YB25包裝機(jī)空模盒檢測(cè)改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

李乾 歐陽(yáng)哲 涂科靜 李榮基 李春

【摘要】空模盒自檢識(shí)別率關(guān)系到第二推進(jìn)器推板、一號(hào)輪維修更換時(shí)間，也影響煙支表面皺褶、變形的頻次。將反射光纖傳感器更換為對(duì)射式光纖傳感器，利用壓縮空氣避免煙沫、碎紙屑進(jìn)入到接收器安裝孔，并將檢測(cè)位置調(diào)到高于模盒內(nèi)框低于表面6 mm處，在機(jī)器相位范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)模盒自檢，同時(shí)在自檢模盒上方安裝兩個(gè)紅外激光漫反射光電開關(guān)，對(duì)模盒上排煙的排列進(jìn)行檢查，提高空模盒自檢識(shí)別率。

【關(guān)鍵詞】YB25包裝機(jī);空模盒;自檢

【DOI 編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2022.02.026

Self-checking Structure Design of Empty Die Box of YB25 Packaging Machine

LI Qian，LI Qian，OUYANG Zhe，TU kejing，LI Rong-ji，LI Chun

（HongyunHonghe Tobacco〈Group〉Huize Cigarette Factory，Qujing 654200，China）

Abstract：The self inspection recognition rate of the empty mold box is related to the maintenance and replacement time of the push plate of the second propeller and the first wheel，and can also affect the frequency of cigarette surface wrinkles and deformation，and even produce defective cigarette packets with small probability：the residual cigarettes are mixed in the packet，the reflective optical fiber sensor is replaced with an opposite optical fiber sensor，and compressed air is used for the installation hole of the receiver to avoid cigarette foam the paper scraps block the detection light，and adjust the detection position to 6mm higher than the low surface of the inner frame of the mold box to realize the mold box self-test within a certain machine phase range. At the same time，two infrared laser diffuse reflection photoelectric switches are installed above the self-test mold box to check the arrangement of smoke exhaust on the mold box，so as to improve the self-test recognition rate of the empty mold box

Key words：YB25 packaging machine;empty die box;self-checking

1前言

ZB25型軟盒包裝機(jī)組是中國(guó)煙草總公司從意大利G.D公司引進(jìn)全套圖樣及制造技術(shù)，經(jīng)研究后研制成功，并在中國(guó)各煙廠推廣使用的中速軟盒包裝設(shè)備。YB25型軟盒包裝機(jī)作為主機(jī)系統(tǒng)，按照包裝工藝流程路線主要由煙支供給處理系統(tǒng)、內(nèi)襯紙供給折疊系統(tǒng)、商標(biāo)紙供給折疊系統(tǒng)、封簽供給折疊系統(tǒng)、煙包裹包成型系統(tǒng)、煙包干燥輸出系統(tǒng)六個(gè)部分組成，其中模盒自檢作為煙支供給處理系統(tǒng)中煙支剔除之后的必不可少的檢測(cè)程序。

模盒內(nèi)的7-6-7型式排列的三層20支煙，將受到觸頭式與光電式空頭與缺支檢測(cè)、煙支錯(cuò)亂檢測(cè)、煙庫(kù)煙支排列不整齊檢測(cè)等質(zhì)量檢測(cè)。當(dāng)模盒的煙支組有缺支、斷頭、空頭等情況存在時(shí)，檢測(cè)器會(huì)發(fā)出電信號(hào)。當(dāng)該模盒左移到壞煙包剔除站位停頓時(shí)，電磁閥控制氣缸動(dòng)作，使剔煙擺桿與凸輪結(jié)合，從而帶動(dòng)剔煙板前后運(yùn)動(dòng)，將不合格煙支組剔除。

2.YB25包裝機(jī)空模盒自檢結(jié)構(gòu)改進(jìn)

2.1現(xiàn)有檢測(cè)存在的問(wèn)題

一號(hào)輪完成煙支組的定型和傳送，經(jīng)檢驗(yàn)合格的20支煙由模盒輸送到一號(hào)輪前面停頓時(shí)，由第二推進(jìn)器把煙支組推向一號(hào)輪內(nèi)。夾緊爪將煙組定位，一號(hào)輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)180°，然后一號(hào)輪推桿將煙組與到位的內(nèi)襯紙推向二號(hào)輪，開始進(jìn)行內(nèi)襯紙包裝。在設(shè)備實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，第二推煙器上的推煙塊、一號(hào)輪兩側(cè)的隨動(dòng)塊、一號(hào)輪夾持臂上的鉤子容易受不規(guī)則煙支組的擠壓而變形和損壞。一號(hào)輪夾持臂的控制凸輪及軸承由于夾緊爪頻繁進(jìn)行夾緊與松開動(dòng)作，容易磨損，可能引起煙支皺褶、刮破，鋁箔紙或煙支組被一號(hào)輪推桿推入二號(hào)輪過(guò)程中，鋁箔紙發(fā)生錯(cuò)位，再經(jīng)過(guò)二號(hào)、三號(hào)輪折疊后產(chǎn)生漏煙支缺陷煙包。

徐友良、鄭以龍[1]在不改變一號(hào)輪的結(jié)構(gòu)與撥桿的實(shí)際尺寸前提下，將一號(hào)輪襯套改為滾針軸承，減少撥軸磨損速度，確保夾緊爪正確張合。改進(jìn)后一號(hào)輪夾緊爪故障頻次明顯降低，縮短修理人員維修時(shí)間，節(jié)約襯套備件費(fèi)用，保證煙支外觀質(zhì)量穩(wěn)定性。

2.1.1模盒自檢識(shí)別率不高

當(dāng)煙庫(kù)下煙通道某煙槽內(nèi)煙支下落不好，被第一推送器推送過(guò)程中變形彎曲，會(huì)觸碰到煙支輸送通道彈性塊檢測(cè)器2S258停機(jī)報(bào)警程序，邏輯上在X位置上剔除相應(yīng)模盒中的煙支和后一模盒中的煙支，如果本該被剔除煙支組的模盒未被剔除干凈，會(huì)在X位置剔除后的模盒利用空模盒檢測(cè)器2B222進(jìn)行檢測(cè)，在機(jī)器相位為150°～170°范圍內(nèi)設(shè)定某一相位（默認(rèn)值為150°）檢測(cè)模盒是否有異物。

由于檢測(cè)范圍是深入模盒內(nèi)部一定位置，高度在模盒偏上位置，不能貫穿模盒進(jìn)行檢測(cè)，因此存在殘存的煙支在模盒右側(cè)或夾雜在模盒左側(cè)端面上，未被空模盒檢測(cè)器識(shí)別出來(lái)，繼續(xù)跟隨模盒運(yùn)行。當(dāng)煙支被推送到一號(hào)輪過(guò)程中，推送器、一號(hào)輪、模盒、過(guò)橋之間發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉，導(dǎo)致一號(hào)輪位置變形或推送器上的推煙塊彎曲變形。

正確的操作規(guī)則為：取出阻礙檢測(cè)塊復(fù)位初始狀態(tài)的變形煙支，手動(dòng)盤車觀察模盒內(nèi)的煙支是否被完成剔除干凈，及時(shí)將煙支組剔除桿收縮帶回的殘余煙支清理干凈，直到模盒內(nèi)整齊排列20支煙支組，才能進(jìn)行高速運(yùn)行。在機(jī)組評(píng)優(yōu)指標(biāo)中，產(chǎn)量占到30%，操作人員會(huì)用鑷子強(qiáng)行將檢測(cè)塊復(fù)位，然后復(fù)位設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行，由于剔除桿為復(fù)合運(yùn)動(dòng)，在剔除桿直線運(yùn)動(dòng)即將到行程終點(diǎn)時(shí)，一邊直線移動(dòng)一邊向左擺動(dòng)，然后再一邊擺動(dòng)一邊直線運(yùn)動(dòng)到某個(gè)位置后直線回程，此時(shí)在回程中將變形的煙支又帶回去，遺留在模盒左側(cè)位置，此時(shí)殘留的煙支可能引發(fā)鋁箔紙堵塞、一號(hào)輪動(dòng)作不精準(zhǔn)、推煙塊彎曲變形等情況。

2.1.2煙支組存在漏檢概率

從理論上分析，盒內(nèi)的煙支組要經(jīng)過(guò)空頭檢測(cè)、缺支檢測(cè)、缺濾嘴檢測(cè)，不可能有彎曲變形的煙支夾雜在煙支組內(nèi)，能進(jìn)行正常的鋁箔紙、商標(biāo)紙、封簽折疊包裝。一般這種煙組被識(shí)別到，包裝機(jī)控制系統(tǒng)會(huì)將對(duì)應(yīng)的商標(biāo)紙、封簽停供，只剩鋁箔紙包裹在五輪出口盤位置進(jìn)行剔除。但是在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中偶爾會(huì)發(fā)現(xiàn)模盒內(nèi)濾嘴排列整齊，煙支組上排某些煙支彎曲變形、卷曲、殘存，煙包外觀符合工藝質(zhì)量要求，但是用手從煙包頂部輕輕滑到底部，中間會(huì)有凸凹感。因此，這種缺陷煙包無(wú)法被小包外觀質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，一旦被抽檢或消費(fèi)者投訴，就屬于重大質(zhì)量缺陷，工廠、車間、班組、機(jī)臺(tái)都將面臨考核責(zé)任。

2.2結(jié)構(gòu)改進(jìn)

2.2.1模盒內(nèi)煙支組上排煙支檢測(cè)

李元洋[2]提出利用ECOS煙支檢測(cè)系統(tǒng)，代替了傳統(tǒng)的機(jī)械式煙支檢測(cè)系統(tǒng)，提高對(duì)模盒內(nèi)煙支空頭和缺支的檢測(cè)精度，同時(shí)能夠精確剔除壞煙，兼顧了煙包質(zhì)量和生產(chǎn)成本。但是目前卷包車間已經(jīng)在剔除工位前額外安裝南京大樹科技的GD小包煙支光學(xué)檢測(cè)器ZN0256。通過(guò)CCD檢測(cè)，該檢測(cè)器能對(duì)缺支、空頭進(jìn)行檢測(cè)，但是依然存在漏剔這種小概率缺陷煙包。如果在剔除后安裝工業(yè)相機(jī)進(jìn)行視覺檢測(cè)，利用閾值、開運(yùn)算區(qū)域、腐蝕區(qū)域、獨(dú)立非聯(lián)通域等圖像處理，能識(shí)別出被點(diǎn)燃端煙支的彎曲、少支、殘存等問(wèn)題，但煙支被點(diǎn)燃端空間比較狹小，煙沫、紙屑位置比較多，干擾因素不可避免，因此安裝難度較大。如果安裝在模盒上方的有機(jī)玻璃板上，在模盒上排煙的特定區(qū)域進(jìn)行輪廓識(shí)別，同時(shí)也能對(duì)部分水松紙、卷煙外觀進(jìn)行檢測(cè)，但是由于操作人員每班必須對(duì)包裝設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)，缺陷煙支組進(jìn)行確認(rèn)等操作，有機(jī)玻璃板被打開的頻次較高，包裝機(jī)在高速運(yùn)行時(shí)候，輕微的震動(dòng)將對(duì)工業(yè)相機(jī)圖像預(yù)處理產(chǎn)生影響，因此這種方式的可靠性與可操作性不高。

當(dāng)機(jī)器視覺不能滿足相關(guān)要求后，可以采用兩種方式對(duì)上排煙進(jìn)行煙支的檢測(cè)。

第一種就是采用博億BL-100N激光位移傳感器，精度能達(dá)到0.01 mm，光束直徑最大為0.5 mm，通過(guò)特定的支架安裝在模盒兩側(cè)2 mm，配轉(zhuǎn)換模塊，可以在工控機(jī)或電腦上實(shí)時(shí)讀出位移數(shù)據(jù)，并通過(guò)特定的軟件進(jìn)行邏輯關(guān)系計(jì)算。

第二種就是在自檢模盒輸送帶上方的蓋板進(jìn)行改造，在模盒兩側(cè)2 mm位置分別對(duì)蓋板加工5 mm的螺紋孔。洛施達(dá)M5紅外激光漫反射光電開關(guān)檢測(cè)探頭分別安裝在蓋板兩個(gè)M5的螺紋孔內(nèi)，并用鎖緊環(huán)進(jìn)行位置固定。將紅外激光漫反射光電開關(guān)檢測(cè)距離調(diào)節(jié)為定制0.5 mm的圓斑，調(diào)節(jié)到剛好檢測(cè)上排煙支間空隙處，并通過(guò)對(duì)剔除桿電磁閥接線端引入一條線到控制器輸入端，同時(shí)也將兩個(gè)紅外激光漫反射光電開關(guān)輸出信號(hào)接入到控制輸入端。

當(dāng)電磁閥通電，說(shuō)明對(duì)模盒內(nèi)的煙支進(jìn)行剔除動(dòng)作，控制器對(duì)兩個(gè)紅外激光漫反射光電開關(guān)輸出信號(hào)進(jìn)行邏輯判斷：當(dāng)兩個(gè)無(wú)高電平信號(hào)，說(shuō)明模盒內(nèi)的煙支已經(jīng)剔除;當(dāng)同時(shí)為高電平，說(shuō)明煙支組無(wú)彎曲或者殘缺;當(dāng)兩個(gè)信號(hào)不同步，說(shuō)明模盒內(nèi)的煙支出現(xiàn)異常，調(diào)用模盒剔除無(wú)效停止程序，讓操作工進(jìn)行確認(rèn);當(dāng)連續(xù)檢測(cè)五組連續(xù)兩個(gè)信號(hào)同為高電平信號(hào)后，控制器不再進(jìn)行邏輯判斷，等待剔除桿電磁閥新的觸發(fā)循環(huán)。

由于第一種檢測(cè)器比較大，需要特定的軟件安裝在電腦上，工業(yè)控制可行性不好。第二種體積較小，安裝簡(jiǎn)單，可以方便與現(xiàn)有的控制系統(tǒng)進(jìn)行互聯(lián)。

2.2.2空模盒自檢結(jié)構(gòu)改進(jìn)

李亮，喬建軍，劉彬等人[3]利用設(shè)在模盒輸送帶一側(cè)的兩組反射式光纖傳感器對(duì)空模盒檢測(cè)，可以更加精準(zhǔn)識(shí)別到包裝模盒內(nèi)的煙支存在與否，但也是固定相位的兩個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，僅僅是新添加一組漫反射光纖傳感器，并不能對(duì)模盒的內(nèi)部進(jìn)行規(guī)定角度范圍的檢測(cè)，因此識(shí)別精度提升空間依然存在。因此如何讀出控制系統(tǒng)機(jī)器相位及其作用，由于GDX1包裝機(jī)MICRO II控制系統(tǒng)開放性差、數(shù)據(jù)采集困難、信息化融合難等問(wèn)題[4]，無(wú)法通過(guò)數(shù)據(jù)接口對(duì)編碼器數(shù)據(jù)采集。而模盒輸送帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由槽輪間歇機(jī)構(gòu)、同步齒輪、同步齒形帶、齒輪帶張緊機(jī)構(gòu)、煙支模盒組成，其作用是將排列好的煙組輸送到第二推進(jìn)器位置。槽輪間歇機(jī)構(gòu)通過(guò)花鍵軸與同步帶輪連接，帶動(dòng)模盒輸送帶做間歇運(yùn)動(dòng)，模盒輸送帶在停頓期間第一、第二推進(jìn)器、觸頭式煙支檢測(cè)器、不合格煙組剔除機(jī)構(gòu)工作，前進(jìn)時(shí)帶動(dòng)煙支模盒向前運(yùn)動(dòng)[5]。大樹科技通過(guò)在模盒輸送帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中盤車手輪配合的齒輪軸上安裝編碼器，為煙支模盒空頭、缺支提供檢測(cè)相位，因此可以通過(guò)控制器讀出相關(guān)機(jī)器相位。

空模盒自檢結(jié)構(gòu)改進(jìn)裝置由對(duì)射光纖傳感器、放大器、氣管接頭、調(diào)壓閥、控制器組成，如圖1所示。光纖傳感器發(fā)射段安裝在原模盒自檢工位，檢測(cè)相位為[233-186（下一個(gè)機(jī)器相位）]，檢測(cè)頭通過(guò)鎖緊螺母固定在左側(cè)軌道上。因?yàn)闊熤?biāo)準(zhǔn)圓周為24.3 mm，直徑為7.73 mm，因此中心位于模盒底部上方6 mm，既能避免模盒內(nèi)煙沫誤檢，也能最大程度發(fā)現(xiàn)殘存的煙支的存在。光纖傳感器接受段也是利用螺紋副安裝在對(duì)應(yīng)的另一側(cè)軌道內(nèi)，氣管接頭安裝在軌道外側(cè)的氣孔上方，從YB25小包機(jī)壓縮空氣接頭引入氣管到調(diào)壓閥、氣管接頭，氣孔底部對(duì)著探頭安裝孔，氣壓調(diào)節(jié)為0.1bar，避免煙沫、破紙屑進(jìn)入到接收端安裝孔內(nèi)，從而引發(fā)誤檢。

當(dāng)缺支檢測(cè)、空頭檢測(cè)、彈性臂檢測(cè)、杠桿檢測(cè)利用移位程序在X位置上剔除相應(yīng)模盒中的煙支時(shí)，如果本該被剔除煙支組的模盒未被剔除干凈，對(duì)射光纖將在模盒運(yùn)動(dòng)相位檢測(cè)異物存在，發(fā)出高電平信號(hào)，放大器輸出的高電平接入之前接線端，調(diào)用包裝機(jī)模盒自檢停機(jī)程序，提示操作人員進(jìn)行再次確認(rèn)。因此操作人員在清理彈性臂檢測(cè)變形的煙支后，可以復(fù)位低速運(yùn)行包裝機(jī)，不必再人工盤車觀察模盒內(nèi)煙支組情況，可以提高設(shè)備運(yùn)行效率，降低偶發(fā)缺陷煙包的產(chǎn)生。

3總結(jié)

本文僅是從質(zhì)量追溯產(chǎn)生的原因，以及設(shè)備檢測(cè)的盲區(qū)為出發(fā)點(diǎn)，借鑒相關(guān)技術(shù)提出相關(guān)解決方案，并未進(jìn)行設(shè)備安裝調(diào)試運(yùn)行，希望在保持產(chǎn)品質(zhì)量前提下，盡量降低輔料物耗，不斷完善操作規(guī)程，嚴(yán)格控制偶發(fā)質(zhì)量缺陷煙包流入下道工序，降低車間翻箱頻次與翻箱的條數(shù)，為集團(tuán)高質(zhì)量發(fā)展夯實(shí)質(zhì)量根基。

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