纖維濾棒成形機盤紙拼接裝置的改進

申偉鵬

(許昌煙草機械有限責任公司，河南許昌 461000)

0 前言

纖維濾棒成形機是以二醋酸纖維素絲束為原料，集絲束開松、上膠和濾棒成形為一體的煙用濾棒生產設備[1]。該設備從絲束包中提取絲束，將絲束帶展開、拉伸，消除卷曲，并在展開的絲束上均勻噴灑上增塑劑，然后由成形紙將絲束包裹卷制成連續的濾棒條，再分切成等長的濾棒，最后輸送到下游設備。

盤紙拼接裝置能夠使濾棒成形機在高速運轉下順利完成新舊盤紙的不停機拼接，保證濾棒成形過程中擁有連續不斷的成形紙[2]。其工作穩定性是影響成形機有效作業率的一個重要因素。

1 工作原理及存在問題

盤紙拼接裝置主要由支撐輥、拉紙平衡輥、壓緊輥、上切刀、下切刀、調節螺釘、鎖定桿、制動桿、拼接膠帶支架、加速輥、壓紙輥、伺服電機等組成（圖1）。

圖1 盤紙拼接裝置結構示意

當備用盤紙在供紙裝置上安裝好后，將成形紙從支撐輥和壓緊輥之間穿過，繞過拉紙平衡輥，穿入加速輥與壓紙輥之間，并用壓紙輥將成形紙壓緊。盤紙拼接之前，在支架貼上1個雙面拼接膠帶，通過制動桿將其轉入到工作位置并由鎖定桿將其鎖緊。底板背面裝有氣缸、接近開關、拉桿、電機等。接近開關監控拼接膠帶支架的位置，其與轉入狀態中的拼接膠帶支架的觸發距離為0.7 mm：①如果支架上有1個雙面拼接膠帶并且已經轉入工作位置，接近開關則發出拼接過程可以開始的信號，否則拼接過程中斷，機器停機；②如果接近開關發出拼接膠帶支架已經轉入工作位置的信息，電機則帶動加速輥并配合壓紙輥從備用盤紙上拉出一個預設長度的成形紙，將成形紙進行預張緊。至此，盤紙拼接準備工作完成[3]

當供紙裝置右邊盤紙芯軸上的在用盤紙直徑減小到設定值時，傳感器發出盤紙拼接信號，則電機帶動加速輥轉動，使左邊盤紙芯軸上的備用盤紙加速運轉（圖2）。一旦拼接膠帶支架已經轉入工作位置且備用、在用盤紙的成形紙線速度達到同步運行的信息已發出，即可觸發盤紙拼接過程。氣缸同時動作將壓緊輥壓至支撐輥，新舊紙帶被壓在一起并被夾在紙帶中間的雙面拼接膠帶粘連。同時，下切刀將在用盤紙上的剩余成形紙切斷，上切刀將備用盤紙的預張緊段成形紙切斷，加速輥將切下的預張緊段成形紙拉進紙帶盒。至此，整個盤紙拼接過程完畢。

圖2 盤紙拼接過程示意

目前通過膠帶粘接完成新舊盤紙的拼接，雖然能夠實現濾棒成形過程中擁有連續不斷的成形紙，但是在拼接過程中需要人工將雙面膠帶放在支架上并旋入工作位置，增加了人工勞動強度，還造成原輔材料的消耗，不符合卷煙生產企業降本增效的發展要求。因此，重新設計一種無需粘貼介質即能完成紙帶拼接的裝置，不但可以減少輔料的使用、降低成本，同時更能簡化機械機構、提高效率和可靠性。

2 改進方法

設計的無膠帶拼接裝置，采用的是帶滾花的輥對嚙合壓接方式完成紙帶的拼接過程[4]。無膠拼接裝置原理如圖3所示。當右邊盤紙芯軸上的在用盤紙直徑減小到設定值時，傳感器發出盤紙拼接信號，控制系統啟動自動拼接過程。加速輥立即轉動，將備用盤紙加速至略微高于在用盤紙的速度，即備用盤紙相對于在用盤紙有一個超速的速差。與此同時，對輥與壓緊塊加速到與在用盤紙等速同步，壓緊塊瞬間以對輥相同的速度與對輥接觸嚙合壓緊成形紙，預張緊段由于存在速度差的原因，紙帶張力增加超過其可承受的拉力范圍就直接在壓緊塊與對輥接觸的起始處瞬間斷裂，加速輥將斷裂的預張緊段成形紙拉進紙帶盒。壓緊塊與對輥共同嚙合轉動，對穿過輥對之間的新舊紙帶進行滾花連接，依靠兩紙帶相互間的摩擦力來達到不需要粘貼膠帶即可拼接在一起，與此同時下切刀擺動將在用盤紙上剩余的成形紙切斷。至此，盤紙拼接過程完畢，實現新舊盤紙的更換。

圖3 無膠拼接裝置原理示意

圖4 無膠拼接裝置在成形機上實際應用

預緊段紙帶斷裂只受速差大小的影響：超速太低，則預緊段不會斷裂；超速太高，則預緊段不會在正確的位置斷裂。

輥對嚙合滾花連接的原理在于新舊紙帶在滾花擠壓力的作用下，互相結合而不需要粘接介質。滾花花紋的設計[5]、輥對的間隙調整是影響紙帶連接質量的關鍵所在，通過大量對比試驗選取最佳的設計參數。實驗結果表明：當采用60°菱形網紋，滾齒節距為0.942 mm，最小齒間距為0.550 mm，齒形角度為150°的滾花參數，輥對間距采用0.06 mm的間隙進行壓接測試時，紙帶連接緊密，拼接質量最佳。為保證滾花表面在對新舊紙帶進行擠壓時不產生變形和磨損，輥對零件的材料選用4Cr13。在實際生產過程中，根據不同的原輔材料可以通過調節相對輥輪的偏心軸來調整間隙。

3 改進效果

無膠拼接裝置已成功在纖維濾棒成形機及卷接機組上應用，實現了成形紙的無膠帶續接功能，單次盤紙拼接節省成形紙平均>9 m。實際應用效果表明，新裝置不僅可降低操作人員的勞動強度，減少原輔材料的消耗，還提高了設備運行效率。

［1］GB/T 18771.5—2002，煙草術語第五部分：煙草機械［S］.北京：國家煙草專賣局，2002.

［2］YC/T 208—2006，濾棒成形紙［S］.北京：國家煙草專賣局，2006.

［3］許昌煙草機械有限責任公司.ZL29型纖維濾棒成形機組機械操作手冊［Z］.2016.

［4］王彬.盤紙自動更換機BOB－ME壓接過程及影響因素分析［J］.科技世界，2016（23）：77.

［5］成大先.機械設計手冊（第四版）［M］.北京：化學工業出版社，2004.