GDX1包裝機組使用鍍鋁環保(單頭轉移)內襯紙電器保障研究

摘 要:由于鍍鋁環保內襯紙其弱金屬特性，造成此機組所裝配的部分內襯紙檢測器不穩定或失效，造成有內襯紙丟失煙包可能進入成品的質量隱患。為此本文對GDX1機組的檢測系統進行分析，分別對小包機三輪缺商標檢測器、小包機出口缺內襯紙檢測器兩個檢測器分別進行改進。增加了CH入口煙包內襯紙檢測器。不但能有效地解決了鍍鋁環保內襯紙弱金屬特性帶來的檢測器不足的問題，而且具有通用性，在設備使用全鋁內襯紙的輔料時同樣能夠達到檢測的效果。從而提升了設備的保障能力。

關鍵詞:GDX1包裝機組鍍鋁環保內襯紙MICROII控制系統

中圖分類號:TS43文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)08(b)-0017-04

鍍鋁環保內襯紙作為一種綠色、低碳、環保材料，在卷煙行業的應用中日趨成熟。

GDX機組是從意大利GD公司引進的軟盒包裝技術。其電控系統采用GD公司自己研發的MICROII微機控制系統。此機器性能成熟，廣泛用于全國卷煙企業。在此設備進行包裝技術設計時，采用的內襯紙的是定量為72g/m2全鋁紙。隨著近年來，鍍鋁環保內襯紙(單頭轉移)作為一種新穎的環保包裝材料，它既有金屬質感，又具有可降解、可回收、容易處理和再生利用的特點，是綠色、低碳、環保的新型包裝材料，成本相對較低。但由于此材料鋁層厚度只有原來的1/200，從而呈弱金屬特性，使得原機所裝的部分檢測裝置不能穩定運行，設備的保障能力下降，從而須對GDX1機組所裝的與內襯紙特性改變檢測裝置的檢測方式進行全面研究。采用了全新的檢測技術先后改進了小包機三輪煙包缺商標檢測器、小包機出口轉塔前煙包缺內襯紙檢測器、重新設計了CH入口煙包缺內襯檢測器。有效地解決了鍍鋁環保內襯紙弱金屬特性帶來的系列質量檢測問題，并具有通用性，在設備使用全鋁內襯紙的輔料時同樣能夠達到檢測的效果。提升了設備的保障能力。

1 小包機三輪缺商標檢測裝置的改進

1.1 現狀分析

GDX1小包機在三號輪的正上方設計有煙包商標紙缺少檢測裝置。如圖1。

此檢測器采用的傳感器是由SICK公司生產的NT-6型色標傳感器，其原理是通過商標與鋁紙的灰度值反差來區別煙包是否缺少商標。但是如果生產品牌采用是鍍鋁環保內襯紙(單頭轉移)時，其鍍鋁層只有31mm，其總寬度為114mm。如圖2所示。

而原機設計此檢測器檢測點位置是在煙包的后部，這樣設備使用鍍鋁環保內襯紙(單頭轉移)輔料時，原來的銀色的鋁層變成了基紙的白色，此時如果生產商標紙在檢測點部位接近白色的品牌時，由于灰度值相近從而使檢測器功能失效。

1.2 改進方案

根據現狀分析的情況:對于商標紙檢測點接近白色的品牌與內襯紙的基紙灰度值相近，原機所裝的位置不可能調整。從而得出以下的改進方案:

(1)因為光纖式光電檢測器，安裝位置靈活且安裝空間要求小的特點，所以將檢測器選為光纖式檢測器。這樣檢測點的位置可以進行重新設計。

(2)因為原機采用的色標傳感器，對于灰度值相近情況時不能識別，所以要提升檢測精度須采用對物體識別能力更強的顏色傳感器。從而完成對煙包缺商標的情況進行識別。同時用新傳感器的輸出信號直接替換原機傳感器輸出信號。

1.3 樣機安裝

根據改進的方案，對光纖式顏色傳感器進行選型工作，最后選定SICK品牌的光纖式顏色傳感器，其光纖型號為SICK LBST 32900，以及相應配套的顏色傳感器SICK CSL1。根據光纖設計相應的固定支架。整套配件到位后，選定2#GD做為樣機進行安裝。通過將原檢測器的檢測器支架拆除，將改進型的光纖檢測系統進行安裝。見如下的安裝實物圖，見圖3。

1.4 實驗方法與效果認證

改進型三輪缺商標檢測器樣機安裝完畢后，根據新型檢測系統的特點與檢測器控制原理，制定了如下的實驗方法:

1.4.1 檢測器設定

設備帶輔料運行后，當煙包接近檢測器的檢測位置時，將設備停機，手動盤車，當設備OPC上顯示的相位度數與所設定的三輪缺商標檢測器的檢測相位度數相等時停止盤車。按檢測器的設定按鍵，對煙包上處于檢測點部位的顏色特征進行記憶，完成檢測器的設定工作。

1.4.2 檢測器實驗方法

啟動設備，讓設備處于正常運行狀態。檢查設備主控制柜上小包機檢測器檢測功能按鈕，如處于正常狀態，說明小包機檢測系統處于投入狀態。接下來進行模擬設備缺商標情況:停車將涂膠器下方的一張商標取走。

1.4.3 實驗達到目標

上述工作完成后，重新啟動設備。無商標的煙包通過設備模盒的輸送到達三輪缺商標檢測器時設備應停機，同時在設備OPC上顯示“三輪煙包無商標”的紅色信息。再次啟動后無商標的煙包運行到粘貼封簽工序時，將不會粘上封簽，煙包到達出口轉塔剔除位置時將被自動剔除。

1.4.4 效果認證

根據制定的實驗方法與目的，對此檢測系統進行了現場實驗，經過多班的實驗結果表明，此檢測系統能穩定運行，不但在生產使用鍍鋁環保內襯紙(單頭轉移)品牌時，能過到實驗的目標，而且在使用全鋁內襯紙時同樣能達到實驗的目標。充分表時通過對三輪檢測器改進，達到了理想的檢測效果。

2 小包機出口轉塔前煙包缺內襯紙檢測器

2.1 現狀分析

GDX1原機所設計的出口轉塔前煙包缺內襯紙檢測器如圖4所示:

原機采用的是電容式檢測器，用于檢測煙包內襯紙是否存在。然而在使用鍍鋁環保內襯紙(單頭轉移)時，其弱金屬特性使得此傳感器將失去檢測作用。

2.2 改進方案

通過對此部分的煙包運行位置、特征等情況進行分析:在使用鍍鋁環保內襯紙(單頭轉移)時，煙包于粘貼封簽端面有鍍鋁層，有比較強的金屬光澤，而如果煙包出現內襯紙缺少的情況時，此端面將出現了煙支濾棒端面的白色。

鑒于煙包粘貼封簽端面在內襯紙有與無的兩種情況下顏色鮮明的差異，所以在此部位采用光電檢測技術可實現檢測煙包內襯紙是否存在的目的。為了不修改原機程序，則必須保證光電檢測器與原機所安裝的電容式檢測器檢測到同一個位置的煙包，從而保證缺內襯紙煙包在出口轉塔可靠的剔除。

根據以上的分析情況得出了如下的改進方案:(1)因為要保證光電檢測器與原機所安裝的電容式檢測器檢測到同一個位置的煙包，所以須將煙包輸出通道出口轉塔處原機所安裝的封簽傳感器的由豎立的安裝改為水平安裝。從而騰出空間安裝缺內襯紙檢測器。(2)因為光纖式光電檢測器，安裝位置靈活且安裝空間要求小的特點，所以將檢測器選為光纖式檢測器。(3)因為包粘貼封簽端面在內襯紙有與無的兩種情況下顏色鮮明的差異，為了保證檢測器的可靠性，選用顏色傳感器。同時用新傳感器的輸出信號直接替換原機傳感器輸出信號。

2.3 樣機安裝

根據改進的方案，對光纖式顏色傳感器進行選型工作，最后選定KEYENCE品牌的光纖式顏色傳感器，其光纖型號為CZ-10，以及相應配套的顏色傳感器CZ-V型。根據光纖設計相應的固定支架。整套配件到位后，選定2#GD做為樣機進行安裝。見如下的安裝實物圖，見圖5。

2.4 實驗方法與效果認證

改進型小包機出口轉塔前煙包缺內襯紙檢測器樣機安裝完畢后，根據新型檢測系統的特點與檢測器控制原理，制定了如下的實驗方法:

2.4.1 檢測器設定

設備帶輔料運行后，當煙包接近檢測器的檢測位置時，將設備停機，手動盤車，設備OPC上顯示的相位度數與所設定的出口缺內紙紙檢測器的檢測相位度數相等時停止盤車。按檢測器的設定按鍵，對煙包封簽上端面，檢測點的內襯紙的顏色特征進行記憶，完成檢測器的設定工作。

2.4.2 檢測器實驗方法

啟動設備，讓設備處于正常運行狀態。檢查設備主控制柜上小包機檢測器檢測功能按鈕，如處于正常狀態，說明小包機檢測系統處于投入狀態。接下來進行模擬煙包缺內襯紙情況:取一合格煙包，將內襯紙取出來。將煙包粘貼封簽，注意保持煙包的外形與有內襯紙煙包一樣。為了方便對此煙包進行跟蹤，在煙包上表面做好明顯的標記。準備完畢后，將設備停止，打開四輪出口位置前方的煙包通道入口處蓋板，取走煙包通道內一包正常煙包，將準備好的實驗樣品放入煙包通道內取走煙包位置，將蓋板復原。

2.4.3 實驗達到目標

上述工作完成后，重新啟動設備。無內襯紙的煙包經過改進后的光纖式缺內襯檢測器前時，顏色傳感器紅色指示燈應熄滅，同時煙包到達出口轉塔剔除位置時將被自動剔除。在OPC上的小包出口的剔除統計信息上，缺內襯紙的統計信息上應增加一次。

2.4.4 效果認證

根據制定的實驗方法與目的，對此檢測系統進行了現場實驗，經過多班的實驗結果表明，此檢測系統能穩定運行，不但在生產使用鍍鋁環保內襯紙(單頭轉移)品牌時，能過到實驗的目標，而且在使用全鋁內襯紙時同樣能達到實驗的目標。充分表時通過對小包機出口轉塔前煙包缺內襯紙檢測器的改進，達到了理想的檢測效果。

3 設計了CH入口煙包缺內襯檢測器

3.1 現狀分析

GDX1機組輔機部分并未設計煙包內襯紙缺少檢測器，通過多年的運行，國內許多煙廠為了提升設備的對質量的保障能力，在CH部位加裝了煙包缺內襯紙檢測裝置，我車間設備在CH煙包輸送通道部位增加了電感式缺鋁紙檢測器，用于對煙包內缺少內襯紙的缺陷煙包進行檢測與自動剔除。見如下安裝實物圖，圖6:

由于此檢測系統采用的是電感式檢測器，用于檢測煙包內襯紙是否存在。通過對此機器鍍鋁環保內襯紙(單頭轉移)時，其弱金屬特性使得此傳感器將失去檢測作用。

3.2 改進方案

通過對輔機部分的煙包運行位置、特征等情況進行分析后發現與小包機煙包一樣，在使用鍍鋁環保內襯紙(單頭轉移)時，煙包于粘貼封簽端面有鍍鋁層，有比較強的金屬光澤，而如果煙包出現內襯紙缺少的情況時，此端面將出現了煙支濾棒端面的白色。鑒于煙包粘貼封簽端面在內襯紙有與無的兩種情況下顏色鮮明的差異，所以輔機部位可同樣采用光電檢測技術可實現檢測煙包內襯紙是否存在的目的。

根據以上的分析情況得出了如下的改進方案:(1)根據煙包在輔機的運行情況進行分析，如果在通道安裝電感式檢測器位置，再安裝光纖式檢測器比較困難，同時對光纖放大器調整也不方便。于是決定在通道其它位置安裝檢測器。為了安裝與調整的方便，經過研究，在CH煙包入口部位煙包到位的前擋板上找到了合適的安裝位置。可方便對檢測光纖進行安裝，同時對于放大器的調整也比較方便。(2)因為光纖式光電檢測器，安裝位置靈活且安裝空間要求小的特點，所以將檢測器選為光纖式檢測器。(3)因為包粘貼封簽端面在內襯紙有與無的兩種情況下顏色鮮明的差異，為了保證檢測器的可靠性，選用顏色傳感器。同時用新傳感器的輸出信號直接替換原機傳感器輸出信號?？尚薷臋z測器的剔除步數，與檢測相位來滿足要求。

3.3 樣機安裝

根據改進的方案，對光纖式顏色傳感器進行選型工作，最后選定與小包機出口轉塔前煙包缺內襯紙檢測器一樣，采用KEYENCE品牌的光纖式顏色傳感器，其光纖型號為CZ-10，以及相應配套的顏色傳感器CZ-V型。根據光纖設計相應的固定支架。整套配件到位后，選定2#GD做為樣機進行安裝。見如下的安裝實物圖，圖7:

3.4 實驗方法與效果認證

設計了CH入口煙包缺內襯檢測器樣機安裝完畢后，根據新型檢測系統的特點與檢測器控制原理，制定了如下的實驗方法。

3.4.1 檢測器設定

設備帶輔料運行后，當煙包到達檢測器的檢測位置時，將設備停機。按檢測器的設定按鍵，對煙包封簽上端面，檢測點的內襯紙的顏色特征進行記憶，完成檢測器的設定工作。手動盤車，當煙包剛到達檢測光纖前，檢測器上的紅色燈點亮時停止盤車，記下OPC上所顯示輔機的快時鐘相位，做為檢測器的開始檢測相位的參考度數，繼續盤車，檢測器上的紅色燈點滅時停止盤車，記下OPC上所顯示輔機的快時鐘相位，做為檢測器的結束檢測相位的參考度數。同時觀察新的檢測點與原來電感式檢測點的之間的煙包數，將其剔除步數置位設到105步即可。檢測器的設定工作完成。

3.4.2 檢測器實驗方法

啟動設備，讓設備處于正常運行狀態。檢查設備主控制柜上小包機檢測器檢測功能按鈕，如處于正常狀態，說明小包機檢測系統處于投入狀態。接下來進行模擬煙包缺內襯紙情況:取一合格煙包，將內襯紙取出來。將煙包封簽人工粘貼上，注意保持煙包的外形與有內襯紙煙包一樣。為了方便對此煙包進行跟蹤，在煙包上表面做好明顯的標記。準備完畢后，將煙包加入煙包輸送跑道上。

3.4.3 實驗達到目標

當無內襯紙的煙包到達CH入口煙包缺內襯檢測器前時，顏色傳感器紅色指示燈應熄滅，同時煙包到達透明紙小包機煙包輸出轉塔剔除工位時將被自動剔除。在OPC上的CH的剔除統計信息上，缺內襯紙的統計信息上應增加一次。

3.4.4 效果認證

根據制定的實驗方法與目的，對此檢測系統進行了現場實驗，經過多班的實驗結果表明，此檢測系統能穩定運行，不但在生產使用鍍鋁環保內襯紙(單頭轉移)品牌時，能過到實驗的目標，而且在使用全鋁內襯紙時同樣能達到實驗的目標。充分表時通過設計了CH入口煙包缺內襯檢測器，達到能對煙包缺少內襯紙的情況進行自動檢測與自動剔除的目的，取得了理想的效果。

4 結語

通過對GDX1包裝機組使用鍍鋁環保(單頭轉移)內襯紙電器保障研究，成功的分別對小包機三輪缺商標檢測器、小包機出口缺內襯紙檢測器兩個檢測器分別進行改進，并增加了CH入口煙包內襯紙檢測器。有效的解決了GDX1機組在使用新型鍍鋁環保(單頭轉移)內襯紙，由于材料物理特性的變化帶來的設備部分檢測器失效而帶來的設備對質量的保障能力不足，還具有通用性，在使用全鋁內襯紙同樣有較高的檢測精度，且能穩定運行。從而提升了設備的保障能力，為在卷煙行業對鍍鋁環保內襯紙的應用提供了技術保障。

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