GDX2包装机五号轮弧型导轨的改进

【摘 要】 GDX2包装机在生产加长嘴利群过程中，烟包进入五轮后紧贴弧形导轨运行，铝箔纸部分在弧形导轨运行中受到较大的摩擦力，其颜色被染在弧形导轨金属表面上，当白色内框纸与弧形导轨接触后，造成烟包内框纸表面污痕的质量缺陷。通过对GDX2五号轮弧形导轨的改进，采用轴承群组成的弧线，使弧形导轨与烟包接触的部分变为烟包与轴承接触的滚动摩擦，使改进后弧形导轨不与烟包铝箔纸部分接触，解决了烟包内铝箔纸与五号轮弧形导轨因摩擦导致内框纸表面污痕的问题，保证了烟包质量。

【关键词】 GDX2五号轮弧形导轨 红色铝箔纸 内框纸污痕 摩擦 轴承

1 前言

意大利GD公司生产的GDX2硬盒包装机作为企业的主流机型，承担了企业高档卷烟产品的包装工艺的开发应用，其中加长嘴利群由于工艺需要采用红色的铝箔纸进行包装生产。烟包在五号轮弧形导轨包装过程中，铝箔纸表面色泽被导轨金属面擦起，白色内框纸与弧形导轨接触后，造成烟包内框纸表面污痕的质量缺陷，影响了设备的正常运行，通过对五号轮弧形导轨的结构分析，提出相应的改进方案。

2 五号轮的工作原理

小盒商标纸的包装成型主要是在五号轮完成，如见图1所示。

当烟包由四号轮进入五号轮时，提升杆将包装好铝箔纸的烟包向上推出四轮模盒，并且穿过固定定位模框与上面输送到位的商标纸汇合后一起向五号轮顶升的同时，五号轮烟包接应杆4下端的爪形模盒5开始向下并抵住商标纸。

由于爪形模盒5的作用，商标纸两侧边被预折，然后五号轮爪形模盒5和四轮提升杆夹着自上而下依次排列的商标纸，铝箔纸和内框纸一起向上进入五号轮最下面的模盒13，这时内外折角器3折叠两小边，同时将烟包托住，五号轮开始按逆时针方向旋转，在内外导轨6、内外旋转折迭器9的作用下分别完成商标纸其他各边的折叠任务，小盒烟包最终成型。成型的烟包继续向左推送而进入六号轮继续输送，以完成后续包装过程。

3 存在的问题与原因分析

3.1 存在问题

企业为了提升产品档次，开发应用了红色铝箔纸作为新品加长嘴利群的包装材料。但在产品开发市场过程中，也出现了外观质量问题。红色铝箔纸的颜色被擦起，带到了白色内框纸上，造成了产品质量事故。通过对2010年1月至4月外观质量投诉共有46包，其中内框纸污痕投诉17包，比例占到37%，随着市场规模的发展，投诉的烟包数在增加，内框纸被擦污的烟包数的比重明显增加，问题骤然凸显。

3.2 原因分析

通过对烟包在五号轮内包装折叠过程的研究分析，发现造成内框纸表面污痕的原因归结为以下两点：

（1）生产辅料因素；由于生产工艺的需要采用了红色铝箔纸进行包装生产，产生了内框纸表面污痕的质量缺陷，但在包装生产其他色泽的铝箔纸时少量出现类似问题，因此铝箔纸辅料表面色泽的原料结构、生产材质等加工工艺方面的缺陷对问题的产生有一定的影响因素。

（2）摩擦力因素；机器现有的包装成型原理造成铝箔纸与弧形导轨的接触面较大，摩擦系数大，颜色容易被带起，引起擦污。由于弧形导轨是铸铁材料制成，弧形导轨面积宽26mm，长625mm，与烟包铝箔纸接触面积大。当机器高速运转时，离心力的作用，铝箔纸与导轨面积接触，紧贴弧形导轨运行，生产速度越快，受到的摩擦力越大，此时铝箔纸颜色被擦起，附着在弧形导轨上，在运转中当弧形导轨接触内框纸时颜色被带到内框纸上，造成烟包内框纸表面污痕，影响外观质量。

4 改进思路

由于新产品的铝箔纸采用红色与金色利群商标相结合的方式，要改进铝箔纸材质，研究开发改进周期长，目标完成困难较大。为了迅速攻克课题，在努力改进材料的前提下，只能从设备中改进成型部件的现状，提升设备的包装能力，杜绝烟包内框纸被擦污现象的发生。

铝箔纸烟包内盒宽53.10mm，背部与商标纸啮合后进入五号轮盒模，厂徽面与内框纸啮合后贴着弧形导轨前行。内框纸框中间有43mm×16mm左右面积的铝箔纸暴露在外与铁质导轨贴面前行，故摩擦后产生了污痕问题。（如图2所示）降低摩擦力使其减弱到不擦起的安全标准下，问题就能解决。根据这个思路需面对的现实是成型的方式不可更改，因此降低弧形导轨与烟包的摩擦力是最佳选择。采取安装轴承的方法改变摩擦方式，而烟包的包装成型方式又不改变，使摩擦力降低达到改进目的。

5 改进实施

改变烟包与导轨的接触位置，将导轨对烟包的支撑点内移来安装轴承，使弧形导轨与烟包接触的部分变为烟包与轴承接触的滚动摩擦，使改进后弧形导轨不与烟包铝箔纸部分接触，如图3所示。

5.1 弧形导轨的改进设计

沿弧形导轨内侧面安装轴承，排列组合成一条弧线，承担原有固定弧形面的定位支撑作用，内盒的工作面有53.1mm的宽度，弧形导轨侧面弧长625mm，除去螺旋折叠器固定桩头的螺孔和烟包存在检测器定位块的距离，弧形导轨上适合安装轴承的弧长为520mm，选用624-2z型号的轴承，轴承直径13mm，轴承间距1mm，用37个624-2z型轴承，安装在弧形导轨的侧面，轴承群的顶点组成的弧线半径与原有弧形导轨的弧线半径保持一致，通过成排的轴承与烟包侧面接触，达到了改变弧形导轨与烟包的接触位置和摩擦方式的目的，避免铝箔纸与导轨的接触，在烟包高速运动时轴承受力后也进行自转，从而减弱它们之间的摩擦力，保证了烟包输送成型过程中不挤压变形或松散。

5.2 弧形导轨的改进实施

为了让原来尺寸的弧形端面与烟包铝箔纸内盒脱离接触，就必须改变弧形导轨端面的半径尺寸，使其低于轴承组成的弧线。经过计算，原装导轨与铝箔纸烟包接触部分的半径为227.23±0.1mm，重新设计制作的弧形导轨按照原有材料HT300基础上将原来接触部分的半径扩大至228.5mm，安装624-2z型轴承的中心点定在圆弧半径尺寸的233.73±0.1mm处，轴承采用M4*13的外六角销螺栓将其固定在弧形导轨上，轴承外径顶点所处的弧线，刚好是原装弧形导轨与烟包接触面的半径尺寸（见图4）。新的导轨既能保证烟包商标纸折叠运行状态保持不变，而摩擦方式却发生变化，达到减小摩擦力的目的。

6 结语

设计制造的新式弧形导轨，在B线6#GDX2机组上进行了安装运行。由四号轮处提升的烟包，在推进器的作用下，将商标纸和铝箔纸烟包输送到五号轮的弧形导轨中，由于新设计弧形导轨采用同步自转的轴承组成的弧线承担内框纸与铝箔纸结合后的固定压制作用，摩擦力由原来由铸铁与铝箔纸之间产生的0.2降至几乎可以忽略不计的0.003，铝箔纸烟包接触到弧形排列的轴承，产生转动，达到同步运行的状态，再不会擦起颜色，从而保证相结合的白色内框纸不被颜色擦污，同时经过一段时间的跟踪观察，此项质量问题没有出现，红色铝箔纸与白色内框纸之间的擦污现象完全消失，效果比较明显，烟包的外观质量得到了保证，杜绝了内框纸被擦污的质量问题。改进后的设备完全保障了新产品的质量，同时在车间其他同类型的设备上进行了推广，设备运转效果良好，产品质量得到充分保障，提高了设备的有效运行效率，达到了预期的效果。

参考文献：

[1]意大利GD公司.GDX2设备使用及装配手册.

[2]陈大先.《机械设计手册》，化学工业出版社.