CV包装机夹钳透明纸机械手改进应用

【摘 要】文章阐述了由于机械手的原因，经常出现透明纸输送不稳定，夹纸不准确，透明纸导入偏移，在成型过程中条盒外透明纸出现偏移、拉带错位等缺陷。结合CV透明纸输送的工作原理，并分析使用过程中该部位发生的故障，通过对CV机械手进行了设计改进， 保证了透明纸输送平稳，解决了CV机械手工作过程不平稳，透明纸导入偏移，两端透明纸长短，拉带错位，维修难度大等问题。

【关键词】CV包装机；夹钳机械手；透明纸输送平稳可靠；提高设备效率

前言

GDX1（ZB25）包装机组具有包装质量良好、性能稳定、运行速度快、自动化程度高等优点，是目前我国卷烟包装设备的主流机型。但随着烟草行业发展，消费者对卷烟的品质和卷烟外观质量要求更高，为提高卷烟外观质量，需通过提升过程卷烟产品质量保障能力，保证产品质量。其中CV条包机夹钳透明纸的机械手结构复杂，导杆和导套容易磨损，不利于维修调整，在生产运行中经常出现夹钳夹持透明纸松紧不一，送纸不到位；上夹钳粘贴的胶垫易磨损脱落，透明纸导入不顺利。由于维护调整造成反复停机影响设备有效作业率。由此所产生的质量问题，严重时生产的产品要做报废处理，增加原辅材料的消耗。因此必须解决这个问题。

1.现状调查及原因分析

1.1CV条盒外透明纸包装机透明纸输送及成型原理：透明纸经由输送辊输送，在输送过程中与拉线粘合成一体后被切割成定长，机械手将其夹住拉到包装位置，再由吸风吸住，使透明纸不发生偏移；烟条和透明纸一同上升到中层台面，透明纸进行折叠包装，条盒下部位长边烙铁进行热封；烟条到达设备第二次上升位置，在第二次顶升时完成透明纸上侧面短边折叠，进行两端热封，并送至输出通道。

1.2夹钳条包透明纸机械手的作用，是用于将切断下来的粘有拉线的透明纸夹持输送至第一提升器吸定装置的包装起始位置（条盒的上方）。结合CV条包透明纸包装机机械手传动结构示意图1可知，透明纸机械手由夹钳13、摆杆9、压杆8、连杆15、摆杆1及凸轮2等机件组成。该装置的工作原理是：凸轮2转动，通过摆杆1和压杆8的作用，使机械手的夹钳13闭合，实现夹纸，机械手的夹钳架11安装在滑座12上，由凸轮4、摆杆5带动滑座12在导向轴10上作往复运动，把裁切的粘有拉线的透明纸夹住15mm夹送至第一提升器包装位置（条盒的上方）时，机械手松开并移出，此时透明纸与条盒进入包裹成形阶段。第一提升器吸定装置上设有一对吸附器对透明纸定位，同时第一提升器提升烟条和透明纸进行包裹折叠。由于其结构特点原因，造成其存在多处的缺陷：一是输送透明纸的机械手内导轨采用导杆与导套相对滑动，在长期运行中，不到位，容易磨损，造成整个机械手工作过程间隙量大，其外导轨采用单边悬挂，在运行过程中机械手不平稳易晃动，时常出现输送透明纸歪斜。二是活动上夹纸钳与橡胶垫直接粘接，在使用过程中橡胶垫易磨损，甚至在运行中脱落，夹不住纸，而其更换过程维修难度大，操作不方便。三是固定夹钳下钳口无透明纸导入斜角，经常造成透明纸导入偏移甚至掉落，上下夹钳夹紧力难调整，造成故障停机。四是机械手的夹钳压簧设置在两压条之间，更换压簧困难。严重影响产品质量和设备有效作业率（仅为88.26%），增大维护保养成本。

由于存在这些缺陷，致使条盒外透明纸在输送过程中容易出现两端透明纸长短和偏移，从而导致产生褶皱等现象，故难以达到市场对产品的外观质量要求，且其在生产过程中调试时间过长，以致影响生产线的连续运作，使生产效率难以提高。因此，为防止此类问题的发生，必须彻底分析其产生的原因，改进不合理结构，以达到提高产品质量和设备有效作业率的效果。

1.3根据CV条盒外透明纸包装机工艺流程，我们分析了导致透明纸输送不到位，时而发生脱落，在包装过程中定位不稳定，发生两端透明纸长短、偏移和走位，折叠时松散、褶皱、拉线错位的主要原因：机械手传动间隙大，运行不平稳，两夹钳夹持透明纸用力不均；透明纸进入钳口时时有受阻，透明纸在进入吸定装置包装位置时已经发生歪斜和偏移；所以我们决定对输送透明纸的机械手进行设计改进。

2.改进措施

通过对原机械手图2研究分析，要想解决机械手设计缺陷，需从以下方面着手，一是解决机械手往复运动时导杆导套组合机构无易磨损导致传动不平稳这一难题。二是解决下夹钳钳口结构无斜角导致透明纸导入不顺利，上夹钳与橡胶垫采用粘接时有发生橡胶垫脱落的问题。三是解决夹钳上弹簧内置维修困难，造成设备停机时间长的问题。通过对机械手结构分析和反复试验，如果将接触部位上夹钳的成胶垫设计分离式，并将下钳口设计有导入斜角，保证透明纸顺利导入且夹持，机械手在运行过程中无晃动平稳，又不与其他工位产生干涉，设计成滚动直线导轨式机械手，就达到要解决效果。对于夹钳上弹簧内置维修困难的问题，在不影响其功能作用的前提下，将夹钳上弹簧安装在两外表面，避免更换弹簧困难，节约维修时间，改进后机械手结构示意图如图3所示。

1 夹钳架 2 摆块 3 连接块 4 压簧 5 活动夹钳 6 橡胶垫 7 固定夹钳 8 导套 9 滑座 10 导杆 11 偏心轴

3.设计与实施

3.1对机械手往复运动的导杆导套改进

将机械手将原内导轨的导杆导套传动副和外导轨的单边悬挂设计改进成均采用进口硬质合金滚动直线导轨副控制机械手往复运动，运动副具有自润式、高精度、低噪音、行径顺、高刚性、密封防尘、轻量化、耐腐蚀等优点。同时增加连接处轴承，使机械手运动时有效消除间隙，解决由于单边悬挂而造成机械手运动时不平稳而晃动，同时解决因不到位，造成导套导杆组件磨损，导致机械手传动间隙大等缺陷，使整个工作过程更加稳定，降低维护成本。

3.2为了保证透明纸顺利进入机械手夹钳导口入口，对CV机械手固定夹钳的下钳口改进

机械手向右运动到最末端时，机械手夹住透明纸，由于机械手下端固定夹钳无导入斜角，加上透明纸在重力作用下下垂，使机械手无法顺利将透明纸导入，会造成透明纸输送时歪斜、脱落，造成烟条浪费，设备停机，生产效率下降。因此，将机械手夹钳口进行设计改进，将固定夹钳的下钳口最前端设计成导入斜角，并设计一个定位针，有效对透明纸夹合前进行导入并夹住，保证机械手更高效更稳定地运行，有效降低设备故障，达到夹纸稳定可靠。

3.3对原机械手的上夹钳与橡胶垫改进

内夹钳和外夹钳两活动夹钳上的橡胶垫是粘合在夹钳上的，磨损或损坏后更换困难，影响透明纸的夹紧力度，也会造成透明纸输送时歪斜、脱落，造成烟条浪费，设备停机，生产效率下降。因此对活动夹钳采用夹钳与橡胶垫分体式结构，将橡胶垫用螺钉安装在活动夹脚上，便于安装，缩短维修时间，提高生产效率。

3.4对原机械手夹钳压簧内置方式改进

由于原机械手压簧是内置在两压条之间如图2，对其更换、检查和调整比较烦琐复杂。利用材料力学原理对相关要素进行分析，制定把原内置压簧改进安装在两压条外表面，用一螺栓串接上下压条，压簧安装在螺栓上，利用调节螺母限位，从而调整螺母上下位置即可改变机械手两夹钳的夹紧力大小，实现操作方便易懂，缩短条透夹钳压簧更换使用时间，解决调整不便问题，从而工作效率。

1 夹钳架 2 摆块 3 连接块 4 活动夹钳 5固定夹钳 5.1 导口斜角 6 螺钉 7 调节螺母 8 压簧9 分体式橡胶垫 10 定位针 11第一滚动直线导轨副12 第二滚动直线导轨副 13 第一导轨 14 第二导轨 15 偏心轴 16滑座

4.机械手改进后应用效果

4.1通过对GD包装机组CV透明纸夹纸器机械手改进实施如图3，成功地将原本导杆导套方式设计成滚动直线导轨方式。在透明纸输送时能有效减少对透明纸产生的表面不平整问题，使其在输送过程中能保持一个很好的平整度。防止透明纸偏移。将固定夹钳钳口无斜角升级为有导入斜角，并固定夹钳距钳口一定位置设计定位针，将活动夹钳与橡胶垫直接粘接升级为分体式橡胶垫方式，能有效控制透明纸在夹钳输送脱落、歪斜，使透明纸平整置入包装位置。将夹钳两压条间内置压簧升级为两压条外表面，方便了维修，降低了维修人员劳动强度。

4.2通过改进，机械手传动运行平稳，夹纸夹持可靠，定位准确，这就保证了透明纸在输送时不发生偏移或偏移的程度很小很小，从而有效降低了条盒外包装透明纸褶皱、拉线错位等质量问题发生的频次。烟条外包装质量得到有效保障和控制，保证了产品质量。在提高设备运行的稳定性上取得了满意的效果，由表1设备有效作业率统计可知，改进后设备效率得到提高。

5.综合结论及成果

5.1综合采用改进后新的GD包装机组CV透明纸机械手，使透明纸能顺利导入夹钳口，并能将透明纸平稳输送到包装工位。

5.2为了巩固来之不易的成果，对CV条包透明纸包装机机械手改进机构在其他GDX1机组得到有效推广应用。