PROTOS70 卷接機(jī)組搓接裝置改進(jìn)

袁由柱，方 勇

（1.安徽中煙工業(yè)有限責(zé)任公司蚌埠卷煙廠，安徽蚌埠 233000；2.上海方禹機(jī)電科技有限公司，上海 200433）

1 研究背景

PROTOS70 卷接機(jī)組是目前國內(nèi)煙草行業(yè)卷煙生產(chǎn)的主要卷接設(shè)備。搓接裝置由搓板輪和搓板組成，主要作用是使水松紙紙片包裹組煙，從而形成雙倍長度的濾嘴卷煙，是卷接機(jī)組中非常重要的功能部件，其結(jié)構(gòu)對(duì)卷煙質(zhì)量有很大影響。

2 存在問題及分析

原PROTOS70 卷接機(jī)組搓接系統(tǒng)的工作原理：將預(yù)先粘好水松紙片的雙倍煙組經(jīng)雙端靠攏鼓輪排列整齊后，傳送到搓板輪的承煙槽上，隨著搓板輪的轉(zhuǎn)動(dòng)雙倍煙組到達(dá)7 點(diǎn)位置時(shí)，安裝在搓板前端的啟動(dòng)規(guī)將雙倍煙組從承煙槽中取出進(jìn)行滾卷，完成煙組的搓接。改造前搓接裝置實(shí)際位置如圖1 所示，搓接系統(tǒng)位置如圖2 所示。

圖1 改造前搓接裝置實(shí)際位置

圖2 改造前搓接系統(tǒng)位置

造成搓接系統(tǒng)維護(hù)、調(diào)整困難的原因有以下7 個(gè)：

（1）當(dāng)煙組被啟動(dòng)規(guī)取出進(jìn)入搓板滾卷時(shí)，煙組是被拋入的，如果搓板和搓板輪調(diào)整得不夠精確就會(huì)出現(xiàn)煙組滾卷瞬間停頓現(xiàn)象。

（2）搓板細(xì)密的橫紋極易被膠液沾滿，使煙組在滾卷過程中產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)軌跡的變化。

（3）搓板中間鑲有合金的二次啟動(dòng)規(guī)，加劇了膠垢的堆積。

（4）煙組搓接位置不合理，搓接位置位于搓板輪的7 點(diǎn)鐘方向，煙支在上升過程中完成搓接，俗稱“下搓”，搓接不夠順暢。

（5）搓板輪表面極易粘連膠垢，影響搓接質(zhì)量，每次拆卸必須重新對(duì)位。

（6）搓板升降機(jī)構(gòu)日常維修調(diào)整、保養(yǎng)不方便。調(diào)整搓板時(shí)維修人員要鉆到機(jī)身內(nèi)仰視操作，搓板調(diào)整裝置依靠4 顆螺絲固定在墻板上，調(diào)整時(shí)需松開螺絲調(diào)整，搓板調(diào)整裝置會(huì)下墜，在搓板與搓板輪之間插入合適量棒，緊固螺絲后量棒可能無法拔出，即搓板與搓板輪之間距離變小，有時(shí)需反復(fù)調(diào)整，直到達(dá)到合適尺寸為止，增加了維修人員調(diào)整難度。操作人員清潔搓板時(shí)需彎腰清理表面積膠，增加操作工勞動(dòng)強(qiáng)度。

（7）設(shè)備在剛啟動(dòng)和停機(jī)時(shí)，不規(guī)則煙支留在搓板輪上，殘次品煙支易進(jìn)入下道工序，增加質(zhì)量控制難度。

3 改進(jìn)前后的受力分析比較

搓接系統(tǒng)改進(jìn)前后煙支組在搓煙輪與搓煙板之間運(yùn)動(dòng)的受力分析比較：

（1）搓接位置為下搓（7 點(diǎn)鐘方向）時(shí)，煙支組重力G 分解為G1、G2，搓板輪為順時(shí)針運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)煙支組沿V 方向滾動(dòng)進(jìn)行搓接，煙支組分解力G1與煙支滾動(dòng)方向V 的受力P 是方向相反的，這樣會(huì)減小煙支搓接滾動(dòng)的受力；即2 個(gè)力疊加后的力小于P，從而造成煙支滾動(dòng)不順暢（圖3）。

圖3 搓接系統(tǒng)改進(jìn)前煙支組受力分析（下搓）

（2）搓接位置為上搓（5 點(diǎn)鐘方向）時(shí)，煙支組重力G 分解為G1、G2，搓煙輪為順時(shí)針運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)煙支組沿V 方向滾動(dòng)進(jìn)行搓接，煙支組分解力G1與煙支滾動(dòng)方向V 的受力P 是方向相同的，這樣2 個(gè)力疊加后的力就會(huì)大于P，從而使煙支滾動(dòng)更加順暢（圖4）。

圖4 搓接系統(tǒng)改進(jìn)前煙支組受力分析（上搓）

通過對(duì)煙支組在搓板輪與搓板之間的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行受力分析比較可知：搓接位置為上搓（5 點(diǎn)鐘方向）時(shí)優(yōu)于下搓（7 點(diǎn)鐘方向）。

4 方案設(shè)計(jì)與實(shí)施

搓接系統(tǒng)工作方式由下搓改為上搓。新設(shè)計(jì)的卷接機(jī)組，如PROTOS90E、1-8、2-2、M5、M8 等機(jī)型，搓板位于相對(duì)于搓板輪5 點(diǎn)鐘的位置，采用上搓方式的搓板裝置，其支座多方位可調(diào)、對(duì)位簡便、維護(hù)方便，由于5 點(diǎn)位相對(duì)7 點(diǎn)位減少了組煙的空置時(shí)間，減少了煙支夾沫，由于上搓較下搓更順滑，降低了煙支搓接時(shí)的堵塞。搓接系統(tǒng)改進(jìn)前如圖5 所示，搓接系統(tǒng)改進(jìn)后如圖6 所示。

圖5 搓接系統(tǒng)改進(jìn)前

圖6 搓接系統(tǒng)改進(jìn)后

（1）將下搓改進(jìn)成上搓，改進(jìn)的難點(diǎn)是解決歸位輪的動(dòng)力傳遞問題，可以采用如下設(shè)計(jì)方案：重新設(shè)計(jì)一個(gè)傳動(dòng)箱將原來PROTOS70 歸位輪的傳動(dòng)引到改進(jìn)后的位置，可采用同步帶傳動(dòng)或齒輪傳動(dòng)。本方案采用的是消除側(cè)隙的齒輪傳動(dòng)方式（圖7）。

圖7 消除側(cè)隙的齒輪傳動(dòng)方式

（2）采用模塊化設(shè)計(jì)，重新設(shè)計(jì)一整套歸位輪的傳動(dòng)箱，齒輪箱內(nèi)的5 個(gè)傳動(dòng)齒輪間的側(cè)隙可以調(diào)整消除，這樣可以減少由于齒輪傳動(dòng)鏈過長而影響歸位輪與搓板輪之間的位置變化。同時(shí)利用機(jī)器上原有歸位輪的孔來定位，并用原來的螺孔來固定安裝（只需增加4 個(gè)輔助固定的螺紋孔），可在拆除原有部件后快速安裝；剔除護(hù)罩內(nèi)裝有3 個(gè)快速電磁閥與搓板輪氣閥上的3 個(gè)剔除管接頭相連，由電氣模塊控制3 個(gè)電磁閥動(dòng)作來完成在搓板輪上剔除雙倍長煙支，歸位輪的傳動(dòng)箱如圖8 所示。

圖8 歸位輪的傳動(dòng)箱

（3）可根據(jù)用戶要求，在搓接鼓輪的6 點(diǎn)位上增加剔除等功能。

5 改進(jìn)效果

于2021 年9 月設(shè)計(jì)開發(fā)兩套不同規(guī)格的搓接裝置（一臺(tái)74 mm 短支煙、一臺(tái)84 mm常規(guī)煙支），滿足不同規(guī)格產(chǎn)品需要。并于2022年2 月進(jìn)行現(xiàn)場安裝與調(diào)試，新設(shè)計(jì)的搓接系統(tǒng)明顯提高了搓板裝置調(diào)整精度，搓板裝置調(diào)整時(shí)間降低在10 min 內(nèi)；杜絕了設(shè)備啟停時(shí)濾嘴處粘連雙層水松紙進(jìn)入下道工序現(xiàn)象，提高煙支搓接質(zhì)量。

6 結(jié)束語

PROTOS70 卷接機(jī)組搓接裝置的改進(jìn)，利用新型卷接機(jī)組的上搓技術(shù)，將原有下搓方式改成上搓，組煙搓接更加順滑，夾沫頻次減少，更有利于煙支的搓接成型，同時(shí)增加搓板輪上的剔除功能，具備在搓煙輪上通過3 個(gè)高速電磁閥來準(zhǔn)確剔除設(shè)備啟動(dòng)和停機(jī)時(shí)殘次品雙倍長煙支的功能。能夠保證設(shè)備在高速啟停時(shí)減少搓板輪后面鼓輪的堵煙、亂煙現(xiàn)象，有利于提高設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。改進(jìn)后的裝置，調(diào)整和維護(hù)更加便捷，所用的零配件與主流機(jī)型一致，經(jīng)濟(jì)性好，對(duì)提高卷煙質(zhì)量和提高設(shè)備運(yùn)行效率都有積極的作用。改進(jìn)后提高搓板裝置調(diào)整精度，每次搓板裝置調(diào)整時(shí)間降低10 min。降低搓板堵塞頻次，提高設(shè)備效率，提高產(chǎn)量。減少煙支夾沫頻次，降低煙支殘次品率，提高煙支搓接質(zhì)量。