“視窗煙支\"接裝紙分離和控制裝置的設(shè)計

0 引言

“視窗煙支\"是近年來國內(nèi)新興的一種特殊外觀卷煙，其開創(chuàng)性地在卷煙濾嘴處開出“視窗”，并輔以三元空腔濾棒的使用，給消費者在品吸及視覺感官上帶來區(qū)別于普通卷煙的感受，滿足高端卷煙消費者追求個性、新穎的需求。將整張接裝紙分切成符合要求的三段接裝紙段，并經(jīng)相關(guān)接裝紙分離裝置分開一定距離后在三元空腔濾棒上搓接，便形成了煙支上的“視窗”。

研究發(fā)現(xiàn)，生產(chǎn)“視窗煙支\"時，接裝紙分離后的調(diào)整過程復(fù)雜，生產(chǎn)不同規(guī)格的\"視窗煙支\"所需要的調(diào)整更換步驟多，調(diào)整耗時較長。同時，生產(chǎn)的“視窗煙支\"中出現(xiàn)較多接裝紙外觀缺陷現(xiàn)象，接裝紙外觀合格率平均僅為 90.07% 0

查閱相關(guān)文獻后發(fā)現(xiàn)，“視窗煙支\"的研究主要集中在煙支的外觀設(shè)計[1-2]、“視窗\"露白檢測方法[3]、隱形視窗接裝紙的設(shè)計和制備[4等方面，對于“視窗煙支\"的接裝紙在分切后的分離和控制方面的研究則未見有報道。

為了進一步做精產(chǎn)品，提升“視窗煙支\"的接裝紙外觀質(zhì)量，本研究對接裝紙分切后的關(guān)鍵節(jié)點進行探索和研究，結(jié)合ZJ118型卷接機組接裝紙供給系統(tǒng)的特點，基于模塊化設(shè)計思路，研發(fā)設(shè)計了一種新的接裝紙分離和控制裝置，以提高“視窗煙支\"的外觀質(zhì)量穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率。

1 問題分析

1.1ZJ118卷接機組接裝紙供給系統(tǒng)工作原理

如圖1所示，ZJ118型卷接機組接裝紙供給系統(tǒng)由紙盤、刮紙器、供紙輥、上膠輥、加熱器、切紙輪、刀輥及靠攏鼓輪等組成[5]。由紙盤提供的連續(xù)不斷的接裝紙在ZJ118型卷接機組上先是經(jīng)過刮紙器卷曲，以便能夠良好地粘貼到煙支和雙倍長的濾嘴上，再經(jīng)供紙輥及其壓輥的作用，將接裝紙從紙盤中拉出輸送至后續(xù)工序，隨后接裝紙經(jīng)過上膠輥被涂上一層薄膠水，在加熱器作用下敷涂了膠水的接裝紙粘貼性能提高，再經(jīng)切紙輪和刀輥共同作用被切割成接裝紙片，已切好的接裝紙片經(jīng)切紙輪的轉(zhuǎn)動再粘貼到靠攏鼓輪上的煙支和雙倍長的濾嘴上[6]。

1.2“視窗煙支\"外觀特點及接裝紙外觀缺陷類型

如圖2所示，“視窗煙支”是指接裝紙被分切、分離后，粘貼在使用透明PU材料成型的三元空腔濾棒上，再經(jīng)卷接機組搓接成型后，在煙支濾嘴段形成一個可供觀察的“視窗\"的煙支。相較于普通煙支，“視窗煙支\"由兩段較短的接裝紙搓接成型，接裝紙段在輸送過程中需使用相關(guān)的分離裝置將其分離出“視窗\"的距離，該距離由具體的工藝技術(shù)要求決定。

在生產(chǎn)“視窗煙支\"時，主要出現(xiàn)的“視窗煙支”接裝紙外觀質(zhì)量缺陷有：接裝紙錯牙、接裝紙翹邊、接裝紙長短不一和“視窗\"大小不一等，具體缺陷如圖3所示。

“視窗煙支\"接裝紙外觀合格率評判方式為：在包裝機處每50條煙條隨機抽取5條（1000支），將煙條中的煙支全部拆出，通過專用檢測盤對所取樣的煙支進行每10支煙支一組的接裝紙外觀檢測，通過計算得出“視窗煙支\"接裝紙外觀合格率，以3次抽樣的數(shù)據(jù)算出最終的“視窗煙支\"接裝紙外觀平均合格率。檢測盤上有相應(yīng)接裝紙、“視窗\"等刻度線，用于檢驗“視窗煙支\"的\"視窗\"大小和接裝紙長短是否符合工藝標(biāo)準(zhǔn)，并觀察接裝紙是否出現(xiàn)“錯牙\"現(xiàn)象。在檢測過程中，對接裝紙外觀不合格煙支數(shù)量進行統(tǒng)計，從而計算出“視窗煙支\"接裝紙外觀合格率。

計算方式：

接裝紙外觀合格率 =（1000^- 不合格煙支數(shù)）÷ 1 000×100%

1.3 現(xiàn)有技術(shù)分析

如圖4所示，現(xiàn)有接裝紙分離裝置由底座和分離塊兩部分組成，底座安裝在接裝紙加熱器上，分離塊通過螺絲安裝在底座上，分離塊的長圓孔可以對接裝紙進行整體調(diào)整，分離塊上的導(dǎo)條將三段接裝紙分離后送入切紙輪。分離導(dǎo)條前段的一側(cè)帶有一定斜度，用來將內(nèi)、外側(cè)的接裝紙進行分離，后段是寬度為“視窗\"大小的矩形條，用來穩(wěn)定和控制三段接裝紙的輸送。接裝紙段進入分離塊后，在導(dǎo)條的作用下內(nèi)、外側(cè)接裝紙段逐漸遠(yuǎn)離中間的接裝紙段，直至分離的距離達(dá)到“視窗”的大小，隨后在矩形導(dǎo)條的作用下，接裝紙被送入切紙輪中完成下一道工序。

1.4 存在問題

經(jīng)研究分析，現(xiàn)有接裝紙分離裝置主要存在以下幾個問題：一是現(xiàn)有分離裝置只設(shè)計了一級分離，設(shè)置在整個接裝紙供給路線中較為靠后的位置，分離裝置的出口位置距離切紙輪很近，接裝紙段經(jīng)分離裝置后就送入切紙輪，接裝紙段要在較短距離內(nèi)分離出“視窗\"的距離，導(dǎo)致接裝紙段在分離裝置上受力較大，運行不穩(wěn)定；二是現(xiàn)有分離裝置采用導(dǎo)條的設(shè)計，且無任何防膠設(shè)計和處理，在生產(chǎn)過程中容易在導(dǎo)條處積膠，會導(dǎo)致接裝紙的分離效果變差，造成外觀質(zhì)量不穩(wěn)定；三是現(xiàn)有分離裝置無相關(guān)導(dǎo)向調(diào)節(jié)的設(shè)計，在調(diào)整過程中出現(xiàn)角度的偏移難以測量和把控，導(dǎo)致設(shè)備調(diào)整時間長；四是現(xiàn)有分離裝置在生產(chǎn)不同規(guī)格“視窗\"的煙支時，需更換整套裝置并重新調(diào)整，且在生產(chǎn) ：4mm 以上“視窗”的煙支時，分離效果較差，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。

2 技術(shù)方案設(shè)計

2.1 方案內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有接裝紙分離裝置存在的問題，本研究在接裝紙的輸送路線上設(shè)置三級分離控制裝置。如圖5所示，三級分離控制裝置分別包括設(shè)置在接裝紙分切后進入供紙輥前的接裝紙初步分離裝置，原接裝紙調(diào)整塊處的接裝紙分離定位控制裝置和接裝紙加熱器與切紙輪中間的接裝紙最終定位輸送裝置。設(shè)置三級分離控制裝置能夠使分切后的接裝紙段在整個輸送路線上均勻地受力分開，保障接裝紙段輸送的穩(wěn)定。

1一接裝紙初步分離裝置；2一接裝紙分離定位控制裝置；3一接裝紙最終定位輸送裝置。

接裝紙初步分離裝置的研制：接裝紙的分切是將接裝紙盤輸送過來的連續(xù)、整張的接裝紙帶在寬度上根據(jù)相應(yīng)的工藝要求分切成三份，為使分切后的接裝紙能夠更好地分離和定位控制，在其分切后、進入接裝紙供紙輥前，設(shè)計一初步分離裝置。通過研制出一種更加柔性、調(diào)整更加高效的初步分離裝置，使接裝紙分切后的分離、定位、輸送能夠更加穩(wěn)定。該初步分離裝置也能夠使接裝紙在煙支軸向上進行初步對齊。

接裝紙分離定位控制裝置的研制：研制出一種簡單、方便且能夠在線對分切后的接裝紙進行調(diào)整的裝置。該裝置不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對分切后的接裝紙整體進行調(diào)整定位，還可分別單獨對內(nèi)、中、外段的接裝紙進行調(diào)整定位。

接裝紙最終定位輸送裝置的研制：分切后的接裝紙在進入切紙輪被負(fù)壓吸風(fēng)吸附前，由于受到設(shè)備內(nèi)部多種條件的影響，容易出現(xiàn)位移，從而導(dǎo)致“視窗煙支\"的接裝紙外觀缺陷。因此，設(shè)計一種接裝紙最終定位輸送裝置，安裝在接裝紙進入切紙輪前，使接裝紙能夠穩(wěn)定地輸送至切紙輪，從而保障“視窗煙支\"的接裝紙長短和“視窗\"大小的穩(wěn)定。

2.2 相關(guān)技術(shù)實現(xiàn)方法

分切后的接裝紙由原來的整張變?yōu)槿谓友b紙段，導(dǎo)致分切后的接裝紙段有調(diào)整定位困難、調(diào)整時間長的問題。因此，本研究通過借鑒相關(guān)機械機構(gòu)和原理，在各級分離控制裝置中均設(shè)計相關(guān)的調(diào)整機構(gòu)，使接裝紙段能夠快速方便地調(diào)整，從而縮短調(diào)整時間。

對于不同規(guī)格大小的“視窗”，本研究決定對接裝紙初步分離裝置、接裝紙分離定位控制裝置和接裝紙最終定位輸送裝置的相關(guān)部件進行模塊化設(shè)計，可根據(jù)需求直接進行調(diào)整或更換相應(yīng)的規(guī)格件，來實現(xiàn)不同“視窗”大小煙支的生產(chǎn)，也使得更換規(guī)格變得更加高效快捷。

3 技術(shù)方案實施

3.1接裝紙初步分離裝置的設(shè)計

本研究根據(jù)接裝紙初步分離裝置安裝空間，設(shè)計了初步分離裝置的導(dǎo)塊[7]。該導(dǎo)塊可根據(jù)不同的工藝技術(shù)要求定制不同的尺寸，是一個能夠快速進行更換的模塊。在完成初步分離裝置導(dǎo)塊的設(shè)計后，本研究借鑒螺紋傳動、壓簧和銷軸導(dǎo)向的原理，設(shè)計了接裝紙初步分離裝置的調(diào)節(jié)裝置，可對導(dǎo)塊進行前后方向的微調(diào)。同時，利用原設(shè)備上的接裝紙導(dǎo)紙輥軸為安裝位置，設(shè)計了接裝紙初步分離裝置的安裝底座，該底座不僅能夠在前后方向上進行初步定位，還能調(diào)節(jié)導(dǎo)塊的偏轉(zhuǎn)角度，使導(dǎo)塊能與接裝紙更加貼合。所設(shè)計的具體部件和裝配圖如圖6、圖7所示。

3.2 接裝紙分離定位控制裝置的設(shè)計

本研究在原接裝紙調(diào)節(jié)塊的基礎(chǔ)上，新設(shè)計了一種接裝紙分離定位控制裝置，通過螺紋、壓簧、導(dǎo)向銷等作用，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)分切后的接裝紙段的整體調(diào)節(jié)，還能單獨對內(nèi)、外接裝紙段進行調(diào)節(jié)，使得分切后的接裝紙調(diào)整更加方便、高效8。同時，通過對三塊調(diào)節(jié)塊進行模塊化設(shè)計，使其能夠根據(jù)不同的工藝技術(shù)要求快速進行更換。所設(shè)計的具體部件和裝配圖如圖8、圖9所示。

3.3 接裝紙最終定位輸送裝置的設(shè)計

接裝紙最終定位輸送裝置安裝在接裝紙加熱器到切紙輪這一段上，是分切后的接裝紙進入切紙輪前的最后一個定位調(diào)節(jié)裝置，也是決定各接裝紙段在雙倍長度煙支上如何分布的最重要的部件。本研究根據(jù)導(dǎo)向鍵及螺紋傳動的原理，設(shè)計了接裝紙最終定位輸送裝置的調(diào)節(jié)機構(gòu)[7]。最終定位輸送裝置的導(dǎo)塊采用模塊化設(shè)計，可根據(jù)不同的工藝技術(shù)要求定制不同的尺寸，在更改規(guī)格時快速進行更換。同時，通過在導(dǎo)塊設(shè)計兩道凹槽以及設(shè)計在導(dǎo)塊出入口的定位銷，可以避免上膠后的接裝紙段在生產(chǎn)過程中在最終定位輸送裝置中積膠，進而保證接裝紙段輸送的穩(wěn)定。所設(shè)計的具體部件和裝配圖如圖10、圖11所示。

3.4 供紙系統(tǒng)相關(guān)部件改造

由于本研究所設(shè)計裝置在整個接裝紙供給系統(tǒng)中設(shè)置了三級分離裝置，接裝紙在經(jīng)過上膠裝置涂抹膠水時已經(jīng)相互分開“視窗\"的距離，因此原有的控膠輥膠區(qū)會導(dǎo)致上膠后的接裝紙段溢膠嚴(yán)重，容易在接裝紙最終定位輸送裝置、切紙輪、搓煙輪及搓板等位置造成積膠嚴(yán)重。為此，本研究根據(jù)所設(shè)計的接裝紙分離和控制裝置，設(shè)計了相應(yīng)的控膠輥。同時，為了避免膠水在接裝紙導(dǎo)紙輥處積膠導(dǎo)致接裝紙段運行不穩(wěn)定及難以調(diào)整，也對供膠裝置上部的接裝紙導(dǎo)紙輥進行了重新設(shè)計。具體如圖 12～14 所示。

4 應(yīng)用效果

4.1 試驗設(shè)計

材料：A牌號和B牌號中支卷煙相關(guān)材料（廣東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司梅州卷煙廠提供）。

設(shè)備：ZJ118型卷接機組（常德煙草機械有限責(zé)任公司）。

方法：生產(chǎn)環(huán)境溫度 20～30^°C ，相對濕度 50%～ 65% ，將接裝紙分離和控制裝置應(yīng)用于ZJ118型卷接機組，機組運行速度3000支/ 'min 。分別進行 4mm⁶⁶ 視窗\"和 6mm⁶⁶ 視窗\"的煙支的相關(guān)生產(chǎn)工作，用以驗證本研究的效果。

通過圖15和圖16可以看出，生產(chǎn) 6mm^′ “視窗”的煙支接裝紙外觀質(zhì)量穩(wěn)定，對比原分離裝置，煙支質(zhì)量更穩(wěn)定，與 4mm⁶⁴ 視窗\"的煙支在外觀質(zhì)量上無明顯差異。

1一接裝紙初步分離裝置；2一接裝紙分離定位控制裝置；3一接裝紙最終定位輸送裝置。

4.2 數(shù)據(jù)分析

[參考文獻]

依據(jù)“視窗煙支”接裝紙外觀合格率評判方式，統(tǒng)計記錄出現(xiàn)的接裝紙外觀質(zhì)量缺陷的“視窗煙支”數(shù)量以及每次試驗生產(chǎn)時所需要的設(shè)備調(diào)整時間，并制作相關(guān)表格，具體如表 1～3 所示。

在使用本研究設(shè)計的“視窗煙支\"接裝紙分離和控制裝置后，“視窗煙支\"的接裝紙外觀合格率平均值達(dá)到 98.97% ，較之前的 90.07% ，提高了8.9個百分點，保證了“視窗煙支”的外觀質(zhì)量。同時，本研究對各分離控制裝置所設(shè)計的調(diào)節(jié)機構(gòu)，使分切后的接裝紙能夠?qū)崿F(xiàn)在線快速調(diào)整，且調(diào)整簡單、有效、方便，經(jīng)生產(chǎn)現(xiàn)場測得調(diào)整時間平均為 23.33min 。

5 結(jié)論

本研究設(shè)計的“視窗煙支\"接裝紙分離和控制裝置，在各級裝置均設(shè)計有調(diào)節(jié)機構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)接裝紙的快速調(diào)整，有效提高了接裝紙分離和控制裝置的調(diào)整效率和穩(wěn)定性，提升了“視窗煙支\"接裝紙外觀合格率，并通過模塊化設(shè)計，能夠根據(jù)不同的工藝技術(shù)要求進行快速調(diào)整和更換。

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以廣東中煙梅州卷煙廠ZJ118中支卷接機組為對象進行上機應(yīng)用，結(jié)果表明，采用接裝紙三級分離和控制裝置后，設(shè)備調(diào)整時間縮短至 23.33min ，接裝紙外觀合格率提高至 98.97% 。