ZJ116B型卷接機組煙支搓接裝置的改進

潘恒樂，王 俊，劉文勝，陳 鍇，鄧 燦，盛浩然

常德煙草機械有限責任公司，湖南省常德市武陵區長庚路999號 415000

ZJ116B型卷接機組是以ZJ116A型卷接機組［1］為技術平臺研制的一種雙煙道細支煙高速生產設備，額定生產速度為10 000支/min，是國內卷煙企業細支煙生產的主力設備。煙支搓接是卷接機組生產過程中的關鍵工序之一，其搓接效果直接影響卷煙質量［2］。與常規卷煙相比，細支煙所用的接裝紙表面比較光滑，膠水黏性低，導致細支煙在搓接過程中容易出現接裝紙封口開裂、煙支泡皺等問題［3］，影響卷煙質量及設備運行效率。近年來，針對細支煙生產設備已有較多研究，何海鵬等［4］對現有檢測裝置進行優化，提高了超細支空管二元復合濾棒不合格品識別和剔除準確性；潘恒樂等［5］改進了梗簽二次分選裝置，減小了ZJ116B機組前后煙道卷煙質量的差異；厲德俊等［6］基于GD121A型卷接機組設計了一種壓絲塊，有效提高了細支煙質量合格率。針對煙支搓接工序，姜冬子等［7］利用氣缸驅動毛刷清潔搓板表面，降低了搓板堵塞次數；張昆華等［8］基于ZJ17D型卷接機組設計了一種細支煙搓接裝置，通過增加煙支搓接圈數和提升溫度穩定性提高了卷煙質量；王伯楠等［9］設計了一種滾針搓板裝置，解決了傳統搓接技術中存在的剝離趨向問題；唐根利［10］分析了各種卷接機組中不同類型搓板的特點，并對不同形狀結構的搓板提出了改進方案。但針對細支煙高速卷接機組搓接時存在的質量問題則鮮見研究報道。為此，通過分析ZJ116B機組的搓接原理，設計了一種短型搓板，以期解決搓板堵塞、煙支泡皺等問題，提高卷煙產品質量。

1 問題分析

1.1 煙支搓接原理

ZJ116B機組搓接裝置主要由搓煙輪1、啟動軌3、搓板4和歸位輪5組成，見圖1。在生產中，啟動軌將組煙2從搓煙輪的承煙槽中撥出后，組煙在搓煙輪與搓板之間逆時針旋轉。由圖1b可見，組煙由雙倍長濾棒8、兩段煙條7及接裝紙6組成；接裝紙表面已涂膠，一端粘在濾棒和煙條上，剩余部分平鋪在搓煙輪上。濾棒和煙條在搓接過程中被接裝紙包裹粘接后形成雙倍長濾嘴卷煙，然后在歸位輪的作用下加速進入搓煙輪的承煙槽中。

圖1 改進前煙支搓接裝置結構示意圖Fig.1 Structure of cigarette rolling device before modification

1.2 存在問題

如圖2a所示，搓板工作面與搓煙輪表面為同心圓弧，搓煙輪上兩個相鄰承煙槽之間圓弧對應的角度α為11.18°，兩個相間承煙槽之間圓弧對應的角度β為24.04°，搓板搓接面對應的角度θ1為22.09°。由于α＜θ1＜β，組煙被啟動軌撥出承煙槽直至離開搓接面過程中，會再一次落入搓煙輪的承煙槽中，即出現“搓接落槽”現象（圖2b）。從組煙被啟動軌撥出承煙槽到出現“搓接落槽”，組煙被搓接的圈數為：

圖2 改進前搓板尺寸和搓接過程示意圖Fig.2 Dimension of rolling block and cigarette rolling process before modification

式中：n1為搓接圈數，圈；α為搓煙輪上兩個相鄰承煙槽之間圓弧對應的角度，（°）；R輪為搓煙輪半徑，mm；c為細支煙圓周，mm。

已知α=11.18°，R輪=166.325 mm，c=17 mm，則搓接圈數n1≈1.9圈。說明組煙出現“搓接落槽”時，接裝紙封口位于承煙槽邊緣附近。已知搓煙輪承煙槽深度為0.8 mm，組煙落入承煙槽后因受到的壓力變小而無法順利離開承煙槽，由此在承煙槽中產生滑動。由于接裝紙粘接尚不牢固，封口在搓煙輪滑動摩擦作用下，容易被承煙槽尖銳的邊緣扯開，導致膠水泄漏、污染搓板并造成煙支泡皺等問題。此外，組煙不能及時滑出承煙槽，還會在承煙槽的帶動下與前方煙支接觸進而造成搓板堵塞。

2 改進方法

2.1 短型搓板結構

為減少搓板堵塞次數和泡皺煙支數量，對搓板工作面和尺寸進行了改進，設計了一種短型搓板，見圖3。短型搓板工作面分為過渡面1、搓接面2、卸膠槽3和支撐面4。其中，搓接面比接裝紙寬2～4 mm，表面噴涂金剛砂以增加摩擦力并提高耐磨性；卸膠槽用于排出溢出的膠水，避免在搓板表面形成膠垢，影響搓接質量；支撐面上設計有縱向細齒槽，且縱向紋路比搓接面低0.2 mm，避免搓接時對煙條產生擠壓，提高卷煙外觀質量。

圖3 改進后短型搓板工作面及尺寸示意圖Fig.3 Schematic diagram of working surface and dimension of short rolling block after modification

2.2 短型搓板尺寸

為避免出現“搓接落槽”現象，改進后搓接面對應的角度θ2須小于搓煙輪上兩個相鄰承煙槽之間圓弧對應的角度α；為使接裝紙完整包裹濾棒和煙條形成雙倍長濾嘴卷煙，組煙應至少搓接滾動1圈，且搓接圈數n2越大，成品卷煙的搓接效果越好。因此，n2、θ2、α應滿足以下條件：

式中：n2為改進后搓接圈數，圈；R輪為搓煙輪半徑，mm；c為細支煙圓周，mm；θ2為改進后搓接面對應的角度，（°）；α為搓煙輪上兩個相鄰承煙槽之間圓弧對應的角度，（°）。

采用CREO軟件（美國PTC公司）建立搓板和搓煙輪的裝配模型，在滿足公式（2）的條件下，改變θ2取值，得到不同的搓板模型，在避免“搓接落槽”現象和保證煙支搓接圈數的前提下，確定θ2=10.3°，n2≈1.8圈。

3 應用效果

3.1 試驗設計

材料：“泰山（白將軍）”牌卷煙（山東中煙工業有限責任公司青島卷煙廠）。

設備：ZJ116B型卷接機組（常德煙草機械有限責任公司）；煙支外觀質量在線檢測裝置（云南遠足科技有限公司）。

方法：①ZJ116B機組運行速度為10 000支/min，分別統計改進前后3周（每周5個工作日，每個工作日1班次，共檢測15班次）搓板堵塞次數和清潔次數；②利用煙支外觀質量在線檢測裝置對煙支進行檢測，分別統計改進前后3周泡皺煙支剔除數量。

3.2 數據分析

由表1可見，煙支搓接裝置改進后搓板堵塞次數由10.8次/班次降低到3.1次/班次，搓板清潔次數由13.0次/班次降低到5.8次/班次，減少了設備停機次數，降低了設備維保強度。泡皺煙支剔除數量由改進前的2 949支/班次減少到254支/班次，降低91.4%，有效提高了卷煙搓接質量。

表1 煙支搓接裝置改進前后測試數據Tab.1 Test data of cigarette rolling device before and after modification

4 結論

改進后的短型搓板減少了煙支搓接行程，避免在搓接過程中出現“搓接落槽”現象，解決了生產過程中搓板污染、接裝紙表面產生泡皺等問題。以ZJ116B型卷接機組生產的“泰山（白將軍）”牌卷煙為對象進行測試，結果表明：改進后搓板堵塞次數降低7.7次/班次，清潔次數減少7.2次/班次，泡皺煙支剔除數量減少91.1%，有效降低了設備維保強度，提高了卷煙外觀質量。該技術可在其他細支煙卷接機組上推廣應用。