針對爆珠殘次品卷煙處理裝置的研究與實踐

張曉磊，金彩洪，劉松，張文平，李勇，李吉安，張云森，張翔宇

（紅塔煙草（集團）有限責任公司楚雄卷煙廠，云南 楚雄 675000）

爆珠煙是近年來流行的卷煙品類構建的一個創新發展代表，也叫脆性膠囊，是在煙支過濾嘴中嵌入一顆或多顆液體小膠珠，它包裹了不同類型香料液體，在吸煙過程中捏爆，使珠內液體流出，使香煙的口感更豐富、更香潤，亦可選擇不同口味，體現個性化。近5年來,爆珠煙年平均增幅高達47%，各大品牌均在發展擴大這一品類，力爭獲取更大市場份額。而爆珠煙的生產過程中，對爆珠殘次品卷煙的回收是企業生產不可或缺的重要環節，直接影響著工廠的生產成本、生產效率和產品質量，目前工廠使用的殘煙處理線，多為滾刀機械打擊類，直接作用在殘次品煙支上，達到快速、大批量破碎煙支，再進行振動篩離，分離煙絲卷煙紙及過濾嘴的工序。但由于爆珠的存在，殘煙處理線無法滿足對爆珠煙的回收處理的工藝要求。本文主要針對爆珠煙殘次品煙支處理裝置的研究與實踐應用進行技術創新攻關。

1 存在的問題

工廠現有的殘次品煙支處理設備是噴蒸汽激振式，每個班次由人工到機臺收回煙支，分揀出殘次品，分牌分類集中，數量達到一定標準后，同品牌的殘次品煙支交由殘煙處理線處理,通過輸送帶輸送，對殘次品卷煙進行蒸汽回潮，再通過打輥（一個大圓柱體表面上鑲滿直徑為Φ15mm的圓柱體塑料打釘）將殘次品卷煙打擊破碎后輸送到振篩上分選，使煙絲與卷煙紙、濾嘴分離，達到回收煙絲的效果。其優點為處理線能力強，可以大批量處理殘次品，處理速度快；缺點是其機械作用機構決定了煙支造碎大，產生煙末多，煙絲回收率低。同時該結構破碎煙支的同時，卷煙紙、水松紙、過濾嘴也會產生許多細碎，后期分離煙絲時混入煙絲中，降低煙絲質量。特別是針對本文特定的爆珠煙時，該設備無法滿足生產要求。爆珠（脆性膠囊）直徑僅為2.6～4.6mm，破碎煙支時分為兩種情況：其一，過濾嘴破碎，爆珠滾落，隨著進入振篩，最終小直徑的爆珠就會通過篩孔，與煙絲一起落入回收煙絲中，導致煙絲混雜爆珠，無法分離影響回收煙絲質量。其二，爆珠在打輥中直接被打破，內部芳香物質或精油香料外泄，污染煙絲。經現場驗證，爆珠內的香料味道極其濃郁，對煙絲原味的污染大且無法復原，可直接導致煙絲報廢，無法回收利用。現每公斤成品煙絲單價已突破120元，車間4組爆珠煙生產設備每天產生45kg殘次品煙支，造成極大的浪費。車間目前采用人工處理的辦法，即人工掰斷過濾嘴和煙絲部分，分開處理。煙絲一端再用車間殘煙處理設備進行處理，工序繁雜、費時費力，不符合現代生產企業降本增效，精益管理的相關要求。為有效解決車間生產中的實際問題，車間成立項目組，以殘煙處理線為主，要求項目組充分利用車間人力、物力資源設計一套爆珠殘次品煙支專用處理設備，提高殘次品卷煙的煙絲回收率，提高回收煙絲的質量，消除過程浪費，節約生產成本。

2 爆珠煙殘次品處理的新型設備的設計與制造

2.1 形成研發思路

煙絲是卷煙生產中最主要的原料，在處理殘次品煙支回收煙絲的設備中，按其工作原理可分為滾刀滾切式、打孔剖切式、噴蒸汽激振式、煙支縱向切割式等。本次研發主要為了解決過濾嘴內含爆珠的問題，傳統的打輥暴力破碎煙支法雖然效率高，單批次量大，但明顯不符合我們的目標思路，首先排除。并且，傳統處理煙支要經過蒸汽回潮步驟，目的是使煙絲回潮軟化，減少脆性，在下一步破碎時不會對煙絲造成更多的造碎，減少煙絲的浪費，所以該思路也排除在外。

經過對爆珠型煙支的測量觀察發現，爆珠內含在濾嘴正中間，過濾嘴是一段圓柱體，長度24mm，直徑7.7mm，而爆珠為直徑2.6mm的圓球，計算得爆珠離最近的圓柱體過濾嘴外表面為2.55mm，即爆珠離徑向外表面的距離。故此，項目組有了一個軸向切割的思路，2.55mm距離足夠下切刀切割開煙支包裹煙絲的卷煙紙而不觸及爆珠，將煙支沿兩側各切一刀，卷煙紙和過濾嘴紙對半切開，不傷及過濾嘴和爆珠，對煙絲的損傷也大大減小，造碎降低，煙末減少。切開的煙支再輸送到振動篩選器中，將煙絲和卷煙紙過濾嘴分離。由此出發，提出設計方案依靠車間自己的技術力量，著手設計制造1臺爆珠煙殘次品處理的新型專用設備。

2.2 提出設計方案

爆珠煙殘次品處理的新型專用設備包括底座、切刀調節機構、切刀組件、煙支輸送組件。殘次品煙支裝入發射器中，通過壓縮空氣將殘次品煙支經過輸送導管輸送至殘次品卷煙處理裝置，該裝置利用2把水平放置的旋轉運動的圓切刀將煙支的水松紙和卷煙紙劃開，最后將劃開的煙支輸送至回收箱中，經過人工篩分或振動篩子篩選后，使得殘次品煙支的煙絲和爆珠濾嘴及卷煙紙分離。采用2把水平放置的圓切刀的切割方式增強了煙支切割的有效性，同時，切刀調節機構的限位滾輪可以很好地保證切刀的水平位置，精確調整切刀的切割深度。

3 各部件設計及選型

項目組成員經多次研討、試驗、改進，最終確定了爆珠煙殘次品處理的新型專用設備的結構，該裝置由裝置底座、雙切刀調節機構、切刀組件（切刀固定架、2把圓切刀、切刀電機、切刀開關）、煙支輸送通道組成。

3.1 底座

底座采用Q235B鋼板制成，分為底板、立柱和頂板。底座板（1）的形狀為長方形，長600mm、寬300mm、厚20mm，底板中部對稱固定4根φ30mm、長200mm的立柱（3），沿長度方向的2根立柱中心距200mm，沿寬度方向的2根立柱中心距100mm，4根立柱與底板、頂板通過焊接方式固定。頂板（2）的形狀為凹形，長400mm、寬150mm、厚20mm，頂板沿長度方向的一邊開有長120mm的凹形槽，在頂板的左右兩側對稱加工4個φ6.5mm的通孔（4），用來固定安裝切刀調節機構。

圖1

3.2 切刀調節機構

切刀調節機構由1個切刀徑向調整機構、2塊L型切刀電機安裝座和2塊立板組成。利用即將淘汰的PASSIM卷煙機盤紙拼接裝置總成作為切刀徑向調整機構，2塊L形切刀電機安裝座（1）對稱固定連接在切刀徑向調整機構左右的2塊方形滑塊上，2塊方形滑塊卡在切刀徑向調整機構左右的4個限位滾輪（2）中間的滑動槽中，使得切刀電機安裝座可以水平滑動，從而改變切刀的進刀量。切刀電機安裝座形狀為L型，采用Q235B鋼板制成，外側長和寬為160mm、內側長為90mm、寬70mm，在L形上長和寬為70mm部分的厚度為20mm，在L形上長為90mm、寬為70mm部分的厚度為20mm，另一部分厚度為10mm，L型切刀電機安裝座的頂端加工有1個φ25mm的通孔（3），使電機輸出軸穿過切刀電機安裝座；在φ25mm的通孔的四周對稱加工4個φ4mm的通孔，用來連接固定切刀電機。L型切刀電機安裝座的底端中部加工有1個M10的內螺紋，其深度為15mm，與立板的調整螺釘相連接，通過調整螺釘實現切刀組件的徑向移動。立板（4）形狀為矩形，采用Q235B鋼板制成，長180mm、寬150mm、厚10mm，在立板的中心上部加工有1個φ10.5mm的通孔，使調整螺釘穿過通孔與L型切刀電機安裝座的內螺紋相配合，徑向位置調整完畢后，擰緊調整螺釘上的鎖緊螺母；在立板中心及右下分別加工4個φ6.5mm的通孔（5），通過M6的螺釘與切刀徑向調整機構的底座相連接。

圖2

3.3 切刀組件

切刀組件分為2組，由2個電機、2個圓形合金切刀、2對相互配合的壓蓋、2個墊片和2個緊固螺釘組成。電機通過4個安裝孔固定在切刀調節機構的切刀電機安裝座上，電機輸出軸（1）從切刀電機安裝座的φ25mm的通孔穿出。在電機輸出軸上安裝有1對相互配合的壓蓋（2），兩壓蓋中間安裝圓形合金切刀（3），最外端的壓蓋上通過墊片和緊固螺釘使圓形合金切刀軸向定位。電機長度為 150mm，直徑為52mm；圓形合金切刀外徑為60mm，內徑為19mm，厚度為0.3mm。2個圓形合金切刀的旋轉運動方向與煙支輸送方向相反，達到煙支通過雙圓形切刀時兩側同時切割的效果。

圖3

3.4 煙支輸送通道

煙支輸送組件由1塊長方形底板（1）、2塊導管固定板（2）和1根輸送導管（3）組成。底板形狀為長方形，采用Q235B鋼板制成，長280mm、寬120mm、厚10mm，4個角上開有大孔φ15mm、小孔φ8.2mm的臺階孔，通過M8的螺釘與2塊導管固定板的底部相連接。2塊導管固定板形狀為矩形，左右兩側加工為弧形，采用45#鋼板制成，長120mm、寬100mm、厚20mm，中間開有φ12mm的通孔，使輸送導管從中間穿過；2塊導管固定板的底部兩側分別加工有4個M8的內螺紋，深度為20mm。輸送導管采用不銹鋼管，外徑為12mm、內徑為9mm，輸送導管中部的左右兩側開有2個圓形切刀的切割槽（4），長70mm、寬3 mm，使圓形切刀進入切割槽中劃開煙支。輸送導管在2塊導管固定板中間的一段與其余段采用螺紋連接，便于更換中間的輸送導管。

圖4

3.5 爆珠煙殘次品處理的新型專用設備總裝圖

如圖5為爆珠煙殘次品處理的新型專用設備總裝圖，按設計技術要求完成爆珠煙殘次品處理的新型專用設備的裝配，測量外形輪廓尺寸，采用4mm厚的亞力克透明板制作設備的防護罩、工作臺。該專用設備制作安裝完畢，具有外觀美觀、占地面積小、結構緊湊、移動方便、調節容易、功能可靠、運行穩定、維修性好的特點。

圖5

4 效果驗證

設備組裝完畢后，車間組織了試運行。將1臺卷煙機的玉溪（高配版）爆珠煙殘次品煙支投入測試，經過多次調整、試驗確定本設備滿足預期目標。煙支被完整的切開，且爆珠完整的留在過濾嘴內，沒有刺破或爆裂，也無爆珠掉落，同時相比傳統處理設備，煙絲造碎降低、紙屑大幅減少、煙絲回收率提高、煙絲回收質量提高。

5 經濟效益估算

（1）2020年，楚雄卷煙廠實際生產爆珠煙共計38462箱，實際產生的殘次品卷煙8819.56kg；按財務的折算方法在每支煙中煙絲占比的重量為74.18%。

（2）按百分之百的煙絲回收率應回收煙絲8819.56kg×74.18%＝ 6542.35kg。

（3）每公斤煙絲單價按120元計算（打葉復烤、制絲成本忽略），則每年可降低煙絲成本費用：6542.35kg×120元=785082元。

（4）節約的專人處理爆珠煙殘次品工費：目前，車間有5名勞務派遣專門處理爆珠煙生產機組的殘次品煙支，按工資每人每月3000計算，每年可節約勞務開支3000*12*5=180000元。

（5）合計節約785082+180000=965082元。

（6）爆珠煙殘次品處理新型設備制造費用預計10000元。

因此，項目每年可節約資金：965082-10000=955082元。

6 結語

在項目進行實施的過程中，成員不斷地去整理自己的工作情況并做好總結，這樣一來，無論是自己的技術還是思維，都得到了很大的提升與進步，在長期的積累后，無論是個人能力還是團隊合作能力，都得到了提高。本次項目的成功開展，為日后遇到類似的技術難題提供了思路，積累了寶貴經驗。同時也對項目有了更進一步的認識。在效果驗證中，項目組成員也見證了回收煙絲的質量提高，感受到了節約成本、提高回收利用率的重要性。在煙草市場不景氣的大前提下，要從生產節約做起，把精益管理理念放在心中，持續推進創新與精益求精，挖掘生產線中每一處可改善的點，推動企業持續進步，邁向高質量發展的新征程。