钟志军，林春荣，钟建文

（江西中烟工业有限责任公司赣州卷烟厂，江西赣州 341000）

0 引言

YB95A 型条外透明纸包装机是将10 包一条的硬条外层包裹一层透明纸的专用设备，是ZB45 型硬盒包装机组中卷烟包装的最后一道工序。该机型是目前我国各卷烟工厂的主流机型，在行业内被广泛使用。由于本机的动力来源于上游机，因此其包裹动作与上游机同步，有很好的衔接性。在裹包过程中，机器上设有电气检测与控制装置，实现全部生产流程的自动化，从而保证了包装质量的稳定性。

在实际生产过程中，由于包装工艺的不断改进以及品牌结构的频繁更换调整，导致设备不能很好地适应各种变化，经常出现因第一提升通道过紧、过松或两导板平行度不符合标准引起的设备离合器脱开、包装外观质量差、拉线错牙等问题，需要经常调整第一提升通道调节板，一定程度地影响了设备的有效作业率。因此，决定对第一提升装置调节板的调节方式进行创新改进。

1 问题分析

1.1 工作原理

YB95A 型条外透明纸包装机第一提升器工作原理如图1所示。从YB65A 型硬条包装机推出的硬条烟被推送至YB95A型条外透明纸包装机的第一提升器上，被剪切成定长并粘有拉带的透明纸由夹钳输送到机器的包装位置（已到位的硬条烟的上方），此时提升器由起始等待位置带着推送到位的硬条烟和粘有拉带的透明纸开始提升，并经过第一提升可调通道形成〔形包裹，提升至最高点后〔形烟在台面进行水平推送和折叠，至此第一提升器完成工作，下降至起始等待位置。

图1 YB95A 型条透包装机第一提升器工作原理

1.2 存在的问题

当更换品牌或改变包装材料时，由于硬条外形尺寸或包装材料厚度、摩擦因数的改变，第一提升通道也需要进行相应地调整。原设计的调整方式需要用扳手松开第一通道调节板两端侧面上的固定螺钉，通过前后移动调节板来调节第一提升通道的松紧度。

在实际调整操作过程中，需要维修人员到设备两端同时操作调整，在紧固过程中经常会造成调节板位置的轻微偏移，有时需要多次调整才能达到标准。由于调整精确度不高，在反复调整过程中极易出现条透包裹歪斜、松弛、条盒破损、条透拉带错牙等问题，导致产品次品率偏高，且维修调整所需时间长，严重影响设备有效作业率。

1.2.1 透明纸歪斜

透明纸歪斜问题的主要原因是提升通道过松或不平行，条烟提升时两端受力不匀。

1.2.2 拉带错牙

透明纸拉带不齐（错牙）问题的主要原因是提升通道不平行，条烟提升时透明纸两端所受摩擦力不匀，造成透明纸拉带不齐（错牙）。

1.2.3 透明纸松弛

透明纸松弛问题的主要原因是提升通道过松，条烟提升时摩擦力太小。

1.2.4 条盒缺陷

条盒缺陷问题的主要原因是提升通道过紧，条烟提升时阻力太大，造成条盒破损缺陷或引起的设备离合器脱开。

1.3 问题统计

1.3.1 烟条质量缺陷统计

2018 年7—12 月，条盒透明纸拉带错牙、包裹不良烟条缺陷数量见表1。

表1 条盒透明纸拉带错牙、包裹不良烟条缺陷统计 条

从表1 可以看出，2018 年7—12 月4 台ZB45 型包装机组共产生缺陷条烟数量条为157 条，每月平均26.2 条，每台设备平均6.5 条/月。

1.3.2 通道调节板调整时间统计

2018 年7—12 月，YB95A 型条透机外透明纸第一提升通道调节板调整时间见表2。

表2 第一提升通道调节板调整时间统计 min

从表2 可以看出：2018 年7—12 月，4 台ZB45 型包装机组第一提升通道调节板的调整时间共1280 min，每月平均213.3 min，每台设备平均53.3 min/月。

1.3.3 通道调节板调整频次统计

2018 年7—12 月，YB95A 型条透机外透明纸第一提升通道调节板调整频次见表3。

表3 第一提升通道调节板调整频次统计 次

从表3 可以看出：2018 年7—12 月，4 台ZB45 型包装机组第一提升通道调节板调整频次为96 次，每月平均16 次，每台设备平均4 次。

由此可见，由于YB95A 型条透机第一提升通道调节板需要人工调整，导致缺陷产品多、调整耗时长、调整频次高等问题。

1.4 原因分析

1.4.1 挤烟

在实际生产过程中，当第一提升通道由于挤烟造成两侧尺寸发生变化时，由于通道宽窄不均，会造成透明纸歪斜的现象出现。为调整好第一提升通道窗口，就要求通道窗口两边对烟条的摩擦力是均衡的，这样才能避免透明纸在顶升时两端受力不均匀而发生偏斜。

1.4.2 调整不当

原机在调节板上两端各有一颗固定螺钉，而且为了保证调节板在调整水平位置时垂直位置不改变，板的两端开了定位槽，使其可以在板架上自由滑动。当调节板移动到与条烟宽度相当时，锁紧两端螺钉，完成调整。

在实际调整中，由于板的两端定位槽卡在板架上，一端螺钉固定调整另一端螺钉时，往往需要用借助其他工具移动调节板。两端同时需要调整时，常会出现调好的宽度在紧固螺钉过程中又发生移位，而这种情况一般很难被发现，造成第一提升通道窗口调整不到位。

1.4.3 更换品牌或包装材料

设备正常运行结束生产，清洁整理后接着进行下一品牌生产，由于品牌包装材料规格频繁变化，需要重新调整第一提升通道调节板。为了更好地保证YB95A 型条外透明纸包装机第一提升器调节板调整精度和调整后的稳定性，因此对此处调节板的调节方式进行优化设计。

2 设计方案

2.1 方案一

针对上述问题，考虑对第一提升通道调节板调节方式进行优化设计。在调节板上增加一套丝杆调节装置，该装置在调节板上固定一个牵引块，利用固定在板架上的调节螺杆调整调节板的水平移动，到位后紧固螺钉（图2）。由于在调节板上设计安装一个固定牵引块加工工艺复杂、安装不便。经测试，该装置容易松动、紧固调节板也不方便，故没进行推广。

图2 方案一测试验证

2.2 方案二

针对方案一的不足，为了达到调节板实现水平移动精准、固定牢靠、结构简单的目的，决定将原固定螺丝上的垫板加厚、加宽（图3），设计改装成一个集牵引块与固定垫板为一体的活动牵引滑块（图4），这样就解决了需要在调节板上增加固定一个牵引块的问题。利用安装在板架上的调节螺杆移动牵引滑块（垫板），再利用活动牵引滑块（垫板）上固定调节板的螺钉来带动调节板水平移动。当调节到位时，在两端的活动牵引滑块（垫板）上分别由一颗带手柄的加长螺钉固定，代替原来的普通外六角螺钉。该改进方案既保证了原调节板的垂直方向不变，又达到了精准调节水平方向的目的，同时简化了调节板的调整方式，节约调整时间、提高调整精度，达到提升设备有效作业率的目的。

图3 原固定螺丝和垫板位置结构

图4 方案二设计结构

3 方案实施

3.1 活动滑块设计

根据方案二的设计，将原固定螺丝的垫板进行加厚、加宽，改装成一个集牵引块与固定卡块为一体的活动滑块，保留了原固定螺丝垫板对于调节板的水平位置固定加强作用，又在滑块上设计了阶梯面，与机器原板架紧密配合，同时在活动滑块上保留固定孔，可以取代原固定螺钉垫板的作用。并对调节板垂直方向限位进行加强，一定程度增加固定的稳定性。加厚加宽也是为了更好的与固定螺杆和可调螺杆进行装配配合。

通过对板架原固定小板的结构进行测绘分析，活动滑块镶入原板架部分的尺寸参数为：长度30.0 mm、宽度30.0 mm，外端面尺寸为长度50.0 mm、宽度30.0 mm，总厚度25.0 mm（外部厚度20.0 mm，突台厚度5.0 mm）。在滑块外端面加工直径13.0 mm、深度17.0 mm、内端直径8.2 mm、深度8.0 mm 的一个沉孔固定孔。在侧端面加工M10 细牙螺纹孔，螺距1.0 mm，用于配合调节螺杆和固定螺杆。并根据实际生产中调节板的调整范围，在滑块有效调整行程的固定板架正上方对应设计刻度线，以便精准调整（图5）。

图5 活动滑块设计

3.2 固定手柄螺钉设计

固定手柄螺钉是用来对滑块进行位置的锁紧固定，其目的是在替代原固定螺钉的基础上从调整快捷、易操作的角度进行优化改进。因此处紧固力不大，用0.5 m 的扭力扳手找到体型各异的一组人做实验，扭矩平均能达到90 N·m 左右，这样算下来人能使出的力是180 N。查询技术手册得出M8 螺钉的紧固扭矩范围10.3 N·m，通过公式得出手柄的半径应不小于5.5÷180=0.03 m。因此特设计固定手柄尺寸为35.0 mm 便于手动扭紧锁紧装置，而该处原来固定螺丝是M8×1.25 mm 的普通外六角螺丝，故固定手柄也采用M8×1.25 mm 的普通螺纹进行固定。实际调整完成在方便进行锁紧操作的前提下，受机台空间限制、固定螺钉实际位移量较小且手柄总长不能突出通道端面太多，以免影响到原机其他部位的调整，故手柄设计总长为90.0 mm，螺钉螺纹总长为40.0 mm。固定手柄螺钉的选材则参考同类型固定手柄螺钉的设计材料采用45#钢作为加工材料，主要因其抗压能力较好，加工方便，应用广泛，各项性能均符合设计要求。其尺寸参数如图6 所示。

图6 固定手柄螺钉设计

3.3 调节杆设计

依据设计改进方案，调节杆是用来牵引导轨内的滑块从而实现调节板的前后水平位移，因此调节杆的螺杆长度要符合日常调整需求。考虑到日常调整中，调节板的调整位移量较小，一般总调整行程为10.0 mm 左右，在实际调整过程中一般均是进行微调，具体调整位移量较小。因此调节杆细牙M10 螺纹的总长度为20.00 mm，螺距1.0 mm，比较符合日常调整需求。因实际运用中调节杆对于活动滑块的牵引力较小，因此在调节杆上与固定座配合处设有长度12.0 mm、深度1.0 mm 的阶梯槽来对调节杆的位置进行限位固定。调节杆整体设计在保证实用性与布局合理的前提下设计手柄尺寸为直径35.0 mm，杆直径12.0 mm，总长度为104.0 mm。这样就避免了手柄尺寸过长突出第一提升通道侧面过多，导致结构布局不合理或者调节杆的调节行程盈余不符合实际。调节杆的具体尺寸参数如图7 所示。

图7 调节杆设计

3.4 固定座设计

考虑到调节杆在调节过程中能够被精准有效地限位，因此对应设计与之相配合的固定座来对调节螺杆进行固定和保证牵引滑块时有水平方向的引导力。固定座选取两块夹紧形成包裹的夹紧块将调节杆进行夹紧式固定，同时方便了安装与拆卸。其一端在内侧与第一提升通道板架导轨相贴合，故设计有长30.0 mm、宽12.0 mm、高5.0 mm 的凸台与滑块导轨紧密配合，从而保证固定座的位置精度，这样就可以认为调节杆对于滑块的牵引力是水平且均匀的。另一端在外侧通过固定座螺钉与之连接将调节螺杆夹紧并固定在板架上，两块固定座中心孔径为10.0 mm，与调节杆相匹配，因实际调整运用中调节杆对于固定座的作用力不大，参考常用同类型固定座的设计，所以在固定座上下各取两直径为6.0 mm 的孔径，通过上下各一颗M5 的固定螺钉固定在第一提升装置侧板上，固定强度足够。这样设计可以保证固定后的稳定性，整体上固定座的总装配尺寸和安装位置对原机结构影响较小，其具体尺寸参数如图8 所示。

图8 固定座设计

3.5 丝杆调整装置的材料选取和表面处理

考虑到实际运用中，活动滑块与固定板架导轨的配合精度对于调整精度的影响较大，因此滑块与导轨配合的各端面必须具备一定的强度，且耐磨性能良好，这样才能保证滑块不变形，进而保证活动滑块在调整过程中与导轨配合紧密。综合考虑调节杆、活动滑块、固定座、固定手柄螺钉等对于耐磨性、抗变形能力的各项要求，选取45 号钢作为丝杆调整装置的选料。45 号钢抗压能力好、强度高、加工方便。同时，为了防止丝杆调整装置生锈，对所有加工件表面都进行了发黑处理，以达到防锈的目的。

3.6 丝杆调整装置组装

将上述零部件按图9 进行组装，形成整套丝杆调整装置。

图9 调整装置组装

3.7 丝杆调整装置安装位置

丝杆调整装置安装在YB95A 型条盒透明纸包装机第一提升通道调节板内外两侧的固定支架上，用于第一提升通道调节板的调整（图10）。

图10 调整装置安装实物

4 实施效果

调整装置设计实施安装后，缺陷条外透明纸条烟大幅度下降、维修调整时间大幅度减少，设备有效作业率也有稳步提高，达到了预期效果。

4.1 烟条质量缺陷统计对比

统计2019 年1—6 月（改进后）与2018 年7—12 月（改进前）在线检验存在拉带错牙、包裹不良缺陷的条数，并进行对比（表4）。

表4 机组条透烟缺陷统计分析 条

从表4 可以看出：2018年7—12 月，4 台ZB45 型包装机组共产生缺陷条透烟数量为157 条，每月平均26.2 条；2019 年1—6 月，4 台ZB45 型包装机组共产生缺陷条透烟数量为75 条，平均12.5 条/月。每台设备平均3条/月。

4.2 第一提升通道调整耗时统计对比

统计2019 年1—6 月与2018 年7—12 月设备第一提升通道调整耗时，并进行对比（表5）。

表5 设备故障时间统计min

从表5 可以看出：2018 年7—12 月，4 台ZB45 型包装机组设备第一提升通道调整总耗时为1310 min，每月平均218 min，每台设备平均54.5 min/月。2019 年1—6 月，4 台ZB45 型包装机组设备第一提升通道调整总耗时为99 min，每月平均16.5 min，每台设备平均4.1 min/月。结合每台设备每个月换牌2 次的运行记录，得出每次调整时间平均为2 min。

4.3 第一提升通道调节板调整频次统计

2019 年1—6 月，YB95A 型条透机外透明纸第一提升通道调节板调整频次见表6。

表6 第一提升通道调节板调整频次统计 次

从表6 可以看出：2019 年1—6 月，4 台ZB45 包装机组设备第一提升通道调节板调整频次总计48 次，每月平均8 次，每台设备平均2 次。结合每台设备每个月换牌2 次的运行记录，得出返工率为0。

5 结论

研制YB95A 型条外透透明纸包装机第一顶升通道调节板调整装置，提高了调节板部位的调整便利性，确保了调节板的调整精度，提高调整效率，使其能够适用于日常生产中紧急维修情况下的调整，避免了因重复多次调整造成的烟条不合格。同时减少了维修时间，从而提高了设备有效作业率，在提质降耗和提高设备有效作业率方面均取得了较为突出的成绩。

条外透透明纸包装机第一顶升通道调节板调整装置经过运行验证后，已在包括公司其他烟厂的同类机台推广使用，并于2020年8 月18 日获国家实用新型专利（专利号ZL201922038904.4）。