力情况如同单臂支撑的悬臂梁，强度较弱，受力也相对较小。

图1 408型条盒包装机滑架部分

如图2 所示，在条盒纸部分重力G1作用下，滑架必将会产生顺时针转动的趋势，而滑架也必将对上导轨施加水平向右的拉力F1，对下导轨施加水平向左的拉力F2，根据作用力与反作用力定律，上下两个导轨也必将产生向左向右的拉应力（图3）。根据胡克定律F＝-kx，有应力就会存在应变（变形），而且应变也会随着应力的增加而变大。

图2 滑架机构受力情况

图3 滑架导轨受力情况

根据以上理论可以定性地分析，若条盒纸纸库中的条盒纸过多，质量过大，对滑架产生的压力越大，则导轨所受的拉力也越大，因导轨为不锈钢材料，具有一定的韧性，则同样变形较大，而且这种变形会随着导轨长度的增加，高速运动过程中冲击的加剧，导轨长时间的疲劳运行而变的愈发的严重。

通过分析可以得出，条盒纸发生偏移的很大部分原因是由于单臂支撑的滑架负荷过大而产生的导轨变形所致。一旦导轨产生变形，滑架吸取辊上的抽气鼓就吸取不到条盒纸的正确位置点，吸取时产生条盒纸的歪斜，导致条盒纸输送不畅，造成折叠故障。另外，过大的应力也会缩短导轨和轴承的使用寿命，使得更换配件的频率增高，维护成本增加。此外，输送辊对之间的摩擦力不够、间隙不当，条盒纸输送通道中积胶过多等多种因素也影响着条盒纸的正常输送。因此，必须对滑架输送方式进行改进。

3 改进方案及措施

3.1 滑架部分改进

滑架部分的改进方法是支撑方式的变更，即由单臂支撑方式改为两端支撑方式，具体实施方法是将滑架的另外一端引出一支撑端，用来分担部分条盒纸和滑架的重力（图4）。

图4 改进后滑架部分受力情况

改进方案：在滑架最外端挡板上打孔攻丝，并安装一根左端攻丝、右端带台阶卡槽的轴，轴的左端与滑架外端挡板通过螺纹连接，右端台阶处安装一滚子轴承，轴端用卡环定位固定；在条包机外端支架上加工2 个U 形孔，安装一支架，将导轨通过螺钉安装在该支架上；保证轴端滚子轴承在导轨上做直线往复运动，由于滑架的运动轨迹是沿直线逐步升高的过程，因此导轨的安装应保证与滑架的运动轨迹一致，具备一定的斜度。改进部分的装配方式见图5。

图5 滑架改进部分装配方式

用于支撑的长轴材料采用的是45号钢，它价格便宜，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能；轴的左端用一个M16 的螺母固定在滑架外端的安装板上，安装板上开U 形孔，便于安装时上下位置的调整；轴的右端轴颈处安装6002 深沟球轴承代替滚子，它能同时承受径向和轴向载荷，具有价格便宜，维护方便的优点。滑架改进部分实物见图6。

图6 滑架改进部分实物

3.2 输送辊对的改进

改进前的输送辊是采用表面带有宽4 mm 左右橡胶圈的一对金属辊（图7），该金属辊表面橡胶条与条盒纸的接触面积小，产生对输送有利的摩擦力也小，而且输送过程中容易在条盒纸表面留下压痕，不利于条盒纸的输送，同时影响到条包的外观质量；改进后的输送辊圆周表面均采用聚氨脂材质的橡胶辊（图7），增加了条盒纸输送时的平稳性。

图7 改进前后送纸辊零件图

根据磨擦力计算公式f=μN，改进后的橡胶辊与条盒纸的接触面积大，则接触的摩擦系数也较大，依据摩擦学理论，则改进后橡胶辊与条盒的摩擦力较大,摩擦力越大即对条盒的输送力越大，能克服的轨道胶垢等引起的阻力也就越大。在压力的作用下橡胶辊的轻微变形也可以保证传动平稳性。改进前后的输送辊对实物见图8

图8 输送辊对改进前后实物

4 改进效果

改进后，5 组常规FOCKE350S包装机设备408 部分2019年1—10 月故障跟踪调查统计结果见表3、表4。

表3 408 条盒包装机的主要故障占比统计 %

表4 改进前后消耗和效率对比

统计结果显示改进效果显著，条盒纸输送歪斜的故障占比从改造前的61%降至23.2%，408 条盒输送部分的逐步稳定对于整套FOCKE350S包装机设备有效作业率的提升起到了重要的促进作用，综合效率由85.375%上升到88.62%。另外，条盒纸输送顺畅，降低了因为条盒纸卡堵造成的辅料浪费，条盒消耗由250.6 张/箱降低至250.1 张/箱。

5 小结

FOCKE408 条盒纸输送装置的改进达到了预期效果，改进过程的投入不大，改进后的条盒输送装置运行稳定，发生故障停机的次数大大降低，有效降低了卷烟辅料的消耗，提高了设备有效作业率，降低了设备维修频次。