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57.接装机搓板形状结构不同与搓接质量关系的研究唐根利（上海烟草（集团）公司上海卷烟厂上海市长阳路733号邮编：200082）摘要：现代卷接设备发展飞快，各种高新设备层出不穷，随着生产速度不断大幅提高，原来的搓板已较难保证超高速卷接机的烟支搓接质量。本文通过对德国HAUNI公司生产,目前昀先进的PROTOS2-2超高速卷接设备和即将面市昀新研制的超高速及更高速的PROTOSM5、PROTOSM8卷接机组搓板与现有中、高速卷接设备搓板结构进行比较，分析不同点，研究其结构特点，从一个方面介绍昀新卷接机组技术装备的特点，并为现有设备搓板的改进提供技术保证。关键词：搓板形状结构组烟搓接质量研究搓接装置由搓接鼓轮（或水松纸鼓轮）和搓板组成，其作用是将涂好胶的水松纸片包裹好“组烟”从而形成双倍长的滤嘴卷烟。自1959年英国MOLINS公司第一个运用搓板机构，生产出速度达到1600支/分卷接机组MK8，到目前世界烟厂普遍使用的PROTOS70、PROTOS100、PASSIM7K、PASSIM8、GD121/AF12等生产速度在7000支/分到12000支/分的卷接机组，其搓板的形状结构与昀早运用搓接式的MK8机组基本一致。随着当代卷接设备高速度、高度自动化、高可靠、高质量的发展，特别是生产速度达到16000支/分，20000支/分甚至更高时，烟支的搓接质量，搓板的使用寿命就不能得到有效保证,为此德国HAUNI公司对昀新超高速卷接机组搓板结构形状进行了改进，我们分别通过对目前使用的卷接机组和HAUNI公司昀新卷接机组搓板进行分析与比较，并在此基础上，从理论上研究适应现有设备新的搓板结构形状。1、目前在用中、高速卷接机组滤嘴卷烟搓接成形原理1.1、搓接工序搓接工序是接装机的核心工序，它是由搓接鼓轮（或水松纸鼓轮）和搓板组成，其中搓板在搓接工序中起着主要作用，它的好坏及尺寸调整的是否得当，直接关系到滤嘴卷烟的搓接质量。目前在用的接装机滤嘴烟的搓接方法基本上分为英国MOLINS公司的利用水松纸鼓轮和搓板搓接的方法和以德国HAUNI公司为代表的由搓接鼓轮和搓板搓接的方法。1.2、MOLINS公司PASSIM系列搓接成形原理见图2、图3：从双靠拢鼓轮输送来的“组烟”（中间是滤嘴，两端是烟条的组合）与涂好胶的水松纸片通过搓板进口小平面进入搓板。搓板是一个整体，搓板工作面上分布有三段圆弧锯齿面和进口小平面及出口圆弧面，锯齿作用是增加摩擦力，滤嘴烟支的搓接在圆弧锯齿面上完成。切纸轮不仅仅起到切割水松纸片的作用，还与搓板一起完成滤嘴烟支的搓接任务。工作时，搓板固1.切纸鼓轮；2.组烟；3.搓板图1运动原理图定不动，由理论力学可知，切纸轮将带动“组烟”在搓板上滚动，如图1所示，“组烟”绕D点转动，此时“组烟”中心的移动速度V1=V2/2（V2为搓接鼓轮外径的线速度）。在搓板的搓接区域，切纸轮上的吸风孔负压切断，以保证“组烟”滚动时，涂好胶的水松纸片顺利地包裹在“组烟”上。搓板的有效工作弧长＝90mm，一般烟支圆周＝24.5mm，搓板能保证“组烟”滚动约3周半，昀终形成双倍长度的滤嘴卷烟，由取出鼓轮取出。切纸轮和搓板加热器使水松纸片上的胶水即时烫干。图2搓接机构简图图3PASSIM系列搓板1.3、德国HAUNI公司PROTOS系列和意大利G.D公司GD121搓接成形原理见图4、图5：搓接鼓轮从双靠拢鼓轮处接受粘有水松纸片的“组烟”，搓接鼓轮烟槽中的吸风使“组烟”吸附在搓接鼓轮上，同时搓接鼓轮外圆上吸风孔的吸风将水松纸片平铺在有直纹的搓接鼓轮外表面上，随着搓接鼓轮的旋转，“组烟”进入搓板。搓板是一个组合体，由第一、（第二）根筋和搓板体组成。搓板的工作表面由两段（或一段）同一圆弧的锯齿面和一段出口小平面组成，锯齿作用是增加摩擦力。“组烟”进入搓板第一根筋工作区域，第一根筋将“组烟”从搓接鼓轮烟槽中取出，并使“组烟”在搓接鼓轮与搓板圆弧面之间滚动，第二根筋将回到烟槽中的“组烟”重新取出（无第二根筋利用惯性通过烟槽）继续搓接。同时在搓接区域，搓接鼓轮上的负压被切断，从而使涂好胶的水松纸片顺利地包裹在“组烟”上，搓板的有效工作弧长65mm左右，常规烟支圆周24.5mm，搓板能保证“组烟”滚动约2周多，形成双倍长度的滤嘴卷烟，在搓板出口小平面和归位鼓轮辅助下，双倍长度的滤嘴卷烟再次进入搓接鼓轮烟槽而被输送到下一鼓轮。搓板加热器使水松纸片上的胶水即时烫干。同样在烟支搓接过程中，由于搓接鼓轮旋转而搓板固定不动，由理论力学可知，“组烟”支是由搓接鼓轮带动在搓板上滚动，组合烟中心的移动速度V1=V2/2与PASSIM系列相同。图4搓接机构示意图图图5PROTOS70、100系列搓板2、目前在用中、高速接装机不同搓板结构特点和搓接质量关系2．1、PASSIM系列搓板见图三：搓板工作表面是一个圆弧面，其上加工有三段宽度不同的锯齿面，锯齿方向与圆弧面垂直，锯齿面增加了滤嘴烟支搓接时摩擦力。由于切纸鼓轮与搓板之间的间隙＝烟支直径－0.5mm，所以搓板对烟支有0.5mm的压缩量。从而在搓板和切纸鼓轮之间形成足够压力，保证切纸鼓轮能搓动“组烟”，在搓接时，第一段五个指状从靠拢鼓轮中拾取“组烟”并使“组烟”较平稳地进入搓板，在“凸起处”压紧力增加利于水松纸片定位在“组烟”上的质量。第一、第二段锯齿面在整个工作面上对“组烟”进行搓接，基本上完成了滤嘴烟的搓接，第三段锯齿面仅对水松纸部位进行搓接，保证了高质量搓接。此种搓接形式“组烟”进入搓板平稳无冲击，搓板工作圆弧面长（“组烟”滚动三周半），易于水松纸粘贴牢固，搓接质量较高。搓板是由45＃钢淬火后表面氮化处理，硬度约在HRC60左右，每天需搓接几百万次。由于滤嘴硬度较烟条高许多，滤嘴段处的锯齿面较易磨损，所以使用一段时间后会产生中间滤嘴段的锯齿面低于两边锯齿面现象，引起搓接压力降低搓接质量下降。另外搓接时“组烟”的运动方向垂直于锯齿面，锯齿面中极易堆积油墨、乳胶等异物，如不及时清洁，就会产生水松纸包裹不良的质量问题。2.2、PROTOS70、PROTOS100、GD121系列搓板见图5、图6：搓板工作表面也是一个圆弧面，其上加工一段宽度相同的锯齿面，锯齿方向与圆弧面垂直,即与“组烟”滚动方向垂直，目的增加搓接时的摩擦力。搓接鼓轮圆弧表面也加工有锯齿面且搓板锯齿面与搓接鼓轮锯齿面之间的间隙＝烟支直径－0.4mm或（0.5mm），也使搓板对烟支有0.4或（0.5mm）的压缩量。从而在搓板和搓接鼓轮之间形成足够压力，保证了“组烟”在搓板与搓接鼓轮之间纯滚动。，在搓板的进口端上装有第一根筋，由于第一根筋与搓接鼓轮烟槽间隙＝烟支直径－0.7mm，即高出搓板圆弧面0.9mm(或1.1mm)，所以搓接鼓轮烟槽中的“组烟”被取出而进入搓板搓接。三种设备搓接鼓轮直径和烟槽数一样，分别为D＝264mm、烟槽数＝22。搓接鼓轮转速=半车速/烟槽数。分别为：PROTOS70：3500/22=159转/分；PROTOS100、GD121：5000/22=227转/分；搓接鼓轮表面的线速度:πD*转速。分别为：PROTOS70：3.14*0.264*159=131.95m/min；PROTOS100、GD121：3.14*0.264*227=188.50m/min；“组烟”吸附于搓接鼓轮烟槽中随搓接鼓轮一起旋转，所以“组烟”的线速度与搓接鼓轮表面的线速度相同。由上面计算可知，“组烟”的线速度较大，“组烟”进入搓板时与第一根筋产生较强烈的冲击，见图9可知第一根筋与“组烟”接触是线接触，材料的硬度在HRC45左右，一天约与“组烟”撞击近500万次，所以较易磨损，当磨损到一定程度就会影响到“组烟”进入搓板的稳定性和搓接质量。不仅“组烟”进入搓板受到较大冲击，另外第一根筋高出搓板圆弧面0.9mm（或1.1mm），由于“组烟”的线速度较大，惯性大，当进入搓板时，在搓板进口处约有7.5-8mm长的工作面不与“组烟”接触，造成搓板有效工作弧长减少。使“组烟”滚动圈数减少，不利于水松纸牢固搓接。同样滤嘴段处的锯齿面易磨损，（见图6、图7）锯齿面中易堆积油墨、乳胶等异物，（见图5搓板表面）都会引起搓接质量降低。图6磨损的GD121搓板图7磨损的PROTOS70搓板图8搓板第一根筋3、昀新在用卷接设备和研制中卷接设备搓板结构特点3．1、PROTOS2-2搓板结构特点见图9搓板的外形及工作面尺寸与PROTOS70、PROTOS100基本一致，在搓板的圆弧工作面上内、外两侧加工有42mm宽的锯齿面，锯齿方向与圆弧面平行，与以往搓板方向相反即与“组烟”滚动方向一致，中间是一段宽54mm圆弧平面，两侧开有3mm的槽《烟支规是84mm（20＋64mm）》目的是防止由于水松纸偏移乳胶堆积在搓板上。此种结构搓接时的摩擦力较小，为此在搓板工作面和搓板第一根筋上利用现代先进喷涂技术喷涂上一定目数、粗糙度的超硬超耐磨材料涂层人造金刚石，使搓板中间工作表面的中间磨损处摩擦力与PASSIM、PROTOS、GD121的搓板摩擦力相等，而两边锯齿面摩擦力相对较小，在实际搓接过程中，搓板的主要工作面是中间水松纸部位的搓接，而两端仅仅是保证搓接时“组烟”定位质量即无滑动。这样不但保证了搓接质量，还减少了烟支端部落丝。人造金刚石的特点是与铁系有亲和力，导热性优越，硬度极高可达莫氏7—8°，比硬质合金（硬度在86—93HRA）高几十倍。所以金刚石涂层牢度高，有极高的耐磨性。图6是GD121机组在10000支/分车速下使用一年半换下的搓板磨损情况，经测量中间已严重磨损了0.25mm，而搓板第一根筋一般使用半年左右就因磨损而需更换。图9是我厂第一组PROTOS2—265＃机组在16000支/分车速下使用三年多的喷涂金刚石的搓板，基本上没有磨损，且搓板工作面上较清洁，保证了烟支搓接质量。图9PROTOS2—2搓板另外为了降低搓接鼓轮转速，PROTOS2—2搓接鼓轮烟槽数从22排增加到28排，相应的直径也增大到336mm。降低了搓板第一根筋受到的冲击力，避免了搓板第一根筋影响“组烟”进入搓板搓接的质量。3．2、PROTOSM5搓板结构特点PROTOSM5卷接机组是即将面世的高速卷接机组，生产速度为12600支/分左右，该机组在搓接装置上进行了创新性的革新即利用平皮带进行搓接。见图10下面一根宽平皮带起到搓板的作用，并慢速逆时针方向运动。上面5根窄平皮带起到搓接鼓轮作用，其中中间三根平皮带起到搓接作用，将水松纸片包裹在“组烟”上，其运动方向与宽平皮一致，内、外两根平皮带保证搓接时烟条无滑动。窄平皮运动速度较快与右侧鼓轮线速度相同，即6300×0.0377＝237.5m/min，由于上、下平皮带之间的速度差，形成“组烟”逆时针方向转动，从而实现了水松纸搓接。该种搓接方法“组烟”进入平皮带间进行搓接时是柔性的，平稳无冲击，烟支无受伤隐患，搓接距离长（约200mm），“组烟”滚动四周多，水松纸搓接质量高。但该装置对平皮带质量的要求较高，平皮带的平整度好坏直接影响到搓接质量，同时平皮带较易磨损。3．3、PROTOSM8搓板结构特点PROTOSM8卷接机组是研制中的更加高速的卷接机组，生产速度达到20000支/分，为了保证超高速机组搓接质量，该机组在搓接装置上进行了创新性的思路。即“组烟”在进入搓板之前利用折叠轮使水松纸片先在“组烟”上包裹1/3圈，这样可以降低搓接鼓轮的直径和转速保证更高速生产“组烟”的搓接质量。见图11为了解决搓接鼓轮烟槽中的“组烟”进入搓板时与搓板第一根筋发生撞击现象，设计中，取消了搓板第一根筋，而在搓板进口端设计有一拨烟鼓轮，图10PROTOSM5搓接形式烟鼓轮逆时针旋转而搓接鼓轮顺时针旋转，因拨烟鼓轮线速度比搓接鼓轮线速度稍慢，所以拨烟鼓轮能很轻柔地将“组烟”从搓接鼓轮烟槽中取出进入搓板，搓板的工作面与PROTOS2—2一致。此种结构形式彻底解决了搓接鼓轮上“组烟”与搓板筋撞击现象，使“组烟”进入搓板轻柔、平稳。避免了烟支受伤，提高搓接质量，且搓板不易积异物，降低搓接堵塞现象发生，使用寿命长，可以保证更高速