一种新型烟箱内衬辅助套膜装置设计及应用
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摘 要：打叶复烤成品打包是复烤产品下线最后一个环节。卷烟工业客户为了更好的促进成品片烟后期醇化品质和避免成品片烟被二次污染，选择使用内衬袋套在纸箱内包裹成品片烟。目前行业内打叶复烤企业在该环节自动化程度较低，烟箱内衬套膜时由人工套膜，套膜过程质量低，烟叶打包后烟箱内衬破损的情况时有发生，且损坏的部位多数在烟箱底部，装满片烟的箱子很难被发现，给成品片烟的运输、贮存、醇化带来很大的风险，降低了烟叶可用性。这一现象已经受到工业客户的高度重视，成为了复烤行业的共性问题。
关键词：烟箱内衬;套膜;破损率解决
中图分类号：TS43 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）01-0054-02
0 引言
当前，复烤企业进入新的发展阶段，加工技术水平已不适应大品牌和创新产品发展需要，与卷烟生产产业链的其它环节相比，打叶复烤技术发展明显滞后，随即国家局启动了打叶复烤技术升级重大专项，推进打叶复烤技术升级改造。笔者积极响应号召，针对该问题，成功研发了一种操作简单的烟箱内衬辅助套膜装置，并申请了发明专利。该成果机械化程度高，成本低、工作效率提高近3倍，具有很强的推广价值，降低了烟箱的贮存风险，活动后产生了较大的经济效益和社会效益，提升了产品包装和客户服务质量，为卷烟原料保障上水平贡献一份力量。
1 内衬破损的原因分析及解决思路
首先，由于烤后水分检测不合格的片烟需要返箱重烤，在返箱重烤的过程中发现大部分烟箱内衬均发生不同程度的破损，后经统计发现内衬微破损率为40%左右，为了找出内衬破损的原因，进一步对可能导致内衬破损的各个打包环节进行统计，分析发现烟箱内衬破损情况来自于预压环节和复压环节，且90%来自于预压环节，结合预压环节工序操作特点，对破损的烟箱内衬进行分析发现，内衬破损处均靠近烟箱的底部边沿处。同时对已套内衬袋未装箱的烟箱进行检查发现，一致认为人工套膜过程中，塑料内衬没有完全展开并贴附在烟箱内表面，导致烟叶装满后压头下压，造成拉力撕坏内衬袋，发现这一现象之后，通过行业内沟通复检发现：省内外复烤厂基本都存在因人工套膜未把内衬袋全展开并贴附在烟箱内表面造成烟箱内衬破损的情况，各复烤厂除了增加人工，加强考核，并没有其他很好的解决办法。为了解决烟箱内衬在烟箱内的展开存在的皱褶情况，笔者通过增加人工2人，由二人专门负责把烟箱塑料内衬在烟箱内充分展开，然后再抽查60箱成品箱烟内衬破损情况，微破损数量为5，内衬破损率降低为8.3%[1]。
通过增加人工将烟箱内衬在烟箱内充分展开，成品烟箱内衬破损率大大降低，但是一味的增加人工不符合生产设备自动化的要求，因此笔者针对此情况设计研发了烟箱内衬辅助套膜装置。
2 烟箱内衬辅助套膜装置结构
笔者根据对现场空间大小、烟箱输送流程、研发装置的实用性等要求，设计了烟箱内衬辅助套膜装置的构成为：套膜压头、驱动机构、固定支架、压头连接件、气缸连接件、纸箱输送装置六部分组成，结构如图1所示[2]。
装置工作过程：烟箱内衬开始套膜前，只需将塑料内衬b简单反套在烟箱a外侧，然后通过辊道输送装置6将烟箱a输送到套膜压头1的正下方，辊道输送装置由电机进行驱动，电机通过链条带动辊筒转动，各辊筒间通过多根链条串联的形式进行运动的传递，输送辊道两侧设置有两根烟箱导向杆，输送辊道烟箱导向杆可以纠正烟箱沿辊道输送过程中的位置偏差，通过烟箱导向杆可以在横向（垂直于输送方向上）将烟箱a控制在套膜压头1的正下方。在输送辊道的一侧设置有一光电定位开关，当烟箱a沿着辊道向前输送到刚好挡住光电定位开关的发射光源时，光电定位开关将信号输送到PLC中，PLC经过程序处理后发出控制信号使电机停止转动，烟箱a停止向前输送，协同烟箱导向杆的作用，使烟箱a停在套膜压头1的正下方。光电定位开关控制前端工位的输送辊道的电机停止运转与否，使得烟箱a准确停在套膜压头下方，且不影响烟箱a输送工序的正常运转。然后由气缸驱动机构带动套膜压头开始向下动作，套膜压头缓慢下降的过程带动烟箱内衬在烟箱内逐渐展开，直至套膜压头向下运动至烟箱底部，保压一定时间后，套膜压头开始缓慢上升，待套膜压头上升至脱离烟箱内衬时，套膜压头开始快速上升，到达最高点时停止上升，辅助套膜装置完成一个动作周期。
套膜效果取决于套膜压头的尺寸设计，套膜压头的长（L）宽（W）尺寸过大容易导致套膜压头下压过程压损塑料内衬，长（L）宽（W）尺寸过小则套膜效果不明显，烟箱内衬在烟箱内展开不充分;高度（H）尺寸过大，则气缸的行程过大，增加了运行过程的不稳定性，高度（H）尺寸过小则不能達到预期的套膜效果;套膜压头上下两个面的倒角角度（θ），角度（θ）过大或者过小，压头下压过程容易刮损内衬，倒角角度（θ）必须设置合理[3]。
以纸箱规格为1115*690*725mm型号进行说明，通过试验，并结合黄金分割法对倒角角度进行优选，最终设计了倒角角度θ为30°±0.5°，结合对分试验法最终设计了套膜压头高度H为540mm±1mm，长度L为1060mm±1mm，宽度W为635mm±1mm。若纸箱规格为1136*690*725mm型号，则长度尺寸作相应的改动为：1060+（1136-1115）= 1081mm±1mm。材料选择为耐磨耐腐蚀性的304不锈钢，同时为保证压头下压过程不压损内衬袋，对内衬袋的拉伸载荷及各摩擦受力点进行综合分析后，气缸的最大压力设定为470N，约14.69MP。
3 应用效果
使用该装置后效果如图2所示。
通过表1可以得出烟箱内衬辅助套膜装置的应用，烟箱内衬微破损率由原来的40%降低到2.77%，同时，提高了成品烟叶的内包装美观性。
本装置与现有的技术相比，本装置明显减少了烟箱塑料内袋在经过预压打包后塑料内衬的破损程度，提高了产品的包装质量。使得烟叶更为充实的填满烟箱内的空间，提高了烟箱的空间利用率;装烟箱叶在烟箱内填充更加均匀，降低了烟叶的装箱密度偏差。成品烟箱的塑料内衬保持较为完好，提高了烟箱和塑料内衬的重复利用率，节约了生产链成本。避免了塑料内衬破损导致杂物进入装烟箱叶内，提高了烟叶的纯度，为装烟箱叶的储存和发酵提供了更加有利的条件。减少劳动力，并节约了人力成本，提高了企业的经济效益。制作和使用方便，结构简单，填补了复烤企业在这一领域的空白，具有很强的推广应用价值，可在复烤行业推广应用。
参考文献
[1] 左天觉，朱尊权，等，译.烟草的生产、生理和生物化学[M].上海：上海远东出版社，1993.
[2] 全国文献工作标准化技术工作委员会第七分委会.GB/T 5795—1986中国标准书号[S].北京：中国标准出版社，1986.
[3] 中国烟草学会，中国烟草科技信息中心.烟草科学研究合作中心农学与植病学组会议论文集[C].郑州：河南科技出版社，2000.
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