河南中烟工业有限责任公司安阳卷烟厂 河南安阳 455000
摘要：针对条包透明包装机经常发生的条包马蹄刀损坏、条包透明纸拉头切不断等严重影响设备效率及产品质量的问题。通过对马蹄刀切割系统的工作原理和结构进行分析研究，从而找到切割系统的改进方案。通过方案的实施，改变系统的切割方式，提高马蹄刀的使用寿命，同时减少由切割系统导致的产品质量问题，提升设备运行效率。
关键词：包装机 条包透明纸 马蹄刀 拉头
条包透明纸马蹄刀组件是条包透明包装机的重要切割部件，在实际运行中，由于原结构存在设计缺陷，经常发生条包马蹄刀磨损及损坏，由此引发的条包透明纸拉头切不断等质量问题严重影响设备效率及产品质量。因此，有必要对条包透明纸马蹄刀组件进行改进。
一、原切割系统结构与工作原理
原切割系统的启封带材料为刷蜡式上胶，启封带通过蜡缸完成上胶，有蜡的一面粘贴于透明纸后输送至马蹄刀切割系统，马蹄刀（7）紧固于马蹄刀架（6）上，马蹄刀架在正常生产运行时处于垂直固定位置。切割装置输入轴为一偏心轴，偏心轴连接连杆（1），连杆另一端通过摇杆（2）连接装有垫刀轮架（4）的输出轴（3），垫刀轮架固定于轴上。垫刀轮（5）位于垫刀轮架（4）顶部，垫刀轮受力可自由回转以减小对马蹄刀的冲击。
偏心轴旋转时，通过连杆和摇杆的作用，垫刀轮随着垫刀轮架做往复摆动，运动路线为一曲率较小的平滑弧线。当垫刀轮运动到弧线顶点时与马蹄刀接触，切割条包透明纸及启封带。输入轴旋转一周，垫刀轮往复一次，从正向和反向分别与马蹄刀接触一次，共做出两次切割动作。如图1所示为原切割系统的工作原理图。
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图1 原切割系统工作原理图
二、存在的问题
1、原系统采用的是封蜡式上胶系统，完成刷蜡后启封带的材料会变的比较脆，因此马蹄刀很容易切割，但是随着材料技术的发展，目前采用的均为自粘胶式启封带，此种材料相比原来其脆性大为降低，粘性上升，因此马蹄刀很不容易切断，为了保证切割质量，需要将刀加的重一点才能达到要求，马蹄刀加重后势必会影响其使用寿命。
2、由于马蹄刀损坏过快，导致配件消耗大，该切割系统由于配合精度高，在安装调试时候难度较大，特别是调试时候，对修理师傅技术要求较高，必须将切割的力调整好，否则，马蹄刀换上去会很快再次损坏。
3、对设备效率影响大，马蹄刀在更换过程中必须停机，目前马蹄刀更换过于频繁，已经对生产作业的连续性产生很大影响。
4、影响产品质量，马蹄刀损坏后会导致透明纸切割质量不佳，存在拉头切不断、透明纸输送歪斜等情况，进而出现错牙、散条等质量问题。
三、原因分析
在实际生产过程中，往复式运动在正向和反向运动过程中由于安装调试的误差，对马蹄刀的冲击不可能完全相同，为了保证正向和反向运动时都能切断，则必须加重刀，进而导致马蹄刀寿命较短。因此根本原因在于材料特性改变后，马蹄刀组件原有的结构设计不合理。
1、材料的影响
原系统采用的是封蜡式上胶系统，完成刷蜡后启封带的材料会变的比较脆，因此马蹄刀很容易切割，但是随着材料技术的发展，目前采用的均为自粘胶式启封带，此种材料相比原来其脆性大为降低，粘性上升，因此马蹄刀很不容易切断，为了保证切割质量，需要将切割力加重才能达到要求，马蹄刀加重后势必会影响其使用寿命。
2、切割系统结构不合理
原切割系统为动力输入偏心轴通过曲柄滑块机构带动摇杆2做往复摆动，通过机械传递动力，进而带动垫刀轮做往复摆动，当垫刀轮运动到弧线顶点时与马蹄刀接触，切割条包透明纸及启封带。在往复式摆动的切割过程中，根据牛顿第三定律，力的作用与反作用大小相等，方向相反，则可以对马蹄刀进行受力分析，从图可以看出，马蹄刀在正向和反向运动过程中水平方向受力相反，因此对马蹄刀冲击产生差异，从而造成马蹄刀损坏。
四、改造设计方案
通过切割系统工作原理的分析，条包透明纸切割部分原结构为马蹄刀固定，垫刀轮做往复运动，在需要进行手动穿纸时马蹄刀固定轴会在气缸作用下偏转，使马蹄刀脱离工作位置让出空间方便穿纸，由于工作空间的限制，要使马蹄刀做旋转运动是无法实现的，所以马蹄刀固定轴无法进行结构更改。因此，我们设想：马蹄刀固定，垫刀轮由往复式改为旋转式运动。为了合理运用现有设备空间，保证马蹄刀和垫刀轮做相对运动时动作的准确性，采用同步带传动方式进行动力传递。
改造后条包透明纸启封带马蹄刀切割系统工作原理如图所示
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图2 改造后马蹄刀切割系统工作原理图
如图所示，优化后马蹄刀切割系统由同步带进行传动：（7）为动力输入轴，其连接（8）带轮1，带轮1和（2）带轮2通过同步带进行传动，中间有可以调节位置的张紧轮（1）对同步带进行张紧。带轮（2）连接输出轴，垫刀轮架（3）通过螺钉紧固连接在输出轴上，垫刀轮架上装有垫刀轮（4），同时还装有可用螺钉调节压紧力的弹簧压住垫刀轮机构，以减小垫刀轮与马蹄刀接触时产生的刚性冲击。正常工作时，马蹄刀架（6）处于垂直固定位置，动力输入轴（7）通过（8）带轮1和（2）带轮2间的同步带传动将旋转运动传递至输出轴，紧固于输出轴上的垫刀轮架（3）随输出轴一起做旋转运动。
五、结语
通过方案的实施，改变系统的切割方式，提高马蹄刀的使用寿命，同时减少由切割系统导致的产品质量问题。实际运行证明，改进后的条包马蹄刀切割组件在保证产品质量，提高刀的使用寿命及降低原材料消耗方面取得了良好的效果，并且达到了切割系统故障率降低，设备效率得到了明显提升。