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摘 要：针对GDX6S软盒包装机使用过程中，频繁出现商标纸吸取歪斜、堵塞或吸取不下故障，就其原因进行了详细分析，同时提出了一个较好解决“商标纸吸取输送不良”的方案。该方案对商标纸分离器进行改进，针对原分离器轴承存在的容易积垢及引起纸弧缺陷，将直线并排滚针轴承方式改为错位排列滚珠轴承方式，经实践应用达到了降低商标纸吸取不良故障的目的，减少了该部位的机械维修，提高了GDX6S软盒包装机对商标纸材料的适应性，提高了生产效率。
关键词：GDX6S包装机；商标纸；分离器；吸取输送；轴承；排列
1 引言
GDX6S型软盒包装机是由意大利GD公司设计生产的卷烟包装设备，生产能力为600包/分钟，通过4个旋转轮子实现各种包装动作。该设备在投产运行至今，故障繁多，停机率高。其中影响最大的故障较多发生在商标纸部位，出现故障次数最多的是商标纸吸取输送歪斜、堵塞或商标吸取不下，该现象在商标紙材料批次变动时尤其频繁。由于该设备是目前国内最新引进的包装设备，目前并无可借鉴的维修方法，通过对商标纸下纸吸取机构的工作原理进行分析，对分离器原设计存在的不合理进行优化改进。
2 问题分析
2.1 商标纸分离吸取工作原理
商标纸分离吸取机构主要由支架、凸轮、摆杆机构、齿轮、同步带、分离器、吸纸轮传动轴和支座等零件组成。主电机动力通过一组齿轮带动凸轮2转动，凸轮2分两路进行商标纸分离吸取机构的动力传递：一路通过滚子带动支架1做横向左右往复运动，另一路由摆杆机构3带动带轮4往复转动，从而带动同步带5左右转动。其中吸纸轮传动轴7及分离器支座8固定安装与支架1上，因此吸纸轮和分离器6同支架1做同步的水平横向往复运动；吸纸轮传动轴上的带轮同时又与同步带5啮合，因此吸纸轮在做水平横向往复运动的同时又随着同步带做往复旋转摆动。分离器在左右运动的同时托住纸库中的商标纸，正常工作时，商标纸吸纸轮通过负压吸风吸取下最底层的商标纸，然后往右移动并作逆时针转动，被吸取的商标纸在分离器的作用下与纸叠分离，当吸纸轮运动到位后，通过负压分配阀的控制，吸纸轮释放商标纸，被释放的商标纸由水平吸风输送带吸取向下个工位输送，此时商标纸吸纸轮与分离器开始返回，前者往左移动并作顺时针转动，右者往左移动拖住商标纸叠，到达左端后刚好吸纸轮吸嘴处于垂直向上位置开始下一个吸纸循环，如图1所示。
图1 商标纸纸库及分离吸取机构
1.支架 2.凸轮 3.摆杆机构 4.带轮 5.同步带
6.分离器 7.吸纸轮传动轴 8.支座
2.2 商标纸吸取不良故障原因分析
针对商标纸吸取不良故障，结合日常的维修经验，引起该类故障常见的原因有以下几点：①材料问题；②负压吸风管路是否堵塞；③商标下纸料库是否调整不当；④商标分离刀是否调整不当；⑤扇形吸风轮的相位是否不正确。
通过观察与检测，设备运行的商标材料与吸风管路并未异常，纸库、分离刀及吸纸轮工作相位也均在调整要求范围内。通过进一步观察分析，发现商标纸张的堵塞、歪斜多发生于吸纸轮与分离器交接处。清空纸库检查分离器轴承，发现部分轴承滚动不够活络，同时观察取下的纸叠，明显能看出底下的纸张呈波浪状，因此判断商标纸吸取不良故障的主要原因产生于商标纸分离吸取机构。
2.3 商标纸分离吸取机构存在的问题
商标纸分离吸取机构由左、中、右三个分离器和吸纸轮组成，如图2所示。
图2 商标纸分离吸取机构
1.左侧分离器 2.中间分离器 3.右侧分离器 4.商标吸纸轮
2.3.1 轴承选用不合理：如图3：隔套5通过顶丝4限位于轴2上，滚针轴承3套于隔套的外圈上实现其滚动功能。为保证轴承的高速转动，轴承需要保持一定的润滑效果，同时为达到轴承外圈的正常转动，滚针轴承与支架1及隔套5上的隔圈必须有一定量的间隙要求，通过实际测量，此间隙为0.5mm，因此保持轴承滚动体润滑的油脂无法完好密封。由于分离器安置于商标纸纸库的底部，而预切式商标纸本身存在较多的屑末，设备高速运行时这些屑末容易在滚针轴承内部沉积，导致轴承转动不够活络，从分离机构的工作原理可以看出，轴承作用失效将极大影响分离器正常的实现商标纸托举与分离功能。
图3 商标纸分离器
1.支架 2.轴 3.滚针轴承 4.顶丝 5.隔套
2.3.2 轴承排列方式不合理：商标纸分离器主要功能的实现是通过两排直线并排的轴承来实现的，通过现场测量，两并排轴承间的间隔达到了19mm，由于分离器的另一功能是对商标纸叠支撑的作用，在这种排列方式下，因纸张本身较为柔软，受纸叠整体重力（纸叠加满时重量约为1.7kg）的影响，底部纸张宽度方向会产生如图4所示的类似波浪状的扭曲变形，通过低速运行时可发现这种扭曲不仅会引起纸边上弧导致纸张无法被吸纸轮正常吸取，而且直接影响了商标纸后序的下纸输送，尤其在设备全速运行时，出现输送堵塞的故障极其频繁。
图4 变形商标纸示意图
3 改进方案
针对设备运行时存在的问题，经过多次维修经验总结和可行性分析，考虑到设备维修调整对商标纸吸取输送不良故障的解决效果不佳，决定对GDX6S商标纸分离器进行改进。
3.1 轴承的重新选用
原机分离器采用HK0812-2RS型号轴承，滚针轴承灵活性较差，体现在分离器左右水平往复运动过程中与商标纸磨擦力较大，高速运行中易产生搓纸现象，造成纸张分离不好，致使商标纸吸取歪斜或吸不下，而深沟球轴承包括其转速、防尘密封及轴向固定方式都更适应分离器在高速运行时的需要。因此，采用深沟球轴承取代原来滚针轴承设计从理论上讲效果更佳。
3.2 轴承的排列方式重新设计
为避免直线并排方式的轴承支撑点少，导致的纸张呈波浪形扭曲，如图5所示。
图5 原分离器3D图纸
在保证分离器整体设计外形不变的情况下，重新对轴承排列方式进行设计，如图6所示。
图6 改进后分离器3D图纸
结合3.1的要求，查询轴承选用手册，选用编号为619/5-2Z规格（外径*内径*厚度）为13*5*4的深沟球轴承（原轴承规格为12*12*8）。新型的分离器设计除轴承型号变化外，主要还有以下几点改变：①采用错位排列的形式，将原来只有16个支撑点在尺寸允许范围下增加到30个，使商标纸叠的支撑点更加平衡；②各个轴承间直接以隔套进行轴向定位，保证轴承的轴向位移量为零；③为减少分离器与商标纸的摩擦力，对左端及中端支撑面进行铣槽加工，降低接触面处与商标纸的摩擦系数；④外形上，因轴承外径变大为13mm，为保持其他尺寸的一致性，避免纸库的重新调整，将分离器支架上的支撑轴承的小轴定位孔向下移动0.5mm，保持原来轴承与纸叠底部的距离。
4 改进成果
通过对商标纸分离吸取机构的改进，降低了商标纸发生吸取歪斜、堵塞或吸取不下的次数，减少了该部件的机械维修，提高了GDX6S软盒包装机对商标纸材料的适应性，在增强设备稳定性、提升设备生产效率的同时，也降低了原辅材料消耗，降低了生产成本。
通过查询2012年10月-2013年1月设备编号为F-B1的GDX6S软盒包装机《包装维修工交接班记录》，改进后的每月维修次数及维修时间从原先的27.75次、16.65小时降到现在的0.5次、0.2小时。
5 结束语
本文通过对GDX6S软盒包装机商标纸输送不良现象进行原因分析并就存在的设计缺陷提出了相应的改进措施，取得了较好的改善效果，整个维修改进思路清晰并有独到见解，对于GDX6S软盒包装设备未来的维护保养与推广使用，有一定的促进意义。■
参考文献
[1] 黄德良.《ZB25包装机组教材》.中国科学技术出版社， 2001年.
[2] GD公司 《GDX6S零件图册》.
[3] 成大先. 机械设计手册. 化学工业出版社，2000年.
[4] 王少怀.《机械设计师手册》（上、下册）.电子工业出版社.2006年.
关键词：GDX6S包装机；商标纸；分离器；吸取输送；轴承；排列
1 引言
GDX6S型软盒包装机是由意大利GD公司设计生产的卷烟包装设备，生产能力为600包/分钟，通过4个旋转轮子实现各种包装动作。该设备在投产运行至今，故障繁多，停机率高。其中影响最大的故障较多发生在商标纸部位，出现故障次数最多的是商标纸吸取输送歪斜、堵塞或商标吸取不下，该现象在商标紙材料批次变动时尤其频繁。由于该设备是目前国内最新引进的包装设备，目前并无可借鉴的维修方法，通过对商标纸下纸吸取机构的工作原理进行分析，对分离器原设计存在的不合理进行优化改进。
2 问题分析
2.1 商标纸分离吸取工作原理
商标纸分离吸取机构主要由支架、凸轮、摆杆机构、齿轮、同步带、分离器、吸纸轮传动轴和支座等零件组成。主电机动力通过一组齿轮带动凸轮2转动，凸轮2分两路进行商标纸分离吸取机构的动力传递：一路通过滚子带动支架1做横向左右往复运动，另一路由摆杆机构3带动带轮4往复转动，从而带动同步带5左右转动。其中吸纸轮传动轴7及分离器支座8固定安装与支架1上，因此吸纸轮和分离器6同支架1做同步的水平横向往复运动；吸纸轮传动轴上的带轮同时又与同步带5啮合，因此吸纸轮在做水平横向往复运动的同时又随着同步带做往复旋转摆动。分离器在左右运动的同时托住纸库中的商标纸，正常工作时，商标纸吸纸轮通过负压吸风吸取下最底层的商标纸，然后往右移动并作逆时针转动，被吸取的商标纸在分离器的作用下与纸叠分离，当吸纸轮运动到位后，通过负压分配阀的控制，吸纸轮释放商标纸，被释放的商标纸由水平吸风输送带吸取向下个工位输送，此时商标纸吸纸轮与分离器开始返回，前者往左移动并作顺时针转动，右者往左移动拖住商标纸叠，到达左端后刚好吸纸轮吸嘴处于垂直向上位置开始下一个吸纸循环，如图1所示。
图1 商标纸纸库及分离吸取机构
1.支架 2.凸轮 3.摆杆机构 4.带轮 5.同步带
6.分离器 7.吸纸轮传动轴 8.支座
2.2 商标纸吸取不良故障原因分析
针对商标纸吸取不良故障，结合日常的维修经验，引起该类故障常见的原因有以下几点：①材料问题；②负压吸风管路是否堵塞；③商标下纸料库是否调整不当；④商标分离刀是否调整不当；⑤扇形吸风轮的相位是否不正确。
通过观察与检测，设备运行的商标材料与吸风管路并未异常，纸库、分离刀及吸纸轮工作相位也均在调整要求范围内。通过进一步观察分析，发现商标纸张的堵塞、歪斜多发生于吸纸轮与分离器交接处。清空纸库检查分离器轴承，发现部分轴承滚动不够活络，同时观察取下的纸叠，明显能看出底下的纸张呈波浪状，因此判断商标纸吸取不良故障的主要原因产生于商标纸分离吸取机构。
2.3 商标纸分离吸取机构存在的问题
商标纸分离吸取机构由左、中、右三个分离器和吸纸轮组成，如图2所示。
图2 商标纸分离吸取机构
1.左侧分离器 2.中间分离器 3.右侧分离器 4.商标吸纸轮
2.3.1 轴承选用不合理：如图3：隔套5通过顶丝4限位于轴2上，滚针轴承3套于隔套的外圈上实现其滚动功能。为保证轴承的高速转动，轴承需要保持一定的润滑效果，同时为达到轴承外圈的正常转动，滚针轴承与支架1及隔套5上的隔圈必须有一定量的间隙要求，通过实际测量，此间隙为0.5mm，因此保持轴承滚动体润滑的油脂无法完好密封。由于分离器安置于商标纸纸库的底部，而预切式商标纸本身存在较多的屑末，设备高速运行时这些屑末容易在滚针轴承内部沉积，导致轴承转动不够活络，从分离机构的工作原理可以看出，轴承作用失效将极大影响分离器正常的实现商标纸托举与分离功能。
图3 商标纸分离器
1.支架 2.轴 3.滚针轴承 4.顶丝 5.隔套
2.3.2 轴承排列方式不合理：商标纸分离器主要功能的实现是通过两排直线并排的轴承来实现的，通过现场测量，两并排轴承间的间隔达到了19mm，由于分离器的另一功能是对商标纸叠支撑的作用，在这种排列方式下，因纸张本身较为柔软，受纸叠整体重力（纸叠加满时重量约为1.7kg）的影响，底部纸张宽度方向会产生如图4所示的类似波浪状的扭曲变形，通过低速运行时可发现这种扭曲不仅会引起纸边上弧导致纸张无法被吸纸轮正常吸取，而且直接影响了商标纸后序的下纸输送，尤其在设备全速运行时，出现输送堵塞的故障极其频繁。
图4 变形商标纸示意图
3 改进方案
针对设备运行时存在的问题，经过多次维修经验总结和可行性分析，考虑到设备维修调整对商标纸吸取输送不良故障的解决效果不佳，决定对GDX6S商标纸分离器进行改进。
3.1 轴承的重新选用
原机分离器采用HK0812-2RS型号轴承，滚针轴承灵活性较差，体现在分离器左右水平往复运动过程中与商标纸磨擦力较大，高速运行中易产生搓纸现象，造成纸张分离不好，致使商标纸吸取歪斜或吸不下，而深沟球轴承包括其转速、防尘密封及轴向固定方式都更适应分离器在高速运行时的需要。因此，采用深沟球轴承取代原来滚针轴承设计从理论上讲效果更佳。
3.2 轴承的排列方式重新设计
为避免直线并排方式的轴承支撑点少，导致的纸张呈波浪形扭曲，如图5所示。
图5 原分离器3D图纸
在保证分离器整体设计外形不变的情况下，重新对轴承排列方式进行设计，如图6所示。
图6 改进后分离器3D图纸
结合3.1的要求，查询轴承选用手册，选用编号为619/5-2Z规格（外径*内径*厚度）为13*5*4的深沟球轴承（原轴承规格为12*12*8）。新型的分离器设计除轴承型号变化外，主要还有以下几点改变：①采用错位排列的形式，将原来只有16个支撑点在尺寸允许范围下增加到30个，使商标纸叠的支撑点更加平衡；②各个轴承间直接以隔套进行轴向定位，保证轴承的轴向位移量为零；③为减少分离器与商标纸的摩擦力，对左端及中端支撑面进行铣槽加工，降低接触面处与商标纸的摩擦系数；④外形上，因轴承外径变大为13mm，为保持其他尺寸的一致性，避免纸库的重新调整，将分离器支架上的支撑轴承的小轴定位孔向下移动0.5mm，保持原来轴承与纸叠底部的距离。
4 改进成果
通过对商标纸分离吸取机构的改进，降低了商标纸发生吸取歪斜、堵塞或吸取不下的次数，减少了该部件的机械维修，提高了GDX6S软盒包装机对商标纸材料的适应性，在增强设备稳定性、提升设备生产效率的同时，也降低了原辅材料消耗，降低了生产成本。
通过查询2012年10月-2013年1月设备编号为F-B1的GDX6S软盒包装机《包装维修工交接班记录》，改进后的每月维修次数及维修时间从原先的27.75次、16.65小时降到现在的0.5次、0.2小时。
5 结束语
本文通过对GDX6S软盒包装机商标纸输送不良现象进行原因分析并就存在的设计缺陷提出了相应的改进措施，取得了较好的改善效果，整个维修改进思路清晰并有独到见解，对于GDX6S软盒包装设备未来的维护保养与推广使用，有一定的促进意义。■
参考文献
[1] 黄德良.《ZB25包装机组教材》.中国科学技术出版社， 2001年.
[2] GD公司 《GDX6S零件图册》.
[3] 成大先. 机械设计手册. 化学工业出版社，2000年.
[4] 王少怀.《机械设计师手册》（上、下册）.电子工业出版社.2006年.