潘义华，蒋明

（贵州中烟工业有限责任公司贵定卷烟厂，贵州黔南 551300）

0 引言

贵定卷烟厂于2018 年通过异地技改项目，取消了原来的人工装箱环节，采用YP18B 型装封箱机进行条烟封装工作。该装置投入使用以来，常出现吸取不到纸箱或纸箱倒塌的情况，从而触发停机信号引起停机，在操作界面显示“纸箱倒置”“烟箱未成型”等停机故障，严重影响设备的运行效率，同时，也对上道工序，即包装机组的运行造成影响。

随着技术的发展，装封箱机也从YP11 型发展到了YP18B型，各种基于循环纸箱利用、防止倒塌以及降低设备停机次数的研究逐渐增多。潘义华[1]等将底部折边吸杯的吸取方式由固定式改为主动式，解决了循环纸箱因折边吸取不到而导致的箱装成型烂条问题；吕通[2]等在YP13 型装封箱机储料库前支板的中部和下部安装了调节块，增加了纸箱的着力点；李敏[3]在YP18B型装封箱机储料库待吸工位上方增加压紧导向机构，使得纸箱保持挺直，利于吸盘吸取纸箱。但对于因输送不到位或检测而引起的纸箱未吸取或倒塌的问题鲜有报道。为此，以贵定卷烟厂2#YP18B 型封装箱机为研究对象，从分析纸箱输送装置动作原理入手，通过调整和改造等方式，解决纸箱未吸取或倒塌等情况，提高设备的连续运行能力。

1 存在的问题及原因分析

1.1 纸箱输送装置工作原理[4]

如图1 所示，纸箱竖直放置在大支板上，两侧紧贴于长挡板和短挡板，同步带在步进电机的带动下将纸箱向前输送到指定位置；通过调整手柄调整2 个大支板的位置，以保证纸箱能够被轻松吸取又不会因滚轮起不到止挡作用而倾倒滑落；安装在大支板上的检测杆在配重块的作用下保持竖直状态，起到将吸取到纸箱后的信号反馈给步进电机，从而将纸箱向前输送的作用。

图1 纸箱输送装置结构组成

1.2 存在的问题

在生产过程中，使用新纸箱或循环纸箱时，出现“纸箱倒置”“烟箱未成型”等停机故障较多，设备运行的连续性不高，严重影响生产。通过对该机台2020 年4 月份的停机统计，分析导致“纸箱倒置”“纸箱未成型”的各种主要因素（表1、图2）。

表1 纸箱未成型及倒置停机原因统计（2020 年4 月）

图2 纸箱未成型或倒置的Pareto图

1.3 原因分析

从图2 可以看到，引起纸箱未成型或倒置的原因主要有：纸箱未吸取、纸箱倒塌、成型检测错误、纸箱倒置及其他。其中，纸箱未吸取和纸箱倒塌占比约为80%，其余三项占比约20%，因此，只要解决纸箱未吸取及纸箱倒塌问题，则设备运行的连续性将会得到很大改善。通过现场观察及对设备原理的分析，总结纸箱未吸取或纸箱倒塌的原因如下：

（1）纸箱输送同步齿型带磨损，使得纸箱输送不到位，导致纸箱未吸取。图3 为新旧同步齿形带断面对比。通过对比新旧两种状态下同步带工作面情况可以看出：当同步带尺寸磨损到10.5 mm时，出现纸箱输送带不输送的概率会大大提高，此时，由于设备在持续运行，纸箱会出现输送不到位的情况。

图3 新旧同步带断面对比

（2）使用循环纸箱时，由于纸箱多次使用，造成纸箱本体、折边等部位变形、软化，使得纸箱输送装置上的转轮和滚轮对纸箱的支撑作用有限，容易造成箱体倒塌。

（3）纸箱输送装置的检测杆动作不灵活。正常情况下，纸箱吸取时，检测杆在纸箱的带动下作逆时针旋转，此时，检测杆超出接近开关的检测范围，接近开关信号灯呈熄灭状态，输送带转动，将纸箱向前输送，完成对料仓的补料，而检测杆在配重块的作用下回到原来的位置。由于检测杆转动不灵活，在纸箱吸取后不能正常复位，始终处于接近开关检测的范围内，信号灯呈常亮状态，此时，系统判断料仓处于满料状态，不会将纸箱向前输送，对料仓进行补料。当料仓少料的状态超过纸箱吸臂的吸取范围时，就会出现纸箱吸取不到位的情况。

2 解决措施

（1）更换新的输送齿形带，增大纸箱与齿形带间的摩擦力，使得输送带更容易将纸箱向前输送。

（2）调整前支臂上的转轮和滚轮位置。如图1 所示，通过松开转轮和滚轮的锁紧螺钉，调整转轮和滚轮位置。使用新纸箱时，由于箱体较挺阔，需同时将滚轮向上、转轮向外调整，以箱体能触摸到1/3 辊面为宜；使用循环纸箱时，同时将2 个滚轮向下调整到距箱体顶部约10 mm，将4 个转轮向里调整到安装块与前支板平齐，增加对纸箱的支撑力度，防止纸箱倒塌。

（3）改造检测杆。原检测杆的旋转件材料为黄铜，使用的过程中容易与大支板产生摩擦而磨损变形，导致检测杆旋转不灵活。应用Soildworks 绘图软件，重新设计检测杆和连接锁紧件（图4），并选择轴承608-2Z 作为旋转件，增加检测杆旋转灵活性。根据轴承寿命计算公式：

图4 检测杆及连接锁紧件改造设计

式中 n——轴承工作转速，r/min，该轴承作为检测杆的旋转件，以设备300 条/min 的产能计算，1 min 需要纸箱6 个，因此取n=6

ft——温度系数，工作温度≤120 ℃时，ft=1

C——基本额定动载荷，通过查询轴承类型、尺寸表，可得到轴承608 的额定动载荷C=3.35×103

P——当量动载荷，根据所受径向力、轴向力合成计算，由于该轴承仅承受检测杆及配重块的重量约1 kg的径向力，因此取P≈10 N

ε——寿命指数，球轴承ε=3

将相关数据带入式（1），可得到轴承寿命Lh≈1.04×1011h。

由于该轴承的工作转速低、受力小，根据理论计算，在设备使用期间，检测杆转动都是灵活的，不会出现旋转卡顿现象。

3 使用效果

2021 年6 月对设备进行了改造。改造前，分别使用新纸箱和循环纸箱各500 个进行上机试验，统计出现纸箱未吸取或纸箱倒塌次数。改造后，使用等量新纸箱和循环纸箱进行上机试验，并根据纸箱情况，对滚轮和转轮位置进行调整，统计相关数据（表2）。

表2 改造前后纸箱未吸取和纸箱倒塌数据对比

4 结语

通过对转轮和滚轮的位置调整，以及对检测杆进行改造，使用新纸箱或循环纸箱，纸箱未吸取和纸箱倒塌的次数分别由改造前的14 次、6 次降为0 次，均未出现纸箱输送不到位或纸箱倒塌的情况，降低了设备的停机次数，保证了设备的连续稳定运行。