[摘" " 要]針對(duì)ZJ118卷接機(jī)組在生產(chǎn)中存在的煙支水松紙夾末問題，從設(shè)備運(yùn)行工藝特點(diǎn)入手，研發(fā)設(shè)計(jì)了一套在線水松紙除末裝置。該裝置主要由分離鼓輪除末裝置和新型綜合鼓輪等組成，合理運(yùn)用萬向氣管吹風(fēng)、風(fēng)刀裝置、正負(fù)離子靜電吹風(fēng)和懸浮槽等技術(shù)。實(shí)際效果表明，該裝置可有效減少煙支在接裝機(jī)搓接過程中產(chǎn)生的煙末，達(dá)到減少水松紙夾末率的目的，為國產(chǎn)卷接機(jī)組解決煙支夾末問題提供了一種思路。

[關(guān)鍵詞]ZJ118卷接機(jī)組;水松紙除末;風(fēng)刀裝置;靜電消除;改進(jìn)

[中圖分類號(hào)]TS43 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

1 引言

ZJ118卷接機(jī)組是國產(chǎn)全自主設(shè)計(jì)的第一款卷接機(jī)型，機(jī)組具有生產(chǎn)煙支質(zhì)量好、可靠性強(qiáng)、自動(dòng)化程度高、性能穩(wěn)定且易于操作和維修等特點(diǎn)，是目前較為先進(jìn)的卷接設(shè)備。在卷煙生產(chǎn)過程中，由于工藝條件限制，不可避免存在水松紙夾末的煙支（本文特指卷煙濾棒水松紙搭口處夾有煙末雜質(zhì)，煙末總長度≥4mm，屬于C類缺陷，煙末總長度<4mm，屬于D類缺陷）。同時(shí)可能引起水松紙泡皺、漏氣等外觀缺陷。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，目前ZJ118卷接機(jī)組成品的水松紙夾末故障缺陷煙支約為每條3支，折合缺陷率約為1.5%，對(duì)產(chǎn)品外觀質(zhì)量造成了一定影響。

2 煙支夾末形成原因分析

煙支在各鼓輪的交接、傳遞過程中，煙支沿鼓輪方向做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。少量的細(xì)小煙末受高速運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性力和離心力作用，從煙支端部飛濺出去，形成拋散的煙末。

以分離鼓輪為例，在8000支/min的額定車速下，鼓輪轉(zhuǎn)速達(dá)到333r/min。通過公式v=rω，計(jì)算出鼓輪上煙支的線速度可以達(dá)到0.77m/s。在此速度下，煙末可以輕易地飛濺到遠(yuǎn)處其他鼓輪處。另外，MAX接裝機(jī)運(yùn)行過程中各鼓輪的吸風(fēng)槽在非工作區(qū)域會(huì)有正壓吹風(fēng)噴射，需清潔吸風(fēng)槽風(fēng)眼上的雜物，防止風(fēng)眼堵塞。這些正壓吹風(fēng)在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)相互干擾，形成不穩(wěn)定的氣流，造成高速煙末很容易飛濺到后面的綜合鼓輪及搓接鼓輪工作區(qū)域，在搓接過程中，形成水松紙夾末。且水松紙經(jīng)過上膠輥時(shí)，已經(jīng)預(yù)先涂膠，細(xì)小的煙末一旦粘到涂過膠的水松紙片上，將很難脫落，導(dǎo)致產(chǎn)生水松紙夾末。

3 水松紙除夾末裝置的設(shè)計(jì)

為了有效解決設(shè)備內(nèi)部煙末飛濺過多的問題，設(shè)計(jì)制作了水松紙除夾末裝置，采用正負(fù)壓除末的方法去除煙末。該裝置能有效降低水松紙夾末現(xiàn)象，提高產(chǎn)品外觀質(zhì)量。

3.1 設(shè)計(jì)分離輪除末裝置

分離鼓輪區(qū)域除末裝置的主要作用是將設(shè)備運(yùn)行中在該區(qū)域產(chǎn)生的煙末雜質(zhì)，利用離子發(fā)生器和風(fēng)刀產(chǎn)生正負(fù)離子形成射流將煙末產(chǎn)生的靜電消除，從而消除濾嘴切割、煙支切斷以及煙支分離過程中產(chǎn)生的大量附帶靜電荷的煙末。

3.1.1 萬向氣管吹風(fēng)組件

由于該區(qū)域?qū)儆诠妮喐咚龠\(yùn)轉(zhuǎn)工作區(qū)，主要是利用吹風(fēng)清潔鼓輪上方區(qū)域產(chǎn)生的煙末。要求吹風(fēng)方向固定且方便調(diào)節(jié)，同時(shí)吹氣管道不能接觸鼓輪或煙支運(yùn)行軌跡，防止出現(xiàn)故障。經(jīng)過比對(duì)論證，常用的銅質(zhì)吹風(fēng)管或者塑料氣管都不理想。因此，采用硬質(zhì)工程塑料萬向氣管及帶靜電消除器的配氣塊組件。萬向氣管具有吹風(fēng)位置靈活、穩(wěn)定、不易擺動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。

設(shè)計(jì)2組共4個(gè)吹風(fēng)口的萬向氣管吹風(fēng)組件，消除堆積的煙末。萬向氣管吹風(fēng)組件主要由配氣塊、電子調(diào)節(jié)閥、萬向骨接吹氣嘴等組成，如圖1所示。通過電磁閥控制吹氣裝置，當(dāng)機(jī)器停機(jī)時(shí)，對(duì)鼓輪上堆積煙末嚴(yán)重的地方進(jìn)行清理，減少設(shè)備啟動(dòng)時(shí)煙末堆中的煙末飛揚(yáng)造成夾末。

萬向骨接吹氣嘴由若干錐形節(jié)組成。每兩個(gè)錐形節(jié)之間可形成25°的夾角，便于整個(gè)氣管方向的自由變化。同時(shí)吹風(fēng)口做成20mm×3mm的矩形槽口，便于吹風(fēng)形成接觸面更大的區(qū)域。由于靈活的轉(zhuǎn)向功能，吹風(fēng)口可以方便、準(zhǔn)確地對(duì)準(zhǔn)煙末堆區(qū)域。該吹風(fēng)裝置受電磁閥控制，在得到設(shè)備停機(jī)信號(hào)時(shí)工作40s，將煙末聚集形成的煙末堆吹散落至設(shè)備底部的廢煙桶中，達(dá)到清潔設(shè)備，避免煙末進(jìn)入搓接部位的目的。

3.1.2 風(fēng)刀組件除末裝置

由于普通的吹氣嘴只能提供一個(gè)散射區(qū)域的吹風(fēng)，工作區(qū)域過窄且風(fēng)力分散，除塵效果不明顯且會(huì)有吹風(fēng)作用在煙支表面。因此，項(xiàng)目組考慮使用風(fēng)刀進(jìn)行風(fēng)幕吹風(fēng)。在分離輪上部安裝吸風(fēng)罩和防護(hù)罩，在吸風(fēng)罩上方安裝風(fēng)刀組件（圖2）。通過側(cè)面防護(hù)罩加裝離子靜電消除器將煙末等雜物隔離，阻止其進(jìn)入搓接部位。阻擋的煙末等雜物利用底部吸風(fēng)罩負(fù)壓回收。

采用長度240mm的風(fēng)刀，在分離鼓輪上方沿水平方向吹出同等寬度、厚度僅為0.05mm的氣流薄片形成的風(fēng)幕。該風(fēng)刀主要吹除分離鼓輪區(qū)域飛濺的煙末，同時(shí)通過等離子風(fēng)將煙末中的靜電荷去除，減少煙末被吸附的概率。

3.1.3 正負(fù)離子靜電吹風(fēng)除塵

由于煙支在接裝過程中和鼓輪接觸摩擦并做高速運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致產(chǎn)生靜電荷。煙末在飛濺過程中，表面也附帶相應(yīng)靜電荷。由于電荷存在同性相斥、異性相吸的相互作用，帶靜電荷的煙末往往受此作用影響而產(chǎn)生不規(guī)律運(yùn)動(dòng)。同時(shí)更大概率是被帶異性電荷的水松紙片或煙柱所吸引，導(dǎo)致水松紙粘末、夾末的概率更大。通過在氣動(dòng)系統(tǒng)中的配氣塊上安裝靜電消除器，使得所有吹風(fēng)都離子化，消除煙末上靜電，有效減少煙支夾末的概率。

靜電消除器由高壓電源產(chǎn)生器和放電極（一般做成離子針）組成。工作時(shí)，通過高壓電源發(fā)生器產(chǎn)生一定值的高壓施加于放電針上，由于尖端放電效應(yīng)，電離放電針周圍的空氣并產(chǎn)生等量的正負(fù)離子，通過氣流使等量的正負(fù)離子送到需要消除靜電的空間或物體，其中正離子與負(fù)靜電中和，負(fù)離子與正靜電中和，從而達(dá)到消除靜電和防范靜電產(chǎn)生的目的。

3.2 采用新型綜合鼓輪

綜合鼓輪的作用是將煙支—濾嘴—煙支的組合體排列整齊，并將上游傳遞過來的水松紙粘結(jié)在煙支組合體上。綜合鼓輪上的針條對(duì)水松紙起支撐及扶持作用，不讓水松紙直接粘結(jié)在輪體上。但在使用過程中，針條和輪體外圓會(huì)粘膠，由于水松紙片的粘膠面是面向針條和輪體外圓的，所以極易粘住煙絲煙末。鼓輪在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)由于離心力的作用使煙沫飛濺，在水松紙上出現(xiàn)夾末現(xiàn)象。

針對(duì)上述問題，采用新型懸浮式綜合鼓輪及組件，如圖3所示。該綜合鼓輪對(duì)閥芯氣路進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，增加吸塵裝置，可極大地改善煙支夾末現(xiàn)象。并且取消針條，采用新型懸浮槽，可避免出現(xiàn)針條上的針尖扎破水松紙現(xiàn)象和水松紙起皺等問題。水松紙片懸浮在新型懸浮槽中，不與輪體接觸，不易粘膠，保持輪體清潔。煙支靠攏過程長，因而靠攏時(shí)對(duì)煙支及端部無損傷，有效保持煙支端部緊頭形狀。在浮圈內(nèi)加裝軸承，運(yùn)行過程中無振動(dòng)現(xiàn)象，有效解決了原靠攏鼓橡膠浮圈易變形、壽命短的問題。

3.3 電氣和空氣控制系統(tǒng)

本裝置中所使用的吹氣系統(tǒng)由PLC編程的電磁閥進(jìn)行控制。開機(jī)時(shí)，氣源打開，系統(tǒng)工作;停機(jī)時(shí)，進(jìn)行吹掃清潔后氣源關(guān)閉，從而達(dá)到節(jié)約能源的目的。空氣系統(tǒng)經(jīng)過配氣塊進(jìn)入各系統(tǒng)，在配氣塊上安裝靜電消除器，使得吹風(fēng)離子化，消除煙末靜電。

電氣控制方面，主電箱內(nèi)一路220V交流電路為離子發(fā)生器供電，另一路24V直流電路通過PLC控制萬向氣管吹風(fēng)組件。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，不易產(chǎn)生故障。

4 改進(jìn)效果

項(xiàng)目實(shí)施完成后，小組對(duì)煙支搭口夾末（代碼1QJ04）缺陷檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，共計(jì)測量64次，發(fā)現(xiàn)夾末缺陷煙支數(shù)量83支，水松紙夾末率大約為0.39%，且水松紙翹邊、泡皺等缺陷數(shù)未有顯著增加，達(dá)到了預(yù)定改進(jìn)目標(biāo)。

5 結(jié)束語

本裝置通過正負(fù)壓的作用，對(duì)煙末進(jìn)行物理去除，從而減少水松紙內(nèi)的煙末。使用效果表明，煙支水松紙內(nèi)及搭口夾末現(xiàn)象明顯改觀，同時(shí)確保煙包內(nèi)煙支濾嘴端面無煙沫。改進(jìn)后，煙支水松紙夾末率實(shí)際降低到0.4%左右，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，且對(duì)煙支外觀、物理指標(biāo)無不良影響。

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作者簡介

胡風(fēng)華（1968—），男，安徽宣城人，大專，高級(jí)技師，主要從事煙機(jī)設(shè)備維修工作。