箱装烟梗自动拆包投料系统应用

头部广 告

摘要：随着烟梗包装逐渐采用标准的半开缝瓦楞纸箱包装形式，传统的人工开包形式已难以满足现代生产对效率与智能化的要求。烟梗拆包投料作为烟草制丝生产线前端的关键环节，通过引入自动拆包投料系统，不仅能够实现箱装烟梗从开箱、拆包到投料的全程自动化作业，提升生产效率；还能有效优化现场作业环境，大幅降低人工搬运和拆包带来的劳动强度，减少用工成本与安全风险。为烟草企业在设备选型、工艺布局及技术创新时提供有价值的技术参考。

关键词：箱装烟梗；烟箱翻转机；烟箱分离机械手；烟梗投料机；空烟箱回收机

作者：李业鹏 孙志卓 范俊红 刘震 于德福 文银地 于学成 高青青 张先强

颐中（青岛）烟草机械有限公司

一

前言

烟梗作为卷烟配方的重要原料组成之一，其制成的梗丝具有良好的填充性和燃烧性[1-2]，能够有效调节卷烟的物理结构和燃烧性能，因此在制丝工艺中占据不可替代的地位。烟梗投料环节是制丝生产线的前端工序，其作业效率与稳定性直接影响后续加工效率和产品质量。长期以来传统烟梗投料主要依赖人工作业，需手工拆除包装箱的扎带，打开箱盖，取出上下内衬纸板，再将烟梗倒至投料口。这种传统方式存在多方面问题，包括：（1）劳动强度大，长时间重复性作业易导致工人疲劳；（2）作业环境差，烟梗粉尘对现场操作人员健康造成影响；（3）烟梗损耗率较高，人工操作过程中易造成烟梗散落；（4）生产效率受制于人工操作速度，难以满足现代对生产效率与智能化需求。

烟草行业烟梗包装形式的不断改进，从最初的麻袋包装逐渐统一为行业标准片烟包装瓦楞纸箱包装[3]，使得烟梗包装规格趋于规范，也为自动化拆包投料设备的研发创造了有利条件。近年来，行业内围绕箱装烟梗自动拆包投料技术展开了积极探索，涌现出吴国忠[4]、徐辉能[5]、卢志敏[6]等人提出的多种自动拆包投料设备结构和技术方案，形成了差异化的技术路线。针对目前烟草企业生产现状，本文设计了一种新型箱装烟梗自动拆包投料系统，旨在为烟草企业在设备选型、工艺改进和技术创新时提供有价值的参考依据，该系统已申请发明专利[7]。

二

系统组成

本文提出的箱装烟梗自动拆包投料系统主要由烟箱翻转机、烟梗皮带输送机、烟箱分离机械手、烟梗投料机及空烟箱回收机等核心设备组成，如图1所示。

图1 箱装烟梗自动拆包投料系统布局图

在设备布局上，烟箱翻转机、烟梗皮带输送机与烟梗投料机按照工艺流程依次首尾衔接形成主线；烟箱分离机械手横跨安装于烟梗皮带输送机上方，空烟箱回收机则布置于分离机械手的侧方，通过空中对接方式与机械手进行空烟箱交接。

1.烟箱翻转机

烟箱翻转机采用上下双层输送机结构设计，主要由辊道输送机、皮带输送机、旋转机构等组成，如图2所示。其核心功能是把人工开箱后的烟梗箱包进行180°方向翻转。

图2 烟箱翻转机结构图

功能的具体实现过程为：拆包烟箱首先经由辊道输送机接入，操作人员在辊道输送机中完成剪扎带、开上箱盖、取上内衬纸板预开箱工作。随后，皮带输送机和辊筒输送机从上下两侧夹抱完成烟箱固定，通过旋转机构完成烟箱180°方向旋转，使烟箱开口朝下。完成翻转后的烟箱由皮带输送机送入烟梗皮带机中。

2.烟箱分离机械手

梗箱分离机械手由升降机构、抱臂旋转机构、开箱机构组成，如图3所示。其核心功能主要有两点：一是将烟箱与烟梗完全分离，使烟梗落入下方的烟梗皮带输送机中；二是将分离后的空烟箱依次展开、旋转并压平，最终叠成规整的片状，便于后续空烟箱回收处理。

图3 烟梗分离机械手结构图

功能的具体实现过程为：完成翻转的烟箱由抱臂旋转机构从左右两侧同步完成夹抱，升降机构将夹抱烟箱缓慢向上抬高，烟梗在重力作用下逐渐脱离，实现烟梗与烟箱分离。随后，开箱机构在气缸驱动下向下伸出，将悬空状态下的烟箱下箱盖打开，为后续便于烟箱折叠做准备。上下箱盖打开后的烟箱由抱臂旋转机构在空中将烟箱完成90°方向旋转，烟箱在自身重力作用下向内收拢，自动折叠成扁平片状。

3.空烟箱回收机

空烟箱回收机是由取箱机构、升降机构、输送机等组成，如图4所示。其核心功能是从分离机械手处承接已折叠成片状的空烟箱，使片状空烟箱依次堆叠，最后整垛空烟箱输出进行打包回收。

图4 空烟箱回收机结构图

功能的具体实现过程为：烟箱在完成折叠、呈片状后，取箱机构由电机驱动向前伸出至分离机械手抱臂旋转机构下方，将片状烟箱夹持住。然后，取箱机构回收至输送机承接面上方。升降机构根据堆叠需要，带动输送机整体做步进式升降运动，接收一片烟箱便下降一个设定高度，使片状烟箱依次整齐叠放。待堆叠至设定数量后，空纸箱垛由输送机输出。

4.烟梗投料机

烟梗投料机由辊筒输送机、漏料口、密封罩等组成，如图5所示。其核心功能主要有三点：一是将分离后烟梗缓慢均匀掉落至制丝生产线的投料口中；二是打散结块烟梗，防止物料堵塞；三是抑制投料过程中产生的粉尘外逸。

图5 烟梗投料机结构图

辊筒输送机由矩形辊筒与圆形辊筒组成，分离后的烟梗块由辊筒输送机完成向前输送。其中矩形辊筒运行过程中通过周期性转动对烟梗块施加翻搅作用，使烟梗逐渐松散开来，圆形辊筒则对烟梗块提供平稳的支撑和输送作用。最后松散的烟梗在重力作用下穿过辊筒间隙掉落到下方漏料口中。投料效果如图6所示。

图6 烟梗实际投料场景

密封罩固定安装在辊筒输送机上方，漏料口固定安装在辊筒输送机下方，整体都采用封闭式设计。其进料口位置安装柔性软帘，既便于烟梗进入输送区域，又能在烟梗散落到下方漏料口中时有效阻隔粉尘向外逸散。同时密封罩四周分别设有观察窗和维修窗口，窗口全部采用透明有机玻璃板进行密封，既保证了良好的可视性，又避免了粉尘泄漏。

三

工艺流程

箱装烟梗自动拆包投料系统的工艺流程如图7所示，包含了烟箱开箱翻转、烟箱与烟梗分离、空烟箱堆叠回收、烟梗打散投料等工艺。

图7 箱装烟梗自动拆包投料系统工艺流程

1.烟箱开箱翻转

烟箱翻转机接入烟箱后，由人工在此处完成剪扎带、开上箱盖、取上内衬纸板预开箱工作。皮带输送机和辊道输送机上下夹抱将烟箱夹持，烟箱进行180°方向翻转，完成开箱烟箱翻转工序。皮带输送机将完成翻转工序的箱包送入烟梗皮带机中，进入下一个工序。

2.烟箱与烟梗分离

烟箱分离机械手从两侧夹抱住箱包，将其缓慢抬高，使内部烟梗在重力作用下与箱体分离，烟梗散落在分离机械手下方的皮带输送机中，完成烟梗分离工序。人工取走分离出的下内衬纸板。分离后的空纸箱由机械手通过气缸将烟箱箱盖完全打开，接着烟箱旋转90°后折叠成偏平片状，放置于空烟箱回收机的对接支架上，完成空烟箱预回收准备工序。散落的烟梗继续通过皮带机进入下一工序。

3.空烟箱堆叠回收

烟箱在折叠成片状后，回收机取箱机构向前伸出，将扁平状烟箱夹持住，将其移送至输送机上方，完成片状烟箱交接。随后，输送机整体做步进式升降运动，使片状烟箱依次整齐叠放，完成空烟箱堆叠工序。待空烟箱堆叠至指定数量，空纸箱垛由输送机输出至下一工位，进行打包回收，完成回收工序。

4.烟梗打散投料

烟梗通过梗料皮带机进入投料机后，在矩形辊筒与圆形辊筒协同转动作用下，依次完成烟梗输送、打散和投料功能，最终均匀进入制丝生产线，完成烟梗投料工序。

四

系统特点

本文提出的箱装烟梗自动拆包投料系统，围绕制丝生产线中烟梗的原料特性进行针对性开发，实现了烟梗拆包、分离与投料功能的集成化设计。以下结合本文系统组成和工艺流程，对其核心技术特点进行归纳总结，具体如表1所示，主要体现在如下几点。

表1 箱装烟梗自动拆包投料系统技术特点

1.功能高度集成。该系统的主要核心设备，每台设备均承担多项作业功能，有效减少了中间衔接环节，设备利用率高，流程衔接紧密。具体如烟箱分离机械手可同步实现烟箱与烟梗分离、空烟箱展开、空烟箱折叠功能；空烟箱回收机集空烟箱回收和自动堆叠于一体；烟梗投料机则兼具烟梗输送、梗块打散、烟梗投料、控制粉尘功能。

2.空间布局紧凑。该系统的主要核心设备全部采取直接连接，整体布局简洁规整，部分功能利用设备上方空间完成动作，有效压缩了设备占地面积，有助于在场地受限的空间内灵活布置。

3.防烟梗堵塞。烟梗投料机由矩形辊筒与圆形辊筒组成，矩形辊筒通过周期性转动对烟梗块可施加翻搅作用，使烟梗逐渐松散开来，防止结块烟梗无法投料，有效保障了投料过程的连续性和通畅性。

4.投料速度可控。烟梗投料机可通过控制系统随时调整辊筒转速或控制设备启停，调节烟梗投料流量速度，以适应制丝生产线对烟梗用量的动态需求。

5.控制粉尘外逸。烟梗投料机设有密封防护罩，进料口位置安装柔性软帘，可有效遏制烟梗投料散落过程中产生的粉尘不会向外部环境逸散，改善投料区域的空气质量。

五

应用效果

目前，本文提出的箱装烟梗自动拆包投料系统在QD卷烟厂已经落地投入使用，实现了从烟箱输送、纸箱拆包回收和烟梗自动投料的自动化作业。QD卷烟厂现场使用场景如图8所示。

图8 现场使用场景

QD卷烟厂制丝生产线能力为每小时4400千克，烟梗箱包重量平均每箱200千克，计算得出生产线能力需求为每小时22箱。为兼顾生产灵活性与工艺过渡需求，QD卷烟厂烟梗制丝投料口配置人工投料和自动投料两种作业方式。人工投料方式沿用传统流程将箱装烟梗运至投料口,人工完成割扎带、取内衬纸板、开烟箱、投烟梗、回收烟箱等操作。自动投料方式则采用本文提出技术方案，由设备自动执行烟箱输送、开箱分离、烟梗投料、空烟箱堆叠回收等动作。

为验证本文提出的自动投料系统使用效果，本文分别采用人工投料和自动投料两种模式，各自独立进行单批次投料对比试验。在连续10天的生产测试期间，车间系统对单批次投料过程的关键数据进行采集与记录，重点统计反映作业效率、物料损耗和现场环境质量的指标，包括单批次投料时间、烟梗漏料重量、投料口粉尘外逸等。各项统计数据的详细对比如表2所示。

表2 投料时间、漏料重量和粉尘外逸数据对比表

通过表2对比数据可知，箱装烟梗自动拆包投料系统应用后，在作业效率、物料损耗和现场环境三个维度均取得了显著改善。具体而言，烟梗的自动投料有效缩短了单批次烟梗平均投料作业时间,提高了生产效率；每批次烟梗投料过程中漏料损失平均减少了4.45千克,降低了原料浪费，提高了经济效益；烟梗投料过程中投料口周围粉尘外逸量平均每批次减少91%，改善了作业区域的工作环境，为操作人员提供了更加清洁、健康的工作环境。

箱装烟梗自动拆包投料系统投入应用后，现场单班次作业人员配置由原来的3人精简至1人，该人员仅需负责剪扎带、开箱、取放上下内衬纸板等轻便辅助性工作，工作内容显著简化，有效降低了人工劳动强度与企业用工成本，提升了企业管理效益。

六

结论

本文提出的箱装烟梗自动拆包投料系统，以烟箱翻转、分离、回收设备和烟梗投料机为核心组成单元，将烟梗输送、纸箱拆包、烟梗分离与自动投料多种功能整合为一体，实现了功能集成化设计和作业流程的连贯运行。该系统方案在结构设计上注重紧凑性和空间利用率，整体布局合理、占地较小，尤其适用于场地有限的生产场景或设备布局较为紧凑的生产场景。与此同时，该方案与行业内已有的其他烟梗自动拆包投料技术路线互为补充，共同构成了覆盖不同工艺条件和场地需求的技术矩阵，为烟草企业在设备选型、工艺改进和技术创新时提供有价值参考依据。

参考文献:

[1]于建军. 卷烟工艺学[M]. 2 版. 北京:中国农业出版社,2009.

[2]宋丽丽,魏涛,杨旭,等.烟梗结构特征及其热解特性研究[J]. 轻工学报,2020,35(6):27-34.

[3]国家烟草专卖局. 复烤片烟包装瓦楞纸箱包装:YC/T 137—2014 [S]. 2014.

[4]吴国忠,李鹏超等.箱装烟梗投料系统以及其控制方法[P].中国专利:CN1514037,2022-10-4.

[5]徐辉能,吴伟光等.一种全自动箱装梗条解包设备[P].中国专利:CN201510014732.0,2015-

04-29.

[6]卢志敏,张伟等. 箱装烟梗自动投料机构的设计与应用[J]. 自动化仪表,2025,46(8) :121-124.

[7]李业鹏,王国立等.一种烟梗投料机、投料系统及方法[P]. 中国专利: CN202311251641.X, 2025-12-19.

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编辑、排版：王茜

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