尚无热熔压敏胶涂胶技术在烟草行业自粘软盒包装设备中的应用报道。文献［9-10］中采用喷涂技术设计了一种热熔胶喷涂系统并应用于包装机上，但在实际应用中无法获得表面平整的胶条。为此，采用热熔压敏胶刮胶技术［11］，利用脉冲定位方法，设计了一套新型热熔压敏胶涂胶系统， 以准确控制胶条在商标纸上的相对位置，涂出外观平整美观的胶条，满足自粘软盒包装机的使用要求。

1. 问题分析
   1. 涂胶方式及商标纸定位问题

自粘软盒的上方有一个盖片，盖片内侧前端涂有一条可反复粘结的热熔压敏胶条，取烟时揭开盖片，取烟后关闭盖片时压敏胶会重新将盖片粘结在盒体上，见图 1。热熔胶的涂胶方式有非接触点喷涂、非接触式纤维喷涂和接触式刮涂 3 种。其中，非接触点喷涂和非接触式纤维喷涂方式可以使喷枪与商标纸不接触，但喷涂出的胶条不够整齐，外观品质不够理想。接触式刮涂方式可以使胶条外观平整，但刮枪要与商标纸接触。商标纸刮胶时在模盒的带动下快速通过刮枪底部的枪嘴位置，刮枪与商标纸之间间距过小会增加接触摩擦力，造成商标纸在刮胶过程中出现偏移现象， 导致胶条相对商标纸歪斜；刮枪与商标纸之间间距加大可减小接触摩擦力，但容易造成运动中的商标纸无法将胶枪喷嘴流出的热熔胶全部带走， 胶枪留有残胶，残胶积累过多则会污染包装设备。

包装过程中通常在商标纸水平转塔第二工位处进行压敏胶涂胶［11］，此时商标纸转塔模盒内只有半折叠的商标纸，没有铝箔烟包支撑商标纸，商标纸与胶枪刮胶口之间的摩擦力会使模盒内的空

1. 1. 涂胶要求

自粘软盒所用商标纸形状、压敏胶胶条形状和位置如图2 所示。压敏胶体整体呈圆弧状，胶条内侧边半径R 为295 mm，胶条宽5 mm，长45 mm。胶条喷涂位置为商标纸盖片内侧，居中位于盖片上，盖片宽54.7 mm。胶条在长度方向的位置误差为±1.5 mm， 在宽度方向的位置误差为±0.5 mm；胶条长度误差为±1.5 mm，宽度误差为±0.5 mm。

胶条厚度 0.1 mm，厚度误差±0.05 mm，当设备速度发生变化时胶条厚度要求在误差范围内。包装机从开始启动逐渐加速到正常生产速度，模盒内商标纸运动的线速度也逐渐增加。当涂胶长度一定，且胶缸内压力保持不变时，包装机运行速度的高低会影响商标纸上的涂胶量，即包装机低速运行时胶量多，高速运行时胶量少，从而造成胶条厚度变化较大。

1.3 胶条位置和长度控制问题

当设备的运行速度为定值时，若要在商标纸上获得图 3 所示胶条，胶枪必须在 A 点或 B 点开始刮胶，假设从 A 点开始经过一段时间 T 后在 B 点结束。实际上，胶枪虽然在 A 点开始刮胶，但胶枪针阀打开的时间并不是商标纸上 A 点运动到胶枪枪嘴的时间，而是要提前 T1 时间打开，即胶枪在获得

信号到打开针阀并流出胶液时存在有滞后响应时间 T1 。若不考虑 T1 ，假设商标纸运动速度为 V，则胶条的开始位置有 V×T1 的长度偏差。同样，胶枪在关闭时也要提前 T1 时间关闭。事实上，设备在生产过程中不可能以恒定速度运行。以YB29 自粘软盒包装机为例，开机时其运行速度从 0 增加到 300 包/min。由于胶枪的滞

后响应时间 T1 是恒定值，当设备速度改变时，商标纸的运行速度 V 会同步改变，此时胶条的起始和结束位置的偏差 V×T1 随之发生变化，且设备运行速度越快，偏差越大。另外，如果刮胶时间 T 不变，则胶条长度 V×T 会随设备速度增加而变长。

1. 设计方法
   1. 系统组成

热熔压敏胶涂胶系统主要由胶缸、胶管、胶枪、触摸屏、控制器、编码器以及电眼（检测传感器）等部件组成。在生产过程中，包装机与胶缸之间有输入与输出信号，包装机只有在胶缸温度和压力满足要求时才能顺利启动，且胶缸的压力与包装机的运行速度相匹配，包装机停机时胶缸的压力同步迅速释放。包装机与操控屏及控制器之间也有输入与输出信号，相互通讯就绪信号。如图4 所示，包装机运行时，电眼检测到商标纸，并将信号传递给控制器，并根据编码器传递过来的包装机运行速度信号控制胶枪涂胶与关闭。同时，胶缸根据包装机的运行速度控制胶压大小，并将胶通过胶管输送给胶枪，实现商标纸的涂胶。如图 5 所示，胶枪安装在一个直线气缸滑动平台上，当设备停机时， 直线气缸滑动平台将胶枪提起并远离刮胶位置，重新启动设备前，再将胶枪复位。

1. 2. 定位导轨

为了获得外观平整美观的胶条，经过多次涂胶试验，最终选用了刮胶方式的涂胶技术。为解决在刮胶过程中模盒内的空商标纸发生歪斜问题，设计了一个商标纸定位导轨。该导轨与商标纸两内侧长边的顶部接触，确保没有铝箔烟包支撑的商标纸在随模盒转动时被稳定地固定

在模盒内。该导轨的轨迹是一条三维空间曲线，其曲率沿相互垂直的两个方向变化，在设计时无法直接做出该轨迹，因此需要将其分解成两条二维平面曲线，即曲线 C 和曲线 D，见图 7。曲线 C 由 C1 和 C2 两部分组成，曲线 D 由 D1 和 D2 两部分组成，曲线 C 所在平面与曲线 D 所在平面呈 90° 夹角。直线段 D1 与圆弧段 C1 合成时获得的曲线段，仍为曲率变化为一个方向的圆弧段。而圆弧段 C2 与圆弧段 D2 合成时，由于两个圆弧所在曲面相互垂直，且都有曲率变化，因此获得的曲线是一条三维空间曲线。最终合成得到的整条曲线是一条三维空间曲线。为了获得良好的定位效果，C1 的圆心与模盒的转动中心重合，且其曲率半径与模盒最外端转动轨迹的半径相同。圆弧段 C2 的作用是使商标纸顺利进入导轨，而圆弧段 D2 的作用是使转动的模盒顺利进入导轨。

1. 1. I/P 转换原理

为解决胶条厚度随包装机速度变化问题，采用I/P 转换器自动调节胶缸的胶压。先将包装机的运行速度转变成电信号，然后通过 I/P 转换器再把电信号转换成压力控制信号，使得胶缸内的压力能够跟随包装机运行速度进行同步调节。

1. 2. 脉冲定位方法

针对包装机实际运行中胶条相对商标纸位置出现偏差问题，没有采用传统的相位方法确定刮胶起点和终点位置，而是采用了脉冲定位方法。由于胶条半径为 295 mm，即胶枪的刮胶直径为 295×2=590 mm，所以水平转塔对应胶枪喷嘴位置转动一周的周长为 590×π=1 853.54 mm，脉冲编码器读取商标纸转塔转动主轴的脉冲点数据，假设脉冲编码器转动一圈的脉冲点数为 3 500，则编码器每个脉冲对应的弧长为1 853.54/3 500=0.539 6 mm，即编码器的分辨率为0.539 6。

在确定刮胶起点和终点位置时，只要选择相应脉冲点数即可获得胶枪刮胶口相对于商标纸的实际刮胶起点和终点位置，摆脱设备速度和时间对胶条位置的影响。同样，胶条长度也可采用脉冲点数确定，例如从刮胶开始到结束共经历100 个脉冲，则胶条理论长度为0.539 6×100=53.96 mm。实际情况中，带动商标纸转动的水平转塔在转动时是一个变加速运动状态，其运动速度曲线见图 8。从曲线可以看出，两端位置速度较低，但变化较快；中间位置速度较高，但变化较慢。脉冲编码器在激发脉冲时，时间间隔是一定的，且整个运动周期内速度是不断变化的，因此编码器激发的每个脉冲点对应的实际长度并不是 0.539 6 mm， 每个脉冲点在速度曲线的两端位置对应的弧长变化最大，在中间位置变化最小。因此，在商标纸运行速度曲线的中间位置选择刮胶起点和终点，就可以获得位置和形状准确的胶条，起点与终点相对于曲线的中心轴是对称的。

由表 1 可见，胶条长度及在长度方向的位置误差相对较大，而胶条宽度及在宽度方向的位置误差相对较小，这是因为胶条长度及长度方向的位置控制主要依靠脉冲点控制，当编码器的精度较低或商标纸转塔转动产生振动时，都会影响脉冲点的采集，尤其是瞬时转速较高时，脉冲点的采集误差会更大，这也是图 8 中速度曲线不够光滑的原因。而胶条宽度主要由胶枪的出胶口尺寸决定，且商标纸相对胶枪的位置较固定，因此误差较小。

4.结语

热熔压敏胶涂胶系统在自粘软盒包装机上的实际应用情况以及测试结果表明：①刮出的胶条在长度方向的位置误差为±1.100 mm，宽度方向的位置误差为±0.375 mm，均在设计范围内，符合卷烟产品包装品质要求，能够满足自粘软盒包装机的使用需求。②在商标纸运行速度曲线的中间位置选择刮胶起点和终点位置，可以获得位置准确、外观平整美观的胶条。③该涂胶技术可推广应用于其他有涂胶需求的卷烟设备。

但该涂胶系统在实际应用中发现，当自粘软盒包装机的速度超过260 包/min 时，随着包装机振动幅度的增大，通过脉冲编码器获得的商标纸运动速度曲线变得更加不光滑，在选取刮胶的起点与终点时误差变大，由此导致涂出的胶条在长度

本文源于网络转载，如有侵权，请联系删除