創(chuàng)新者：李心宏

煙支空頭、單支煙重量偏差是國家煙草行業(yè)的重要質(zhì)量指標(biāo)，有效作業(yè)率是設(shè)備運行的重要考核指標(biāo)。卷煙機煙支緊頭位置自動跟蹤系統(tǒng)的提出，解決了因劈刀盤相位偏移造成空頭煙及單支煙重偏差，減少機械維護(hù)調(diào)整工作量，提高有效作業(yè)率。

在煙草行業(yè)中，設(shè)備傳動大多依靠機械或齒形帶傳動，或直流驅(qū)動。在卷煙機中，劈刀盤、盤紙、刀頭、吸絲鋼帶均為機械式齒形帶傳動，齒形帶長期使用會磨損，造成傳動打滑，引起壓實端位置偏移，從而產(chǎn)生空頭煙和單支煙克重的偏差。

伺服驅(qū)動相對于機械傳動，具有傳動噪音低、精度高、無齒形帶、無變速箱、無機械磨損、無需潤滑、無污染等，同時可以通過編程控制傳動的速度調(diào)節(jié)、相位控制，避免人工調(diào)整維護(hù)帶來的效率、安全、工作量等優(yōu)勢，是傳動技術(shù)發(fā)展趨勢。

原系統(tǒng)存在的問題

由圖1 可以看出，劈刀盤壓實端與刀頭必須保證嚴(yán)格的相位關(guān)系，才能保證切刀切割在壓實端部位，保證不會產(chǎn)生空頭煙、保證單支煙克重不會偏差。

圖中劈刀盤、盤紙、刀頭、吸絲鋼帶均為機械式齒形帶傳動，齒形帶長期使用會磨損，造成傳動打滑，引起壓實端位置偏移，從而產(chǎn)生空頭煙和單支煙克重的偏差。

吸絲鋼帶、盤紙、刀頭傳動如果發(fā)生打滑現(xiàn)象，會使壓實端位置偏移，但此類傳動無相位要求，瞬間打滑，不會影響以后煙支質(zhì)量，劈刀盤相位要求很高，即使瞬間打滑，相位將發(fā)生變化，將一直影響以后的煙支質(zhì)量，原機也無此自動調(diào)整及報警功能，必須人工判斷，人工調(diào)整。

SRM 部分對緊頭位置只有顯示，沒有控制功能。重量控制僅通過控制劈刀盤的上下動作，控制重量。

機器速度7000 支/min，發(fā)生一次劈刀盤相位偏移，由于設(shè)備無此自動跟蹤調(diào)節(jié)功能，人工即使及時發(fā)現(xiàn)，判斷故障點、微調(diào)處理時間平均為5min，將產(chǎn)生質(zhì)量問題產(chǎn)品及輔材消耗如下（煙長84mm，嘴長24mm）：

空頭、偏輕煙支約：17500 支

超重?zé)熤Ъs：17500 支

煙絲約：21000g

盤紙約：4200m

水松紙約：1680m

濾嘴約：2300 支

如維修耗時約：2h

流入包裝機產(chǎn)生消耗：檢測到空頭1 支，將剔除1包20 支。

流入市場：產(chǎn)品質(zhì)量反饋及企業(yè)信譽，無法用數(shù)據(jù)表述。如不能及時發(fā)現(xiàn)處理，將有更多殘次煙產(chǎn)生。

劈刀盤由一個刷絲輪和兩個劈刀盤組成（如圖1），主要的作用就是去除多余的煙絲，在煙條切割處形成壓實端，避免空頭煙支產(chǎn)生，使煙支克重符合標(biāo)準(zhǔn)重量、及單支煙重量偏差。

現(xiàn)有的卷煙機在工作一段時間后，需要進(jìn)行劈刀盤零位校準(zhǔn)。此過程為：用手轉(zhuǎn)動機器直到刷絲輪短齒區(qū)的中點垂直朝上為止，擰松后劈刀盤的夾緊螺釘，并轉(zhuǎn)動劈刀盤直到其中一個壓實槽的中心與刷絲輪齒區(qū)的中心對正。繼續(xù)用手轉(zhuǎn)動機器，直到長齒區(qū)的前緣點位于端部壓實槽后緣點前面，朝正常運行的方向相反的方向轉(zhuǎn)動劈刀盤，直到長齒區(qū)的前緣點與壓實端的后緣點之間的間隙約為0.1mm 左右，完全擰緊劈刀的螺釘。

圖1 劈刀盤壓實端與刀頭位置關(guān)系示意圖

圖2 伺服控制器內(nèi)部程序控制原理

上述劈刀的整個調(diào)校過程分為五個步驟，過程較為繁瑣，維護(hù)時間較長。即使按照該方法調(diào)整到位后，在機器運行的過程中，由于是帶輪傳動，時間長后容易造成皮帶打滑和齒輪磨損，煙支的壓實端易跑偏，在切刀處出現(xiàn)空頭煙。此外，現(xiàn)有技術(shù)沿用普通的皮帶和帶輪結(jié)合齒輪箱傳動的方式，時間運行長后，齒輪箱難免漏油，在生產(chǎn)的過程中易產(chǎn)生油煙。

伺服控制技術(shù)在卷煙機劈刀控制系統(tǒng)的應(yīng)用

伺服控制技術(shù)在卷煙機劈刀控制系統(tǒng)中的工作原理及過程

伺服控制的卷煙機劈刀控制系統(tǒng)，控制劈刀盤的轉(zhuǎn)軸與伺服電機連接，該伺服電機電連接編碼器組件、觸摸屏組件、控制器組件。

將原有由原機通過皮帶傳動的傳動軸取消，將伺服電機安裝在原機驅(qū)動整絲盤的位置，用編碼器將原機實時的速度信號取進(jìn)伺服控制器，通過內(nèi)在程序的控制，從而達(dá)到準(zhǔn)確跟隨的目的。

該系統(tǒng)的工作流程圖如圖2 所示，編碼器組件用于實時采集主機的即時速度并傳送給伺服控制器，伺服控制器根據(jù)編碼器發(fā)出的同步信號控制伺服電機進(jìn)行速度的跟蹤，通過機械轉(zhuǎn)速比例，達(dá)到原機的控制要求。

絕對式編碼器有與位置相對應(yīng)的代碼輸出，通常為二進(jìn)制碼或 BCD 碼。從代碼數(shù)大小的變化可以判別正反方向和位移所處的位置，絕對零位代碼還可以用于停電位置記憶。絕對式編碼器的測量范圍常規(guī)為 0—360°。

卷煙機劈刀控制系統(tǒng)采用伺服控制技術(shù)的優(yōu)點

（1）伺服控制系統(tǒng)能獲得精確的位置、速度及動力輸出的自動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)相位的精確控制，保證壓實端與刀頭位置高度一致，避免由此帶來的空頭煙產(chǎn)生，也對單支煙重量偏差很好改善。

（2）速度補償工作曲線為線性，補償過程平穩(wěn)，有利于卷煙煙絲平穩(wěn)運行，改善煙絲離散性和減少空頭煙支的產(chǎn)生。

（3）伺服系統(tǒng)可進(jìn)行人機對話，一鍵對位調(diào)整，避免手工校對劈刀相位繁瑣工作，提高效率，降低維修強度。

（4）克服機械傳動鏈的影響，減少噪音，避免油污染。

（5）屏幕設(shè)置相位，可以隨時調(diào)節(jié)因吸絲鋼帶或其他原因造成煙絲密實部位漂移，避免空頭煙支產(chǎn)生。

（6）本系統(tǒng)屬主動相位絕對跟蹤，有別于緊頭跟蹤（被動）會不可避免反復(fù)調(diào)整，產(chǎn)生部分空頭煙及單支煙重量偏差。

結(jié)束語

基于伺服控制的卷煙機劈刀控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)避免了繁瑣的劈刀盤零位校準(zhǔn)過程，及由于機械傳動原因而造成的空頭煙產(chǎn)生及單支煙重量偏移的情況。減少機械維護(hù)調(diào)整工作量，提高有效作業(yè)率。