摘 要:對(duì)透明紙的特性進(jìn)行了研究,分析了其影響煙包包裝質(zhì)量的主要因素。從機(jī)械、電氣、軟件、硬件等不同層面分析了盒外透明紙和拉帶的輸送結(jié)構(gòu),結(jié)合加工工藝,研究了在實(shí)際工況下透明紙和拉帶輸送的控制過(guò)程。研究保證了透明紙包裝工藝在機(jī)器高速工況下的穩(wěn)定性和可靠性,為提升煙包包裝質(zhì)量提供了有力支撐。
關(guān)鍵詞:包裝機(jī);透明紙;包裝質(zhì)量;卷煙產(chǎn)品
中圖分類號(hào):TS452+.7""" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A""" 文章編號(hào):1671-0797(2025)02-0049-03
DOI:10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2025.02.012
0""" 引言
在小盒煙包裝工藝中,除內(nèi)框紙、商標(biāo)紙外,透明紙包裝也是不可缺少的一部分,主要有賽璐玢薄膜(俗稱“玻璃紙”)及聚丙烯薄膜等種類[1]。
完美的透明紙包裝不僅能起到美化煙包的作用,還能隔絕空氣水汽,延長(zhǎng)煙支香氣存留。因此,各個(gè)煙廠對(duì)相關(guān)工藝進(jìn)行了研究:盧中焱等研制了透明紙自動(dòng)調(diào)偏裝置,減少了繞卷時(shí)透明紙與紙芯之間的偏移[2];段興坤等采用模糊聚類的數(shù)學(xué)手段解決小包透明紙拉線斷殘及難拉開(kāi)的問(wèn)題[3];李乾等設(shè)計(jì)了一種透明紙跑偏檢測(cè)裝置,能精準(zhǔn)控制透明紙搭扣在規(guī)定范圍內(nèi)[4]。為提高包裝質(zhì)量,減少客戶投訴,須針對(duì)性分析透明紙?zhí)匦?,完善相關(guān)包裝工藝。
1""" 透明紙?zhí)匦约凹庸すに?/p>
1.1""" 特性分析
在2019年的消費(fèi)者反饋報(bào)告中,35%左右的卷煙產(chǎn)品投訴與透明紙相關(guān)。造成透明紙質(zhì)量問(wèn)題的原因主要如下:
1)靜電原因。透明紙卷在加工、運(yùn)輸過(guò)程中會(huì)因摩擦產(chǎn)生靜電積累,甚至能達(dá)到5 kV的靜電電壓[5]。靜電過(guò)大會(huì)影響輸送的效果,導(dǎo)致長(zhǎng)角、褶皺。除做好倉(cāng)庫(kù)材料的靜電消除外,還需要一個(gè)合理的透明紙展開(kāi)控制。
2)規(guī)格原因。煙廠換牌生產(chǎn)時(shí)會(huì)更換透明紙規(guī)格,不同尺寸的紙張?jiān)谒图垥r(shí)會(huì)產(chǎn)生邊沿波動(dòng),導(dǎo)致折疊歪斜[2]。需要進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)搭配糾偏動(dòng)作,保證輸送位置在允許偏差范圍內(nèi)。
1.2""" 機(jī)械結(jié)構(gòu)及加工工藝
1.2.1""" 硬盒小包透明紙包裝工藝
盒外透明紙包裝機(jī)主要由機(jī)身部件、硬盒小包輸入部分、拉帶供給部分、透明紙供給部分、可調(diào)式包裝成型部分、透明紙小包兩端折疊和疊包部分、透明紙小包輸出部分七個(gè)部分組成。
1)機(jī)身部件:內(nèi)部放置主電機(jī)和主傳動(dòng),連接機(jī)身上的軸、齒輪、凸輪和連桿機(jī)構(gòu)等進(jìn)行傳動(dòng)。油泵和油箱維持整個(gè)包裝機(jī)的潤(rùn)滑供給。
2)硬盒小包輸入部分:機(jī)器運(yùn)行的端部,將煙包由輸送帶送入機(jī)器成型輪上。
3)拉帶供給部分:位于機(jī)器左上方,它的功用是將拉帶與透明紙粘接,隨后與透明紙一起輸送。
4)透明紙供給部分:位于機(jī)器的正前上方和機(jī)器后面,透明紙卷料車(chē)、透明紙卷提升器和透明紙筒架部件保證備料的提供,經(jīng)過(guò)輸送部件、拼接部件、糾偏部件、裁切部件等一系列裝置,使?jié)M足質(zhì)量要求的透明紙輸送到成型輪前。
5)可調(diào)式包裝成型部分:位于機(jī)器的中間,由槽輪機(jī)構(gòu)導(dǎo)向進(jìn)行間歇旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),完成透明紙側(cè)長(zhǎng)邊的折疊和熱封。
6)透明紙小包兩端折疊和疊包部分:位于機(jī)器的中間偏右側(cè),完成煙包兩端透明紙的折疊和熱封。
7)透明紙小包輸出部分:位于機(jī)器的右端,剔除不合格的煙包,保證下一道工序的煙包有合格的外包裝。
透明紙經(jīng)過(guò)輸送處理后與拉帶可靠粘合,切割定長(zhǎng)后呈“ ”形包裹由輸入部件傳送來(lái)的硬盒小包。先對(duì)煙包兩端面進(jìn)行折疊,然后通過(guò)旋轉(zhuǎn)動(dòng)作完成兩側(cè)長(zhǎng)邊的折疊和熱封,最后折疊兩端面的小翼并熱封??傮w加工工藝如圖1所示。
1.2.2""" 透明紙輸送機(jī)構(gòu)
透明紙輸送機(jī)構(gòu)的機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖2所示。
透明紙卷放置在備料軸上,釋放的透明紙經(jīng)送紙輥展開(kāi)、定位、導(dǎo)向等動(dòng)作后,沿導(dǎo)向輪垂直向下輸入到拼接裝置中。
1.2.3""" 拉帶輸送機(jī)構(gòu)
拉帶輸送機(jī)構(gòu)的機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖3所示。
拉帶紙卷放置在備料軸上,受電機(jī)控制,經(jīng)由一系列導(dǎo)向軸導(dǎo)向,與透明紙粘合。粘合好的透明紙、拉帶輸送至輥輪處進(jìn)行壓實(shí)緊固,使二者更好地結(jié)合成一體。
1.3""" 電氣硬件
1.3.1""" 透明紙輸送機(jī)構(gòu)
透明紙輸送機(jī)構(gòu)主要硬件布置如圖4所示。
3S316、3S315用于檢測(cè)透明紙卷是否安裝到位。3S317、3S314通過(guò)活動(dòng)桿帶動(dòng)凸輪裝置對(duì)透明紙卷進(jìn)行直徑檢測(cè),凸輪裝置靠近線性檢測(cè)器的一面為線性變化,可供檢測(cè)器通過(guò)距離轉(zhuǎn)化為電壓,從而實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)紙卷直徑。當(dāng)使用到3S320/3S319時(shí)會(huì)提示更換紙卷,顯示信息“裝載右/左側(cè)透明紙卷”。當(dāng)3S318/3S313感應(yīng)時(shí),則說(shuō)明紙卷已經(jīng)全部用盡,顯示信息“無(wú)右/左側(cè)透明紙卷”。3S210用于檢測(cè)透明紙展開(kāi)平臺(tái)的開(kāi)閉狀態(tài)。3S211通過(guò)活動(dòng)控制桿觸發(fā),以檢測(cè)透明紙阻塞情況。當(dāng)透明紙緩存展開(kāi)位置到3S325時(shí)會(huì)提示透明紙儲(chǔ)存已滿,若3S328被觸發(fā)則說(shuō)明透明紙已經(jīng)斷裂。在機(jī)箱內(nèi)部還放置了一個(gè)靜電消除器,用以消除在線靜電。
1.3.2""" 拉帶輸送機(jī)構(gòu)
拉帶輸送機(jī)構(gòu)主要硬件布置如圖5所示。
拉帶的張緊力通過(guò)活動(dòng)臂桿的位置來(lái)監(jiān)測(cè),3S226通過(guò)檢測(cè)活動(dòng)臂桿下凸輪位置控制,當(dāng)檢測(cè)到臂桿活動(dòng)位置達(dá)到90%傾斜時(shí),會(huì)提示“拉帶最小備用量”。當(dāng)凸輪激活3S227時(shí),則證明導(dǎo)向軸上無(wú)拉帶,會(huì)提示“拉帶用盡或斷裂”。
2""" 軟件控制流程
針對(duì)容易影響透明紙質(zhì)量的兩個(gè)主要原因,分別設(shè)計(jì)透明紙展開(kāi)、糾偏控制和拉帶展開(kāi)程序。
2.1""" 透明紙展開(kāi)控制
展開(kāi)動(dòng)作由驅(qū)動(dòng)器A890配置伺服電機(jī)3M820,通過(guò)3S324進(jìn)行控制。3S324是一個(gè)線性傳感器,用以檢測(cè)透明紙?jiān)?~7 mm范圍內(nèi)的存量多少。輸出電壓通過(guò)程序轉(zhuǎn)換來(lái)控制3M820的轉(zhuǎn)速。透明紙支撐輸送架,當(dāng)機(jī)器運(yùn)行速度降低時(shí),透明紙緩存增加,輸送架下降,3S324的測(cè)量值變大,電機(jī)轉(zhuǎn)速減慢。當(dāng)機(jī)器運(yùn)行速度增加時(shí),透明紙緩存減少,輸送架上升,3S324的測(cè)量值變小,電機(jī)轉(zhuǎn)速增加。在透明紙輸送的調(diào)速過(guò)程中,會(huì)根據(jù)3S317、3S314的檢測(cè)進(jìn)行線性制動(dòng),防止透明紙慣性飛出導(dǎo)致纏繞和斷裂。當(dāng)3S211檢測(cè)到發(fā)生堵塞時(shí),可以通過(guò)把手脫離整個(gè)展開(kāi)裝置,這時(shí)會(huì)觸發(fā)3S221并報(bào)警“透明紙部件脫開(kāi)”。
2.2""" 透明紙對(duì)齊糾偏控制
透明紙對(duì)齊檢測(cè)功能由內(nèi)、外、中三個(gè)光電傳感器3B327、3B326、3B328控制步進(jìn)電機(jī)3M819來(lái)完成,安裝位置如圖4所示。
機(jī)器運(yùn)行時(shí),首先檢測(cè)3B327是否感應(yīng)到透明紙,若未檢測(cè)到則說(shuō)明安裝時(shí)向內(nèi)偏移過(guò)大,此時(shí)會(huì)啟動(dòng)3M819,多次驅(qū)動(dòng)校正輥拉扯透明紙向外高速移動(dòng)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)次數(shù)達(dá)到30次還未檢測(cè)到,則會(huì)報(bào)警“透明紙未校直”并停機(jī)。
3B326需要始終保持感應(yīng)不到透明紙的狀態(tài),若檢測(cè)到則說(shuō)明安裝時(shí)向外偏移過(guò)大,此時(shí)會(huì)啟動(dòng)3M819,多次驅(qū)動(dòng)校正輥拉扯透明紙向內(nèi)高速移動(dòng)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)次數(shù)達(dá)到30次還未檢測(cè)到,則會(huì)報(bào)警“透明紙未校直”并停機(jī)。
3B328位于上述兩個(gè)光電傳感器之間,保證透明紙的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。當(dāng)傳感器未檢測(cè)到透明紙時(shí),會(huì)啟動(dòng)3M819,多次驅(qū)動(dòng)校正輥拉扯透明紙向外低速移動(dòng)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)次數(shù)達(dá)到30次還未檢測(cè)到,則會(huì)報(bào)警“透明紙未校直”并停機(jī)。當(dāng)傳感器檢測(cè)到透明紙時(shí),則會(huì)反方向進(jìn)行相同的操作。
步進(jìn)電機(jī)的拉扯速度可以通過(guò)設(shè)置驅(qū)動(dòng)器A398 DIP撥碼開(kāi)關(guān)來(lái)調(diào)節(jié),撥碼和電流對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示。
2.3""" 拉帶展開(kāi)控制
展開(kāi)動(dòng)作由驅(qū)動(dòng)器A890配置伺服電機(jī)3M679,通過(guò)3S226進(jìn)行控制。3S226通過(guò)檢測(cè)擺臂下凸輪在0~7 mm范圍內(nèi)距離變化來(lái)判斷拉帶拉緊的程度,拉帶越緊,擺臂位置越靠左,則凸輪遠(yuǎn)離傳感器,電機(jī)速度就會(huì)加快;反之,拉帶越松,擺臂位置越靠右,則凸輪靠近傳感器,電機(jī)速度就會(huì)變緩。
3""" 結(jié)束語(yǔ)
卷煙是日常生活中常見(jiàn)的消費(fèi)品,隨著社會(huì)發(fā)展,人們對(duì)香煙的味道、煙包的外觀都有了更高的追求,這就對(duì)包裝環(huán)節(jié)的加工和生產(chǎn)提出了更嚴(yán)格的要求。
本文通過(guò)分析透明紙的特性,針對(duì)性地研究了透明紙輸送控制程序,保證了透明紙包裝環(huán)節(jié)的穩(wěn)定性和可靠性,為包裝質(zhì)量的提升提供了有力保障。
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收稿日期:2024-09-24
作者簡(jiǎn)介:楊佳彬(1997—),男,山東人,助理工程師,從事卷煙設(shè)備電氣設(shè)計(jì)工作。