PROTOS70卷烟机接装纸胶后刚性纠偏装置的研制

毛龙所，谭斌昌，张海超，夏颖，何金华，吕忠，张泽云，刘师遥

（红云红河烟草（集团）有限责任公司 曲靖卷烟厂，云南 曲靖 655000）

0 引言

PROTOS70卷烟机是我厂的主力型卷烟机，目前共有15个台套承担着包括常规烟支、中支、特殊长度规格等7个品牌的卷烟生产任务。PROTOS70型卷烟机包括VE供料成条机、SE卷制成形机和MAX搓接成形机3个部分。其中，接装纸输送装置属于MAX搓接成形机部分。在PROTOS70型卷烟机生产过程中，接装纸运转时在前进方向上不稳定，经常晃动,尤其是在起动加速、减速停机和拼接过程中，或接装纸辅料自身质量等问题，晃动得较大。接装纸在工艺路线上的晃动主要造成双长烟支被分切后的内外排两支烟上搓接起来的接装纸长短不一致，导致搓接在烟支上的接装纸偏离标准位置，形成不合格卷烟。

此外，纸盘架的晃动还会导致接装纸相对于胶辊位置的改变，使接装纸中间分切位置的无胶区偏移、两侧边的无胶区一侧过大而另一侧过小或满胶。接装纸中间无胶区偏移造成圆刀污脏；侧边无胶区过大造成烟支翘边或漏气；侧边无胶区过小或满胶导致后置烙铁、风轮和搓板污脏，造成接装纸运行时发生更严重的偏移和各种搓接质量缺陷的增多[1]。并且由于现在的卷烟生产速度快，操作人员在卷烟出口处发现接装纸偏移不合格卷烟时，已然造成大量的原辅材料浪费和返工处理的人力资源浪费。

1 问题分析

1.1 接装纸输送工作原理

接装纸从盘纸架被拉出后主要经过自动拼接装置、供纸辊、导辊、接装纸导纸块、涂胶装置、振荡器、胶后加热装置、切纸鼓轮、接装纸切刀轮；接装纸的供给速率由供纸辊控制，接装纸被置于供纸辊及其压纸辊之间，依靠它们之间的摩擦力来完成送纸任务。接装纸经过上胶装置，按工艺要求涂上乳胶，然后进入胶后加热器，加热后的接装纸进入接装纸切纸鼓轮表面，被吸附后随其运转，由接装纸切刀切成符合工艺要求的等长片状，与“烟组”进入靠拢鼓轮，这是接装纸的工艺路线[2]，如图1所示。

图1 PROTOS70接装纸输送示意图

从图1 中可看出，为使接装纸运行稳定，原机有两个位置可以调节接装纸偏移的装置。

1）在用纸盘轴端有两个滚花调手轮，可以大范围初调和锁紧接装纸内外偏移的情况。盘纸转轴的轴向调整方法：盘纸转轴3的轴向位置取决于接装纸的宽度。齿轮箱壁至盘纸中心线的距离应为205 mm。使用两个滚花手轮4调整转轴位置以适合接装纸宽度，前手轮用于锁紧调整位置。此位置一般不能随意调整，否则不能保证齿轮箱壁至盘纸中心线的距离应为205 mm的基准尺寸，会导致接装纸大范围偏移，甚至发生卷边、接装纸不齐的产品质量问题[3]。

2）在导辊5和涂胶装置7之间，设计安装有接装纸导纸块6，可以用来轴向微调导纸块位置，从而使接装纸在宽度方向上内外移动，起导向和稳定输送接装纸的作用[4]。其结构如图2所示。

图2 PROTOS70 接装纸导纸块

接装纸偏移调整装置位于接装纸卷曲器和上胶装置之间，在接装纸涂胶前进行纠偏。接装纸纠偏后经上胶辊进行涂胶，绕过振荡器及各导辊，经接装纸胶后加热器后进入切接装纸纸鼓轮，再对接装纸进行切割。在接装纸涂胶后的整个路径，需穿行一段距离才被切割，难免会出现接装纸跑偏现象，而进入切纸鼓轮无法再进行纠偏[6]。

1.2 其它卷烟机设备接装纸纠偏装置对比分析

1）PROTOS-2超高速卷接机组的接装纸长短调整机构。

PROTOS-2超高速卷接机组，在接装纸长短调整方式上进行改进，如图3所示。

其原理是利用螺杆、弹簧和可移动套筒组成的活动机构来实现接装纸长短的调整，但其将接装纸长短调整机构固定于切纸鼓轮上方，在操作保养时，机构位置不能改变，挤占了切纸鼓轮和切刀间的空间[7]。

2）PROTOS-M5超高速卷接机组的接装纸长短调整机构。

PROTOS-M5超高速卷接机组对接装纸长短调整机构的固定方式进行了改进，如图4所示。

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图4 PROTOS-2接装纸长短调整机构

虽然同样是位于切纸鼓轮上方，其固定方式改为铰接，虽然调整机构可以向上摆动，将切纸鼓轮和切刀间的空间完全释放出来，但其接装纸的调整是靠两个既可以轴向移动又可以周向转动的滑块来实现的，调整时需要松开锁紧螺钉后人为调整，操作不方便而且调整距离不易控制[8]。

1.3 对PROTOS70型卷烟机现有的纠偏装置效果调查统计

对加装该刚性纠偏装置之前，使用原设备接装纸偏移调整装置的6台设备进行了为期4周的跟踪调查统计，统计PROTOS70型卷烟机设备开机起动加速、运行过程中、接装纸转换拼接和减速停机4个关键时间段接装纸的跑偏情况，并记录下每台设备发生跑偏的频次，统计结果如表1所示。

表1 改进前发生接装纸偏移情况的频次统计表

根据统计计算结果可知，在加装该刚性纠偏装置之前，使用原设备接装纸偏移调整装置的6台PROTOS70型卷烟机设备在开机起动加速、运行过程中、接装纸转换拼接和减速停机4个关键时间段接装纸的跑偏情况，单台车一个月内发生此类情况的频次为N1=183.50÷4=45.88 次/周，可以得出结论，使用原有的接装纸纠偏装置，导致发生接装纸跑偏情况的频次较高。

对加装该刚性纠偏装置之前，使用原设备接装纸偏移调整装置的6台设备进行了为期4周的跟踪调查统计，统计PROTOS70型卷烟机设备开机起动加速、运行过程中、接装纸转换拼接和减速停机4个关键时间段接装纸的跑偏后产生的质量缺陷产品，并记录下每台设备的废品质量，不完全统计结果如表2所示。

表2 改进前接装纸跑偏产生废品质量统计表 kg

根据计算结果可以知道，在加装该刚性纠偏装置之前，使用原设备接装纸偏移调整装置的6台PROTOS70型卷烟机设备在开机起动加速、运行过程中、接装纸转换拼接和减速停机4个关键时间段接装纸的跑偏情况，单台车一个月内发生此类情况的频次为Q1=25.33÷4=6.33 kg/周，可以得出结论，使用原有的接装纸纠偏装置，导致发生接装纸跑产生的废烟较高，高于废品消耗要求标准。

综上，通过对现有纠偏导纸块设备现场分析验证，虽然原有的导纸块纠偏装置有一定的纠偏作用，但在实际工作中，接装纸纠偏后经上胶辊进行涂胶，绕过振荡器各辊子，经接装纸胶后加热后进切纸鼓轮，接装纸进行切割。在接装纸涂胶后的整个路径，需穿行一段距离才被切割，难免会出现接装纸跑偏现象，而进入切纸鼓轮无法再进行纠偏。因此，需要对该原机的纠偏装置进行改进，以达到卷烟机设备在开机起动加速、运行过程中、接装纸转换拼接和减速停机4个关键时间段，接装纸偏移量在标准范围内[9]。

2 方案设计

2.1 新型接装纸刚性纠偏装置的安装位置选择

结合卷接机组结构布局和接装纸长短调整机构，我们将原有的固定式安装改为快拆旋钮，将其安装座嵌套安装于切纸鼓轮毛刷支架上，可实现快拆、快装功能，安装座嵌套安装于切纸鼓轮毛刷支架上，无须调整对位，方便操作工快速取下并安装，不影响操作工清洁切纸鼓轮；根据上述分析，进行方案设计，确定安装座的结构及尺寸后，重新绘制了零件图，如图5所示，三维模型图如图6所示。

图5 安装座图样

图6 安装座三维图

安装座的形状结构根据毛刷支架的形状结构而设计，能够很好地嵌套在毛刷支架上，毛刷支架结构如图7所示。

图7 毛刷支架位置图

毛刷支架通过一根直径为30 mm的实心轴安装在墙板上，稳定可靠[10]。以此为基座，将新设计的接装纸刚性纠偏装置安装固定在切纸鼓轮毛刷支架上，作为上胶后的接装纸在进入切纸鼓轮之前，使之与“烟组”对正的最后一道防线。

2.2 新型接装纸刚性纠偏装置纠偏块的设计

根据安装位置的要求，纠偏块的设计要尽量贴合切纸鼓轮，保证接装纸在纠偏块与切纸鼓轮之间距离最短，才能最大程度地发挥对接装纸的对正功能。同时，还要保证纠偏块既不会与切纸鼓轮发生摩擦接触，又不会干涉毛刷的旋转运动。纠偏块设计结构尺寸及三维模型图如图8所示。

图8 纠偏块结构设计尺寸及三维模型图

纠偏块靠锁紧螺钉固定于支撑杆上，且支撑杆属于偏心杆，有利于纠偏块角度和两纠偏块之间的距离调整，以适应不同机型和不同宽度的接装纸生产需求。两块纠偏块的支撑杆设计结构尺寸如图9所示。

图9 支撑杆结构设计及三维模型图

2.3 新型接装纸刚性纠偏装置的安装使用

接装纸胶后纠偏装置在结构上由快拆旋钮、安装座、两个纠偏块、偏心轴及其他连接件组成。3D模拟组装效果及实物加工组装图如图10所示。

图10 3D模拟组装效果及实物加工组装图

两纠偏块安装于偏心杆上，可根据接装纸宽度调节两纠偏块之间间距尺寸，偏心杆调节纠偏块尽可能贴近切纸鼓轮，便于接装纸吸附于切纸鼓轮上，实现切割之前及时纠偏。

3 改进后的使用效果

将新设计研发的新型接装纸胶后刚性纠偏装置安装在6台PROTOS70设备上使用，开展实际应用效果检查。

对加装该刚性纠偏装置之后，使用该装置的6台设备进行了为期4周的跟踪调查统计，统计设备开机起动加速、运行过程中、接装纸转换拼接和减速停机4个关键时间段接装纸的跑偏情况，并记录下每台设备发生跑偏的频次，统计结果如表3所示。

表3 改进前发生接装纸偏移情况的频次统计表

根据统计计算结果可以知道，在加装该刚性纠偏装置之后，使用该装置的6台PROTOS70型卷烟机设备在开机起动加速、运行过程中、接装纸转换拼接和减速停机4个关键时间段接装纸的跑偏情况，单台车一个月内发生此类情况的频次为N2=62.83÷4=15.71 次/周，比改进之前减少了30.17 次/周。可以得出结论：使用新型接装纸胶后刚性纠偏装置，能够有效地控制接装纸跑偏。

对加装该刚性纠偏装置之前，使用原设备接装纸偏移调整装置的6台设备进行了为期4周的跟踪调查统计，统计PROTOS70型卷烟机设备开机起动加速、运行过程中、接装纸转换拼接和减速停机4个关键时间段接装纸的跑偏后产生的质量缺陷产品，并记录下每台设备的废品质量，不完全统计结果如表4所示。

表4 改进前接装纸跑偏产生废品质量统计表 kg

根据计算结果可知，在加装该刚性纠偏装置之前，使用原设备接装纸偏移调整装置的6台PROTOS70型卷烟机设备在开机起动加速、运行过程中、接装纸转换拼接和减速停机4个关键时间段接装纸的跑偏情况，单台车一个月内发生此类情况的频次为Q2=7.84÷4=1.96（kg/周），比改进之前产生的废品质量降低了4.37 kg/周。可以得出结论：使用该刚性纠偏装置之后，发生接装纸跑偏产生的废烟较少，低于废品消耗要求标准[11]，产生一定经济效益的同时，为企业提质降耗起到促进性的作用。

4 结论

接装纸胶后刚性纠偏装置的应用成本低、可行性高、通用性强，充分利用有效安装空间，分别设计制作接装纸胶后刚性纠偏装置，能有效保障接装纸进入切纸鼓轮之前再次进行纠偏，有效杜绝接装纸跑偏问题，解决了接装纸跑偏、长短等烟支质量问题，增强了设备工艺过程控制能力，保证烟支产品质量，减少人力、物力消耗，提高设备效率，促进了产品的高质量发展。