條盒及透明紙包裝機包裝輪Ⅱ保護技術研究

余有芳 李躍輝 馬 娜 楊紹榮

（紅塔集團大理卷煙廠，云南 大理 671000）

779 條盒透明紙包裝機用于軟盒煙包的條盒紙包裝以及條外透明紙的包裝，煙包推入包裝輪1 完成條盒紙的包裝，再推入包裝輪2 完成條外透明紙的包裹和熱封[1]。在條煙經包裝輪1 推送入包裝輪2 的過程中，由于煙包溫度變化、條盒紙的折疊不良故障以及條盒上膠裝置故障等一系列原因，導致包裝輪Ⅰ推送過來的煙條沒有完全進入包裝輪Ⅱ，在包裝輪Ⅱ的3 點鐘位置發生卡堵，導致包裝輪Ⅱ的傳動齒輪與傳動軸之間產生了相對錯位，引起包裝輪Ⅱ移位故障，嚴重影響了設備的高效穩定運行。

針對779條盒包裝機煙條未到位引起的主傳動軸移位故障，通過分析設備運行的規律，提出杜絕未到位煙條卡堵的改造上折疊器方案，針對未到煙條不能進入轉運臺Ⅱ，進而引發質量缺陷的問題，提出自重力復位的擺桿式傳感檢測方案。

1 問題分析

包裝輪Ⅱ的模盒接收來自包裝輪Ⅰ的煙條時，由于煙條輸送不到位，未完全進入模盒內的情況時有發生。如圖1（左）所示，未到位的煙條在包裝輪Ⅱ內逆時針旋轉時，上折疊器和煙條發生干涉，產生卡堵，導致上折疊器傳動軸離合器脫開，設備停機，因為設備運行慣性大，不能立即停機，堵塞進而導致包裝輪Ⅱ的主軸發生移位故障。

包裝輪Ⅱ移位故障發生后，會產生條盒透明紙散條，它有嚴重的質量缺陷[2]，必須立即停機排除故障，每次排除故障都需要打開機背面的齒輪箱蓋板，對傳動齒輪與傳動軸之間位置進行調整，由于蓋板螺釘多達16 顆，傳動齒輪與傳動軸之間為漲緊套連接，有嚴格的放松和張緊的程序以及嚴格的張緊力要求[3]，排除故障約1.5 h，嚴重影響了設備效率。

2 技術分析

2.1 總體分析

2.1.1 杜絕卡堵

如圖1 所示，針對上折疊器2 導致的包裝輪Ⅱ卡堵現象，將原先堵煙的部分去除，并對其作倒角處理，能順利引導未到位的煙條。因此，當煙條未推送到位時，包裝輪Ⅱ的3 點鐘位置不發生卡堵，煙條順利地往下運動，不產生過載現象，無過載，則設備包裝輪Ⅱ的主軸不會發生移位。

此時，雖然不會產生卡堵設備的故障，但我們需要對該條未推送到位的煙條進行處理。下節將講述如何杜絕該煙條進入下級工序。

2.1.2 杜絕質量缺陷

針對未到的煙條高出包裝輪Ⅱ的模盒，我們的思路是：在包裝輪Ⅱ的3點鐘位置和12點鐘位之間增加一套煙條到位檢測（如圖2 所示），由擺桿1 和檢測器2 等零件組成，檢測器實時檢測擺桿位置[4]。包裝輪Ⅱ內的煙條到位時，煙條與擺桿之間有一定的間隙，煙條能通過，擺桿保持不動，設備正常運行。當包裝輪Ⅱ內的煙條不到位時，煙條就會碰到擺桿，擺桿繞其支點擺動，檢測器檢測到擺桿位置變化，向控制器發送信號，設備立即停止運行，由操作人員手動將未到位的煙條取出。擺桿依靠自身重力下擺，由傳感器限位，正常情況傳感器與擺桿貼合；當未到位煙條抬高擺桿后，擺桿與傳感器脫離，控制中心接收到擺桿脫離的信號，機器運行停止。

2.2 詳細設計

將端部的突出折疊塊去除，改為帶倒角的折疊方式。當未到位煙條經包裝輪Ⅱ由逆時針方向轉動時，改造后的上折疊器起到導向作用，避免未到位煙條與上折疊器發生干涉。

設計煙條到位檢測裝置，三維結構如圖3 所示，由擺桿1 和檢測器4 等零件組成，其中支架5 將整套傳感檢測裝置安裝到機器上。檢測器裝置實時檢測擺桿位置。包裝輪Ⅱ內的煙條到位時，煙條與擺桿之間有一定的間隙，煙條能通過，擺桿保持不動，設備正常運行。當包裝輪Ⅱ內的煙條不到位時，煙條就會碰到擺桿，擺桿繞其支點擺動，檢測器檢測到擺桿位置變化，向控制器發送信號，設備立即停止運行，防止未到位煙條中含有質量不合格煙條。

圖1 包裝輪Ⅱ卡堵現象的改進示意圖

圖2 包裝輪Ⅱ未到位煙條檢測原理示意圖

圖3 煙條到位檢測裝置

新增的檢測裝置電氣結構原理如圖4 所示[5]。渦流式接近開關提供的檢測信號，經過由IO 輸入輸出模塊，通過EtherCAT 網絡通信，發送給工控電腦IPC，IPC 經過邏輯判定后，通過EtherCAT 網絡通信，發出電機的控制信號給主電機驅動器，主電機驅動器通過正向電流、反向電流控制主電機的啟動和急剎。

圖4 電氣結構原理圖

通過對接近開關進行對比，選擇了渦流式接近開關，在接近開關接入設備上，使用IO 輸入輸出模塊。分析并設計電氣原理圖，并對傳感器布線做了規范性要求。最后，對軟件部分進行改造，利用倍福公司提供的TwinCAT 自動化集成編輯編譯軟件，按照設計的軟件流程圖，給新加入的傳感器分配地址，并入原先的控制程序。

3 效果驗證

經過統計，改造的上折疊器沒有發生未到位煙條的卡堵現象，包裝輪Ⅱ的主傳動軸移位現象未發生，設備主傳動軸無需重新校準，節省了大量后蓋板開啟時間和校準時間，使維修時間大大縮短。同時，煙條未到位時擺桿檢測器引起設備正常停機，沒有發生煙條到位而傳感器發出停機信號的誤停機故障。煙條未到位時擺桿檢測器引起的設備正常停機，排故過程簡單，只需要操作員打開防護門，取出未到位的煙條，然后關閉防護門，復位重啟設備。

3.1 單次故障排除時間對比

改造前每次故障發生主傳動軸移位，需由修理人員拆卸后蓋板，重新調整校準主軸位置，每次維修時間約達1.5 h；而改造后，每次未到位煙條導致的設備故障停機，只需要操作員手動取出未到位煙條，即可復位重啟設備，每次的處理時間縮短為80 s，每次的故障維護時間縮短了95.8%。

3.2 月度故障頻次對比

改造前平均每月每臺故障頻次為1.6 次，改造后平均每臺每月故障頻次為0.75 次。故障頻次降低的主要原因并非未到位煙條減少，而是因為未到位煙條進入包裝輪Ⅱ后，在自身重力和傳感器壓感作用下，未到位煙條能夠順利進入模盒，并且不引發設備停機，所以降低了故障頻次。改造前后，故障頻次降低了53%。

改進方案設計初衷未考慮減少未到位煙條的發生，而是當未到位煙條發生時，首先避免卡堵設備，然后安裝煙條到位檢測裝置，存在未到位煙條時，手動取出未到位煙條。意外的收獲是，改進方案先讓未到位煙條通過后，在包裝輪Ⅱ中逆時針轉動的過程中，在自身重力和檢測擺桿的壓力作用下，克服離心力作用，煙條往包裝輪Ⅱ的模盒中運動，有效減少了未到位煙條的數量。

4 結語

該研究解決了由于包裝輪Ⅰ推送過來的煙條沒有完全進入包裝輪Ⅱ，在包裝輪Ⅱ的3 點鐘位置發生卡堵，導致包裝輪Ⅱ的傳動齒輪與傳動軸之間產生了相對錯位的移位故障，消除了包裝輪Ⅱ移位引起條盒透明紙嚴重質量缺陷煙條（散條）的隱患。同時，避免了頻繁打開齒輪箱蓋板引起其損壞后，產生滲油隱患；避免反復調整傳動齒輪與傳動軸之間的位置，消除因其磨損產生大修的可能，提高了設備運行的安全性。無需反復調整校準移位的包裝輪Ⅱ，還可以減少設備修理時間，提高設備效率，并且減少了設備修理的工作量，降低了修理工勞動強度。該改造方式可以在類似的設備故障解決過程中推廣。