一种烟丝自动定量补差装置

一、引言

在烟草生产流程中，烟丝掺配补差是保障成品烟丝质量均一性的关键工序，需根据工艺配方要求，对不同品类烟丝进行精准补充与调配。当前，多数烟草企业在该工序中仍依赖人工操作，工作人员需手动称量烟丝重量、控制投放量，不仅劳动强度大，还易因人为误差导致计量不准，影响后续卷烟生产质量；同时，传统吸丝装置仅能实现烟丝输送，无法同步完成定量补差，进一步制约工序效率。随着烟草行业自动化、智能化发展需求的提升，研发具备自动输送、精准称量、智能控量功能的烟丝补差装置，成为突破现有技术瓶颈、推动生产流程优化的重要方向。本文提出的烟丝自动定量补差装置，通过多机构协同与智能控制，实现从烟丝吸取到定量投放的全流程自动化，为烟丝掺配补差工序的技术升级提供解决方案。

二、装置整体结构与核心机构设计

（一）整体结构布局

烟丝自动定量补差装置以机架为安装基础，整体呈 “上下分层” 布局：机架底部固定安装输送与称量装置，负责空烟箱与实烟箱的输送及重量计量；机架顶部分别设置管路行走机构与负压集料机构，其中管路行走机构与机架滑动连接，可灵活调整集料机构与机架固定连接，承担烟丝收集与投放功能；负压发生机构固定于负压集料机构顶部，为烟丝吸附提供负压环境；上位机作为控制核心，与各机构电连接，实现全流程自动化调控。该布局使各机构功能明确、空间分布合理，确保烟丝吸取、输送、称量、投放等环节高效衔接。

（二）核心机构功能设计

1.输送与称量装置

该装置由并列设置的两条辊道组成，分别用于空烟箱与实烟箱的输送。每条辊道底部均配备称重组件，可实时采集烟箱重量数据并传输至上位机。工作时，空烟箱沿其中条辊道移动至指定位置，称重组件记录空箱重量；实烟箱沿另一条辊道移动至吸丝区域，称重组件同步记录初始重量。在烟丝吸取过程中，称重组件持续监测空烟箱重量变化，当重量达到预设值时，立即反馈至上位机，触发停止吸丝操作，实现烟丝定量控制。

2.管路行走机构

该机构以吸丝管为核心，配备双向移动装置，可实现吸丝管在水平与竖直方向的灵活移动。水平方向通过电机驱动丝杆转动，带动吸丝管沿光杆往复滑动；竖直方向通过齿轮齿条啮合传动，调整吸丝管高度。吸丝管进料口处安装位移传感器，可实时检测与实烟箱内烟丝的距离，动态调整吸丝高度，确保吸丝管始终与烟丝表面保持恒定距离，避免因局部烟丝堆积导致管路堵塞，同时保证吸丝量稳定均匀。

3.负压集料机构与负压发生机构

负压集料机构的核心为中空集料仓，其侧壁开设接口与吸丝管连通，顶壁安装负压发生机构，底壁呈 V 字形设计并开设落料口。V 字形底壁然堆积；落料口内部安装落料气锁机构，由叶片轮、减速器与电机组成，既能轮转动将烟丝匀速投放至空烟箱，防止负压泄漏影响吸丝效果。负压发生机构提电机驱动叶轮高速运转，在集料仓内产生负压；另一种通过连接外部负压除尘机，利用外两种方案可根据生产场景灵活选择，确保负压稳定可靠。

三、装置工作原理与自动化控制流程

（一）工作原理

置基于负压吸附原理实现烟丝转移：负压发生机构启动后，集料仓内形成负压环境，管路行走机构的吸丝管从实烟箱内吸取烟丝，烟丝经吸丝管进入集料仓；集料仓内的烟丝在重力作用下向落料口移动，落料气锁机构的叶片轮转动，将烟丝定量输送至下方的空烟箱；同时，输送与称量装置实时监测空烟箱重量，当重量达到工艺配方要求的数值时，上位机控制负压发生机构停止运行，完成一次烟丝定量补差操作。

（二）自动化控制流程

1.准备阶段：工作人员将空烟箱与实烟箱分别放置于两条辊道上，上位机接收称重组件传输的空箱重量与实烟箱初始重量数据，设定烟丝补充的目标重量。

2.吸丝阶段：上位机启动负压发生机构，同时控制管路行走机构调整吸丝管位置，吸丝管开始从实烟箱内吸取烟丝；位移传感器实时反馈距离数据，确保吸丝管水平往复移动且高度动态适配烟丝表面。

3.定量阶段：称重组件持续监测空烟箱重量，当重量增量达到目标值时，立即发送信号至上位机；上位机同步控制负压发生机构停止、管路行走机构复位、落料气锁机构停止转动。

4.完成阶段：空烟箱随辊道移出，完成烟丝定量补差；实烟箱根据剩余烟丝量决定是否继续使用，整个流程无需人工干预，实现全自动化运行。

四、装置应用优势与技术价值

（一）提升工序效率与计量精度

装置凭借全流程自动化设计，彻底改变传统烟丝掺配补差工序依赖人工称量、投放的作业模式，从烟箱输送、烟丝吸取到定量投放的全环节无需人工干预，大幅减少工作人员重复劳动，降低劳动强度。在计量精度方面，输送与称量装置的称重组件可实时采集烟箱重量数据并同步传输至上位机，结合上位机的精准控制逻辑，能动态追踪烟丝重量变化，避免人工估算或手动称重带来的误差，使烟丝定量误差显著降低，完全满足烟草生产中烟丝掺配精度的严格标准。同时，管路行走机构具备水平与竖直方向的灵活移动能力，配合位移传感器对吸丝高度的动态调整，可确保吸丝管均匀吸取实烟箱内的烟丝，避免局部烟丝堆积残留，减少因清理残留烟丝造成的工序中断，进一步提升整体工序效率，缩短单批次烟丝补差的作业时间。

（二）保障生产稳定性与适应性

负压集料机构的 V 字形底壁与落料气锁机构设计，有效解决烟丝堆积与负压泄漏问题，确保烟丝输送稳定；负压发生机构的两种实施方案，可适配不同生产场景的负压需求，增强装置适用性；上位机的集中控制功能，便于工作人员实时监控各机构运行状态，及时处理异常情况，保障生产流程连续稳定。

五、结论

烟丝自动定量补差装置通过整合输送称量、管路行走、负压集料、智能控制等功能，实现烟丝掺配补差工序的全流程自动化，有效解决传统工序中人工依赖度高、效率低、计量精度不足等问题。该装置的核心优势在于多机构协同工作与精准控制，既能保障烟丝定量精度，又能提升工序效率，同时具备良好的适应性与稳定性，可满足烟草企业不同生产场景的需求。未来，可进一步优化装置的智能化水平，如引入 AI 算法实现烟丝吸取量的预测性调控，或与烟草生产 MES 系统对接，实现全车间生产数据互通，为烟草生产自动化、智能化发展提供更有力的技术支撑。

参考文献

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