仿形技術(shù)在煙梗開包機(jī)中的應(yīng)用

米存軍

（河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司黃金葉生產(chǎn)制造中心，河南鄭州 450000）

0 引言

煙梗作為卷煙原料之一，是制梗絲的主要原料，在生產(chǎn)過程中起著重要的作用。煙梗自動開包機(jī)是煙梗加工的首道工序，該工序的主要任務(wù)是將來料梗包切割后倒出煙梗，梗包甩到回收帶流回收集箱，梗料進(jìn)入下道浸梗工序。

目前國內(nèi)卷煙廠煙梗開包生產(chǎn)現(xiàn)場均存在粉塵污染情況，煙梗自動開包機(jī)的投入應(yīng)用可降低粉塵，但引入此設(shè)備的煙廠不足10家，大多仍停留在人工開包及傾倒的方式?，F(xiàn)階段，梗包多采用麻包縫口方式，普遍存在外形不規(guī)則現(xiàn)象，煙梗自動開包技術(shù)尚不成熟，設(shè)備開包成功率低，特別是對梗包的適應(yīng)性需進(jìn)一步完善。

1 國內(nèi)卷煙廠煙梗開包方式現(xiàn)狀

1.1 使用煙梗開包機(jī)廠家

河南中煙黃金葉制造中心：KB1型（3000 kg/h）自動上包、自動開口；濟(jì)南卷煙廠：KB3型（3000 kg/h）人工上包、自動開口；蕪湖卷煙廠：KB3型（3000 kg/h）人工上包、自動開口；郴州卷煙廠：KB1型（3000 kg/h）自動上包、自動開口；武漢卷煙廠：KB3型（3000 kg/h）人工上包、自動開口；青州卷煙廠：KB3型（3000 kg/h）人工上包、自動開口等。特點是采用密閉箱體實現(xiàn)梗包倒料，箱體內(nèi)粉塵由風(fēng)機(jī)抽除。實現(xiàn)了降低進(jìn)梗生產(chǎn)現(xiàn)場粉塵污染的目的，對于不回收麻包的情況下，自動開包，降低了工人的勞動強(qiáng)度。存在問題是開包設(shè)備對梗包兼容性差，梗包規(guī)格不一及梗包縫口不良時，將導(dǎo)致開包不充分、倒料不徹底產(chǎn)生頻繁掉包現(xiàn)象。

1.2 人工或半自動開包

國內(nèi)大部分煙廠仍采用人工開包方式，部分廠家自行研制半自動開包，總體存在設(shè)備功能不完善，除塵效果不理想，表現(xiàn)為進(jìn)梗開包生產(chǎn)現(xiàn)場揚(yáng)塵嚴(yán)重，工人勞動強(qiáng)度高，長期來看，引進(jìn)煙梗自動開包設(shè)備代替人工開包是一種必然趨勢。

河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司黃金葉生產(chǎn)制造中心煙梗自動開包機(jī)投入生產(chǎn)以來，長期存在2個問題：淤開包成功率低，每批次（90包）因梗包開口不良平均掉包20包以上；于倒料后梗包內(nèi)殘留梗多，平均每批次殘留12 kg左右。生產(chǎn)現(xiàn)場需專設(shè)一操作崗位，對掉包進(jìn)行手工開包處理，對梗包內(nèi)殘留梗料進(jìn)行回收清理，不但增加了勞動強(qiáng)度，在排除掉包的過程中，檢修門頻繁打開，也增加了崗位危險因素。同時，檢修門打開使煙塵泄漏，污染生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境。

通過對設(shè)備的結(jié)構(gòu)和原理分析，一是自動開包系統(tǒng)采用剛性切割方式，當(dāng)梗包外形不規(guī)則、規(guī)格不統(tǒng)一時，無法完成對梗包的有效切割，造成開包成功率低。二是切口方式為“一字口”，造成倒料不暢。

目前，相關(guān)設(shè)備生產(chǎn)、使用廠家不多，但長期來看，為解決梗包開口粉塵污染問題，煙梗自動開包機(jī)必然會得到大量使用和推廣，完善和解決煙梗自動開包機(jī)的功能缺陷，十分必要和緊迫。當(dāng)前國內(nèi)采用麻包作煙梗包裝的梗包，尤其是規(guī)格不一、包口縫制不良、包層外形凸凹不平等梗包，并無成熟的切割設(shè)備，現(xiàn)采用的剛性切割方式（切割方向沿梗包切口呈直線移動），切割位置與梗包位置相對固定，無法及時對不規(guī)則梗包表面作出反應(yīng)和改變，不能適應(yīng)現(xiàn)階段梗包的開包要求。根據(jù)現(xiàn)有廠家使用及改進(jìn)情況，僅在防止梗包進(jìn)料傾倒、開包后梗包倒料故障及電控方面作了研究，均沒有針對不規(guī)則梗包開口不良這一根本性問題作出徹底解決。

為解決煙梗自動開包機(jī)開包系統(tǒng)對梗包外形無適應(yīng)能力這一難題，擬利用仿形技術(shù)模仿梗包外形進(jìn)行切割。將仿形技術(shù)應(yīng)用于煙梗自動開包切割系統(tǒng)中，要解決的難題是，梗包表面相對松軟，不易靠模；每包梗包外形均不相同，無法采用統(tǒng)一樣板，須設(shè)計動態(tài)樣板的仿形方式。

2 改進(jìn)思路

2.1 采用復(fù)合切割的方式

針對梗開包機(jī)開口單一導(dǎo)致的甩包不凈，研究采用復(fù)合切割方式，實現(xiàn)倒梗順暢，解決梗包倒料后造成的殘包內(nèi)留梗問題。思路是設(shè)計新增一套輔助切割系統(tǒng)，從梗包上面對梗包豎切，切口與原設(shè)備切割方向垂直。

2.2 采用仿形技術(shù)自適應(yīng)不規(guī)則梗包的開口切割

針對梗包表面的凹陷與突起、包口扭結(jié)塊，研究仿形技術(shù)，由仿形觸頭對梗包外形進(jìn)行仿形，同步作為樣板反饋給傳送鏈，控制切割刀片按照梗包外形調(diào)整進(jìn)刀，實現(xiàn)自動仿形切割。

2.3 適應(yīng)不同外形梗包特點的仿形觸頭和動態(tài)樣板仿形方式

梗包表面相對松軟，不易靠模且每包梗包外形均不相同，無法采用統(tǒng)一樣板，設(shè)計合理的仿形觸頭結(jié)構(gòu)及針對不同梗包外形的動態(tài)樣板仿形方式。

利用“仿形”理念，初步方案設(shè)想如圖1所示，由仿形觸頭對梗包外形進(jìn)行仿形，同步作為樣板反饋給傳動鏈，控制切割刀片按照梗包外形調(diào)整進(jìn)刀，實現(xiàn)自動仿形切割。

3 改進(jìn)內(nèi)容

3.1 設(shè)計目標(biāo)

考慮設(shè)備原布局及安裝空間，設(shè)計新增一套輔助切割系統(tǒng)，從梗包上面對梗包豎切，即切口與原設(shè)備切割方面垂直，2個切口形成T形。這樣，完成切割后的梗包傾倒時，因豎切口與甩包機(jī)構(gòu)的方面一致，當(dāng)原橫向切口不充分時，梗包內(nèi)的梗料因甩動向中央集聚，從豎向切口處倒出，同時，由于T形切口切開的麻包片向兩側(cè)翻開，倒梗時阻力小，出梗順暢，從而避免梗料倒不出產(chǎn)生掉包。

圖1 梗包仿形切割原理

3.2 系統(tǒng)原理設(shè)計

在原開包機(jī)入口處，新增一套砂輪切割系統(tǒng)（圖2），砂輪及電機(jī)安裝在轉(zhuǎn)軸上，機(jī)座可沿轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，通過氣彈簧緩沖保持穩(wěn)定。當(dāng)來料梗包上表面出現(xiàn)不規(guī)則的突起時，裝在砂輪內(nèi)側(cè)的限高輥與梗包接觸可提升切割裝置，限高輥通過軸承安裝于電機(jī)軸上，當(dāng)其與梗包表面接觸時，因與梗包表面摩擦止轉(zhuǎn)，根據(jù)受力情況，保持切刀對梗包的切入深度；對正常梗包表面或凹陷表面切割時，則由砂輪自重及拉簧施加壓力實現(xiàn)切割，切入深度由限高輥保持，可實現(xiàn)動態(tài)適應(yīng)不同形狀的梗包切割。

圖2 新增切割系統(tǒng)

4 效果

（1）社會效益。解決了煙梗開包頻繁掉包難題，消除了煙梗開包系統(tǒng)的掉包現(xiàn)象；降低了職工勞動強(qiáng)度，現(xiàn)場揚(yáng)塵減少，環(huán)境得到極大改善；減少1名煙梗開包工序輔助人員；消除了掉包人工處理存在的安全隱患。

（2）經(jīng)濟(jì)效益。改進(jìn)后，每批次減少煙梗浪費5 kg，按平均每天生產(chǎn)4批次，每年220個工作日計算，年節(jié)約煙梗原料8800 kg，按原料成本60元人民幣/kg計算，每年節(jié)約原料成本26.4萬元人民幣。

5 總結(jié)

煙梗開包機(jī)是目前較為先進(jìn)的制絲設(shè)備，實現(xiàn)了降低進(jìn)梗生產(chǎn)現(xiàn)場粉塵污染的目的，在不回收麻包的情況下，自動開包工藝，降低了工人的勞動強(qiáng)度，本次改進(jìn)，對原設(shè)備開包功能進(jìn)行了完善和補(bǔ)充，應(yīng)用效果明顯。但由于對設(shè)備使用時間短，相關(guān)技術(shù)經(jīng)驗積累不夠，存在著改進(jìn)設(shè)計相對粗糙、外觀未作過多考慮等不足，尚需進(jìn)一步完善提高。