一種小盒煙標取樣裝置的研發與應用

摘" 要：為解決小盒煙標取樣手工操作效率低下的問題，研發一種新型小盒煙標取樣裝置。該裝置集成煙標定位、裁切、下壓和樣品編號等功能，能夠快速、準確對小盒煙標進行取樣，并確保取樣數據的穩定性和精確性。該裝置結構簡單，操作簡便，省時省力，可以一次性準確裁切出多個符合標準的檢測樣品。該裝置的投入使用，顯著地提高小盒煙標取樣效率，有效地保證產品質量。由于煙草輔料檢測技術及相關的設備研發在國內仍基本處于空白狀態。因此，該裝置的研發及應用對相關的設備及技術具有積極的開創及借鑒意義。

關鍵詞：研發；小盒煙標取樣裝置；效率；檢測樣品；取樣數據

中圖分類號：TS47" " " 文獻標志碼：A" " " " " "文章編號：2095-2945（2024）35-0048-04

Abstract： In order to solve the problem of low efficiency in manual sampling of small box cigarette labels， a new type of small box cigarette label sampling device was developed. The device integrates functions such as cigarette label positioning， cutting， pressing， and sample numbering， which can quickly and accurately sample small boxes of cigarette labels and ensure the stability and accuracy of sampling data. The device has simple structure， simple operation， time and effort， and can accurately cut multiple test samples that meet the standard at one time. The putting into use of this device has significantly improved the sampling efficiency of small cigarette labels and effectively ensured product quality. Since the research and development of tobacco excipient testing technology and related equipment is still basically blank in China， the research and development and application of this device have positive pioneering and reference significance for related equipment and technologies.

Keywords： research and development; small box cigarette label sampling device; efficiency; test sample; sampling data

在煙草行業中，小盒煙標的樣品指標檢測工作是生產準備過程的關鍵步驟之一。傳統的手工取樣檢測方式效率低下，且容易出現誤差，嚴重影響產品質量和生產效率。尤其是檢驗小盒商標樣品的壓痕挺度、表面摩擦系數等目標參數時，需先對其進行定量裁切，使檢測樣品與各種檢測儀器相適配，才能進行后續的實驗檢測工作。在對煙標樣品進行檢測前的裁切操作中，需確保裁切的待檢測樣品尺寸統一，并希望裁切取樣操作過程簡單、快速、高效。在對煙標樣品進行裁切時，通常采用剪刀或者類似剪刀功能的裁切裝置進行加工，并提前限定裁切范圍或與裝置上的刻度線對齊。實際操作過程中，無法保證檢測樣品輪廓、尺寸統一。實驗人員操作切割裝置時，由于手、刀具、待測樣品需近距離接觸，增加了被刀具劃傷的風險。尤其當檢測樣品厚度嚴重超標時，裁切過程中可能會因剪切式刀具存在的剪應力引起裁切樣品的移動，導致樣品形狀、尺寸發生改變，造成檢測數據嚴重偏離真實值。

針對小盒煙標取樣裝置的相關技術，國內外的學者進行了如下研究。丁明先等[1]研發了一種凹印煙標條小盒追蹤標改制印刷輥；康吉昌等[2]設計了一種用于鋁箔拉伸性能檢測的取樣裝置；楊曉凡等[3]發明了一種化工化驗分析用取樣裝置；張紅云等[4]設計了一種樣本過濾裝置及其取樣設備；高琳鋒等[5]研制了一種氣體自動取樣分析裝置;鄔小斌等[6]設計了一種用于煙標貼合的煙盒深度測量裝置；郭方元等[7]發明了一種煙標小盒定量取樣器及取樣方法；劉勝貴等[8]設計了小盒煙標檢測預成型裝置。從以上內容可以看出，針對小盒煙標取樣裝置的研究只有一項，目前還非常有限。

因此，研發一種操作簡便、實用性強的煙標取樣裝置是解決當前問題的關鍵。

1" 設計思路

針對傳統煙標取樣裝置（圖1）的諸多缺陷與不足，在其基礎上進行了改進和創新。其目的在于研發一種設計巧妙，操作簡單，可根據各種待測樣品的高度進行調節的煙標取樣裝置。并且，根據具體使用用途，設計出不同的裁切組件，實現一物多用。與傳統煙標取樣裝置相比，新型煙標取樣裝置有以下特點。

1.1" 壓桿支撐座可調高度

本文所設計的新型取樣裝置其下壓裝置組件包括壓桿組件和設置在壓桿組件下方的下壓組件。壓板應位于頂板與底座之間，壓板的上端連接在下壓組件下方。壓桿組件安裝在壓桿支承座上，下壓組件下端貫穿頂板與下方的壓板連接。壓桿支承座對稱設置在頂板一端上部兩側，壓桿支承座包括可調支桿組件和連接在可調支桿組件一端端部的支承座。其中，可調支桿組件包括螺桿和數個與之適配的螺帽。

1.2" 偏心軸承的應用

壓桿連接軸兩側布置2個偏心軸承，對稱連接在壓桿一端兩側；2根下壓柱，連接軸分別連接在偏心軸承外側。可以利用偏心軸承旋轉過程中的偏心輪廓驅動下壓柱實現豎直向下運動，從而帶動壓板形成下壓動作。

1.3" 壓桿整體呈“T”字形結構

由于新型煙標取樣裝置為對稱結構，壓桿整體被設計成“T”字形。壓桿只設計一根，通過連接軸可驅動兩側偏心輪。另外，為操作時方便握住壓桿，壓桿手持部分設有防滑護套。

1.4" 下壓柱與頂板之間設計彈簧

下壓柱上部與偏心軸承接觸，其下部穿過頂板通過連接塊與壓板連接，下壓柱與頂板之間設計安裝彈簧。這樣設計的目的：非工作狀態時，始終處于頂板和底板的中部。在完成一次煙標取樣工作后，釋放壓桿的同時，壓板可以快速退回。使壓板在空閑時始終保持同樣的高度，方便下一個取樣樣本的加載。

1.5" 頂板和底座設計成凹字形結構

將頂板和底板設計成凹字形，也滿足該裝置對稱布置的需求。同時，在凹字型結構的上方部分，對稱布置螺桿，作為煙標取樣裝置的支撐件。在凹字形結構的下方部分，布置下壓機構、采樣樣本及裁切裝置。

小盒煙標取樣裝置的研發思路源自對煙草生產行業現狀和需求的深刻理解。主要包括以下幾點：①在煙草生產過程中，煙標取樣操作是煙標上機驗證的關鍵環節。然而，傳統的人工操作效率低下且取樣誤差大，容易影響產品質量。②消費者需求和市場趨勢不斷變化，煙草產品的規格和型號也在不斷更新。一種靈活多樣的新型煙標取樣裝置能夠快速適應不同規格和型號的煙標取樣需求，幫助企業保持市場敏感度和競爭優勢。③研發新型取樣裝置體現了企業對技術創新的重視，提升了企業在行業內的技術實力和創新形象。④當今社會對環保和節能的要求越來越高。新型取樣裝置在設計和制造過程中考慮了節能環保因素，采用環保材料，符合現代綠色制造的理念，有助于企業提升環境責任感和可持續發展能力。

2" 設備設計與工作原理

2.1" 設備結構

這種新型小盒煙標取樣裝置的結構包括以下主要部分，如圖2所示。

2.1.1" 機架

機架作為裝置的主要支撐構件，由頂板、底座、螺桿和螺帽等組成。頂板與底座之間通過數根可調支撐螺桿連為一體，其位置由螺帽固定。壓桿支承座下方與螺桿固定連接，螺桿穿過頂板上的圓孔，其高度可通過螺帽調節。

2.1.2" 下壓機構

下壓機構由壓桿組件、下壓組件、壓板等組成。壓桿組件安裝在壓桿支承座上，下壓組件下端貫穿頂板與下方的壓板連接。壓桿組件的兩偏心軸承分別通過連接軸安裝在對應的支承座內，對稱連接在壓桿一端兩側，壓桿通過螺釘固定在連接軸上。壓塊分別連接在偏心軸承外側，其下端連接下壓柱，并通過連接塊與壓板連接。壓塊與偏心軸承接觸部分設計成T型凹槽，使偏心軸承旋轉工作時下壓柱在軸向不發生偏移。壓塊與頂板之間設計有彈簧，方便取樣工作結束后壓板向上回到初始位置。

2.1.3" 裁切底板

裁切組件（圖3）包括裁切底板和裁切器。為單獨列出它們的功能，特細分為2部分。針對不同規格的煙標，設計了不同的裁切模版。將煙標置放于定位模塊上，其四周的定位槽恰好與煙標的輪廓線平齊。煙標由定位槽固定，不能在裁切底板上左右移動。裁切底板能保證小盒煙標在裁切樣品過程中的準確定位。限位柱與定位孔（圖4中的5）配合，確保裁切底板與裁切器的準確定位。

小盒編號器的使用方法：在對煙標樣品裁切動作前，將蘸墨后的小盒編號器與小盒煙標對齊。按下小盒編號器后，煙標上就會出現具體的數字編號。數字編號的位置就是小盒煙標的取樣位置。將印有數字編號的小盒煙標裝入裁切底板，與裁切器完成取樣后，能收集到帶有數字編號的取樣樣品。小盒編號器的發明與運用，完全消除了取樣樣品人工編號誤差。

2.1.4" 裁切器

這是設備的核心部件之一，負責實現小盒煙標的裁切取樣操作。工作時，在下壓機構的施壓下，裁切器與裁切底板配合完成對小盒煙標裁切取樣。針對不同規格的煙標，設計了不同規格的裁切器。裁切器由裁切器底座、裁切件、裁切器蓋板和提手等組成。裁切刀底座上開設有定位孔，裁切件分別設置在裁切刀底座內部。裁切器蓋板穿過數個裁切件與裁切器底座連為一體。提手對稱布置于裁切器底座兩側。

裁切器底座整體呈頂部開口、內部中空的長方體結構，裁切器底座的底板上貫通開設有數個與裁切件適配的通孔。其中，在裁切器底座的底板上還設置有若干個豎向和橫向的螺紋套筒，在裁切器底座的側板上貫通開設有數個連接孔。裁切件分別圍設連接在各個通孔的四周，裁切件為裁切刀頭或者是裁切組件。裁切刀頭整體呈兩端開口內部中空的方形結構，裁切刀頭的一端連接在通孔外圍，另一端設有斜形刀口。裁切刀座整體呈頂端開口內部中空的方形結構，裁切刀座的頂端為裁切端。裁切器蓋板整體呈底部開口內部中空的方形體結構，裁切器蓋板的頂板上貫穿開設有與數個裁切件相適配的孔洞。

2.1.5" 表面處理

對新型小盒煙標取樣裝置表面進行處理。在底座、頂板、可調支撐件、壓桿支承座、下壓組件和壓板的外表面上，均從內至外依序噴涂有注塑層和防銹層以及警示層，警示層上涂有熒光粉。在注塑層上注塑有高分子耐磨材料，防銹層包括環氧富鋅底漆和氯化橡膠面漆以及位于環氧富鋅底漆和氯化橡膠面漆之間的環氧云鐵中間漆，警示層為單一顏色或由數種顏色搭配而成的反光警示帶或反光色膜或反光漆。

2.2" 工作原理

上述結構用于一種小盒煙標取樣裝置。在使用之前，需要將其制作完成并通過人工搬運至指定的工作位置作為備用。使用前，操作人員先將煙標樣品放置在煙標裁切底板上，將裁切器向下安裝在限位銷軸上。裁切器與裁切底板的組合構成裁切組件。將煙標裁切組件放置在取樣裝置底座上，使煙標裁切組件的一端卡接在限位件內，即可開始下壓工作。使用時，操作人員握住壓桿向下按壓，使偏心軸承旋轉過程中帶動下壓柱使彈簧壓縮。下壓柱向下移動的過程中，與下壓柱連接的連接塊帶動與之連接的壓板向下移動，壓板下端按壓到下方的煙標裁切組件，直至將煙標裁切完成后停止用力。裁切完成后，緩慢釋放下壓桿，彈簧復位，下壓柱向上移動，帶動壓板回到起始位置。

工作結束后，取出煙標裁切組件。利用把手向上托起裁切器，從裁切底板上取出的煙標及煙標取樣樣品。分離并收集取樣樣品，將煙標樣品按編號完成整理排列，可進行下一步的煙標指標數據檢測工作。

3" 應用案例分析

3.1" 試驗設計

材料：3種不同規格的小盒煙標，分別為規格A、規格B和規格C。

設備：傳統煙標取樣裝置；新型煙標取樣裝置。

方法：①同一個操作人員分別操作傳統煙標取樣裝置及新型煙標取樣裝置（針對煙標壓痕挺度試驗），分別統計完成所需各點位取樣樣品的時間；②針對各取樣樣品進行數據分析。對樣品的輪廓尺寸進行測量，對比取樣樣品的尺寸誤差。尺寸誤差小于10%可認為是合格樣品，記錄樣品的合格率。

3.2" 數據分析

由表1可知，完成單張煙標全部取樣點位樣品的時間，新型取樣裝置所用時間減少到了傳統取樣裝置所用時間的約1/10，顯著地減少了取樣時間，提高了取樣效率。樣品合格率由傳統取樣裝置的76.40%，提高到了92.87%，有效地提高了樣品的合格率。

4" 結論

綜上所述，與傳統煙標取樣裝置相比，新型小盒煙標取樣裝置顯著地減少了取樣時間，提高了取樣效率，有效地提高了煙標樣品尺寸的精確性，消除了人工編號誤差。該裝置具有明顯的優勢，在使用過程中能滿足各種不同規格的小盒煙標，展現出了良好的適應性。由于具有高效的取樣效率、良好的取樣準確性、靈活多樣的適用性等特點，該裝置在煙草生產行業中生產過程中具有豐富的實用意義及良好的推廣價值。未來，隨著科技的不斷進步和行業的持續發展，該裝置將不斷優化、持續改進，有望實現更高級別的智能化升級迭代，并拓展到更廣闊的應用領域。因此，可以預見，該裝置將可能成為未來煙草生產過程中不可或缺的重要設備。隨著該裝置的進一步推廣及運用，將為行業的發展和壯大作出更大的貢獻。

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