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

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(hào) 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(chǎng)需求，軟盒硬化包裝技術(shù)目前在國(guó)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(duì)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(dòng)技術(shù)對(duì)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(dòng)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(duì)YB25包裝機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，解決了鋁箔紙跑偏問題。但對(duì)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(huì)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(duì)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(dòng)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(cè)信號(hào)，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(dòng)，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(lái)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(cè)器2、檢測(cè)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(cè)器2（7）和檢測(cè)器1（8）用于檢測(cè)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(cè)器，用于對(duì)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(duì)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(dòng)下前后移動(dòng)，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(dòng)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(dòng)下可左右移動(dòng)，利用毛氈擦拭噴嘴實(shí)現(xiàn)對(duì)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(duì)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(cè)器1檢測(cè)到商標(biāo)紙時(shí)，結(jié)合主傳動(dòng)軸編碼器相位信號(hào)，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(dòng)繼續(xù)向下輸送，當(dāng)檢測(cè)器2檢測(cè)到商標(biāo)紙時(shí)，再次結(jié)合主傳動(dòng)軸編碼器相位信號(hào)，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(dòng)下向后運(yùn)動(dòng)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(dòng)下向右運(yùn)動(dòng)，利用毛氈對(duì)冷膠槍噴嘴進(jìn)行清潔，同時(shí)利用凡士林對(duì)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(wàn)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(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比①Tab.2 Comparison of test data of gluing system before and after modification

4 結(jié)論

通過對(duì)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(duì)象對(duì)改進(jìn)前后的包裝機(jī)進(jìn)行對(duì)比測(cè)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)。