YB65A硬條包裝機煙條缺包檢測裝置的研發(fā)

趙長財 劉國棟

摘要：硬條包裝的前道工序是小包透明紙包裝，完成透明紙包裝后進行煙包堆疊成組。在實際生產(chǎn)過程中由于無法避免的偶爾機械擠煙或者剔除質(zhì)量缺陷的煙包后未能及時補包，造成硬條包裝工序生產(chǎn)的A類質(zhì)量缺陷條缺包，從而產(chǎn)生嚴重質(zhì)量事故。該文分析YB65A硬條包裝機發(fā)生機械擠煙的過程，研發(fā)一套煙條缺包裝置，使得煙條缺包檢出率達到99%以上。

關(guān)鍵詞：YB65A包裝機;A類質(zhì)量缺陷;煙條缺包;檢測

中圖分類號：TP393 ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）31-0141-02

Research and Development of Detection Device for Cigarette Missing Package of YB65A Rigid Packaging Machine

ZHAO Chang-cai， LIU Guo-dong

（Tianshui Cigarette Factory of Gansu Tobacco Industry Co.， Ltd，Tianshui 741020，China）

Abstract： The previous process of hard strip packaging is small transparent paper packaging. After finishing the transparent paper packaging， the cigarette packages are stacked into groups. In the actual production process， due to the unavoidable occasional mechanical cigarette extrusion or the failure to timely repair the package after removing the defective cigarette package， the class A quality defect package in the hard strip packaging process is missing， resulting in serious quality accidents. This paper analyzes the process of mechanical cigarette extrusion in YB65A rigid packing machine， and develops a cigarette missing package device， which makes the detection rate of cigarette missing package reach more than 99%.

Key words： YB65A packing machine; Class A quality defects; Lack of cigarette package; testing

1 引言

YB65A型條盒包裝機是一臺自動化程度較高的包裝設(shè)備，設(shè)備采用凸輪作為控制系統(tǒng)元件，對主要的工作部件和執(zhí)行機構(gòu)進行運動控制，從而使各工作機構(gòu)按給定的先后順序進行動作，實現(xiàn)自動控制。此外，YB65A包裝機使用電氣控制系統(tǒng)，該電氣控制系統(tǒng)包括電控柜和機身上電氣裝置兩部分。設(shè)備上設(shè)有自動檢測和剔除裝置，各種電氣檢測系統(tǒng)檢查條內(nèi)少包、條盒折角等缺陷，這些不合格的煙條均能自動剔除。設(shè)備還采用了各種傳感器作為自動控制和檢測裝置，從而提高機器的自動化程度和包裝質(zhì)量[1]。

目前，YB65A包裝機現(xiàn)有的煙條缺包檢測裝置由5個電容式接近開關(guān)作為檢測探頭，效果較好。近年來，隨著技術(shù)的不斷進步，香煙的外包裝材料也發(fā)生了巨大的變化，使得以電容式接近開關(guān)作為檢測方式不能適應(yīng)新的作業(yè)環(huán)境，直接導(dǎo)致的結(jié)果就是這種檢測系統(tǒng)無法通過工藝要求。本論文就從出現(xiàn)的A類質(zhì)量缺陷條缺包出發(fā)，深入分析設(shè)備產(chǎn)生煙條缺包質(zhì)量缺陷煙條的工作機理，研究出一套能消除煙條缺包質(zhì)量缺陷的檢測裝置。

2 總體設(shè)計

我們根據(jù)煙包成型、煙組走向的工作流程，上游機YB55型小盒透明紙包裝機通過輸出轉(zhuǎn)盤將已疊成兩層的包有透明紙的煙包送至本機的輸入通道，在通道頂部裝有毛刷，使煙包在通道中運行時保持準確的位置。推條器將推著煙包和條盒紙進入條盒成型通道。我們對YB65A包裝機中煙包形成硬條的工作流程進行分析，并利用現(xiàn)有的控制技術(shù)、開關(guān)技術(shù)、輸入輸出原理設(shè)計出一套檢測系統(tǒng)，實時根據(jù)煙包的走向，檢測條盒缺包。

在進煙口設(shè)立2個常感應(yīng)探頭，在尾部設(shè)立2個探頭，當無煙包經(jīng)過入口通道（2個入口探頭未感應(yīng)到）時或者尾部的2個探頭未感應(yīng)到煙包到位時，此時就被我們判定為煙條缺包，這也是我們的設(shè)計理念。此檢測系統(tǒng)可完全檢測所有的煙包。如果有缺包發(fā)生則探頭感應(yīng)到故障，將故障反饋至PLC進行處理，提醒操作工及時取出缺包煙條開機，防止產(chǎn)生缺包煙條。

其中小型PC處理系統(tǒng)為整個檢測系統(tǒng)的處理器，和設(shè)備的電氣線纜相連，時刻將處理信號反饋至設(shè)備。推耙信號是將設(shè)備的相位實時傳遞至小型PC處理系統(tǒng)。煙包光纖探頭、紅色報警燈、黃色信號燈、綠色工作燈以及停機信號組成了系統(tǒng)的輸入輸出。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

YB65A包裝機的生產(chǎn)能力40條/min，這就對我們設(shè)計的檢測系統(tǒng)提出了很高的要求，不但需要實時對條盒缺包進行檢測，而且還需要提高準確率。在軟件設(shè)計時，就需要很強的邏輯縝密。本軟件系統(tǒng)利用組合邏輯電路[2]在任意時刻的輸出僅僅取決于該時刻的輸入，與電路原來的狀態(tài)無關(guān)的特點進行展開，組合邏輯電路是由與門、或門和非門等門電路組合形成的邏輯電路。其邏輯函數(shù)表述如下：

Li=f（A1，A2，A3……An） ? （i=1，2，3……m）

其中，A1～An為輸入變量，Li為輸出變量。

組合邏輯的輸出由其輸入確定的法則，通常稱為開關(guān)函數(shù)[3]。本論文中的每一個煙組的檢測有無就相當于輸入的開關(guān)，因為變量是離散的，所以函數(shù)和變量是二進制的，符號“1”和“0”通常用來表示這兩個值。探頭檢測到設(shè)定煙包的有無，經(jīng)過4個探頭之間的相互邏輯運算，并和推耙信號的運算，將得到的結(jié)果傳送至小型PC處理系統(tǒng)，也就是將開關(guān)函數(shù)傳遞至小型PC處理系統(tǒng)。

小型PC處理系統(tǒng)對得到的開關(guān)函數(shù)進行處理，將處理后的結(jié)果分兩條線進行處理。第一條線路就是將信號傳遞至YB56A包裝機：判斷設(shè)備是否需要停機;第二條線路就是將信號進行外部顯示：黃色信號燈、紅色報警燈、綠色工作燈，將信號傳遞給操作工，該進行怎樣的操作。如果不發(fā)生煙條缺包時，綠色工作燈亮，設(shè)備不停機;當發(fā)生煙條缺包信號時，將會發(fā)生設(shè)備停機，紅色報警燈亮，操作工需要立即查看煙條，將缺陷煙條及時取出;當該檢測系統(tǒng)不需要投入使用時，操作工可以按壓旁通按鈕，此時設(shè)備正常運行，黃色信號燈亮，但是此時存在非常嚴重質(zhì)量安全隱患，需要立即取消旁通，使檢測系統(tǒng)正常投入使用。

4 系統(tǒng)測試

檢測系統(tǒng)設(shè)計完成后，就需要根據(jù)設(shè)計方案對系統(tǒng)進行安裝。我們在安裝過程中為了提高系統(tǒng)的安全性，將小型PC系統(tǒng)、端子、光纖放大器、斷路器等元器件控制在一個小型電控柜內(nèi)，此外，所有線路均設(shè)置在保護套內(nèi)，防止線路損壞。

為確保檢測裝置的有效性，就需要對檢測進行試驗以及實時監(jiān)測。首先我們要做的就是對檢測系統(tǒng)進行試驗，觀測其有效性，我們對缺包煙條分班次進行了現(xiàn)場跟蹤測試，如下表所示。

從上表可以看出，通過4個月的試驗，該檢測系統(tǒng)能實現(xiàn)要求的功能，可以做到對煙條的全方位檢測，兩個班在測試中都有很好的效果。試驗完成后就需要進行實時監(jiān)測，將檢測系統(tǒng)正常投入使用。經(jīng)過一段時間的持續(xù)觀察后，我們發(fā)現(xiàn)該煙條缺包檢測的準確率達到99%以上，符合我們的預(yù)期目標。

參考文獻：

[1] 卷煙包裝工專業(yè)知識[Z].

[2] 王茜，黃仁，許光辰.數(shù)字邏輯[M].北京：人民郵電出版社，2011（6）：14-37.

[3] 李承.數(shù)字電子技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2014（12）：20-25.

【通聯(lián)編輯：李雅琪】

收稿日期：2021-05-22

作者簡介：趙長財（1991-），男，甘肅武威人，碩士研究生，助理工程師。