YF71 輔料供給站拼接膠帶壓紙輥裝置的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

萬云會 黃長斌 茍世祥 王立治 薛廷燦

（ 紅塔煙草（ 集團(tuán)）有限責(zé)任公司昭通卷煙廠，云南 昭通657000）

ZJ116 卷煙機(jī)是國產(chǎn)超高速卷煙機(jī)中的主力機(jī)型，市場占有率較高。YF71 輔料供給站的主要作用是為了給ZJ116 卷煙機(jī)連續(xù)自動地提供卷煙紙和水松紙，YF71 的卷煙紙更換機(jī)作為卷煙紙自動拼接和更換的裝置，每十分鐘拼接更換一次卷煙紙，對ZJ116 卷接機(jī)組高效生產(chǎn)有極重要的作用。近年來，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，行業(yè)內(nèi)ZJ116 卷接機(jī)組出現(xiàn)一個普遍性的問題：YF71 輔料供給站的拼接膠帶不能在預(yù)定的位置進(jìn)行粘貼，從而影響卷煙紙和水松紙的正常拼接[1]。于是通過對YF71 輔料供給站膠帶拼接裝置進(jìn)行了研究，希望能使拼接膠帶在預(yù)定的位置進(jìn)行粘貼，解決卷煙紙和水松紙拼接位置偏移的問題。

1 問題分析

1.1 膠帶拼接原理簡介

根據(jù)ZJ116 卷接機(jī)組設(shè)備操作手冊要求規(guī)定，YF71 卷煙紙更換機(jī)必須保證卷煙紙和水松紙的正常拼接，使上部卷煙紙和下部卷煙紙得以自動更換。為保證良好的拼接質(zhì)量，拼接機(jī)構(gòu)執(zhí)行拼接動作時，膠帶片末端應(yīng)位于拼接輪和拼接輪的壓線相切位置。通過設(shè)備原理分析，拼接膠帶卷在進(jìn)給輪的作用下，輸送時容易產(chǎn)生打滑現(xiàn)象，導(dǎo)致膠帶片在輸送時發(fā)生位置偏移，甚至常常將膠帶紙上的定位方形孔撕裂，使膠帶片與刀片凸臺的同步位置偏移，造成膠帶片在刀片上的位置過高，接紙失敗，或直接造成刀架取不到粘接片。因此，保證膠帶紙粘接片的位置正確是卷煙紙和水松紙能否正常拼接的關(guān)鍵。

1.2 原因分析

通過研究發(fā)現(xiàn)，ZJ116 卷煙機(jī)拼接失敗的故障原因是由于拼接膠帶壓緊力不足導(dǎo)致摩擦力小，采用適應(yīng)不同機(jī)型的壓紙輥裝置[2]后的膠帶偏移量明顯減少，通過試驗(yàn)測量，按照分析所需求的膠帶偏移值最好控制在0.7mm 以下。因此，決定設(shè)計(jì)一種ZJ116 卷煙機(jī)YF71 輔料供給站的壓紙輥裝置，增大拼接膠帶的摩擦力，減小拼接膠帶發(fā)生的位置偏移。

2 設(shè)計(jì)方案

設(shè)計(jì)思路以“分合裝置控制施力裝置帶動壓紙輥”解決膠帶紙位置偏移問題。壓紙輥裝置的設(shè)計(jì)由壓紙輥組件、氣動控制組件和安裝基座三個部分（如圖1 所示）。通過杠桿氣缸帶動壓紙輥支架動作使壓紙輥壓緊，轉(zhuǎn)動換向閥氣缸縮回，壓紙輥松開。

圖1 膠帶拼接裝置壓紙輥裝配圖

2.1 壓紙輥組件設(shè)計(jì)

2.1.1 壓紙輥增大膠帶紙運(yùn)行時的摩擦力，輔助送紙輥帶動膠帶紙運(yùn)行。查找材料性能表，滿足上述條件的是聚氨酯。

2.1.2 壓紙輥的作用位置需要在膠帶紙定位方形孔的兩側(cè)，且離定位方形孔約3mm。為了確定壓緊效果最佳，利用了DOE試驗(yàn)進(jìn)行壓紙輥尺寸的優(yōu)選，最終確定外圈直徑32mm，內(nèi)圈直徑20mm，厚度12mm 的雙壓紙輥工作模式。

2.1.3 壓紙輥工作時只承受徑向載荷，壓紙輥的內(nèi)徑為20mm，確定軸承外徑為20mm，因此選擇型號為619/9-2RS 的深溝球軸承。

2.1.4 設(shè)計(jì)“T”形壓紙輥支架（如圖4 所示），由一個長條型主支架和一支壓紙輥輔助架組成。通過Logistic 回歸實(shí)驗(yàn)設(shè)，計(jì)壓紙輥支架長度為65mm，寬度為12mm ，厚度為10mm，材料選用40Cr 鋼。

2.1.5 通過黃金分割法實(shí)驗(yàn)確定壓紙輥與垂直面的夾角為34.4°時膠帶偏移量最小，膠帶輸送情況良好，兩個壓紙輥安裝時采用螺栓連接。

2.2 氣動控制組件設(shè)計(jì)

控制氣路是氣壓作用式壓紙輥裝置的核心控制部件，利用氣缸、換向閥、調(diào)壓閥等氣動控制組件實(shí)現(xiàn)控制氣路功能設(shè)計(jì)[3]。

2.2.1 為了持續(xù)有效的對拼接膠帶施加均衡的壓力，使膠帶偏移量控制在0.7mm 以內(nèi)。由正交試驗(yàn)優(yōu)選出氣缸的行程為20mm 、夾持力為25Kgf 、壓臂夾角為67°。

2.2.2 選用ALC32 杠桿氣缸既符合氣缸的參數(shù)又滿足空間要求，選用AR2000作為調(diào)壓閥，SV-55-M5-BB（0-8bar）作為手動換向閥，流量控制采用節(jié)流閥。

2.2.3 用φ6mm 高壓氣管從YF71 輔料供給站壓縮空氣總氣源處接常通氣流到壓紙輥氣路,加裝調(diào)壓閥，控制氣流大小，接頭選用直通快接頭連接。

2.2.4 經(jīng)現(xiàn)場測量，確定杠桿氣缸的安裝位置在膠帶拼接機(jī)構(gòu)的操作面板上，距離送紙輥中心的水平位置150mm、垂直位置12mm 處。

圖2 壓紙輥零件圖

2.3 壓紙輥底座設(shè)計(jì)

壓紙輥底座由一塊U 型板和一塊平直板焊接而成（如圖3 所示），平直板位于U型板端部，寬度與U 型板寬度相等，用于安裝氣動控制組件及壓紙輥。

2.3.1 平直板略長于杠桿氣缸的寬度，長度為92mm，寬度為100mm，厚度為3mm的304 不銹鋼，通孔尺寸為φ7mm×4。

2.3.2 選定U 型板長度為156mm，寬度為100mm，厚度為3mm 的304 不銹鋼，與底座連接的小通孔為φ7mm×2，換向閥旋鈕孔的孔為φ15mm。

2.3.3 壓紙輥裝置底座的安裝位置距離送紙輥中心的水平位置220mm、垂直位置170mm 處，利用操作面板上現(xiàn)有的螺紋孔安裝。

圖3 壓紙輥裝置底座零件圖

3 繪制圖紙

如圖2、圖3 和圖4 所示，分別是壓紙輥零件圖、壓紙輥裝置底座零件圖和壓紙輥支架裝配圖，設(shè)計(jì)完成后，委托外協(xié)機(jī)械廠加工完成。

圖4 壓紙輥支架裝配圖

4 應(yīng)用效果對比

YF71 輔料供給站安裝壓紙輥裝置前、后拼接膠帶紙撕裂偏移情況如圖5 所示：

圖5 安裝拼接膠帶壓紙輥裝置前后效果對比圖

YF71 輔料供給站使用膠帶壓紙輥裝置后，膠帶紙上的定位方形孔無撕裂現(xiàn)象，粘接片與刀片凸臺的位置同步，粘接片準(zhǔn)確的在預(yù)定位置取下附于刀片凸臺上，YF71 輔料供給站拼接膠帶輸送更準(zhǔn)確，卷煙紙和水松紙的拼接接頭更牢固，解決了國產(chǎn)超高速卷接設(shè)備亟待解決的關(guān)鍵性問題。

結(jié)束語

自主研制的YF71 輔料供給站拼接膠帶壓紙輥裝置，有效解決了ZJ116 國產(chǎn)超高速卷煙機(jī)接裝紙和水松紙拼接膠帶在預(yù)定的位置進(jìn)行粘貼拼接的問題，在煙草行業(yè)ZJ116 卷接機(jī)組上屬于首創(chuàng)，在同類卷煙設(shè)備上具有較好的推廣價值。把該壓紙輥裝置應(yīng)用到Y(jié)F71 輔料供給站上的水松紙自動更換機(jī)上，也可以解決水松紙拼接膠帶位置偏移問題。