高速卷接机组一般采用双烟道卷烟技术,这类型机组利用切刀将双倍宽的卷烟纸在线分切成两条等宽的卷烟纸,分别输送到前后烟道上与烟丝组合形成烟条。卷烟纸在生产过程中可能出现横向偏移的情况,导致卷烟纸出现分切不均和毛边等问题,影响卷烟质量和设备运行效率,因此在高速卷接机组生产过程中,必须在分切前纠偏卷烟纸。
以ZJ116型卷接机组为代表的第一代国产双烟道卷接机组主要通过机械式调整装置对卷烟纸的位置进行限位纠偏。机械式调整装置结构相对简单,对于来料稳定的卷烟纸,手动调整即可使卷烟纸保持相对稳定。
但在实际生产过程中,设备更换盘纸后可能出现前后盘纸中心不一致的情况,另外,设备长时间运行后零件表面会积灰,这些细节都可能导致分切前的卷烟纸出现横向偏移、毛边等现象,影响卷烟质量。出现这类问题时,完全依赖操作人员的经验进行调整,费时费力,不当操作还可能造成原辅材料的浪费。
因此,在高速卷接机组上添加卷烟纸的自动纠偏功能已成为众多卷烟工业企业的迫切需求。新技术的开发将减少设备停机维护时间,实现卷烟品质与生产效率的双提升。
近年来,常德烟草机械有限责任公司在充分了解客户需求基础上,结合市场现状和未来趋势,决定在新一代国产双烟道卷接机组——ZJ119型卷接机组上开发卷烟纸自动纠偏功能。
接到这一任务后,常德烟机公司高级工程师李小平第一时间召集研发团队进行技术讨论。“ZJ119型卷接机组卷烟纸输送路径与ZJ116系列机组类似,要想把机械式调整装置升级成自动纠偏装置,首先,我们需要确保纠偏动作的稳定性;其次,精准地检测卷烟纸的偏移情况;最后,保证执行动作响应迅速。”李小平深思熟虑后总结道。
自动纠偏装置主要由卷烟纸纠偏执行机构和位置检测系统组成,当位置检测系统检测到卷烟纸偏移时,它将偏移信号通过控制系统发送至卷烟纸纠偏执行机构,执行机构中的电机收到指令后带动丝杆转动,进而带动连杆机构移动。连杆机构的移动使转臂绕销轴旋转,推动摆动辊偏转一定角度,让卷烟纸返回至正确位置,保证盘纸的中心对准切刀。
滑块在丝杆上做直线运动,转臂以销轴为中心进行转动,滑块与销轴之间的连线在产生角度变化时也会出现距离变化。那么怎么来实现呢?李小平巧妙地设计了一种连杆机构同时实现了这两种变化。连杆机构中连接板的一端设计为开口滑槽并插入滑轮的凹槽中,通过产生位移满足滑块与销轴之间距离的变化要求;利用向心关节轴承可以实现连杆机构与滑块间的活动连接,满足滑块与销轴之间连线角度的变化要求。
“因为连杆机构并不完全是刚性连接,所以我们在转臂处增加了一个弹簧,有效消除了连杆机构在转动时可能产生的间隙,保证了摆动辊转动时的稳定性。”李小平介绍道,“通过我们对丝杆的设计,电机转动角度与摆动辊摆动角度比达到386.4:1,即电机转动了386.4°,摆动辊才转动1°,这样可以避免卷烟纸在纠偏过程中偏移量过大,从而确保调节过程的平稳性。”
要实现对卷烟纸位置的精准检测,选择适合的传感器至关重要。“我们通常采用光电式边缘传感器对卷烟纸的位置进行检测,综合对比不同品牌传感器的检测精度、尺寸大小和安装方式后,我们最终选择了Baumer公司的光电式边缘传感器,这款传感器在纠偏装置中发挥了关键作用。”ZJ119项目电气工程师郑先波介绍道。
该传感器含有一个红外线发射器和接收器,传感器的发射器发射光线照射在分切后的卷烟纸上,卷烟纸后面有一块反光板,未被卷烟纸遮住的光线被反光板反射回检测开关的接收器,一旦卷烟纸内侧或外侧边缘位置出现变化,传感器接收到的反射光线也会随之变化,并发送信号给电机来驱动纠偏装置工作,直到卷烟纸两侧边缘再次回到正确位置。
“在卷烟纸纠偏装置上,我们选用了西门子伺服驱动电机,借助高精度伺服驱动技术成功将纠偏响应时间提高至毫秒级别,实现了实时纠偏。”郑先波自豪地说道。
为了验证卷烟纸自动纠偏装置的使用效果,项目团队对实验室中的一组ZJ119型卷接机组进行了长达一个月的测试验证。测试结果显示,采用卷烟纸自动纠偏装置的ZJ119型卷接机组成功实现了卷烟纸的自动纠偏,显著减少了卷烟纸毛边的出现频率以及人工调节的次数。这一技术的应用大大降低了操作人员的工作强度,同时保证了设备的运行稳定性。
目前,该装置已成功应用在ZJ119型卷接机组中,并成了该机型的标准配置,在国内各卷烟工业企业中得到了广泛应用。卷烟纸自动纠偏装置的成功研发为行业实现提质降耗带来了积极意义。常德烟机公司表示,将继续致力于技术创新,不断提升国产烟机的技术水平和市场竞争力。
名称:卷烟纸自动纠偏装置
作用:对卷烟纸进行在线自动纠偏,使卷烟纸中心与切刀对正,提升卷烟质量和设备运行效率。
技术攻关关键点:ZJ119型卷接机组运行速度高达12000支/分钟,卷烟纸输送速度达到了420米/分钟,在设备高速运行状态下,如何提高自动纠偏动作的稳定性、检测的精准度和执行动作敏捷性。
新意盎然——安徽中烟在新质生产力实践中的探索与成果