YP11A型裝封箱機(jī)橫條煙檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)研究

楊旭，楊坤華，楊帆，陳翀

（貴州中煙工業(yè)有限責(zé)任公司遵義卷煙廠，貴州 遵義 563000）

在傳統(tǒng)卷煙的裝封箱環(huán)節(jié)，目前大多數(shù)煙草企業(yè)普遍使用的是YP11A型裝封箱機(jī)，該機(jī)型是在YP11型裝封箱機(jī)的基礎(chǔ)上，廣泛吸收國外同類產(chǎn)品的先進(jìn)技術(shù)，研究開發(fā)的額定生產(chǎn)能力為5.6箱/min的裝封箱機(jī)。該機(jī)型主要由橫向輸入部分、堆垛裝置、擴(kuò)口裝置、入箱推進(jìn)裝置、主傳動(dòng)裝置、紙箱成型裝置、膠帶封口裝置、紙箱推送裝置、自動(dòng)進(jìn)料裝置等構(gòu)成。通過各種檢測(cè)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)從條煙的收集、整理到裝箱、封箱等系列過程的全自動(dòng)化程序操作。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于YP11A型裝封箱機(jī)不具有檢測(cè)橫條煙的功能，但前段工序偶爾會(huì)流入橫條煙，導(dǎo)致YP11A型裝封箱機(jī)的入箱推進(jìn)裝置將煙條以橫向的方式推入煙箱中，造成條狀缺陷、箱裝缺條、箱裝缺陷，甚至設(shè)備卡停、卡壞的現(xiàn)象產(chǎn)生。

1 YP11A型裝封箱機(jī)的工作流程

如圖1所示，YP11A型裝封箱機(jī)主要由條煙收集、條煙輸送、條煙裝箱等工序組成。條煙收集主要將同一品牌的卷煙進(jìn)行統(tǒng)一匯集，并改變煙條朝向，通過條煙輸送軌道將煙條輸送到條煙裝箱工序，然后經(jīng)過條煙堆疊、入箱推進(jìn)、封箱貼膠等系列工序完成整個(gè)條煙裝箱工作。整個(gè)流程以全自動(dòng)化的形式進(jìn)行完成，不需要人工干預(yù)。

圖1 YP11A型裝封箱機(jī)工作流程圖

2 現(xiàn)狀分析

在卷煙生產(chǎn)過程中，裝封箱機(jī)主要完成卷煙包裝生產(chǎn)的最后一道工序，即條煙裝箱工作。YP11A型裝封箱機(jī)的來料要求是需要煙條以垂直于橫向輸入裝置的方向（正常煙條）進(jìn)入堆垛裝置。如果煙條以平行或者斜至橫向輸入裝置的方向（橫條煙）進(jìn)入堆垛裝置，則有可能會(huì)造成各種缺陷或故障。通過統(tǒng)計(jì)貴州中煙遵義卷煙廠2020年的數(shù)據(jù)，平均每周會(huì)發(fā)生因橫條煙導(dǎo)致的條煙掛爛6.4條，箱裝缺陷3.2次，設(shè)備損壞的現(xiàn)象也偶有發(fā)生。這極大地影響了產(chǎn)品的質(zhì)量與工廠的生產(chǎn)效率，對(duì)企業(yè)聲譽(yù)、成本造成的影響不可忽視。為此，解決YP11A型裝封箱機(jī)因橫條煙所導(dǎo)致的問題迫在眉睫。

3 原因及問題分析

理論上，不讓橫條煙通過裝封箱機(jī)即可解決這個(gè)問題。但在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，因?yàn)檫M(jìn)入裝封箱機(jī)前的條煙CCD剔除裝置帶煙（遵義廠添加的輔助檢測(cè)裝置，不影響裝封箱工序）、人工誤操作、上游輸送流程流入橫條煙等諸多原因，會(huì)導(dǎo)致橫條煙進(jìn)入條煙裝箱工序，將產(chǎn)生如下問題：（1）若橫條煙進(jìn)入成品，將發(fā)生箱裝缺條質(zhì)量事故；（2）橫條煙在提升過程中可能導(dǎo)致煙條被設(shè)備擠爛，甚至損壞設(shè)備；（3）若橫條煙進(jìn)入箱裝工序后，需停機(jī)并進(jìn)行人工處理，處理該問題耗時(shí)較長，不但增加了操作人員的工作量，降低了設(shè)備效率，還對(duì)操作人員的安全造成了一定的風(fēng)險(xiǎn)。

因?yàn)闄M條煙導(dǎo)致的各種問題不僅影響了產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率，更對(duì)企業(yè)的聲譽(yù)造成了不可估量的影響。為此，要想徹底解決橫條煙帶來的眾多問題，就必須將橫條煙控制在條煙裝箱工序之前，設(shè)計(jì)一種能準(zhǔn)確檢測(cè)橫條煙的裝置，對(duì)流入裝封箱機(jī)的每條煙進(jìn)行朝向檢測(cè)，當(dāng)出現(xiàn)橫條煙時(shí)能夠及時(shí)準(zhǔn)確地報(bào)警，通過人工干預(yù)進(jìn)行處理。

4 設(shè)計(jì)思路及方案

根據(jù)YP11A型裝封箱機(jī)的設(shè)備結(jié)構(gòu)與條煙裝箱工序的工作流程，計(jì)劃在不影響原機(jī)功能的前提下，增加檢測(cè)裝置并修改PLC程序。以下是條煙裝箱的工序流程圖：

從圖2流程圖可以得知，條煙CCD檢測(cè)與條煙裝箱之間有一段距離，且是條煙進(jìn)入YP11A型裝封箱機(jī)之前的最后一道工序。本方案計(jì)劃在此處添加一個(gè)專用于檢測(cè)橫條煙的裝置，當(dāng)檢測(cè)到橫條煙時(shí)，能作停機(jī)處理并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，從而使操作工進(jìn)行人工干預(yù)。

圖2 條煙裝箱工序流程圖

該裝置主要由4個(gè)電容式接近開關(guān)構(gòu)成，固定在塑料框架上，兩邊覆蓋有機(jī)玻璃罩殼，如圖3所示。

圖3 橫條煙檢測(cè)裝置

根據(jù)條煙輸送軌道的寬度與煙條寬度，將4個(gè)接近開關(guān)固定在通道中部，保持同一水平線，每個(gè)接近開關(guān)之間的距離為15～20cm，接近開關(guān)檢測(cè)端部的感應(yīng)電極與煙條的距離為2～5mm，覆蓋整個(gè)條煙。接近開關(guān)的信號(hào)線纜經(jīng)過固定框架上的穿孔連接到Y(jié)P11A型裝封箱機(jī)的主機(jī)PLC。在不影響原機(jī)功能的前提下，對(duì)PLC程序進(jìn)行編寫，具體邏輯如下。

圖4 硬件布置圖

當(dāng)煙條通過接近開關(guān)時(shí)，接近開關(guān)會(huì)產(chǎn)生閉合信號(hào)，給4個(gè)接近開關(guān)設(shè)定一個(gè)時(shí)間常數(shù)T，T=30ms，煙條以不同朝向通過檢測(cè)裝置時(shí)會(huì)有以下幾種現(xiàn)象：（1）當(dāng)正常條煙通過檢測(cè)時(shí)，4個(gè)接近開關(guān)的信號(hào)將同時(shí)被觸發(fā)，先后的時(shí)間差小于T，煙條正常通過；（2）當(dāng)橫條煙通過檢測(cè)時(shí)，4個(gè)接近開關(guān)中的任意一個(gè)或多個(gè)信號(hào)不被觸發(fā)，PLC由此判定當(dāng)前條煙為橫條煙，發(fā)出報(bào)警停機(jī)信號(hào)；（3）當(dāng)煙條斜至通過檢測(cè)時(shí)，4個(gè)接近開關(guān)被觸發(fā)的先后時(shí)間差大于T，PLC判定當(dāng)前條煙為橫條煙，發(fā)出報(bào)警停機(jī)信號(hào)。

煙條正常通過時(shí)，所有設(shè)備均正常運(yùn)行，不需要人工進(jìn)行干預(yù)；當(dāng)發(fā)出報(bào)警停機(jī)信號(hào)時(shí)，該工位的操作工必須將橫條煙取出，才能重新啟動(dòng)設(shè)備。

5 效果驗(yàn)證

通過這樣的檢測(cè)模式，可以有效地將橫條煙控制在了條煙裝箱工序之前，達(dá)到了以下效果：（1）本方案設(shè)計(jì)合理、簡(jiǎn)單、成本低、占地空間小，不影響原機(jī)功能；（2）有效防止因橫條煙進(jìn)入裝封箱機(jī)造成的箱裝缺條質(zhì)量事故（煙箱缺條、裝箱煙條掛爛觸皺、封箱外觀缺陷等）；（3）有效防止因橫條煙進(jìn)入裝封箱機(jī)造成的條煙、紙箱被卡爛的情況，降低產(chǎn)品消耗；（4）提升設(shè)備的運(yùn)行效率，降低操作人員的工作量；（5）將人工取出橫條煙的操作控制在進(jìn)入裝封箱機(jī)前，避免了人為操作的風(fēng)險(xiǎn)性。

6 結(jié)語

本文所述的橫條煙檢測(cè)模式，能夠在不改變?cè)瓩C(jī)功能的前提下，有效地將橫條煙控制在進(jìn)入裝封箱機(jī)前，科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、有效地解決了因橫條煙導(dǎo)致的各種產(chǎn)品缺陷與設(shè)備故障。目前該裝置已安裝在貴州中煙遵義卷煙廠的多條封箱工序上，經(jīng)過近一年的使用及驗(yàn)證，該檢測(cè)裝置運(yùn)行穩(wěn)定，檢測(cè)準(zhǔn)確，能夠有效地檢測(cè)出橫條煙，避免了各種因橫條煙導(dǎo)致的條裝、箱裝缺陷及設(shè)備卡?，F(xiàn)象，不僅提高了產(chǎn)品質(zhì)量與設(shè)備的運(yùn)行效率，還降低了輔料消耗與人工干預(yù)的風(fēng)險(xiǎn)。