一种小盒烟标取样装置的研发与应用

摘" 要：为解决小盒烟标取样手工操作效率低下的问题，研发一种新型小盒烟标取样装置。该装置集成烟标定位、裁切、下压和样品编号等功能，能够快速、准确对小盒烟标进行取样，并确保取样数据的稳定性和精确性。该装置结构简单，操作简便，省时省力，可以一次性准确裁切出多个符合标准的检测样品。该装置的投入使用，显著地提高小盒烟标取样效率，有效地保证产品质量。由于烟草辅料检测技术及相关的设备研发在国内仍基本处于空白状态。因此，该装置的研发及应用对相关的设备及技术具有积极的开创及借鉴意义。

关键词：研发；小盒烟标取样装置；效率；检测样品；取样数据

中图分类号：TS47" " " 文献标志码：A" " " " " "文章编号：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

在烟草行业中，小盒烟标的样品指标检测工作是生产准备过程的关键步骤之一。传统的手工取样检测方式效率低下，且容易出现误差，严重影响产品质量和生产效率。尤其是检验小盒商标样品的压痕挺度、表面摩擦系数等目标参数时，需先对其进行定量裁切，使检测样品与各种检测仪器相适配，才能进行后续的实验检测工作。在对烟标样品进行检测前的裁切操作中，需确保裁切的待检测样品尺寸统一，并希望裁切取样操作过程简单、快速、高效。在对烟标样品进行裁切时，通常采用剪刀或者类似剪刀功能的裁切装置进行加工，并提前限定裁切范围或与装置上的刻度线对齐。实际操作过程中，无法保证检测样品轮廓、尺寸统一。实验人员操作切割装置时，由于手、刀具、待测样品需近距离接触，增加了被刀具划伤的风险。尤其当检测样品厚度严重超标时，裁切过程中可能会因剪切式刀具存在的剪应力引起裁切样品的移动，导致样品形状、尺寸发生改变，造成检测数据严重偏离真实值。

针对小盒烟标取样装置的相关技术，国内外的学者进行了如下研究。丁明先等[1]研发了一种凹印烟标条小盒追踪标改制印刷辊；康吉昌等[2]设计了一种用于铝箔拉伸性能检测的取样装置；杨晓凡等[3]发明了一种化工化验分析用取样装置；张红云等[4]设计了一种样本过滤装置及其取样设备；高琳锋等[5]研制了一种气体自动取样分析装置;邬小斌等[6]设计了一种用于烟标贴合的烟盒深度测量装置；郭方元等[7]发明了一种烟标小盒定量取样器及取样方法；刘胜贵等[8]设计了小盒烟标检测预成型装置。从以上内容可以看出，针对小盒烟标取样装置的研究只有一项，目前还非常有限。

因此，研发一种操作简便、实用性强的烟标取样装置是解决当前问题的关键。

1" 设计思路

针对传统烟标取样装置（图1）的诸多缺陷与不足，在其基础上进行了改进和创新。其目的在于研发一种设计巧妙，操作简单，可根据各种待测样品的高度进行调节的烟标取样装置。并且，根据具体使用用途，设计出不同的裁切组件，实现一物多用。与传统烟标取样装置相比，新型烟标取样装置有以下特点。

1.1" 压杆支撑座可调高度

本文所设计的新型取样装置其下压装置组件包括压杆组件和设置在压杆组件下方的下压组件。压板应位于顶板与底座之间，压板的上端连接在下压组件下方。压杆组件安装在压杆支承座上，下压组件下端贯穿顶板与下方的压板连接。压杆支承座对称设置在顶板一端上部两侧，压杆支承座包括可调支杆组件和连接在可调支杆组件一端端部的支承座。其中，可调支杆组件包括螺杆和数个与之适配的螺帽。

1.2" 偏心轴承的应用

压杆连接轴两侧布置2个偏心轴承，对称连接在压杆一端两侧；2根下压柱，连接轴分别连接在偏心轴承外侧。可以利用偏心轴承旋转过程中的偏心轮廓驱动下压柱实现竖直向下运动，从而带动压板形成下压动作。

1.3" 压杆整体呈“T”字形结构

由于新型烟标取样装置为对称结构，压杆整体被设计成“T”字形。压杆只设计一根，通过连接轴可驱动两侧偏心轮。另外，为操作时方便握住压杆，压杆手持部分设有防滑护套。

1.4" 下压柱与顶板之间设计弹簧

下压柱上部与偏心轴承接触，其下部穿过顶板通过连接块与压板连接，下压柱与顶板之间设计安装弹簧。这样设计的目的：非工作状态时，始终处于顶板和底板的中部。在完成一次烟标取样工作后，释放压杆的同时，压板可以快速退回。使压板在空闲时始终保持同样的高度，方便下一个取样样本的加载。

1.5" 顶板和底座设计成凹字形结构

将顶板和底板设计成凹字形，也满足该装置对称布置的需求。同时，在凹字型结构的上方部分，对称布置螺杆，作为烟标取样装置的支撑件。在凹字形结构的下方部分，布置下压机构、采样样本及裁切装置。

小盒烟标取样装置的研发思路源自对烟草生产行业现状和需求的深刻理解。主要包括以下几点：①在烟草生产过程中，烟标取样操作是烟标上机验证的关键环节。然而，传统的人工操作效率低下且取样误差大，容易影响产品质量。②消费者需求和市场趋势不断变化，烟草产品的规格和型号也在不断更新。一种灵活多样的新型烟标取样装置能够快速适应不同规格和型号的烟标取样需求，帮助企业保持市场敏感度和竞争优势。③研发新型取样装置体现了企业对技术创新的重视，提升了企业在行业内的技术实力和创新形象。④当今社会对环保和节能的要求越来越高。新型取样装置在设计和制造过程中考虑了节能环保因素，采用环保材料，符合现代绿色制造的理念，有助于企业提升环境责任感和可持续发展能力。

2" 设备设计与工作原理

2.1" 设备结构

这种新型小盒烟标取样装置的结构包括以下主要部分，如图2所示。

2.1.1" 机架

机架作为装置的主要支撑构件，由顶板、底座、螺杆和螺帽等组成。顶板与底座之间通过数根可调支撑螺杆连为一体，其位置由螺帽固定。压杆支承座下方与螺杆固定连接，螺杆穿过顶板上的圆孔，其高度可通过螺帽调节。

2.1.2" 下压机构

下压机构由压杆组件、下压组件、压板等组成。压杆组件安装在压杆支承座上，下压组件下端贯穿顶板与下方的压板连接。压杆组件的两偏心轴承分别通过连接轴安装在对应的支承座内，对称连接在压杆一端两侧，压杆通过螺钉固定在连接轴上。压块分别连接在偏心轴承外侧，其下端连接下压柱，并通过连接块与压板连接。压块与偏心轴承接触部分设计成T型凹槽，使偏心轴承旋转工作时下压柱在轴向不发生偏移。压块与顶板之间设计有弹簧，方便取样工作结束后压板向上回到初始位置。

2.1.3" 裁切底板

裁切组件（图3）包括裁切底板和裁切器。为单独列出它们的功能，特细分为2部分。针对不同规格的烟标，设计了不同的裁切模版。将烟标置放于定位模块上，其四周的定位槽恰好与烟标的轮廓线平齐。烟标由定位槽固定，不能在裁切底板上左右移动。裁切底板能保证小盒烟标在裁切样品过程中的准确定位。限位柱与定位孔（图4中的5）配合，确保裁切底板与裁切器的准确定位。

小盒编号器的使用方法：在对烟标样品裁切动作前，将蘸墨后的小盒编号器与小盒烟标对齐。按下小盒编号器后，烟标上就会出现具体的数字编号。数字编号的位置就是小盒烟标的取样位置。将印有数字编号的小盒烟标装入裁切底板，与裁切器完成取样后，能收集到带有数字编号的取样样品。小盒编号器的发明与运用，完全消除了取样样品人工编号误差。

2.1.4" 裁切器

这是设备的核心部件之一，负责实现小盒烟标的裁切取样操作。工作时，在下压机构的施压下，裁切器与裁切底板配合完成对小盒烟标裁切取样。针对不同规格的烟标，设计了不同规格的裁切器。裁切器由裁切器底座、裁切件、裁切器盖板和提手等组成。裁切刀底座上开设有定位孔，裁切件分别设置在裁切刀底座内部。裁切器盖板穿过数个裁切件与裁切器底座连为一体。提手对称布置于裁切器底座两侧。

裁切器底座整体呈顶部开口、内部中空的长方体结构，裁切器底座的底板上贯通开设有数个与裁切件适配的通孔。其中，在裁切器底座的底板上还设置有若干个竖向和横向的螺纹套筒，在裁切器底座的侧板上贯通开设有数个连接孔。裁切件分别围设连接在各个通孔的四周，裁切件为裁切刀头或者是裁切组件。裁切刀头整体呈两端开口内部中空的方形结构，裁切刀头的一端连接在通孔外围，另一端设有斜形刀口。裁切刀座整体呈顶端开口内部中空的方形结构，裁切刀座的顶端为裁切端。裁切器盖板整体呈底部开口内部中空的方形体结构，裁切器盖板的顶板上贯穿开设有与数个裁切件相适配的孔洞。

2.1.5" 表面处理

对新型小盒烟标取样装置表面进行处理。在底座、顶板、可调支撑件、压杆支承座、下压组件和压板的外表面上，均从内至外依序喷涂有注塑层和防锈层以及警示层，警示层上涂有荧光粉。在注塑层上注塑有高分子耐磨材料，防锈层包括环氧富锌底漆和氯化橡胶面漆以及位于环氧富锌底漆和氯化橡胶面漆之间的环氧云铁中间漆，警示层为单一颜色或由数种颜色搭配而成的反光警示带或反光色膜或反光漆。

2.2" 工作原理

上述结构用于一种小盒烟标取样装置。在使用之前，需要将其制作完成并通过人工搬运至指定的工作位置作为备用。使用前，操作人员先将烟标样品放置在烟标裁切底板上，将裁切器向下安装在限位销轴上。裁切器与裁切底板的组合构成裁切组件。将烟标裁切组件放置在取样装置底座上，使烟标裁切组件的一端卡接在限位件内，即可开始下压工作。使用时，操作人员握住压杆向下按压，使偏心轴承旋转过程中带动下压柱使弹簧压缩。下压柱向下移动的过程中，与下压柱连接的连接块带动与之连接的压板向下移动，压板下端按压到下方的烟标裁切组件，直至将烟标裁切完成后停止用力。裁切完成后，缓慢释放下压杆，弹簧复位，下压柱向上移动，带动压板回到起始位置。

工作结束后，取出烟标裁切组件。利用把手向上托起裁切器，从裁切底板上取出的烟标及烟标取样样品。分离并收集取样样品，将烟标样品按编号完成整理排列，可进行下一步的烟标指标数据检测工作。

3" 应用案例分析

3.1" 试验设计

材料：3种不同规格的小盒烟标，分别为规格A、规格B和规格C。

设备：传统烟标取样装置；新型烟标取样装置。

方法：①同一个操作人员分别操作传统烟标取样装置及新型烟标取样装置（针对烟标压痕挺度试验），分别统计完成所需各点位取样样品的时间；②针对各取样样品进行数据分析。对样品的轮廓尺寸进行测量，对比取样样品的尺寸误差。尺寸误差小于10%可认为是合格样品，记录样品的合格率。

3.2" 数据分析

由表1可知，完成单张烟标全部取样点位样品的时间，新型取样装置所用时间减少到了传统取样装置所用时间的约1/10，显著地减少了取样时间，提高了取样效率。样品合格率由传统取样装置的76.40%，提高到了92.87%，有效地提高了样品的合格率。

4" 结论

综上所述，与传统烟标取样装置相比，新型小盒烟标取样装置显著地减少了取样时间，提高了取样效率，有效地提高了烟标样品尺寸的精确性，消除了人工编号误差。该装置具有明显的优势，在使用过程中能满足各种不同规格的小盒烟标，展现出了良好的适应性。由于具有高效的取样效率、良好的取样准确性、灵活多样的适用性等特点，该装置在烟草生产行业中生产过程中具有丰富的实用意义及良好的推广价值。未来，随着科技的不断进步和行业的持续发展，该装置将不断优化、持续改进，有望实现更高级别的智能化升级迭代，并拓展到更广阔的应用领域。因此，可以预见，该装置将可能成为未来烟草生产过程中不可或缺的重要设备。随着该装置的进一步推广及运用，将为行业的发展和壮大作出更大的贡献。

参考文献：

[1] 丁明先，李仕林，王园园，等.一种凹印烟标条小盒追踪标改制印刷辊：CN202122040780.0[P].2022-04-19.

[2] 康吉昌，刘鹏举，王义仁，等.一种用于铝箔拉伸性能检测的取样装置：CN202320918423.6[P].2023-10-03.

[3] 杨晓凡，李学颖，申磊.一种化工化验分析用取样装置：CN202220512984.1[P].2022-07-19.

[4] 张红云，刘雄，吴亚，等.一种样本过滤装置及其取样设备：CN202221881412.7[P].2022-12-13.

[5] 高琳锋，陈欣，常森，等.一种气体自动取样分析装置：CN202220662819.4[P].2022-11-15.

[6] 邬小斌，王孝成，陈卫东.一种用于烟标贴合的烟盒深度测量装置：CN202221166628.5[P].2022-06-14.

[7] 郭方元，林军，汪贤安.一种烟标小盒定量取样器及取样方法：CN202010709557.8[P].2020-10-16.

[8] 刘胜贵，谢雁，陈建德.小盒烟标检测预成型装置：CN201520658431.7[P].2016-01-13.