卷接機組控膠輥儲膠區深度測量裝置的設計

徐國慶 劉 浩* 蔣 剛 吳偉陽 薛少鈞 孫 鑫 彭 濱

（1.廣西中煙工業有限責任公司柳州卷煙廠，柳州 545006；2.青島維克粉末冶金有限責任公司，青島 266000）

目前，我國各濾嘴卷煙加工企業使用的國產卷接機組機型主要為ZJ17、ZJ19、ZJ118、ZJ116 等。上膠系統是各型號卷接機組的重要組成部分，其功能是在上游工序輸送過來的接裝紙背面均勻涂抹一層膠水，以便實現下游工序的濾嘴段和煙支段的粘接工作。上膠系統包括膠缸、控膠輥、上膠輥和檢測裝置等零部件，其中控膠輥的外圓面有兩個環形的凹陷儲膠區，控膠輥兩端輥體部位與無膠中線區的半徑相等，上膠輥外形為圓柱體[1-2]。工作時，控膠輥、上膠輥中心線平行，相互緊貼反向轉動?？啬z輥蘸取膠缸里面的膠水，轉動過程中將儲膠區的膠水轉涂到上膠輥。上膠輥轉動時再將膠水轉涂到接裝紙上，完成膠水涂抹工作?？啬z輥儲膠區的深度決定接裝紙上涂膠層的厚度，對煙支接裝紙搓接質量有直接關系?？啬z輥表面結構如圖1 所示。

圖1 控膠輥表面結構

為了保證良好的煙支接裝紙搓接質量，控膠輥儲膠區的深度為0.024～0.034 mm，根據接裝紙的吸水性、硬度、厚度等特性選擇儲膠區深度不同的控膠輥。如果接裝紙上涂膠層的厚度較厚，會出現接裝紙表面皺紋、卷煙機鼓輪表面易結膠等問題。如果接裝紙上涂膠層的厚度較薄，則會出現煙支漏氣、搭口粘貼不牢等問題[3-4]。

1 存在問題與設計思路

工作過程中，為了保證上膠輥表面膠水層厚度相同，夾緊裝置將控膠輥、上膠輥擠壓在一起。在控膠輥、上膠輥之間形成一層厚度均勻的膠水層，根據生產質量管理要求，膠水層厚度誤差不得超過±0.002 mm。在弱酸性膠水的腐蝕下，控膠輥、上膠輥外表面會逐漸磨損或者局部腐蝕，導致控膠輥儲膠區深度變小或者不均，從而使涂抹到接裝紙上的膠水層變薄或者厚薄不勻，造成煙支搭口處出現漏氣、脫頭的質量問題。同時，不同的接裝紙與控膠輥儲膠區的深度不匹配會造成煙支搓接質量問題，降低卷接機組的效率，增加生產制造成本[5-7]。磨損后的控膠輥實物，如圖2 所示。

圖2 磨損后控膠輥實物

由于生產產品質量對控膠輥儲膠區深度控制的要求較高，目前絕大部分卷煙加工企業沒有專用測量裝置來測量控膠輥儲膠區的深度，一般使用游標卡尺或螺旋測微器進行測量，通過計算得到控膠輥儲膠區的深度值，計算公式為

式中：h為儲膠區深度；R1為控膠輥無膠中線區直徑；R2為測量直徑。

常用的游標卡尺測量精度較低，不能滿足需要。螺旋測微器需要測量多次并進行計算才能得到控膠輥儲膠區深度，且其兩個合金測量端面必須剛好卡在控膠輥的外圓直徑上，否則會造成測量誤差[8]。

基于這些問題，根據控膠輥的外形特性設計專用測量裝置。測量裝置的工作面為弧面，能夠緊貼控膠輥的外圓面，將弧面和外圓面作為零基準面。在工作面上端安裝千分表，利用千分表探頭在控膠輥的外圓面上滑動，分別測量出不同區域的深度讀數。該讀數和控膠輥儲膠區的深度一一對應，從而測量出涂膠區的厚度。

2 測量裝置的制作與使用方法

該卷接機組控膠輥涂膠區深度測量裝置包括測量底座組件和測量表組件兩部分，分別如圖3 和圖4所示。

圖3 測量底座組件

圖4 測量表組件

測量底座組件外形接近一個弧形塊，主要包括測量表固定凸臺、定位孔、鎖緊旋鈕、觀察孔和弧形基準面。其中：測量表固定凸臺用于固定測量表組件；定位孔的孔徑比測量表支桿的直徑大0.05 mm，用于安裝定位測量表組件，且定位孔的中心線與弧形基準面的一條半徑線重合；鎖緊旋鈕為一個細牙螺釘，用于鎖緊測量表組件；觀察孔位于定位孔的正下方，用于查看測量表測量探頭的測量點位；弧形基準面位于測量底座組件的最下方，是測量的零基準面，半徑等于所測控膠輥的半徑，弧度為60°?；⌒位鶞拭嬲娴闹本€長度為控膠輥兩側凹陷涂膠區外邊線之間的寬度加10 mm，且其工作面的加工精度等于控膠輥表面的加工精度[9-10]。

測量表組件為千分表，量程為0～1 mm，測量精度為0.001 mm，主要包括表盤、測量表桿和伸縮探頭。其中：表盤用于指示讀數；測量表支桿主要用于安裝支撐表體；伸縮探頭在支桿內部彈簧的作用下緊貼被測物體的表面，反映被測點位之間的相互距離。

測量時，測量裝置與控膠輥的位置關系如圖5 所示。首先，松開定位孔上面的鎖緊旋鈕，將測量表組件的支桿穿過定位孔。當測量表的伸縮探頭超出弧形基準面工作面0.3～0.6 mm 時，緊固鎖緊旋鈕。其次，安裝測量裝置。清潔被測控膠輥表面的膠垢污漬，將被測控膠輥放置在水平桌面上，并將測量裝置的弧形基準面緊貼在被測控膠輥的表面。再次，將測量裝置緊貼在被測控膠輥表面中間位置，通過觀察孔觀察，確保測量表伸縮探頭在控膠輥中線無膠區中間。轉動表盤，將表盤的零位讀數刻度線與測量表的指針對齊，使測量表處于基準零位狀態[11]。最后，輕輕向左或向右移動測量裝置，測量表伸縮探頭在控膠輥表面移動。測量表伸縮探頭上下移動的距離代表其所在點位相對控膠輥外圓基準面的距離。測量表盤上的數字即為該點位的深度。在控膠輥圓周方向上，通過左右移動可以測量出控膠輥儲膠區所有點位的深度[12]。

圖5 測量使用示意

使用自研的控膠輥儲膠區深度測量裝置和螺旋測微器對控膠輥的相同部位進行測量，兩次測量結果如表1 所示。

表1 控膠輥儲膠區深度測量統計表

通過對比測量數據可知，使用自研測量裝置進一步提升了測量的準確性，測量精度優于螺旋測微器。同時，自研測量裝置使用方便快捷，能夠直接讀數，測量用時比使用螺旋測微器減少87.5%。

3 結語

本控膠輥涂膠區厚度測量裝置雖然結構簡單、操控便捷、制作成本較低，但能夠快速、準確、高效地測量對卷接機組控膠輥儲膠區深度，而且能將測量數據可視化，便于測量人員讀取控膠輥涂膠區的厚度，減輕了人工的工作強度，提高了測量的質量和效率。