“視窗煙支\"接裝紙分離和控制裝置的設計

0 引言

“視窗煙支\"是近年來國內新興的一種特殊外觀卷煙，其開創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，并經相關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”。

研究發現，生產“視窗煙支\"時，接裝紙分離后的調整過程復雜，生產不同規格的\"視窗煙支\"所需要的調整更換步驟多，調整耗時較長。同時，生產的“視窗煙支\"中出現較多接裝紙外觀缺陷現象，接裝紙外觀合格率平均僅為 90.07% 0

查閱相關文獻后發現，“視窗煙支\"的研究主要集中在煙支的外觀設計[1-2]、“視窗\"露白檢測方法[3]、隱形視窗接裝紙的設計和制備[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。

為了進一步做精產品，提升“視窗煙支\"的接裝紙外觀質量，本研究對接裝紙分切后的關鍵節點進行探索和研究，結合ZJ118型卷接機組接裝紙供給系統的特點，基于模塊化設計思路，研發設計了一種新的接裝紙分離和控制裝置，以提高“視窗煙支\"的外觀質量穩定性和生產效率。

1 問題分析

1.1ZJ118卷接機組接裝紙供給系統工作原理

如圖1所示，ZJ118型卷接機組接裝紙供給系統由紙盤、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]。由紙盤提供的連續不斷的接裝紙在ZJ118型卷接機組上先是經過刮紙器卷曲，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工序，隨后接裝紙經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切紙輪的轉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要求決定。

在生產“視窗煙支\"時，主要出現的“視窗煙支”接裝紙外觀質量缺陷有：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次抽樣的數據算出最終的“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準，并觀察接裝紙是否出現“錯牙\"現象。在檢測過程中，對接裝紙外觀不合格煙支數量進行統計，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）÷ 1 000×100%

1.3 現有技術分析

如圖4所示，現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整，分離塊上的導條將三段接裝紙分離后送入切紙輪。分離導條前段的一側帶有一定斜度，用來將內、外側的接裝紙進行分離，后段是寬度為“視窗\"大小的矩形條，用來穩定和控制三段接裝紙的輸送。接裝紙段進入分離塊后，在導條的作用下內、外側接裝紙段逐漸遠離中間的接裝紙段，直至分離的距離達到“視窗”的大小，隨后在矩形導條的作用下，接裝紙被送入切紙輪中完成下一道工序。

1.4 存在問題

經研究分析，現有接裝紙分離裝置主要存在以下幾個問題：一是現有分離裝置只設計了一級分離，設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，接裝紙段經分離裝置后就送入切紙輪，接裝紙段要在較短距離內分離出“視窗\"的距離，導致接裝紙段在分離裝置上受力較大，運行不穩定；二是現有分離裝置采用導條的設計，且無任何防膠設計和處理，在生產過程中容易在導條處積膠，會導致接裝紙的分離效果變差，造成外觀質量不穩定；三是現有分離裝置無相關導向調節的設計，在調整過程中出現角度的偏移難以測量和把控，導致設備調整時間長；四是現有分離裝置在生產不同規格“視窗\"的煙支時，需更換整套裝置并重新調整，且在生產 ：4mm 以上“視窗”的煙支時，分離效果較差，產品質量不穩定。

2 技術方案設計

2.1 方案內容

為了解決現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、整張的接裝紙帶在寬度上根據相應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，設計一初步分離裝置。通過研制出一種更加柔性、調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整的裝置。該裝置不僅能夠實現對分切后的接裝紙整體進行調整定位，還可分別單獨對內、中、外段的接裝紙進行調整定位。

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壓吸風吸附前，由于受到設備內部多種條件的影響，容易出現位移，從而導致“視窗煙支\"的接裝紙外觀缺陷。因此，設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\"大小的穩定。

2.2 相關技術實現方法

分切后的接裝紙由原來的整張變為三段接裝紙段，導致分切后的接裝紙段有調整定位困難、調整時間長的問題。因此，本研究通過借鑒相關機械機構和原理，在各級分離控制裝置中均設計相關的調整機構，使接裝紙段能夠快速方便地調整，從而縮短調整時間。

對于不同規格大小的“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部件進行模塊化設計，可根據需求直接進行調整或更換相應的規格件，來實現不同“視窗”大小煙支的生產，也使得更換規格變得更加高效快捷。

3 技術方案實施

3.1接裝紙初步分離裝置的設計

本研究根據接裝紙初步分離裝置安裝空間，設計了初步分離裝置的導塊[7]。該導塊可根據不同的工藝技術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塊的設計后，本研究借鑒螺紋傳動、壓簧和銷軸導向的原理，設計了接裝紙初步分離裝置的調節裝置，可對導塊進行前后方向的微調。同時，利用原設備上的接裝紙導紙輥軸為安裝位置，設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，還能調節導塊的偏轉角度，使導塊能與接裝紙更加貼合。所設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計

本研究在原接裝紙調節塊的基礎上，新設計了一種接裝紙分離定位控制裝置，通過螺紋、壓簧、導向銷等作用，不僅能夠實現分切后的接裝紙段的整體調節，還能單獨對內、外接裝紙段進行調節，使得分切后的接裝紙調整更加方便、高效8。同時，通過對三塊調節塊進行模塊化設計，使其能夠根據不同的工藝技術要求快速進行更換。所設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節裝置，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。本研究根據導向鍵及螺紋傳動的原理，設計了接裝紙最終定位輸送裝置的調節機構[7]。最終定位輸送裝置的導塊采用模塊化設計，可根據不同的工藝技術要求定制不同的尺寸，在更改規格時快速進行更換。同時，通過在導塊設計兩道凹槽以及設計在導塊出入口的定位銷，可以避免上膠后的接裝紙段在生產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定。所設計的具體部件和裝配圖如圖10、圖11所示。

3.4 供紙系統相關部件改造

由于本研究所設計裝置在整個接裝紙供給系統中設置了三級分離裝置，接裝紙在經過上膠裝置涂抹膠水時已經相互分開“視窗\"的距離，因此原有的控膠輥膠區會導致上膠后的接裝紙段溢膠嚴重，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重。為此，本研究根據所設計的接裝紙分離和控制裝置，設計了相應的控膠輥。同時，為了避免膠水在接裝紙導紙輥處積膠導致接裝紙段運行不穩定及難以調整，也對供膠裝置上部的接裝紙導紙輥進行了重新設計。具體如圖 12～14 所示。

4 應用效果

4.1 試驗設計

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

設備：ZJ118型卷接機組（常德煙草機械有限責任公司）。

方法：生產環境溫度 20～30^°C ，相對濕度 50%～ 65% ，將接裝紙分離和控制裝置應用于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\"的煙支的相關生產工作，用以驗證本研究的效果。

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

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 數據分析

[參考文獻]

依據“視窗煙支”接裝紙外觀合格率評判方式，統計記錄出現的接裝紙外觀質量缺陷的“視窗煙支”數量以及每次試驗生產時所需要的設備調整時間，并制作相關表格，具體如表 1～3 所示。

在使用本研究設計的“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”的外觀質量。同時，本研究對各分離控制裝置所設計的調節機構，使分切后的接裝紙能夠實現在線快速調整，且調整簡單、有效、方便，經生產現場測得調整時間平均為 23.33min 。

5 結論

本研究設計的“視窗煙支\"接裝紙分離和控制裝置，在各級裝置均設計有調節機構，能夠實現接裝紙的快速調整，有效提高了接裝紙分離和控制裝置的調整效率和穩定性，提升了“視窗煙支\"接裝紙外觀合格率，并通過模塊化設計，能夠根據不同的工藝技術要求進行快速調整和更換。

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[4]潘殿卿，厲昌坤，王英名，等.一種隱形視窗接裝紙的制備裝置及其制備方法：CN202411090190.0[P].2024-11-12.

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[7]吳宗澤.機械設計師手冊（上冊）[M].北京：機械工業出版社，2002.

[8]楊彬，邊永生，李源源，等.煙機設備機械修理工（一至二級）基礎知識[M].鄭州：河南科學技術出版社，2020.

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用，結果表明，采用接裝紙三級分離和控制裝置后，設備調整時間縮短至 23.33min ，接裝紙外觀合格率提高至 98.97% 。