YJ216型接装机搓接鼓轮清洁装置的设计与改进
2016-11-10章俊杰叶家胜
章俊杰 叶家胜
（浙江中烟工业有限责任公司杭州卷烟厂，浙江杭州 310000）
YJ216型接装机搓接鼓轮清洁装置的设计与改进
章俊杰 叶家胜
（浙江中烟工业有限责任公司杭州卷烟厂，浙江杭州 310000）
ZJ116型卷烟机是新型国产超高速机，生产能力达16000支/分钟。该设备在运行时，搓接鼓轮表面容易产生结胶现象，导致卷烟漏气、爆口等质量缺陷。本课题拟通过设计增加一种搓接鼓轮自动清洁装置，降低由于积胶产生的卷烟搓接漏气、滤嘴接装不牢固、掉滤嘴等质量缺陷。通过设计改进，在搓接鼓轮上方增加清洁毛刷，动力由切纸轮毛刷驱动电机通过齿型带带动，从而实现搓接鼓轮的自动清洁，有效解决上述设备故障和质量缺陷，提高设备效率。
YJ216接装机 搓接鼓轮 积胶 毛刷 清洁
ZJ116型卷烟机是我厂2014年引进的新一代的国产超高速卷烟生产设备，生产能力达16000支/分钟。由于设备长期处于高速运行，零部件、原材料以及人为操作等因素都将影响设备的稳定生产，从而造成产品质量和生产效率的异常波动。
1 存在问题及原因分析
1.1当前存在的问题
YJ216接装机在生产过程中，容易产生卷烟漏气、掉滤嘴等质量缺陷，经常需要手动停机对搓接鼓轮进行清洁，使设备停机时间大大增加，从而造成设备效率的下降。通过当班卷烟漏气、掉滤嘴缺陷烟支数及停机清洁搓接鼓轮时间进行统计，如下图1-2所示。
设备正常运行时，烟支漏气支数应控制在30支/班次，而在数据采集的一周内，烟支漏气支数平均为312支/班次，是正常波动的10倍。可见，该质量缺陷是一个不容忽视的问题。
1.2缺陷原因分析
经观察，YJ216接装机搓接鼓轮积胶是导致水松纸包裹烟支和滤棒的过程不畅，引起烟支漏气、掉滤嘴缺陷数量上升的主要原因。针对搓接鼓轮处易积胶的原因进行分析：上胶后的水松纸经搓接鼓轮将烟支和滤棒进行包裹黏合，形成滤嘴烟支，在搓接过程中，胶水经搓接鼓轮挤压后从水松纸边缘溢出，粘在搓接鼓轮轮齿表面，冷却后形成胶块，导致后续生产时水松纸包裹不畅，烟支和滤棒衔接处存在缝隙，引起烟支漏气、掉滤嘴的质量缺陷产生。
2 改进方案的选择
2.1调节水松纸上胶量
减少水松纸胶水上胶量，每一种胶量的测试时间为1个班次，统计烟支漏气、掉滤嘴缺陷数量变化情况。该试验重复3次（即3个班次，一个工作日），取平均值进行数据分析，以选择最佳的胶水用量。如表1所示。
通过统计：上胶量为100%和90%时，漏气、爆口的烟支数分别为375支/班次、680支/班次，差异不显著，可见当上胶量为90%，搓接鼓轮表面同样容易结胶；当上胶量为80%和70%时，漏气、爆口的烟支数分别为1236支/班次、1748支/班次，数量比上胶量为100%时有所增加，原因在于虽然搓接鼓轮表面结胶受到一定的控制，但是由于水松纸上胶量下降，导致水松纸粘性下降，反而增加了烟支缺陷数量。故调节水松纸上胶量对减少搓接鼓轮表面结胶效果并不明显，此方案不可取。
2.2水松纸接装胶的选择
YJ216型接装机目前使用预打孔专用胶水，比普通中速卷烟机使用的胶水要稀薄，适合超高速卷接设备使用，故不考虑更换水松纸接装胶。
2.3加装搓接鼓轮清洁装置
YJ216接装机在运行过程中，水松纸由BOB纸库装置引出由压纸辊牵引后进入上胶装置，上胶后的水松纸传送到水松纸切割装置进行切割，切割后的水松纸片在综合轮处与滤棒及短支烟进行汇合后在搓接鼓轮及搓板的共同作用下形成滤嘴烟支。通过观察，切纸轮清洁毛刷由一电机独立驱动来实现对切纸轮的自动清洁，清洁效果较好。通过分析，拟采用同样方法对搓接鼓轮表面的结胶进行自动清洁，以减少设备运行过程中产生烟支漏气及掉滤嘴的质量缺陷，从而减少停机清洁搓接鼓轮的频率。
3 改进过程
在搓接鼓轮上方安装毛刷驱动电机，通过齿型带带动毛刷转动，从而实现搓接鼓轮的自动清洁。观察后发现，搓接鼓轮上方位置较小，驱动电机无法安装。通过项目组成员的共同讨论后，决定采用切纸轮驱动电机为动力源，设计一个双联齿型带轮，一端通过齿型带带动切纸轮毛刷，另一端通过齿型带带动搓接鼓轮毛刷转动，从而实现搓接鼓轮自动清洁。
表1 不同上胶量缺陷烟支数统计表
3.1搓接鼓轮毛刷转速确定
为了确定最佳的毛刷转速，实验初期采用外置一组伺服电机来带动长柄毛刷的转动，通过调节伺服电机功率来控制毛刷转速。单位时间内烟支漏气、掉滤嘴缺陷数量最少时所对应的毛刷转速即为最佳转速，表明该转速下毛刷对搓接鼓轮表面积胶清洁效果最明显。通过试验，毛刷转速与缺陷烟支数的对应关系，如图3所示。
毛刷转速分别在200r/min、300r/min、400r/min、500r/min时对应的烟支漏气、掉滤嘴缺陷数量较少，鉴于过高的转速会造成毛刷磨损过大，过低则清洁效果不理想，所以转速控制在200 r/min为最佳。此转速与切纸轮毛刷转数一致，故双联齿型带轮齿数一致，齿数都为Z=22，参考设备机身空间条件允许范围，选择搓接鼓轮同步齿型带型号为192XL。
3.2主要零件设计
3.2.1安装支架设计
在搓接鼓轮上方设计安装支架，支架一端安装长柄毛刷，一端连接切纸轮驱动电机，安装支架如图4所示。
3.2.2毛刷传动轴设计
传动轴根据实际安装位置进行设计，如图5所示。
3.2.3齿型带张紧轮设计
设计一个偏心轮装置作为压带轮安装在支架上，以便于调节齿型带的松紧，偏心轮装置的一端安装两个滚珠轴承与齿型带接触，防止齿型带磨损。如图6所示。
4 改进前后效果对比
4.1自动清洁装置毛刷安装前后对比
如图7所示。
············
4.2改进前后YJ216设备烟支漏气、掉滤嘴缺陷数量进行对比
如图8所示。
从图中可以看出，改进后单位时间内的漏气、爆口缺陷烟支数量显著下降，且稳定可控，改善效果显著。此外，该项目的应用，能够有效减少设备操作人员对设备搓接鼓轮的清洁次数，提高设备效率。
5 结语
通过在YJ216型接装机上安装搓接鼓轮清洁装置，使运行过程中搓接鼓轮上的积胶情况得到明显改善，基本杜绝了因搓接鼓轮积胶引起的产品质量缺陷，使设备效率得到了较大提升。
［1］徐灏.机械设计手册.第二版第四卷［M］北京：.机械工业出版社，2000.6.
［2］胡家秀.简明机械零件设计手册［M］.北京：机械工业出版社，1999.
［3］常德烟草机械有限责任公司.《ZJ116卷接机组操作说明书》，2014.
［4］常德烟草机械有限责任公司.《ZJ116卷接机组维修说明书》，2014.
［5］常德烟草机械有限责任公司.《ZJ116卷接机组电气图册》，2014.
章俊杰（1982—），男，浙江淳安人，本科，毕业于大连理工大学，现就职于浙江中烟工业有限责任公司杭州卷烟厂，维修技师，研究方向：烟机设备的管理及维护。叶家胜（1972—），男，江西上饶人，现就职于浙江中烟工业有限责任公司杭州卷烟厂，卷烟维修高级工，研究方向：卷接设备维修。
