張濤 杜小潔

（紅塔煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司玉溪卷煙廠(chǎng) 云南玉溪 653100）

近年來(lái)，煙草行業(yè)中細(xì)支煙異軍突起，已在近幾年的煙草市場(chǎng)中逐漸走向主流地位。紅塔集團(tuán)目前的細(xì)支煙產(chǎn)品在市場(chǎng)上也廣受消費(fèi)者青睞，成為了集團(tuán)難能可貴的新增長(zhǎng)點(diǎn)，因此，細(xì)支煙的生產(chǎn)任務(wù)也成為了集團(tuán)的焦點(diǎn)。為了解決生產(chǎn)任務(wù)量大與設(shè)備產(chǎn)能之間的突出矛盾，更好地確保細(xì)支煙生產(chǎn)任務(wù)的按質(zhì)、按量完成，卷包一車(chē)間組織技術(shù)人員對(duì)影響細(xì)支設(shè)備故障率高的主要問(wèn)題進(jìn)行研究及解決，提高了機(jī)器設(shè)備的使用效率，達(dá)到了設(shè)定目標(biāo)。

1 存在問(wèn)題

1.1 異形煙包進(jìn)入六輪后容易干涉導(dǎo)致零部件損壞

目前，承擔(dān)紅塔集團(tuán)細(xì)支煙生產(chǎn)任務(wù)的包裝機(jī)僅有卷包一車(chē)間的6 臺(tái)ZB45 設(shè)備和一臺(tái)進(jìn)口GDX2 設(shè)備。在生產(chǎn)任務(wù)繁重的環(huán)境下，亟須解決的問(wèn)題是由于較高的生產(chǎn)任務(wù)量和設(shè)備產(chǎn)能之間產(chǎn)生的矛盾，因此，卷包一車(chē)間組織人手對(duì)提高設(shè)備產(chǎn)能、減低設(shè)備故障率、維修率等目標(biāo)進(jìn)行攻關(guān)。

小組成員在對(duì)卷包一車(chē)間前5 臺(tái)ZB45 包裝機(jī)小包成型系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)查時(shí)，發(fā)現(xiàn)六輪、七輪維修次數(shù)多，產(chǎn)生的維修費(fèi)用高。通過(guò)調(diào)研，發(fā)現(xiàn)卷包一車(chē)間5 臺(tái)ZB45包裝機(jī)在六輪、七輪處維修總費(fèi)用為179 585元，六輪、七輪維修總次數(shù)達(dá)330 次。在多次故障分析會(huì)及實(shí)際維修中，發(fā)現(xiàn)造成六輪、七輪損壞的原因是異形煙包在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中與六輪、七輪發(fā)生干涉，造成設(shè)備損壞［1-2］。

1.2 設(shè)備原有五輪出口檢測(cè)器對(duì)異形煙包檢測(cè)精度不足

在ZB45 包裝機(jī)五輪出口處裝有變形煙包檢測(cè)裝置，按照該檢測(cè)裝置要求，當(dāng)有異形煙包從五輪推入六輪時(shí)，該檢測(cè)裝置應(yīng)能檢出異形煙包并發(fā)出停機(jī)信號(hào)，由操作工手動(dòng)盤(pán)車(chē)后拿出異形煙包。為驗(yàn)證該檢測(cè)裝置對(duì)水平方向與豎直方向上變形的煙包的檢測(cè)能力，小組成員通過(guò)實(shí)驗(yàn)法在D2、D3、D4設(shè)備上分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將水平方向異形煙包放入五輪盒模中，啟動(dòng)設(shè)備，讓異形煙包通過(guò)五輪出口檢測(cè)裝置，每臺(tái)設(shè)備進(jìn)行3次人工放煙實(shí)驗(yàn)，每次試驗(yàn)分別放置50次不同方向上的異形煙包，同時(shí)，進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)為放入豎直方向異形煙包。經(jīng)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)后，可以看出，3臺(tái)包裝機(jī)因水平方向異形煙包進(jìn)入六輪停機(jī)次數(shù)均小于50次，說(shuō)明該檢測(cè)裝置對(duì)于水平方向異形煙包的檢測(cè)能力有限，對(duì)于豎直方向異形煙包檢測(cè)率為100%，而對(duì)水平方向異形煙包有效檢測(cè)率僅為48%，該部分煙包進(jìn)入六輪后，與模盒、剔除組件、七輪等零部件發(fā)生干涉而損壞零部件，因此，設(shè)備自帶的五輪出口檢測(cè)器檢測(cè)精度不足，無(wú)法有效解決問(wèn)題。

因此，小組在對(duì)設(shè)備原理進(jìn)行分析后得出，只需要增加1套能夠有效檢測(cè)水平方向上異形煙包的檢測(cè)裝置，就能夠有效減少異形煙包進(jìn)入六輪、七輪與設(shè)備發(fā)生干涉。

2 設(shè)立目標(biāo)

根據(jù)分析造成ZB45包裝機(jī)六輪、七輪損壞的主要原因是五輪出口處的變形煙包檢測(cè)裝置無(wú)法檢測(cè)出所有水平方向上的異形煙包，導(dǎo)致異形煙包進(jìn)入后續(xù)零部件發(fā)生干涉，造成設(shè)備損壞。因此，需要研制出一個(gè)能夠在六輪有效檢測(cè)水平方向上的異形煙包的檢測(cè)裝置，檢測(cè)后剔除或停機(jī)，同時(shí)，為了產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益，需要將成本控制在合理范圍內(nèi)。因此，將此次活動(dòng)目標(biāo)設(shè)定為水平方向上的異形煙包檢測(cè)率達(dá)到100%。

3 提出方案并確定最佳方案

3.1 方案提出

為了檢測(cè)水平方向上的異形煙包，需要研制一套能夠檢測(cè)到六輪盒模上水平方向上異形煙包的觸發(fā)機(jī)構(gòu)，其工作原理應(yīng)與五輪出口變形煙包檢測(cè)裝置一致。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，小組考慮六輪異形煙包檢測(cè)裝置的安裝位置選定為六輪二號(hào)工位，該位置能夠有效利用設(shè)備上已有的剔除組件及時(shí)剔除檢測(cè)到的異形煙包。ZB45 包裝機(jī)六輪上煙包運(yùn)動(dòng)，其中，一號(hào)工位安裝了五輪出口變形煙包檢測(cè)裝置，三號(hào)工位為剔除工位。

3.2 確定方案

至此，得出了小組研制使用機(jī)械接觸法來(lái)進(jìn)行異形煙包檢測(cè)的檢測(cè)裝置的方案，安裝位置為六號(hào)輪二號(hào)工位，基于該方案，小組繪制了方案設(shè)計(jì)原理圖。

六輪異形煙包檢測(cè)裝置：觸發(fā)機(jī)構(gòu)采用旋轉(zhuǎn)觸發(fā)，傳感器選擇采用接近開(kāi)關(guān)，電路采用接入原機(jī)電，執(zhí)行方式采用停機(jī)。

4 制定對(duì)策

4.1 對(duì)旋轉(zhuǎn)式觸發(fā)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)加工并安裝調(diào)試

對(duì)旋轉(zhuǎn)式觸發(fā)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)并進(jìn)行三維建模。繪制零件圖，交付外單位按照零件圖紙加工。整體安裝并檢驗(yàn)規(guī)格、尺寸及參數(shù)，能夠有效檢測(cè)異形煙包。使水平方向異形煙包通過(guò)檢測(cè)器時(shí)，能100%觸碰旋轉(zhuǎn)觸發(fā)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)。

4.2 對(duì)接近開(kāi)關(guān)進(jìn)行選型采購(gòu)并安裝實(shí)驗(yàn)

對(duì)所需接近開(kāi)關(guān)選型并采購(gòu)。檢驗(yàn)安裝接近開(kāi)關(guān)后，能否有效檢測(cè)到檢測(cè)片位移。觸發(fā)機(jī)構(gòu)觸片轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)檢測(cè)片轉(zhuǎn)動(dòng)后，接近開(kāi)關(guān)能100%檢測(cè)到檢測(cè)片位移。

4.3 設(shè)計(jì)檢測(cè)器接入ZB45包裝機(jī)的電路

對(duì)ZB45包裝機(jī)控制電路進(jìn)行分析，并選定檢測(cè)器接入點(diǎn)。尋找并選擇異形煙包檢測(cè)裝置的有效接入點(diǎn)。

4.4 程序的編寫(xiě)

編寫(xiě)控制程序；檢驗(yàn)程序有效性，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)到異形煙包后停機(jī)的功能；實(shí)現(xiàn)對(duì)檢測(cè)器自身診斷。

5 實(shí)施過(guò)程

5.1 旋轉(zhuǎn)式觸發(fā)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)加工并安裝

旋轉(zhuǎn)式觸發(fā)機(jī)構(gòu)分為以下幾個(gè)部分：觸片；轉(zhuǎn)軸；底座；軸套；檢測(cè)片；限位片；扭簧。

對(duì)觸片進(jìn)行設(shè)計(jì)：（1）連接孔為腰子狀孔；（2）高度。

對(duì)轉(zhuǎn)軸進(jìn)行設(shè)計(jì)：小端長(zhǎng)度、直徑，大端長(zhǎng)度、直徑，強(qiáng)度校核達(dá)標(biāo)。

根據(jù)目標(biāo)要求，設(shè)計(jì)底座、軸套、檢測(cè)片，同時(shí)選定扭簧參數(shù)。

觸發(fā)機(jī)構(gòu)的觸片高度與六輪盒模高度一致，觸片調(diào)整至二號(hào)工位煙包間隔2mm，當(dāng)有水平方向上形變超過(guò)2mm 的煙包通過(guò)觸發(fā)機(jī)構(gòu)時(shí)，煙包會(huì)碰撞觸片，使觸片逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)，帶動(dòng)位于同一根轉(zhuǎn)軸上的檢測(cè)片逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，使檢測(cè)片脫離傳感器范圍，傳感器發(fā)出信號(hào)，使設(shè)備停機(jī)。

5.2 接近開(kāi)關(guān)進(jìn)行選型采購(gòu)

針對(duì)觸發(fā)機(jī)構(gòu)觸片轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)檢測(cè)片轉(zhuǎn)動(dòng)后，接近開(kāi)關(guān)能100%檢測(cè)到檢測(cè)片位移目標(biāo)條件，最終選擇巴魯夫BALLUFF感應(yīng)式接近開(kāi)關(guān)，在觸發(fā)裝置上安裝接近開(kāi)關(guān)后手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)觸發(fā)機(jī)構(gòu)觸片，觀(guān)察接近開(kāi)關(guān)能否有效檢測(cè)到檢測(cè)片的位移。觸片轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)10次，接近開(kāi)關(guān)感應(yīng)次數(shù)10次。通過(guò)審核與分析，接近開(kāi)關(guān)符合設(shè)計(jì)要求［3-4］。

5.3 設(shè)計(jì)檢測(cè)器接入ZB45包裝機(jī)的電路

通過(guò)對(duì)ZB45包裝機(jī)控制電路的分析，選擇將檢測(cè)器直接串聯(lián)接入ZB45 包裝機(jī)原有的五輪出口變形煙包檢測(cè)器控制電路中。該電路無(wú)外接PLC 控制器，直接將六輪異形煙包檢測(cè)器串聯(lián)接入五輪出口變形煙包檢測(cè)器控制電路中。通過(guò)審核與分析，電路符合設(shè)計(jì)要求。

5.4 程序的編寫(xiě)

為實(shí)現(xiàn)檢測(cè)到異形煙包后停機(jī)的功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)檢測(cè)器自身診斷。按照目標(biāo)要求對(duì)程序進(jìn)行編寫(xiě)。通過(guò)審核與分析，檢測(cè)到異形煙包后停機(jī)報(bào)警，對(duì)檢測(cè)器自身診斷，程序功能符合要求，如圖1所示。

圖1 部分源程序與功能圖

5.5 整體安裝調(diào)試

整體安裝調(diào)試的目標(biāo)是能夠在檢驗(yàn)到異形煙包（觸片轉(zhuǎn)動(dòng)）時(shí)100%并停機(jī)，按照裝配要求，對(duì)檢測(cè)裝置進(jìn)行實(shí)地安裝、接線(xiàn)、燒錄程序，進(jìn)行初步的有效性檢驗(yàn)。小組成員在設(shè)備停機(jī)時(shí)，人工撥動(dòng)檢測(cè)器觸片，觀(guān)察ZB45顯示屏是否報(bào)錯(cuò)。在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，人工撥動(dòng)檢測(cè)器觸片，觀(guān)察設(shè)備是否正常停機(jī)并在顯示屏上報(bào)錯(cuò)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，六輪異形煙包檢測(cè)裝置運(yùn)行穩(wěn)定有效。

6 效果檢查

小組成員選取已經(jīng)安裝六輪異形煙包檢測(cè)器的D2#、D3#、D4#包裝機(jī)進(jìn)行人工放置異形煙包檢驗(yàn)檢測(cè)器效果。

由表1可知，在加裝六輪異形煙包檢測(cè)器后，六輪處水平方向異形煙包檢測(cè)率為100%，目標(biāo)完成。

表1 ZB45包裝機(jī)六輪異形煙包檢測(cè)器人工放煙實(shí)驗(yàn)

小組選擇效果檢查期，調(diào)查統(tǒng)計(jì)了卷包一車(chē)間6臺(tái)ZB45細(xì)支煙包裝機(jī)（D2、D3、D4、D6、D7、D8）在加裝六輪異形煙包檢測(cè)器后，六輪、七輪組件的維修頻次。從分析數(shù)據(jù)可以看出，活動(dòng)后，ZB45 包裝機(jī)因異形煙包干涉造成的六輪、七輪組件損壞次數(shù)大幅降低，在設(shè)備正常運(yùn)行的情況下，ZB45六輪異形煙包檢測(cè)器能夠有效檢測(cè)出異形煙包，使六輪處水平方向異形煙包檢測(cè)率達(dá)到100%。綜合以上檢測(cè)結(jié)果，目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)［5-6］。

7 結(jié)語(yǔ)

小組通過(guò)自主創(chuàng)新的方式，通過(guò)對(duì)ZB45包裝機(jī)設(shè)備的原理進(jìn)行分析，研制出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便、空間占用小、成本低、維修保養(yǎng)方便、能有效檢驗(yàn)出六輪異形煙包并停機(jī)的檢測(cè)裝置，有效減少了設(shè)備維修頻次，提高了生產(chǎn)效率。通過(guò)自主編寫(xiě)程序，克服現(xiàn)有技術(shù)上的不足，在硬件上加裝ZB45 硬盒包裝機(jī)六號(hào)輪不良煙包檢測(cè)裝置的基礎(chǔ)上，通過(guò)程序有效監(jiān)測(cè)六號(hào)輪上的異形煙包，及時(shí)停機(jī)報(bào)警，剔除不良煙包，幫助設(shè)備操作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)、排除故障，避免不良煙包導(dǎo)致的產(chǎn)品質(zhì)量事故或設(shè)備損傷。