李 乾，高 瑜，呂獻(xiàn)周，歐陽哲，錢躍東

（1.紅云紅河（煙草）集團(tuán)會澤卷煙廠，云南曲靖 655000；2.昆明學(xué)院，云南昆明 650214）

0 引言

YB95型條盒透明紙包裝機(jī)作為GDX1包裝機(jī)組最后的包裝工序，其工作的穩(wěn)定性直接關(guān)系到卷煙的產(chǎn)量、質(zhì)量和消耗等各項(xiàng)指標(biāo)。當(dāng)輸出裝置的推桿把條盒向出口方向推的時候，煙條美容器垂直方向活動烙鐵處于非工作狀態(tài)，高于煙條頂部高度，便于煙條進(jìn)入美容器內(nèi)部；當(dāng)推桿處于返程狀態(tài)，煙條美容器垂直方向活動烙鐵處于工作狀態(tài)，烙鐵低于煙條高度0.3 mm，對其進(jìn)行整形美容。合格的煙條經(jīng)過煙條提升器輸送進(jìn)入裝箱機(jī)工序。

1 煙條卡堵

YB95型包裝機(jī)在上游機(jī)條盒包裝異常時，如補(bǔ)包器與煙包輸出機(jī)構(gòu)的輸出轉(zhuǎn)盤動作不協(xié)調(diào)導(dǎo)致煙包供給系統(tǒng)輸送通道單包，條盒紙與2×5煙包匯合被推桿推送過程發(fā)生錯位，煙盒成型輸送通道內(nèi)的煙條工位偏移導(dǎo)致在第一提升器與橫向推送過程中外觀變形。煙條透明紙包裝過程中易因透明紙靜電大、透明紙輸送不平穩(wěn)、切刀切割不良、透明紙長封加熱烙鐵溫度設(shè)置不當(dāng)?shù)仍驅(qū)е聼煑l出現(xiàn)變形、散條、透明紙皺褶等、相鄰煙條透明紙粘連等包裝不良的問題。

當(dāng)煙條通過烙鐵非工作狀態(tài)底部的高度時候，將在煙條提升器入口處堵塞。如果人工不能及時將缺陷煙條取出，煙條在輸送通道內(nèi)依次排列到美容器后，輸出通道內(nèi)排滿煙條，煙條被不斷推擠出輸出通道，掉落在地面發(fā)生局部嚴(yán)重變形，直到人為控制或者推桿推送阻力較大時候才會停止YB95包裝機(jī)運(yùn)行。

如果裹包不嚴(yán)的煙條通過煙條美容器，在從提升器末端被氣缸推送到垂直向下的通道時候，也將發(fā)生卡堵，需要人工進(jìn)行疏通并關(guān)閉相應(yīng)機(jī)組的煙條提升器，由機(jī)臺人員對煙條進(jìn)行人工裝箱，待裝箱機(jī)輸送通道正常運(yùn)行后，再將人工裝箱的煙條添加到煙條提升器入口的通道。

當(dāng)某煙條高度超過烙鐵非工作狀態(tài)底部的高度，推桿將煙條推送一個工位過程中，將與煙條美容器烙鐵表面發(fā)生碰撞導(dǎo)致停機(jī)，導(dǎo)致從輸出通道第一工位到煙條美容器之間12條煙條內(nèi)煙支不同程度彎曲、皺紋，而且碰撞頻次較高會導(dǎo)致推桿行程發(fā)生錯位，同時碰撞對機(jī)器的傳動部件產(chǎn)生剛性沖擊，加劇磨損組件。

2 輸出通道煙條防碰撞檢測裝置

2.1 相關(guān)研究

根據(jù)目前檢索的文獻(xiàn)資料，紅云紅河集團(tuán)會澤卷煙廠[1]在煙條提升器入口與煙條美容器出口分別安裝2個光纖傳感器：當(dāng)煙條堵塞在煙條提升器入口時候，超過第1光纖傳感器高電平時間閾值，蜂鳴器報警操作人員進(jìn)行處理，同時人工裝箱通道打開，煙條進(jìn)入人工裝箱通道內(nèi)，延長設(shè)備停機(jī)時間；當(dāng)堵塞依次排列到美容器出口時候，觸發(fā)第2光纖傳感器高電平時間閾值，YB95包裝機(jī)停機(jī)，該改進(jìn)方案不能對美容器入口碰撞進(jìn)行預(yù)防。候惠林[2]對美容器的工作流程PLC程序進(jìn)行修改，增加金屬接近開關(guān)，避免歪斜煙條與美容器烙鐵進(jìn)行碰撞，但該改進(jìn)方案不能對局部變形或者透明紙粘連的煙包進(jìn)行控制停機(jī)。高小敏[3]在美容器前面的輸送通道內(nèi)，距離煙條左右端面50 mm與中間部位安裝3個光纖傳感器，對變形的煙條進(jìn)行檢測并控制停機(jī)，避免與美容器碰撞，如果出現(xiàn)煙條被推送翻轉(zhuǎn)90°，高度明顯超過檢測器位置，將對檢測設(shè)備造成碰撞。赫潤章[4]對煙條輸出裝置進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)，當(dāng)推桿受到的阻力克服壓球螺絲與凹槽的壓力，推桿后移觸發(fā)光電檢測，引發(fā)設(shè)備停機(jī)，保護(hù)設(shè)備傳動機(jī)構(gòu)不受剛性碰撞，該方案降低剛性碰撞強(qiáng)度，保護(hù)推桿結(jié)構(gòu)，延長組件的壽命，但是引發(fā)輸出通道的部分煙條煙支表面皺紋。

上述的改進(jìn)方案能一定程度降低煙條與美容器碰撞的頻次，緩解煙條堵塞在提升器引發(fā)的煙條被擠落地面的頻次，但是當(dāng)YB95包裝機(jī)停機(jī)時，引發(fā)YB65條盒包裝機(jī)、YB55小盒透明紙包裝機(jī)、YB25小盒包裝機(jī)停機(jī)，不能像FOCKE350S包裝機(jī)組帶有802儲煙柜，可以在下游機(jī)停機(jī)的情況下，保證主機(jī)可以繼續(xù)運(yùn)行4 min左右，提高設(shè)備運(yùn)行效率。當(dāng)YB25小包機(jī)停機(jī)超過5 s后，商標(biāo)紙打膠輥繼續(xù)旋轉(zhuǎn)將商標(biāo)紙涂滿膠液，商標(biāo)紙垂直輸送通道表面容易粘貼膠垢，影響商標(biāo)紙輸送位置的準(zhǔn)確性，打膠輥旋轉(zhuǎn)反復(fù)觸碰商標(biāo)紙，引發(fā)商標(biāo)紙堵塞。4#旋轉(zhuǎn)折疊輪底部烙鐵可能導(dǎo)致煙包底部露白、干燥輸出通道內(nèi)的煙包封簽溢出的膠液導(dǎo)致煙包封簽露白，同時YB55小盒透明紙包裝機(jī)對煙包側(cè)封烙鐵因?yàn)槊芊庑孕枰獪囟容^高，將剔除兩包側(cè)面凹陷的煙包，因此降低YB95包裝停機(jī)頻次，能降低廢煙量，減少缺陷煙包的產(chǎn)生。

2.2 檢測裝置的設(shè)計

2.2.1 設(shè)計思路

當(dāng)推桿將第2通道的煙條橫向推送一個工位的過程中，在第2工位的前部對煙條在輸送通道的煙條高度進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)變形的煙條或者透明紙包裹不好的煙條進(jìn)行提前17 s預(yù)警，在設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行狀態(tài)下，提示操作人員將其取出。當(dāng)煙條被間歇推送到烙鐵美容器前一個工位時候，如果煙條變形的高度超過烙鐵非工作表面高度，將觸發(fā)YB95包裝機(jī)停機(jī)程序，在美容器出口后的輸出通道斜坡段，安裝一個光纖傳感器，如果出現(xiàn)相鄰煙條相互粘接，蜂鳴器再次報警，提示操作人員煙條可能會堵塞在煙條提升器入口。當(dāng)煙條從煙條提升器入口依次排列美容器出口5個工位時候，控制設(shè)備進(jìn)行停機(jī)，這樣能最大程度控制因?yàn)闊煑l外觀或者相互粘連導(dǎo)致的設(shè)備停機(jī)處理頻次，同時也能避免對設(shè)備的剛性沖擊，降低機(jī)組物耗產(chǎn)量。

2.2.2 具體結(jié)構(gòu)選擇

（1）煙條高度檢測。煙條長度約為258 mm，成品煙條的輸出裝置是在凸輪滑塊機(jī)構(gòu)帶動下的推板，將煙條推至輸出通道，輸出通道右側(cè)為加熱的固定欄板，左側(cè)為加熱的活動欄桿，由凸輪擺桿機(jī)構(gòu)帶動，對煙條做往復(fù)壓緊運(yùn)動，一方面使條煙順利進(jìn)入輸出通道，另一方面對條煙端面進(jìn)行壓緊[5]，以保證條盒兩端面熱封后的平整。由于光纖傳感器檢測光線比較發(fā)散，只能采用對射型耐熱光纖傳感器對煙條在輸送通道內(nèi)的高度進(jìn)行檢測，高于煙條表面0.6 mm。

（2）美容器入口檢測。擋塊低于烙鐵非工作面1 mm，當(dāng)煙條變形或豎起時，觸碰擋板逆時針轉(zhuǎn)動，觸發(fā)擋板后面的接近開關(guān)，引發(fā)拉線耗盡停機(jī)程序。

（3）煙條粘連檢測。當(dāng)相鄰煙條粘連時，煙條在自重作用下，經(jīng)過無動力的輥?zhàn)虞敵鐾ǖ佬逼露渭铀偻鶡煑l提升器入口移動，在斜坡輥?zhàn)娱g安裝一個漫反射光纖傳感器，檢測煙條通過的時間。當(dāng)煙條通過時間超過1.3條煙條通過時間，報警器提示有粘連煙條或者散條的煙條，當(dāng)煙條通過時間超過5條煙的時間，控制YB95條盒透明紙包裝機(jī)停機(jī)。

2.2.3 檢測裝置設(shè)計

具體結(jié)構(gòu)改進(jìn)裝置如圖1、圖2所示，對射光纖傳感器、漫反射光纖傳感器分別接入放大器再接入PLC200控制器輸入端，復(fù)位按鈕、接近開關(guān)也接入控制器輸入端，控制器輸出端接蜂鳴器、拉線耗盡停機(jī)程序端口，其中彈簧定位結(jié)構(gòu)：定位桿直徑大處加工成螺紋，直徑小的地方為光桿，左端面加工一個凹槽，便于一字螺絲刀進(jìn)行調(diào)節(jié)；殼體中間為M8的螺紋孔，彈簧套在定位桿光桿上，左側(cè)端面與軸肩端面配合，定位桿與殼體通過螺栓連接固定相對位置，彈簧右端面與擋板左側(cè)端面接觸，通過旋轉(zhuǎn)定位桿可以調(diào)節(jié)彈簧對擋板的阻力，進(jìn)而控制擋板變形報警反應(yīng)速度。

圖1 煙條輸出裝置

圖2 彈簧定位機(jī)構(gòu)

當(dāng)對射光纖傳感器放大器輸出高電平時，控制器控制蜂鳴器報警，直到人工復(fù)位按鈕被按下，蜂鳴器停止報警。當(dāng)擋板后部的接近開關(guān)輸出的高電平信號轉(zhuǎn)為低電平，說明擋板底部被觸碰導(dǎo)致?lián)醢鍑@支持軸逆時針轉(zhuǎn)動，脫離接近開關(guān)檢測范圍，觸發(fā)拉線耗盡停機(jī)程序。將與擋板觸碰的煙條取出輸送通道后，擋板在彈簧作用下恢復(fù)垂直狀態(tài)，接近開關(guān)輸出由低電平轉(zhuǎn)為高電平，蜂鳴器停止報警。當(dāng)漫反射光纖傳感器高電平持續(xù)時間大于1.3條煙通過的時間，觸發(fā)蜂鳴器報警，如果人工未進(jìn)行復(fù)位，煙條從煙條提升器依次排列向煙條美容器。漫反射光纖傳感器高電平持續(xù)時間超過5條煙通過的時間，蜂鳴器報警，YB95包裝機(jī)停機(jī)，直到高電平信號轉(zhuǎn)為低電平信號，蜂鳴器停止報警，YB95包裝機(jī)可以復(fù)位繼續(xù)運(yùn)行。

3 總結(jié)

該套檢測裝置能降低YB95條盒透明紙包裝機(jī)在實(shí)際運(yùn)行過程停機(jī)頻次，對煙條外觀質(zhì)量檢測也有部分預(yù)警提示作用，延緩?fù)茥U傳動組件壽命，降低機(jī)組物耗，縮短操作人員對故障處理時間，提高設(shè)備運(yùn)行效率。