濾棒爆珠回收裝置的研制及應(yīng)用

王俊，林國，江鴻勇，蔣國強，梁源，郭東芮

（紅塔煙草（集團）有限責(zé)任公司，云南 玉溪 653100）

近年來，煙草行業(yè)為了滿足不同消費者的需求，開發(fā)出各種具有卷煙香氣補差功能的卷煙產(chǎn)品。其中，煙用爆珠卷煙香氣補償?shù)囊环N技術(shù)在新型卷煙產(chǎn)品中的應(yīng)用越來越廣泛。在爆珠濾棒生產(chǎn)過程中，由于濾棒指標(biāo)（如長度、圓周、吸阻等）不滿足或爆珠破裂、爆珠錯位等原因剔除的不合格濾棒占比大。不合格爆珠濾棒中的爆珠絕大部分可以進行回收再利用。由于目前行業(yè)內(nèi)還沒有成熟的技術(shù)或設(shè)備對不合格爆珠濾棒中的爆珠進行回收，且人工回收勞動強度大，收回效率底，造成爆珠大量浪費。

本文通過研究爆珠濾棒成型及濾棒爆珠脫落特點，研制利用機械機構(gòu)方式實現(xiàn)不合格濾棒爆珠回收設(shè)備，實現(xiàn)濾棒爆珠的有效回收，進而降低爆珠卷煙的生產(chǎn)成本。

1 煙用爆珠及爆珠濾棒

煙用爆珠為脆性膠囊，里面包裹液體香料（如褚橙、貝母、茅臺、石斛、蜂王漿等）通過自行手動捏爆使液體流出，從而達到在吸吮過程中更加生香，強化香氣或特性，使吸煙者得到更舒適的體驗。根據(jù)卷煙粗細(xì)的不同，爆珠的粒徑大小也不同，常規(guī)爆珠的直徑是3.65±0.15mm，重量0.020g 左右。

在濾棒成型過程中，以特定的間隔在絲束中植入爆珠而生產(chǎn)出來的濾棒即為爆珠濾棒。根據(jù)爆珠濾棒的長度，每根濾棒中爆珠數(shù)量也不相同。通常144 濾棒中含6 顆爆珠，120 濾棒中含4 顆爆珠。

2 濾棒爆珠回收方式研究

根據(jù)大量試驗論證，通過濾棒對中以特定角度及速度對稱撕裂是最高效的爆珠回收方式。此方式爆珠脫落率高、爆珠完好率高，且回收的爆珠能直接滿足生產(chǎn)要求。此方式的技術(shù)關(guān)鍵點是如何保證濾棒對中撕裂及如何準(zhǔn)確控制濾棒對稱撕裂的角度及速度。

3 濾棒爆珠回收裝置組成

根據(jù)濾棒爆珠回收的方式，結(jié)合自動化設(shè)備特點，本文研制的濾棒爆珠回收裝置主要組成部分為：機架及外殼、料斗、連續(xù)送料機構(gòu)、濾棒預(yù)切裝置、濾棒撕裂機構(gòu)、爆珠及廢棄絲束收集裝置及電氣控制系統(tǒng)。

機架為濾棒爆珠回收裝置的安裝基礎(chǔ)，保證各機構(gòu)之間裝配位置。外殼起到安全防護及美觀修飾作用。料斗的配置需具備一定的存儲空間，同時，匹配濾棒紙盒尺寸，滿足生產(chǎn)操作的便利性。料斗出料位置配備攪棒機構(gòu)，對濾棒的姿態(tài)進行調(diào)整，有利于順利落料。連續(xù)送料機構(gòu)與濾棒撕裂機構(gòu)通過曲柄滑塊機構(gòu)實現(xiàn)動作互聯(lián)，保證送料動作與撕裂動作的相互協(xié)調(diào)。本文所研制的濾棒爆珠回收裝置通過曲柄滑塊機構(gòu)、杠桿機構(gòu)及凸輪機構(gòu)，使用一臺電機完成濾棒送料（往復(fù)直線運動）、濾棒撕裂（開、合）及手爪動作（夾緊、松開）。此設(shè)計可以很好地調(diào)節(jié)設(shè)備運行速度，并能保持在相對高速的工況下可靠地運行。

濾棒預(yù)切裝置布置在連續(xù)送料機構(gòu)出口處。切刀采用薄型刀片，上下兩片，位于濾棒撕裂方向垂直平面上，切入深度可調(diào)。濾棒推送過程中對濾棒進行預(yù)切，提高對稱撕裂的可靠性，進而保證濾棒爆珠剝離脫落率。

爆珠與濾棒有效分離后，需進行分流收集。爆珠及廢棄絲束收集裝置具有可移動性，便于生產(chǎn)實際使用。

電氣控制系統(tǒng)主要控制主電機（伺服電機）的速度、位置，監(jiān)控各個機構(gòu)運行狀態(tài)，保證各機構(gòu)間的動作協(xié)調(diào)、可靠。同時，配備操作按鈕及人機交互界面，可以根據(jù)實際情況設(shè)置設(shè)備運行速度，查看各設(shè)備及機構(gòu)運行狀態(tài)，記錄設(shè)備運行過程中的各個參數(shù)。

圖1 濾棒爆珠回收裝置組成圖

4 濾棒爆珠回收裝置工作原理

圖2 濾棒爆珠回收裝置原理圖

如圖2 所示，不合格爆珠濾棒通過人工上料投入料斗，電控系統(tǒng)讓攪棒機構(gòu)動作，使濾棒順利落入送料通道；電控系統(tǒng)通過伺服控制器控制伺服電機驅(qū)動連續(xù)送料機構(gòu)及濾棒撕裂機構(gòu)協(xié)同動作，在兩者間配置濾棒預(yù)切裝置，提高濾棒對稱撕裂的可靠性；通過撕裂機構(gòu)，爆珠在濾棒撕裂過程中自行脫落，落入爆珠收集通道，并匯集于爆珠收集箱，同時撕裂后的濾棒匯集于濾棒收集箱；根據(jù)生產(chǎn)情況人工對爆珠、濾棒收集箱進行更換。通過人機交互界面可以對設(shè)備運行速度、運行狀態(tài)進行設(shè)置及監(jiān)控。

5 濾棒爆珠回收裝置應(yīng)用評價

設(shè)備正式投入使用后，對其運行情況進行分析如下：

（1）運行速度不低于70 支/min，爆珠脫離率不低于90%。

（2）連續(xù)送料機構(gòu)可能將濾棒推彎，不能送到手爪位置，需停機排故；可改進為旋轉(zhuǎn)鼓輪送料，保證送料通道的尺寸，即可提高連續(xù)送料的可靠性。

（3）回收的爆珠中有少許絲束碎屑及破損的爆珠皮，需剔除后再投入爆珠濾棒生產(chǎn)中。

（4）設(shè)備運行中，有噪聲及振動，可以優(yōu)化機構(gòu)設(shè)計，提高零部件加工及裝配精度以保證可靠性運行。