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摘要：對ZJ17卷接機組盤紙拼接系統中雙面膠帶拼接方式存在的問題，制定詳細的卷煙紙無膠帶拼接裝置研制方案。新裝置研制和現場安裝、調試后，成功取消卷煙紙雙面膠拼接膠片，簡化盤紙拼接工藝流程，減少設備開機人員操作動作，有效控制輔料損耗。

關鍵詞：卷煙紙拼接；伺服控制；自動接紙

0引言

在ZJ17卷接機組上，研制一套不需要膠帶拼接伺服控制的自動接紙裝置，并利用原機拼接裝置的安裝位置進行安裝，以達到取消卷煙紙拼接膠帶輔材消耗，簡化設備操作步驟。同時，利用伺服控制技術，精確控制拼接時卷煙紙的加速量和紙芯剩余量，降低卷煙紙單箱消耗。

1卷煙紙無膠帶拼接與同類技術綜合比較

目前國內煙草行業內卷接機組大部分延續使用傳統膠帶拼接方式，在卷接機組生產過程中，卷煙紙的供應與拼接大部分采用主機組自帶的半自動膠帶拼接組件完成，使用過程中要求操作人員完成紙盤裝載、紙帶取穿、雙面膠粘貼等連續工藝動作。同時雙面膠粘貼質量會影響到紙帶接續的接續效果，甚至造成堵塞、斷紙、跑條等問題，繼而導致停機問題。研制的ZJ17型卷接機組卷煙紙無膠帶拼接裝置，采用盤紙無膠帶拼接方式替代原雙面膠帶拼接方式。通過研制一套ZJ17型卷接機組卷煙紙無膠帶拼接裝置，能有效簡化操作人員的操作流程，杜絕了拼接膠帶輔材的消耗，同時，利用伺服控制技術對卷煙紙拼接加速量和紙芯剩余量進行精益控制，減少卷煙紙消耗。該項目技術不僅局限于ZJ17卷煙機上使用，還可延伸到同類機型中使用。

2現狀情況

采用卷煙紙拼接膠帶，需人工粘貼膠帶，卷煙紙拼接成功率97.5%，單次拼接卷煙紙平均損耗21.16m。ZJ17卷接機組盤紙拼接系統中存在2個主要問題：①雙面膠帶在人工粘貼時的位置與緊度需要在一定的范圍內，否則會影響到卷煙紙拼接的接頭段效果，甚至造成堵塞、斷紙、跑條等問題。②帶有雙面膠帶的卷煙紙接頭段，然由主機通過傳感器檢測并剔除，但在使用過程中會因設備故障，造成卷煙紙接頭段未完全剔除的情況發生，存在嚴重的質量隱患問題。

3擬達到的改善目標

安裝方式要滿足不破壞原機設備，具有較好的互換性的條件；滿足≥7000支/min卷煙紙自動拼接；卷煙紙拼接成功率≥98%；單次拼接卷煙紙平均損耗≤13m。在每次自動更換盤紙時，不再產生帶有雙面膠帶卷煙紙接頭段。

4主要做法

針對設備原機組配置的卷煙紙膠帶式自動拼接裝置，對膠帶式拼接使用方法進行改進。研制一套不需要膠帶拼接伺服控制的自動接紙裝置，并利用原機拼接裝置的安裝位置進行安裝，以達到取消卷煙紙拼接膠帶輔材消耗，簡化設備操作步驟。同時，利用伺服控制技術，精確控制拼接時卷煙紙的加速量和紙芯剩余量，降低卷煙紙單箱消耗。

5改進中主要采用的方法

（1）采用拼接模具壓接方式實現拼接。針對原設備卷煙紙拼接裝置“拼接輥+雙面膠帶”方式，研制一套拼接模具，實現卷煙紙自動拼接工作，取消用膠帶粘連新舊卷煙紙的壓接方式。（2）卷煙紙拼接消耗量的精益控制。新增加卷煙紙拼接伺服控制系統，根據卷煙機實時運行速度，精確控制卷煙紙拼接拉紙輥的轉速，實現卷煙紙拼接時卷煙紙的加速量和紙芯剩余量進行精確控制，降低卷煙紙單箱消耗量。（3）采用一體化可嵌入式設計思路。新研制的卷煙紙無膠帶拼接裝置，采用模塊方式的改造方案，預先對模塊進行獨立的組裝和調試，組裝時可完成大部分的安裝調試工作。現場安裝時只需將整體模塊嵌入主機，將控制線路進行連接后，即可進行和主機對接后的調試工作。（4）卷煙紙抗拉強度研究。主要對完成無膠帶拼接卷煙紙正常運行中抗拉強度進行研究。根據卷煙紙的不同，抗拉強度不盡相同。抗拉強度主要受成型工藝、纖維長短與粗細、紙槳成分、溫度、濕度等有關。通常條件下，紙帶受力后，其特性與拉伸彈簧類似，在達到一定拉伸率后即被拉斷。該項目基于運動控制的電子凸輪控制技術，采用一對精密配合的凸模與凹模，精確控制模具的配合間隙量，通過模具的滾壓完成卷煙紙的拼接。ZJ17卷煙機卷煙紙無膠帶拼接更換裝置，包括機架，設于機架上的新、舊紙卷支撐輥、導輪組、拼接機構，其特征在于拼接機構輸出端一側的機架上設有新紙頭剔除機構，拼接機構輸入端一側的機架上設有舊紙切斷機構。該裝置在不使用任何粘接輔料的情況下，能在線將新卷煙紙拼接到舊卷煙紙上，以連續向卷煙機組提供卷煙紙，完成新、舊卷煙紙的拼接。

6實現卷煙紙無膠帶拼接創新點

（1）基于運動控制的電子凸輪控制技術。ZJ17卷煙紙無膠帶拼接裝置將基于運動控制的電子凸輪控制技術成功應用于卷煙紙無膠帶接續過程當中，在穩定的控制無膠帶接續功能的同時還有效的降低接續過程中加速段的盤紙輔料損耗量。電子凸輪控制技術是控制軸跟隨指定的主軸實際位置按預設的曲線對應關系進行運動控制，從而達到準確、快速、有效且靈活地控制軸的實際運動狀態。（2）采用無膠帶接續技術。在此項目中新設計采用一對精密配合的凸模與凹模，精確控制模具的配合間隙量，在更換卷煙紙紙時，將新、舊卷煙紙均置于輥對的凸模與凹模之間，通過輥對的各輥軸上的齒輪相嚙合使凸模與凹模壓接紙帶，在不使用任何粘接輔料的情況下，能在線新卷煙紙材拼接到舊卷煙紙上。（3）計算主機舊盤紙直徑的數學模型。通過建立主機舊盤紙直徑的數學模型，為了有效降低盤紙芯剩余輔料損耗，無膠帶拼接裝置采用全新的數學模型對主機舊盤紙直徑進行精確計算，從而有效避免了ZJ17卷接機組原有粗放式的計算所帶來的控制誤差，卷煙紙拼接消耗有了大幅降低。

7裝置的先進性

新研發的無膠帶拼接更換裝置在更換盤紙時，新、舊帶卷支撐機構之間設置包括凸模和凹模的輥對的壓接機構，壓接紙帶壓接過程中，將新、舊紙帶均置于輥對的凸模與凹模之間，通過輥對的各輥軸上的齒輪相嚙合使凸模與凹模壓接紙帶，在不使用任何粘接輔料的情況下，能在線新卷煙紙材拼接到舊卷煙紙上。該裝置結構簡單，不污染卷煙生產主料，不會拉斷、皺折卷煙紙，壓接可靠，自動化程度高，不需要改動設備安裝結構，便于維護、維修，既適用于卷煙紙、濾棒紙的拼接，也適用于任意寬度或長度的包裝帶材的拼接。新研發的ZJ17卷接機組卷煙紙無膠帶拼接更換裝置技術已到達國內領先的水平。7.1技術性能指標（1）安裝方式滿足不破壞原機設備，具有較好的互換性的要求。滿足≥7000支/min卷煙紙自動拼接。卷煙紙拼接成功率≥98%。（2）經濟指標。取消卷煙紙拼接雙面膠帶輔材的使用；單次拼接卷煙紙損耗控制在10m以內，其中卷煙紙更換拼接時，每卷卷煙紙紙芯剩余量損耗≤5m；更換拼接時，每卷卷煙紙加速段盤紙損耗≤5m。7.2項目實施效果（1）安裝方式實現了在原機設備安裝位置安裝。滿足ZJ17卷煙機7000支/min卷煙紙自動拼接要求。新研制的卷煙紙拼接裝置的卷煙紙拼接成功率99.36%。（2）成功取消卷煙紙拼接雙面膠帶輔材的使用；單次拼接卷煙紙損耗平均控制在9m，其中卷煙紙更換拼接時，每卷卷煙紙紙芯剩余量損耗4.1m；更換拼接時，每卷卷煙紙加速段盤紙損耗4.9m。

8裝置在實際生產中的應用效果

ZJ17卷煙機組通過該系統改造后，經過在生產運行使用，充分驗證該系統的有效性和可靠性。改造成本和產出比低，安裝、使用方便靈活，響應靈敏迅速、系統運行穩定、維護簡單、拼接準確率極高。

參考文獻

［1］黃聰明，ZJ17卷煙機電氣原理圖［Z］.常德：常德煙草機械有限責任公司，2011.

［2］廖常初，S7-300/400PLC應用技術［M］.4版，北京：機械工業出版社，2016.

［3］向曉漢，宋昕，變頻器與步進/伺服驅動技術完全精通教程［M］.北京：化學工業出版社，2016.

作者:王永才 單位:紅云紅河煙草集團烏蘭浩特卷煙廠