淺析成品條煙外觀缺陷檢測裝置的設計應用

劉俊強 蔣健

摘 要 在日常生產過程中，條煙存在條盒紙包裹不規則外觀變形、條透明紙折疊包裹不完整等質量缺陷。缺陷條煙在輸送通道中如果操作工不及時取出，則會造成通道堵塞條煙嚴重變形報廢，甚至會造成第二提升嚴重錯位變形而損壞設備。通過在第二提升器的后面和條煙加熱美容器的前面，安裝凸起檢測傳感器，當有任何凸起缺陷信號產生，則立即停機并顯示“條包機第二提升故障”，通過加裝PLC編寫程序引入連鎖控制信號，實現外觀缺陷能夠正常停機，減少產品質量缺陷流入市場，提高了設備運行效率。

關鍵詞 成品條煙;外觀缺陷;檢測裝置;設計應用

1成品條煙外觀產生缺陷的原因分析

條外透明紙包裝機主要是完成成品條煙外面的透明紙包裝工藝的設備，成品條煙外透明紙上粘貼有一條撕帶，用于把透明紙快速地撕開、扯掉，方便取出條盒包裝內的成品條煙。

條外透明紙包裝機涉及的原材料有兩種：①是條透明紙，透明紙厚22微米，寬340毫米;②是撕帶，條透明紙撕帶成品也是成卷供應，拉線寬2.5毫米。這兩種原材料經過多個機構的輸送，最終黏合在一起，再由切刀把粘有撕帶的透明紙裁切成一張張成品透明紙。當條煙輸送到固定位置上后，一張張透明紙剛好與條煙結合在一起，開始包裹條外透明紙的包裝。

包裹條外透明紙時首先包裹透明紙的最長封口的部分，把長邊完全折疊好，再把長邊透明紙接頭封口處進行加熱黏合在一起。向下級輸送到條煙兩個透明紙端面折疊部位，由機械手同時折疊兩個端面的透明紙封口，再把兩個端面封口加熱黏合在一起，完成了整個條外透明紙的包裹工藝過程。

在整個條外透明紙的包裹工藝過程中，一張薄薄的透明紙與撕帶黏合在一起前經過多級傳動輸送，不可避免產生漂移、錯位、摩擦靜電，在經過長逢封口折疊、加熱，兩個端面折疊加熱，也同樣會引起錯位、折疊不良的條透明紙外觀包裹質量缺陷。在條外透明紙包裹的整個工藝過程中，只有一個傳感器對透明紙是否到位進行檢測識別，在其他折疊、輸送過程中就再也沒有任何檢測傳感器，由此產生的成品外觀質量缺陷，將會流入下一道工序中，屬于不合格產品。

透明紙外觀缺陷屬于產品質量缺陷，缺陷較小時，會流入下一道工序或者市場上，各種外觀質量缺陷的產品可能會引起市場反饋。外觀缺陷如果粘連在一起，可能會在下一道工序的提升機處，引起設備擠塞錯位，造成提升機停機;缺陷較大的透明紙凸起外觀質量缺陷，不能順利通過條煙二次加熱器，造成通道阻塞，如果操作工發現不及時，將引起輸送通道內的數十條煙擠塞變形，造成更大的浪費。

2成品條煙外觀缺陷檢測裝置的設計

2.1 成品條煙外形缺陷檢測裝置安裝位置分析

針對成品條煙包裹完整后，到二次加熱美觀條透明紙前，有4個工位的位置。通過反復論證，在這4個工位的位置上，安裝一種條煙外觀缺陷檢測傳感器是比較合適的位置，即可以保證對每條煙外觀缺陷進行檢測識別，又能夠及時停機，防止更大的缺陷造成通道阻塞。這給安裝成品條煙外觀缺陷檢測裝置的發明提供了可靠地依據。

2.2 傳感器的選型分析

煙機上日常使用的外觀檢測傳感器中，能夠識別產品外觀的有兩種傳感器。①攝像式傳感器，需要安裝有攝像鏡頭，還要有安裝空間，能夠正確識別缺陷物體，并且配備有工控機和相關軟件支撐，造價較高。條煙外觀缺陷中透明紙的缺陷占總缺陷的比例高達95以上，透明紙本身是透明的，攝像式檢測裝置就無法準確識別，因此不采用攝像式傳感器。②光電式傳感器，光電式傳感器對有遮擋的物體都能夠正確識別，所以是最佳選擇類型，光電式傳感器又分為對射式和反射式傳感器，由于反射式傳感器對條盒本身能夠識別，可能會造成誤檢測，所以選擇對射式光電傳感器。

2.3 選擇合適的光電傳感器安裝并投入使用

通過實驗選擇出合適的對射式光電傳感器，最終確定采用對射式光電傳感器選型：放大器型號為E3X-DA11-S，檢測探頭型號為FU-77V。并在條煙輸送通道的第二、第四位置上分別安裝一對對射式光電傳感器。通過加裝可編程序控制器，引入原機運行、停機信息，編寫合理的控制程序，最終在設備上投入使用，從而杜絕條煙外觀缺陷引起的設備故障和市場反饋[1]。

3成品條煙外觀缺陷檢測裝置的安裝應用

3.1 條煙外觀缺陷檢測原理

通過試驗，最終確定選擇放大器型號為E3X-DA11-S，檢測探頭型號FU-77V，進行安裝使用。

3.2 傳感器、控制器的安裝

在設備現場條煙輸送通道的左側機器墻板上，安裝光導纖維發射頭，在右側機器墻板上，安裝光導纖維接收頭，發射頭和接收頭的安裝位置要高于成品條煙平面3毫米，并且處在一個水平面上，這樣可以確保檢測的靈敏度準確可靠，從而達到最佳的檢測效果。把光導纖維發射頭、光導纖維接收頭的另一段接到放大器（型號為E3X -DA11-S）上，再把放大器信號引到配電柜內加裝的可編程序控制器上。可編程序控制器選擇西門子系列的CPU222PLC，安裝在包裝機的電器控制柜內，把各種電纜線全部安裝到位，并把相關連鎖控制信號也全部連接到加裝的可編程序控制器上。

3.3 調試并投入使用

通過在條煙輸送通道的第二、第四位置上分別安裝一對對射式光電傳感器（見條煙輸送機構側面輸送結構示意圖）。通過加裝可編程序控制器，引入原機運行、停機信息，編寫合理的控制程序，當條煙輸送通道工位上，如果出現條煙外觀缺陷（包含透明紙和條盒），則必然導致條煙變形，變形信息被兩對光電對射式傳感器立即捕捉到，控制程序立即停機并顯示外觀缺陷信息，操作人員人工取出后，再正常開機。最終在設備上投入使用，從而杜絕條煙外觀缺陷引起的設備故障和市場反饋。目前已經在車間所有同類型設備上全部進行了推廣應用。

參考文獻

[1] 韓戰濤.西門子S-200PLC功能指令應用詳解[M].北京：電子工業出版社，2014：217.