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        YB25軟盒包裝機(jī)商標(biāo)紙冷熱膠組合噴涂系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

        2022-08-19 14:56:04楊明權(quán)呂小波邱仕強(qiáng)潘永華楊雪蓉
        煙草科技 2022年8期

        楊明權(quán),呂小波,邱仕強(qiáng),潘永華,桑 叢,楊雪蓉,李 軍,聶 鑫,范 羿,吳 峰

        紅塔煙草(集團(tuán))有限責(zé)任公司玉溪卷煙廠,云南省玉溪市紅塔區(qū)紅塔大道118號 653100

        ZB25軟盒包裝機(jī)組是引進(jìn)意大利GD公司GDX1包裝機(jī)組生產(chǎn)技術(shù)研制的中速包裝設(shè)備[1]。為滿足市場需求,軟盒硬化包裝技術(shù)目前在國內(nèi)卷煙企業(yè)中得到廣泛應(yīng)用[2]。軟盒硬化包裝使用的商標(biāo)紙主要是白卡紙,其厚度超過軟盒商標(biāo)紙,生產(chǎn)中由于中支煙軟盒硬化卷煙的商標(biāo)紙搭口面積較小,導(dǎo)致商標(biāo)紙折疊成型后因側(cè)邊反彈而容易產(chǎn)生搭口開膠等問題,影響卷煙產(chǎn)品質(zhì)量。為適應(yīng)軟盒硬化卷煙生產(chǎn)需求,呂小波[3]將熱熔膠技術(shù)應(yīng)用于GDX1包裝機(jī)組,實(shí)現(xiàn)了軟盒硬化卷煙生產(chǎn);湯達(dá)偉[4]對YB25包裝機(jī)商標(biāo)紙輸送裝置進(jìn)行改進(jìn),解決了商標(biāo)紙輸送過程中容易阻塞和歪斜等問題;鄧永祥等[5]采用齒形吸風(fēng)帶嚙合傳動技術(shù)對商標(biāo)紙輸送裝置進(jìn)行改進(jìn),解決了加厚商標(biāo)紙歪斜以及輸送不到位等問題;李正偉等[6]通過分析變速系統(tǒng)的運(yùn)動特點(diǎn),結(jié)合鉸鏈連接的磨損計(jì)算方法,在系統(tǒng)中引入雙行星輪結(jié)構(gòu),解決了GDX1包裝機(jī)組煙包輸出裝置故障率高等問題;沈繼權(quán)[7]采用真空吸風(fēng)帶式鋁箔紙輸送方式對YB25包裝機(jī)進(jìn)行改進(jìn),解決了鋁箔紙跑偏問題。但對于包裝機(jī)組使用熱熔膠和冷膠同時(shí)噴涂商標(biāo)紙的研究則鮮見報(bào)道。為此,基于YB25包裝機(jī)設(shè)計(jì)了一種商標(biāo)紙冷熱膠組合噴涂系統(tǒng)以及噴嘴清潔裝置,以期提升卷煙包裝品質(zhì),提高設(shè)備運(yùn)行效率。

        1 存在問題

        YB25軟盒包裝機(jī)原上膠系統(tǒng)為機(jī)械式涂膠,通過涂膠輥及上膠片的不斷旋轉(zhuǎn),完成商標(biāo)紙上膠。由表1可見,軟盒硬化卷煙的商標(biāo)紙基材為白卡紙,其厚度由軟盒商標(biāo)紙的90μm增加到210μm,且軟盒硬化商標(biāo)紙?jiān)谟∷r(shí)采用與硬盒商標(biāo)紙相同的壓痕工藝,折疊成型過程中變形量較大[8-9]。此外,YB25包裝機(jī)現(xiàn)采用的熱熔膠粘貼工藝技術(shù),雖然熱熔膠固化時(shí)間短,但膠點(diǎn)固化效果沒有冷膠牢固[10],當(dāng)輔機(jī)設(shè)備停機(jī)后,輸送通道上的煙包受到擠壓會產(chǎn)生搭口開膠等問題,導(dǎo)致煙包廢品數(shù)量增加,影響卷煙產(chǎn)品品質(zhì)。

        表1 各種商標(biāo)紙主要技術(shù)指標(biāo)對比Tab.1 Comparison of main technical indexes of various labels

        2 改進(jìn)方法

        為保證商標(biāo)紙折疊成型后粘貼牢固,在設(shè)計(jì)冷熱膠組合噴涂系統(tǒng)時(shí)著重考慮以下方面:①選擇設(shè)備主傳動軸作為軸編碼器的連接軸,以保證膠液噴涂的準(zhǔn)確性。②在靠近噴嘴位置選取檢測信號,以減少膠液噴涂誤差。③利用原上膠系統(tǒng)的空間位置,并使噴嘴能夠在前后、左右2個(gè)方向移動,以方便拆卸和維修保養(yǎng)[11]。④為避免設(shè)備停機(jī)時(shí)殘留的膠液發(fā)生凝結(jié),造成冷膠噴嘴阻塞[12],增加冷膠噴嘴清潔裝置。

        2.1 改進(jìn)后上膠工藝

        改進(jìn)后采用冷熱膠同時(shí)噴涂的方式解決商標(biāo)紙搭口開膠問題。如圖1所示,改進(jìn)后在原來5個(gè)熱膠點(diǎn)的基礎(chǔ)上增加2個(gè)冷膠點(diǎn),冷膠點(diǎn)與熱膠點(diǎn)交叉分布,可使膠點(diǎn)避開下紙通道的導(dǎo)條和滾輪。

        圖1 改進(jìn)后軟盒硬化商標(biāo)紙上膠工藝圖Fig.1 Gluing process of stiff label after modification

        2.2 結(jié)構(gòu)組成

        熱熔膠和冷膠組合噴涂系統(tǒng)主要由基座、安裝座、水平安裝座、熱熔膠噴涂機(jī)構(gòu)、冷膠噴涂機(jī)構(gòu)、下紙導(dǎo)板、檢測器2、檢測器1等部分組成,見圖2。其中,下紙導(dǎo)板(6)上設(shè)置有柵格,以避開商標(biāo)紙上膠位置;檢測器2(7)和檢測器1(8)用于檢測商標(biāo)紙到位情況;安裝座(2)固定在基座(1)的側(cè)面板上,水平安裝座(3)插接在安裝座上;熱熔膠噴涂機(jī)構(gòu)(4)安裝在水平安裝座的頂面;冷膠噴涂機(jī)構(gòu)(5)安裝在水平安裝座的底面;為防止冷膠凝結(jié)造成噴嘴阻塞,在冷膠噴涂機(jī)構(gòu)內(nèi)部設(shè)計(jì)了冷膠噴嘴清潔裝置。

        圖2 商標(biāo)紙冷熱膠組合噴涂系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Structure of hybrid system combining a cold adhesive applicator with a hot melt adhesive applicator for label

        2.2.1 熱熔膠噴涂機(jī)構(gòu)

        熱熔膠噴涂機(jī)構(gòu)包括熱膠槍、熱膠槍箱體、熱膠槍底板、前后滑塊、前后滑座、隔熱板和熱膠槍側(cè)板等部分,見圖3。前后滑座(5)通過螺栓固定在水平安裝座上且可左右調(diào)整,滑座上方沿前后方向均布有燕尾槽,用于實(shí)現(xiàn)熱膠槍(1)的前后調(diào)整。熱膠槍箱體(2)的一側(cè)固定在熱膠槍底板(3)上,另一側(cè)安裝有熱膠槍,熱膠槍底板與前后滑塊(4)之間安裝有隔熱板(6)用于隔絕熱量。熱膠槍與供膠系統(tǒng)相連,通過控制器控制噴膠。熱膠槍箱體內(nèi)安裝有加熱器和溫度檢測器,用于對熱膠槍內(nèi)的熱熔膠進(jìn)行加熱和溫度控制,防止熱熔膠凝結(jié)。

        圖3 熱熔膠噴涂機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.3 Structure of hot melt adhesive applicator

        2.2.2 冷膠噴涂機(jī)構(gòu)

        冷膠噴涂機(jī)構(gòu)包括前后滑塊、前后滑塊底座、左右滑塊、左右滑塊底座、冷膠安裝框體和冷膠槍等部分,見圖4。前后滑塊(1)固定在水平安裝座上,前后滑塊底座(2)與前后滑塊配合,沿燕尾槽方向前后調(diào)整冷膠噴膠機(jī)構(gòu),調(diào)整完成后利用緊定螺栓完成定位。左右滑塊(3)安裝在前后滑塊底座上,左右滑塊底座(4)與左右滑塊配合,沿燕尾槽方向左右調(diào)整冷膠噴涂機(jī)構(gòu)。冷膠安裝框體(5)安裝在左右滑塊底座上,底座上安裝有冷膠槍(6),冷膠槍噴涂口對應(yīng)下紙導(dǎo)板上的柵格。冷膠槍連接供膠系統(tǒng),通過控制器控制噴膠。

        圖4 冷膠噴涂機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.4 Structure of cold adhesive applicator

        2.2.3 冷膠噴嘴清潔裝置

        冷膠噴嘴清潔裝置安裝在冷膠噴涂機(jī)構(gòu)內(nèi)部,包括毛氈支架、毛氈、凡士林噴嘴、冷膠槍、冷膠槍支架、前后氣缸、左右氣缸等部分,見圖5。冷膠槍(4)固定在冷膠槍支架(5)上,同時(shí)與凡士林噴嘴(3)并排安裝在冷膠安裝框體上。冷膠槍在前后氣缸(6)的帶動下前后移動,設(shè)備運(yùn)行時(shí)冷膠槍位于前端工位完成噴膠,設(shè)備停機(jī)時(shí)冷膠槍向后移動40 mm,便于清潔和密封噴嘴。毛氈(2)安裝于毛氈支架(1)上,毛氈支架固定在冷膠安裝框體上,毛氈支架在左右氣缸(7)的帶動下可左右移動,利用毛氈擦拭噴嘴實(shí)現(xiàn)對冷膠槍噴嘴的清潔。凡士林噴嘴與凡士林供給裝置相連,通過在毛氈上添加凡士林,完成對冷膠槍噴嘴的密封。

        圖5 冷膠噴嘴清潔裝置結(jié)構(gòu)示意圖Fig.5 Structure of cleaning device for cold adhesive nozzle

        2.2.4 控制系統(tǒng)

        由圖6可見,商標(biāo)紙自上而下輸送,當(dāng)檢測器1檢測到商標(biāo)紙時(shí),結(jié)合主傳動軸編碼器相位信號,由控制器控制熱熔膠噴涂機(jī)構(gòu)完成噴膠;商標(biāo)紙由輸送輥帶動繼續(xù)向下輸送,當(dāng)檢測器2檢測到商標(biāo)紙時(shí),再次結(jié)合主傳動軸編碼器相位信號,由控制器控制冷膠噴涂機(jī)構(gòu)完成噴膠;當(dāng)設(shè)備停機(jī)時(shí),控制器發(fā)出指令,冷膠槍在前后氣缸的驅(qū)動下向后運(yùn)動40 mm,與凡士林噴嘴處于同一水平面,此時(shí)涂有凡士林的毛氈在左右氣缸的驅(qū)動下向右運(yùn)動,利用毛氈對冷膠槍噴嘴進(jìn)行清潔,同時(shí)利用凡士林對冷膠槍噴嘴進(jìn)行密封,防止冷膠凝固堵塞噴嘴。單次噴膠及清潔流程見圖7。

        圖6 冷熱膠組合噴涂及清潔裝置控制圖Fig.6 Control charts of hybrid system combining a cold adhesive applicator with a hot melt adhesive applicator and cleaning device

        圖7 單次噴膠及清潔流程圖Fig.7 Flow chart of single gluing and cleaning

        3 應(yīng)用效果

        3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

        材料:“玉溪(境界)”牌中支卷煙[紅塔煙草(集團(tuán))有限責(zé)任公司玉溪卷煙廠提供]。

        設(shè)備:ZB25軟盒包裝機(jī)組包括YB25軟盒包裝機(jī)、YB55小盒透明紙包裝機(jī)、YB65條盒包裝機(jī)、YB95條盒透明紙包裝機(jī)(上海煙草機(jī)械有限責(zé)任公司)。

        方法:設(shè)置YB65條盒包裝機(jī)生產(chǎn)速度為250包/min(預(yù)制條盒),YB25軟盒包裝機(jī)上膠系統(tǒng)改進(jìn)前后實(shí)際產(chǎn)量分別為600和200箱(1箱為0.25萬包),根據(jù)產(chǎn)量和不合格煙包數(shù)量計(jì)算不合格率,并統(tǒng)計(jì)改進(jìn)前后單箱商標(biāo)紙消耗量。煙包不合格率=不合格煙包數(shù)量/實(shí)際產(chǎn)量×100%。

        3.2 數(shù)據(jù)分析

        由表2可見,改進(jìn)后單箱商標(biāo)紙消耗量從2 792張/箱降低到2 532張/箱,下降9.3%;煙包不合格率從8.96%降低到3.99%。上膠系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,有效降低了卷煙輔料消耗。

        表2 上膠系統(tǒng)改進(jìn)前后測試數(shù)據(jù)對比①Tab.2 Comparison of test data of gluing system before and after modification

        4 結(jié)論

        通過對YB25軟盒包裝機(jī)商標(biāo)紙上膠工藝進(jìn)行改進(jìn),設(shè)計(jì)了一種可調(diào)節(jié)噴嘴位置的商標(biāo)紙冷熱膠組合噴涂系統(tǒng)及噴嘴清潔裝置,解決了軟盒硬化卷煙商標(biāo)紙搭口開膠等問題。以玉溪卷煙廠生產(chǎn)的“玉溪(境界)”牌中支卷煙為對象對改進(jìn)前后的包裝機(jī)進(jìn)行對比測試,結(jié)果表明:在YB65條盒包裝機(jī)生產(chǎn)速度250包/min下,改進(jìn)后單箱商標(biāo)紙消耗量降低9.3%,煙包不合格率降低4.97百分點(diǎn),上膠系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,煙包商標(biāo)紙粘貼牢固,降低了卷煙輔料消耗,提高了卷煙包裝品質(zhì)。

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