條盒煙輸送及裝封箱機系統(tǒng)工藝探討

陳占民，鄒建康

0　引言

目前國內的卷煙廠里包裝機組生產的條盒產品所使用的裝封箱工藝流程均采用各臺包裝機組生產的條盒經過條盒提升機＋條盒輸送機再通過垂直排包機 （平條方式、立條方式、氣墊方式或選道下滑道＋橫向收集機方式）實現(xiàn)條盒的下降及縱橫向轉換，把多臺包裝機組生產的同一品牌規(guī)格的條盒輸送到裝封箱機前，再送入裝封箱機內的堆垛裝置，按數(shù)量要求進行堆垛（一般為一層5條堆5層共25條，兩個25條裝入一個紙箱），堆垛完成的條盒煙垛由輸入推子推入紙箱進行裝封箱。這種采用同一品牌規(guī)格的多臺包裝機對接1臺裝封箱機的混裝工藝模式，當某一臺包裝機條盒出現(xiàn)質量問題時，必須把該裝封箱機對應的多臺包裝機某一時段的成品箱全部開箱檢查，才能查找到出現(xiàn)質量問題的條盒產品，翻箱工作量較大，非常不利于條盒產品質量的追溯和控制管理。為解決這個問題，以陜西中煙澄城卷煙廠易地技改項目裝封箱機及條煙輸送系統(tǒng)為例，對條煙盒輸送及裝封箱機系統(tǒng)工藝進行探討，提出了在條盒生產裝封箱過程中出現(xiàn)質量問題可快速準確追溯和控制的新型生產系統(tǒng)工藝模式。

1　目前國內外技術現(xiàn)狀分析

1.1　國外現(xiàn)狀

國外卷煙廠條煙裝封箱一般采用一臺包裝機組對接一臺裝封箱機的方式，很少有采用集中裝封箱的方式。國外裝封箱機生產商德國FOCKE公司、意大利SENZANI公司所生產的裝封箱機其裝封箱模式均采用條煙進入裝封箱機內的堆垛裝置，按每層5條，每垛5層25條的方式進行堆垛，堆垛完成的條煙由輸入推子推入紙箱進行裝封箱的模式，設計生產能力在4～6件/分鐘。

1.2　國內現(xiàn)狀

90年代以前，我國煙草行業(yè)一直采用人工來實現(xiàn)煙條的裝封箱。進入90年代，國內一些煙廠先后引進了德國FOCKE公司生產的465/485/486，意大利SENZANI公司生產的S2000等裝封箱機型。九五期間，中煙機集團公司以引進、消化吸收的方式對德國FOCKE465裝封箱機進行了國產化轉型，由青島頤中生產，型號為YP11（4條/分鐘）。

隨著中國煙草的大力發(fā)展，各卷煙廠均采用了條煙集中輸送集中裝封箱的工藝模式，裝封箱機也由最先的YP11（青島頤中，4 件/分鐘），發(fā)展到 YP13（東方機器，6件/分鐘）、YP18（許昌煙機，6 件/分鐘）、YP19（青島頤中，6件/分鐘）等機型。以上機型均采用條煙進入裝封箱機內的堆垛裝置，按每層5條，每垛5層25條的方式進行堆垛，堆垛完成的條煙由輸入推子推入紙箱進行裝封箱的模式，設計生產能力在4～6件/分鐘。

1.3　國內外現(xiàn)狀的對比分析

我國煙草行業(yè)的裝封箱機技術開始是走引進消化吸收的路子，但國外卷煙廠一般采用一臺包裝機組對接一臺裝封箱機的方式，我國從九十年代末開始采用條煙集中輸送集中裝封箱的工藝模式，其使用情況與國外不完全一致。

隨著近20年的發(fā)展，我國煙草行業(yè)的裝封箱已逐步形成了條煙提升機＋條煙鏈板輸送機把同一規(guī)格的多機臺條煙輸送到裝封箱機前，通過垂直排包機（平條方式、立條方式、氣墊方式或選道下滑道＋橫向收集機方式）實現(xiàn)條煙的下降及縱橫向轉換，再進入裝封箱機內的堆垛裝置，按每層5條，每垛5層25條的方式進行堆垛，堆垛完成的條煙由輸入推子推入紙箱進行裝封箱模式，裝封箱機的技術水平與國外同類產品已基本一致，已基本取代了進口產品。

近幾年卷煙廠物流自動化、信息化程度越來越高，裝封箱完成的成品煙箱經一號工程碼打貼標后，自動進入成品立庫。在卷煙廠成品煙箱進庫、出庫以及商業(yè)配送環(huán)節(jié)，都實現(xiàn)了信息化追蹤。由于我國現(xiàn)有的裝封箱模式造成每件成品煙箱內混裝有多臺包裝機組條煙，信息只能追蹤到裝封箱機組，而一臺裝封箱機組對接有4～6臺包裝機組，如出現(xiàn)質量問題，需把這臺裝封箱機組對應的4～6臺包裝機組的煙箱全部開箱檢查，才能查找到有質量問題的條煙，質量追溯的工作量大，準確性低，成本高，是急待解決的問題。

2　條盒煙輸送及裝封箱機系統(tǒng)新工藝流程方案分析

在卷煙包裝生產過程中，包裝機生產的卷煙小包、條盒上均有條形碼，成品煙裝箱后紙箱上也有一號工程碼，在卷煙生產和物流環(huán)節(jié)中，均可通過一號工程碼、條形碼對卷煙產品進行信息追蹤。

現(xiàn)有的裝封箱模式由于采用的是多臺包裝機組生產的同一品牌的條煙混裝模式，當某一臺包裝機組卷煙出現(xiàn)質量問題時，通過一號工程碼只能追蹤到裝封箱機機臺，必須把該裝封箱機對應的多臺包裝機某一時段的成品煙箱全部開箱檢查，才能查找到出現(xiàn)質量問題的卷煙。由于一臺裝封箱機正常對接4～6臺包裝機組，造成開箱查找的工作量增加了4～6倍，不利于卷煙質量的追溯和控制。

要實現(xiàn)卷煙質量通過一號工程碼直接追溯到單一包裝機組，必須實現(xiàn)單一紙箱裝單一包裝機組卷煙的要求，同時相關包裝機組信息實現(xiàn)和一號工程碼一對一捆綁或在成品煙箱上打質量追蹤碼，才能實現(xiàn)通過一號工程碼或質量追蹤碼追蹤到該件卷煙包裝機組的相關信息，實現(xiàn)卷煙質量的快速準確追蹤和控制。

方案采用單一包裝機組條煙單獨堆垛，煙垛周轉箱輸送至裝封箱機進行裝封箱的工藝模式。每一臺包裝機組通過條煙鏈板輸送機對接一臺條煙堆垛機，實現(xiàn)單一包裝機組條煙50條（25條）的堆垛并裝入周轉箱，每個周轉箱底部均設置有RFID碼，煙垛裝入周轉箱時，讀寫頭把相關信息（包裝機組、生產時間、品牌等）寫入周轉箱上的RFID碼，實現(xiàn)周轉箱（實箱）帶信息輸送。周轉箱輸送到裝封箱機組前端時，RFID讀寫頭讀取周轉箱上的品牌信息，并根據(jù)每臺裝封箱機實際生產品牌情況，選擇進入不同的裝封箱機組。

方案采用單一包裝機組條煙單獨堆垛后，新的裝封箱機組取消了堆垛裝置，每一臺裝封箱機組可同時實現(xiàn)兩個品牌條煙的裝封箱，生產能力可達8件/分鐘，可減少裝封箱機組數(shù)量，降低投資成本。兩個品牌的條煙周轉箱在進入裝封箱機推條裝置前，RFID讀寫頭讀取周轉箱上的品牌信息，裝封箱機組控制系統(tǒng)根據(jù)RFID碼品牌信息選擇不同的紙箱并提供到裝封箱的裝箱位置進行裝箱，成品煙箱在裝封箱機組出口掃描煙箱條碼并和RIFD碼比對無誤后，提供信息給一號工程碼打貼標系統(tǒng)用于觸發(fā)不同品牌的一號工程碼打貼標機進行打貼標。緊接著進行掃碼，讀取成品煙箱上的一號工程碼，由裝封箱機組控制系統(tǒng)把該件煙箱的相關信息（包裝機組、生產時間、品牌等）和一號工程碼進行捆綁，并提供給成品庫信息系統(tǒng)。當某包裝機組出現(xiàn)質量問題時，可通過成品庫信息系統(tǒng)查詢到對應的成品煙箱信息。其工藝流程如圖1所示。

圖1　工藝流程圖

3　系統(tǒng)工藝主要技術創(chuàng)新

采用單一包裝機臺條盒煙單獨堆垛裝入煙垛周轉箱，煙垛周轉箱攜帶信息輸送分配至每一臺裝封箱機的進煙方式，實現(xiàn)單件煙箱包裝單一包裝機臺條盒煙的裝封箱模式。

條盒煙紙箱（件煙）一號工程碼信息和條盒煙包裝機組相關信息捆綁存儲，當某個包裝機臺某個時段出現(xiàn)質量問題時，可通過條盒煙紙箱一號工程碼追蹤查詢出該機臺某時段生產的件煙的位置，實現(xiàn)條盒煙紙箱（件煙）質量追溯到包裝機臺的目的。

采用雙紙箱庫，實現(xiàn)每一臺裝封箱機組可同時進行兩個品牌條煙的裝封箱，生產能力可達8件/分鐘，可減少裝封箱機組數(shù)量，降低投資成本。

4　系統(tǒng)工藝設備組成

系統(tǒng)工藝設備由條煙輸送系統(tǒng)、煙垛周轉箱輸送系統(tǒng)、雙品牌裝封箱機、電控系統(tǒng)、煙箱輸送系統(tǒng)組成。

5　條煙輸送及裝封箱機系統(tǒng)工藝流程方案設計

5.1　概述

根據(jù)陜西中煙澄城卷煙廠易地技改項目條煙輸送及裝封箱機系統(tǒng)需求，北京達特集成技術有限責任公司與東方機器制造（昆明）有限公司針對澄城卷煙廠易地技改項目的實際情況，對條盒煙輸送及裝封箱機系統(tǒng)工藝流程初步設計方案進行了充分的技術研討。

項目根據(jù)澄城卷煙廠卷接包及裝封箱設備平面布局圖及設備分組情況，將條煙輸送系統(tǒng)分為兩條線進行布置，每條線布置5臺卷包機組，共10臺卷包機組。其中近期布置6臺中速機組的條煙輸送系統(tǒng)，遠期預留4臺包裝機組位置，本廠一般生產3～4個品牌的條煙。

如果按目前國內的卷煙廠包裝機組生產的條盒產品所使用的裝封箱工藝流程布置，如圖1所示，各臺包裝機組生產的條盒經過條盒提升機＋條煙輸送機再通過垂直排包機實現(xiàn)條盒的下降及縱橫向轉換，把多臺包裝機組生產的同一品牌規(guī)格的條盒煙輸送到裝封箱機內的堆垛裝置，按一層5條堆5層共25條，兩個25條由輸入推子推入紙箱進行裝封箱，需要4臺裝封箱機才能滿足生產要求，不能實現(xiàn)條盒煙紙箱（件煙）質量追溯到包裝機臺的信息管理。

按條盒煙輸送及裝封箱機系統(tǒng)新工藝流程布置，如圖3所示，項目系統(tǒng)由條煙輸送線、條盒煙堆垛裝置、煙垛周轉箱、RFID碼系統(tǒng)、周轉箱輸送線、雙品牌高速裝封箱機、電控系統(tǒng)等組成。

圖2　傳統(tǒng)工藝的條煙輸送系統(tǒng)及裝封箱機系統(tǒng)Fig.2 The traditional process of the smoke transport system and sealing machine system

圖3　新工藝的條煙輸送系統(tǒng)及裝封箱機系統(tǒng)局部圖Fig.3 New process of cigarette conveying system and local sealing machine system diagram

6臺包裝機組對應的條煙堆垛機堆好的煙垛匯流在1臺煙垛匯總輸送機，條煙周轉箱匯總輸送機經過對應的2臺裝封箱機組，每個煙垛均可任選進入1臺裝封箱機。條煙周轉箱匯總輸送機末端設置有人工裝箱裝置，當前端設備出現(xiàn)故障時，可以在此進行人工裝箱。

每臺包裝機組包裝好的條煙經S型條煙提升機提升至高架條煙輸送機，由高架條煙輸送機輸送至對應的1臺條煙C型下滑裝置，經推煙裝置把條煙推入條煙C型下滑裝置下降、轉向后由條煙皮帶機送入條煙堆垛機。條煙堆垛前應由設置在輸送線上的條煙外觀檢測裝置對條煙外觀進行檢測，剔除不合格條煙。合格的條煙由設置在對應單一包裝機組的條煙堆垛機把條煙按5條×5層方式進行堆垛，堆好的2個25條煙垛推入條煙周轉箱，該工位設置有RFID碼讀寫頭，當把煙垛推入條煙周轉箱時，RFID碼讀寫頭把該煙垛的品牌、機臺信息寫入該工位的條煙周轉箱底部的RFID碼上，條煙周轉箱通過移載裝置送上匯總環(huán)形輸送線，如此循環(huán)，完成煙垛的匯總輸送。

條煙周轉箱匯總輸送機對應2臺裝封箱機，當條煙周轉箱輸送到對應工位時，煙垛匯總輸送機停頓，設置在該工位的RFID碼讀寫頭掃描該條煙周轉箱底部的RFID碼信息，進行判斷分選進入規(guī)定的裝封箱機，移載裝置把條煙周轉箱移入裝封箱機前的條煙周轉箱輸送機，條煙周轉箱輸送機把煙垛輸送至裝封箱機推垛工位，每一臺裝封箱機組可實現(xiàn)同時兩個品牌條盒的裝封箱生產。兩個品牌的煙垛周轉箱在裝封箱機組推條裝置前，推垛工位的RFID碼讀寫頭掃描該工位的條煙周轉箱底部RFID條碼的品牌信息，裝封箱機組控制系統(tǒng)根據(jù)RFID碼品牌信息選擇不同的紙箱進行裝封箱生產。成品煙箱在裝封箱機組出口進行打貼標一號工程碼，設置于后端的條碼閱讀器把該件煙的一號工程碼提供給條煙輸送控制系統(tǒng)，系統(tǒng)自動把該件煙的一號工程碼和包裝機組、生產時間、品牌等信息捆綁存儲，提供給工程控制中心信息系統(tǒng)。當某包裝機組出現(xiàn)質量問題時，可通過成品庫信息系統(tǒng)查詢到對應的成品煙箱信息。

新方案采用條煙單機臺提升輸送，單機臺下滑排包、堆垛，單機臺煙垛輸送，使用雙品牌高速裝封箱機可節(jié)省2臺裝封箱機，使每件煙箱內的條煙均為同一臺包裝機組生產的，實現(xiàn)了條煙質量可追溯至包裝機臺。

5.2　系統(tǒng)關鍵設備

（1）條煙輸送線。條盒煙輸送線采用S型條煙提升機＋高架鏈板輸送機方式，模塊化設計，結構簡單，布置方便，包裝機組更換或位置變化時方便改造。鏈板輸送機動力頭采用單道單電機模式（配變頻器），單道堵煙、故障或某臺包裝機組停產時能任意單獨啟停，避免了條煙堵塞造成的條煙質量問題和單道停機造成的能源浪費。

（2）條煙堆垛機。用途：條煙堆垛機主要用于單道條煙的自動收集并按裝箱要求堆成5×5（25條，標準煙/中支煙）或5×10（50條，細支煙）的煙垛，并把煙垛推入周轉箱，實現(xiàn)后續(xù)裝封箱機單一紙箱裝單一包裝機組條煙的需求。

（3）煙垛周轉箱。煙垛周轉箱用于將條狀盒裝成品從堆垛設備出來裝入周轉箱經輸送到裝封箱機后進行裝箱。在墊板底部有一種可用于信息存儲、讀取的存儲器（RFID碼），滿足企業(yè)的信息管理要求。

（4）煙垛周轉箱輸送線。煙垛周轉箱輸送線用于條煙堆垛機和裝封箱機之間的輸送。單機臺堆好的煙垛裝入周轉箱，并把對應的包裝機組信息寫入周轉箱底部的RFID碼上，當輸送至裝封箱機組前，讀寫頭讀取RFID碼上的信息，并根據(jù)每臺裝封箱機組生產品牌信息，選擇進入不同的裝封箱機組。煙垛周轉箱輸送線可根據(jù)用戶場地情況進行不同的布置，可布置在架空的平臺上充分利用裝封箱間的空間，也可以布置在地面方便操作維護。主要由集放式電動滾筒輸送機、周轉箱匯流裝置、往復式升降機、周轉箱旋轉裝置、周轉箱存儲裝置等設備組成。

（5）雙品牌高速裝封箱機。目前使用的裝封箱機均采用多機臺混裝的裝封箱模式，其工作原理為：條盒煙經過小皮帶輸送進入裝封箱機內的堆垛裝置后每5條為一層向上堆垛一次，每垛5層共25條，25條堆垛完成后由輸入推子推入紙箱，再次堆垛好25條時輸入推子再進行第二次推垛，完成1件煙（50條）的裝箱過程，在進行第3次堆垛的同時，第1件裝完的煙箱被推出，在推出過程中完成折箱蓋、封膠帶，同時進行第2個紙箱從紙箱庫吸下并成型，進行第2個裝封箱流程。裝封箱機設計能力只能達到 4～6 件/分鐘。

新裝封箱機系統(tǒng)采用單一紙箱裝單一包裝機組的裝封箱模式，取消了裝封箱機內的堆垛機構，條煙在輸送環(huán)節(jié)進行單機臺堆垛，煙垛由周轉箱帶信息輸送到裝封箱機入口，送來的煙垛是單一品牌煙垛，裝封箱機采用同時多品牌裝封箱，即設置2個或多個紙箱庫，裝封箱機控制系統(tǒng)根據(jù)煙垛品牌抓取對應品牌的紙箱庫的紙箱來進行裝封箱，能力達8件/分鐘。

6　結論

隨著卷煙行業(yè)工業(yè)自動化生產對產品質量要求的不斷提高，信息化管理必須高效準確，創(chuàng)新設計一種單件煙箱包裝單一包裝機組生產的條盒煙的裝封箱系統(tǒng)方式，當產品質量出現(xiàn)問題時，通過信息管理系統(tǒng)，輸入包裝機組的相關信息查找到對應的一號工程碼，就可以在成品庫里及時準確地查找到所要找的產品，對實現(xiàn)卷煙質量的準確追蹤和控制具有十分重要的意義。使用1臺雙品牌高速裝封箱機可代替2臺傳統(tǒng)裝封箱機，降低了投資成本。這種系統(tǒng)通過模塊化和柔性化設計，是未來條盒煙輸送及裝封箱機系統(tǒng)工藝流程的發(fā)展方向。

參考文獻：

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