FX2包裝機(jī)小包透明紙散包檢測裝置設(shè)計及應(yīng)用

蘇猛 黃盛隆 趙文濤 孫文杰 王毓鵬 潘偉

摘要：本文通過對FX2超高速包裝機(jī)組中的753型薄膜小包機(jī)透明紙散包的現(xiàn)象，產(chǎn)生的原因以及解決措施進(jìn)行分析，設(shè)計了一套小包透明紙散包檢測裝置。該裝置利用原機(jī)自帶的TWINCAT控制系統(tǒng)，自主開發(fā)控制程序，加裝一組小包透明紙散包檢測傳感器，可探測到透明紙散包的煙包，并能自動實時跟蹤缺陷煙包在機(jī)器中的位置，準(zhǔn)確剔除透明紙質(zhì)量缺陷煙包，從而杜絕透明紙散包質(zhì)量缺陷的煙包流入成品煙，完善了設(shè)備功能，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：FX2超高速包裝機(jī)組;753型薄膜小包機(jī);透明紙;散包檢測裝置

FX2超高速包裝機(jī)是德國FOCKE公司FX系列產(chǎn)品，額定車速700包/分[1]。該機(jī)組從煙支的進(jìn)入到各種原輔材料的供應(yīng)全部由機(jī)械手自動完成，是機(jī)、電、氣一體化的高科技產(chǎn)品，目前在國內(nèi)煙草生產(chǎn)企業(yè)中最為先進(jìn)的卷包設(shè)備之一[2]。在實際生產(chǎn)應(yīng)用中，753型FX薄膜小包機(jī)存在小包透明紙散包的問題。由于FX2包裝機(jī)原設(shè)計中沒有透明紙包裝質(zhì)量檢測裝置，在透明紙包裝煙包的過程中如果出現(xiàn)散包或者透明紙起皺褶的煙包，該類煙包就會流入成品煙中，透明紙散包屬于嚴(yán)重質(zhì)量缺陷，這種缺陷的煙包流入市場，會給消費者及公司帶來極大的影響。為了解決透明紙散包的煙包流入成品煙的問題，就有必要設(shè)計安裝一套透明紙散包檢測裝置。目前，國內(nèi)外對煙包透明紙散包的檢測裝置和檢測方式有很多，但應(yīng)用在FX2型包裝機(jī)上的不多，加裝在FX2型包裝機(jī)上的散包檢測裝置都是采用外加一套控制器的方式，這樣就會增加很多成本，又會給后期維護(hù)和維修帶來很多工作。本文利用原機(jī)自帶的TWINCAT控制系統(tǒng)，自主開發(fā)編制控制程序，安裝散包檢測傳感器，實現(xiàn)探測到透明紙散包的產(chǎn)品，并能自動跟蹤缺陷煙包，準(zhǔn)確剔除缺陷煙包的功能，從而杜絕透明紙散包質(zhì)量缺陷的煙包流入成品煙，完善了設(shè)備功能。

1?存在的問題和原因分析

長期以來，小盒透明紙散包質(zhì)量缺陷是困擾煙草生產(chǎn)行業(yè)的一個難題，其產(chǎn)生的原因主要有包裝材料和機(jī)械兩方面的因素。（1）包裝材料對小盒透明紙散包的影響。不同廠家和不同品牌的透明紙包裝材料其性能存在差異，使用效果也不同，使小盒透明紙的包裝質(zhì)量受到影響，從而產(chǎn)生散包的現(xiàn)象。（2）機(jī)械因素對小盒透明紙散包的影響。小盒透明紙包裝過程中需要經(jīng)過一系列的導(dǎo)紙輥的傳遞，與拉帶組合粘結(jié)，再經(jīng)透明紙輸送裝置和透明紙裁切裝置，然后到達(dá)預(yù)定位置與煙包結(jié)合經(jīng)過成型轉(zhuǎn)塔，完成煙包頂部與底部以及長側(cè)邊的折疊以及熱封。在這一系列復(fù)雜的傳遞和包裝動作過程中，任何一個環(huán)節(jié)調(diào)整不到位都會造成散包的發(fā)生，使得散包現(xiàn)象難以杜絕。因此，需要設(shè)計加裝一套小包透明紙散包檢測裝置。

2?設(shè)計方案

753型FX薄膜小包機(jī)加裝一套小盒透明紙散包檢測裝置，要能實現(xiàn)以下功能：準(zhǔn)確識別散包缺陷的煙包，跟蹤缺陷煙包在設(shè)備上的實時位置并能準(zhǔn)確在剔除位置剔除缺陷煙包;在觸摸式人機(jī)界面上能查詢散包實時剔除數(shù)量;當(dāng)散包檢測器連續(xù)檢測到3包缺陷煙包時，設(shè)備停機(jī)并在人機(jī)界面上顯示散包故障，并顯示故障指示畫面。

2.1?檢測裝置硬件設(shè)計

由于檢測的對象是煙包上包裹的透明紙，因此檢測器的安裝位置應(yīng)該在透明紙包裝成型，各邊折疊及熱封之后，結(jié)合設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)與機(jī)械空間，最終確定檢測器的安裝位置在成型轉(zhuǎn)塔出口處的通道上。

透明紙包裝材料是無色透明的非金屬材料，對光線不敏感，若采用傳統(tǒng)的視覺檢測系統(tǒng)會產(chǎn)生較大的誤剔率和漏剔率，檢測效果不理想[3]。經(jīng)觀察分析，雖然煙包在機(jī)器通道內(nèi)作高速直線運動，存在一定的檢測難度，但是未包裹好透明紙的煙包的平面會形成松散的皺褶或者變形翹邊等缺陷，因此我們采用機(jī)械元件來探測透明紙的變形，再間接采用電子元件檢測機(jī)械元件的位移，從而生成檢測信號。我們選用了一種散包檢測傳感器，如圖1所示。

用專用的安裝支架替代原有的導(dǎo)軌支架，將散包檢測安裝在軌道1和軌道2正上方。正常煙包經(jīng)過散包檢測時，煙包上平面與檢測器接觸鋼絲之間有一定的空間，不會觸動散包檢測的接觸鋼絲，檢測器輸出正常的高電平信號;當(dāng)有散包的透明紙煙包通過時，翹起的透明紙皺褶就會觸動抬起散包檢測的接觸鋼絲，通過散包檢測的旋轉(zhuǎn)支點帶動檢測桿轉(zhuǎn)動，檢測桿上部的金屬塊會與傳感器的接觸開關(guān)分開，檢測器則輸出缺陷煙包的低電平信號。

2.2?檢測裝置軟件設(shè)計

控制系統(tǒng)采用FX2包裝機(jī)原機(jī)自帶的Beckhoff控制器，自主編制控制程序，實現(xiàn)散包質(zhì)量缺陷煙包的跟蹤、剔除，人機(jī)界面剔除數(shù)量統(tǒng)計查詢，顯示報警故障畫面的功能。

2.2.1 控制程序的設(shè)計

選取753機(jī)組E41.0和E41.7兩個閑置輸入點，把軌道1與軌道2散包檢測的輸出線接到相應(yīng)的Beckhoff輸入模塊。打開相應(yīng)的控制程序，添加如圖2控制程序：

2.2.2 人機(jī)界面的設(shè)計

當(dāng)散包檢測裝置連續(xù)檢測到3包散包煙包時，設(shè)備就會自動停機(jī)，并在人機(jī)界面上顯示紅色報警信息。打開文本編輯器K49，在程序樹Alarm文件夾下753中，添加577行和578行故障顯示配置。

在顯示紅色文本報警信息的同時，為了更加直接的顯示故障位置，進(jìn)行了報警畫面指示的編輯，打開畫面編輯器K50，在空余的577和578行添加散包報警畫面配置。

3?結(jié)論

該小包透明紙檢測裝置投入使用后，能夠有效識別和剔除生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的透明紙散包或松散起皺的缺陷煙包，精確度較高，幾乎杜絕了透明紙散包缺陷煙包流入成品煙中，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。該裝置完美的利用原機(jī)控制系統(tǒng)，節(jié)約了成本，有效彌補(bǔ)現(xiàn)有設(shè)備的不足，具有良好的實用價值和推廣價值。

參考文獻(xiàn)：

[1]?753型FX薄膜小包機(jī)維修保養(yǎng)手冊.FOCKE公司，2009.

[2]?劉彬，F(xiàn)OCKE FX2包裝機(jī)組753型薄膜小包機(jī)增加一種多功能煙包檢測裝置的必要性及可行性，2019.

[3]?祝榮壯，謝劍平，CV-751視覺系統(tǒng)在ZB25包裝機(jī)小盒外觀缺陷檢測上的應(yīng)用[J]. 廣西煙草，2009（6）：18-20.

（作者單位：山東省中煙工業(yè)責(zé)任有限公司青島卷煙廠）