YB25包裝機空模盒檢測改進結構設計

李乾 歐陽哲 涂科靜 李榮基 李春

【摘要】空模盒自檢識別率關系到第二推進器推板、一號輪維修更換時間，也影響煙支表面皺褶、變形的頻次。將反射光纖傳感器更換為對射式光纖傳感器，利用壓縮空氣避免煙沫、碎紙屑進入到接收器安裝孔，并將檢測位置調到高于模盒內框低于表面6 mm處，在機器相位范圍內實現模盒自檢，同時在自檢模盒上方安裝兩個紅外激光漫反射光電開關，對模盒上排煙的排列進行檢查，提高空模盒自檢識別率。

【關鍵詞】YB25包裝機;空模盒;自檢

【DOI 編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2022.02.026

Self-checking Structure Design of Empty Die Box of YB25 Packaging Machine

LI Qian，LI Qian，OUYANG Zhe，TU kejing，LI Rong-ji，LI Chun

（HongyunHonghe Tobacco〈Group〉Huize Cigarette Factory，Qujing 654200，China）

Abstract：The self inspection recognition rate of the empty mold box is related to the maintenance and replacement time of the push plate of the second propeller and the first wheel，and can also affect the frequency of cigarette surface wrinkles and deformation，and even produce defective cigarette packets with small probability：the residual cigarettes are mixed in the packet，the reflective optical fiber sensor is replaced with an opposite optical fiber sensor，and compressed air is used for the installation hole of the receiver to avoid cigarette foam the paper scraps block the detection light，and adjust the detection position to 6mm higher than the low surface of the inner frame of the mold box to realize the mold box self-test within a certain machine phase range. At the same time，two infrared laser diffuse reflection photoelectric switches are installed above the self-test mold box to check the arrangement of smoke exhaust on the mold box，so as to improve the self-test recognition rate of the empty mold box

Key words：YB25 packaging machine;empty die box;self-checking

1前言

ZB25型軟盒包裝機組是中國煙草總公司從意大利G.D公司引進全套圖樣及制造技術，經研究后研制成功，并在中國各煙廠推廣使用的中速軟盒包裝設備。YB25型軟盒包裝機作為主機系統，按照包裝工藝流程路線主要由煙支供給處理系統、內襯紙供給折疊系統、商標紙供給折疊系統、封簽供給折疊系統、煙包裹包成型系統、煙包干燥輸出系統六個部分組成，其中模盒自檢作為煙支供給處理系統中煙支剔除之后的必不可少的檢測程序。

模盒內的7-6-7型式排列的三層20支煙，將受到觸頭式與光電式空頭與缺支檢測、煙支錯亂檢測、煙庫煙支排列不整齊檢測等質量檢測。當模盒的煙支組有缺支、斷頭、空頭等情況存在時，檢測器會發出電信號。當該模盒左移到壞煙包剔除站位停頓時，電磁閥控制氣缸動作，使剔煙擺桿與凸輪結合，從而帶動剔煙板前后運動，將不合格煙支組剔除。

2.YB25包裝機空模盒自檢結構改進

2.1現有檢測存在的問題

一號輪完成煙支組的定型和傳送，經檢驗合格的20支煙由模盒輸送到一號輪前面停頓時，由第二推進器把煙支組推向一號輪內。夾緊爪將煙組定位，一號輪逆時針旋轉180°，然后一號輪推桿將煙組與到位的內襯紙推向二號輪，開始進行內襯紙包裝。在設備實際運行過程中，第二推煙器上的推煙塊、一號輪兩側的隨動塊、一號輪夾持臂上的鉤子容易受不規則煙支組的擠壓而變形和損壞。一號輪夾持臂的控制凸輪及軸承由于夾緊爪頻繁進行夾緊與松開動作，容易磨損，可能引起煙支皺褶、刮破，鋁箔紙或煙支組被一號輪推桿推入二號輪過程中，鋁箔紙發生錯位，再經過二號、三號輪折疊后產生漏煙支缺陷煙包。

徐友良、鄭以龍[1]在不改變一號輪的結構與撥桿的實際尺寸前提下，將一號輪襯套改為滾針軸承，減少撥軸磨損速度，確保夾緊爪正確張合。改進后一號輪夾緊爪故障頻次明顯降低，縮短修理人員維修時間，節約襯套備件費用，保證煙支外觀質量穩定性。

2.1.1模盒自檢識別率不高

當煙庫下煙通道某煙槽內煙支下落不好，被第一推送器推送過程中變形彎曲，會觸碰到煙支輸送通道彈性塊檢測器2S258停機報警程序，邏輯上在X位置上剔除相應模盒中的煙支和后一模盒中的煙支，如果本該被剔除煙支組的模盒未被剔除干凈，會在X位置剔除后的模盒利用空模盒檢測器2B222進行檢測，在機器相位為150°～170°范圍內設定某一相位（默認值為150°）檢測模盒是否有異物。

由于檢測范圍是深入模盒內部一定位置，高度在模盒偏上位置，不能貫穿模盒進行檢測，因此存在殘存的煙支在模盒右側或夾雜在模盒左側端面上，未被空模盒檢測器識別出來，繼續跟隨模盒運行。當煙支被推送到一號輪過程中，推送器、一號輪、模盒、過橋之間發生運動干涉，導致一號輪位置變形或推送器上的推煙塊彎曲變形。

正確的操作規則為：取出阻礙檢測塊復位初始狀態的變形煙支，手動盤車觀察模盒內的煙支是否被完成剔除干凈，及時將煙支組剔除桿收縮帶回的殘余煙支清理干凈，直到模盒內整齊排列20支煙支組，才能進行高速運行。在機組評優指標中，產量占到30%，操作人員會用鑷子強行將檢測塊復位，然后復位設備進行運行，由于剔除桿為復合運動，在剔除桿直線運動即將到行程終點時，一邊直線移動一邊向左擺動，然后再一邊擺動一邊直線運動到某個位置后直線回程，此時在回程中將變形的煙支又帶回去，遺留在模盒左側位置，此時殘留的煙支可能引發鋁箔紙堵塞、一號輪動作不精準、推煙塊彎曲變形等情況。

2.1.2煙支組存在漏檢概率

從理論上分析，盒內的煙支組要經過空頭檢測、缺支檢測、缺濾嘴檢測，不可能有彎曲變形的煙支夾雜在煙支組內，能進行正常的鋁箔紙、商標紙、封簽折疊包裝。一般這種煙組被識別到，包裝機控制系統會將對應的商標紙、封簽停供，只剩鋁箔紙包裹在五輪出口盤位置進行剔除。但是在實際生產過程中偶爾會發現模盒內濾嘴排列整齊，煙支組上排某些煙支彎曲變形、卷曲、殘存，煙包外觀符合工藝質量要求，但是用手從煙包頂部輕輕滑到底部，中間會有凸凹感。因此，這種缺陷煙包無法被小包外觀質量檢測系統發現，一旦被抽檢或消費者投訴，就屬于重大質量缺陷，工廠、車間、班組、機臺都將面臨考核責任。

2.2結構改進

2.2.1模盒內煙支組上排煙支檢測

李元洋[2]提出利用ECOS煙支檢測系統，代替了傳統的機械式煙支檢測系統，提高對模盒內煙支空頭和缺支的檢測精度，同時能夠精確剔除壞煙，兼顧了煙包質量和生產成本。但是目前卷包車間已經在剔除工位前額外安裝南京大樹科技的GD小包煙支光學檢測器ZN0256。通過CCD檢測，該檢測器能對缺支、空頭進行檢測，但是依然存在漏剔這種小概率缺陷煙包。如果在剔除后安裝工業相機進行視覺檢測，利用閾值、開運算區域、腐蝕區域、獨立非聯通域等圖像處理，能識別出被點燃端煙支的彎曲、少支、殘存等問題，但煙支被點燃端空間比較狹小，煙沫、紙屑位置比較多，干擾因素不可避免，因此安裝難度較大。如果安裝在模盒上方的有機玻璃板上，在模盒上排煙的特定區域進行輪廓識別，同時也能對部分水松紙、卷煙外觀進行檢測，但是由于操作人員每班必須對包裝設備進行保養，缺陷煙支組進行確認等操作，有機玻璃板被打開的頻次較高，包裝機在高速運行時候，輕微的震動將對工業相機圖像預處理產生影響，因此這種方式的可靠性與可操作性不高。

當機器視覺不能滿足相關要求后，可以采用兩種方式對上排煙進行煙支的檢測。

第一種就是采用博億BL-100N激光位移傳感器，精度能達到0.01 mm，光束直徑最大為0.5 mm，通過特定的支架安裝在模盒兩側2 mm，配轉換模塊，可以在工控機或電腦上實時讀出位移數據，并通過特定的軟件進行邏輯關系計算。

第二種就是在自檢模盒輸送帶上方的蓋板進行改造，在模盒兩側2 mm位置分別對蓋板加工5 mm的螺紋孔。洛施達M5紅外激光漫反射光電開關檢測探頭分別安裝在蓋板兩個M5的螺紋孔內，并用鎖緊環進行位置固定。將紅外激光漫反射光電開關檢測距離調節為定制0.5 mm的圓斑，調節到剛好檢測上排煙支間空隙處，并通過對剔除桿電磁閥接線端引入一條線到控制器輸入端，同時也將兩個紅外激光漫反射光電開關輸出信號接入到控制輸入端。

當電磁閥通電，說明對模盒內的煙支進行剔除動作，控制器對兩個紅外激光漫反射光電開關輸出信號進行邏輯判斷：當兩個無高電平信號，說明模盒內的煙支已經剔除;當同時為高電平，說明煙支組無彎曲或者殘缺;當兩個信號不同步，說明模盒內的煙支出現異常，調用模盒剔除無效停止程序，讓操作工進行確認;當連續檢測五組連續兩個信號同為高電平信號后，控制器不再進行邏輯判斷，等待剔除桿電磁閥新的觸發循環。

由于第一種檢測器比較大，需要特定的軟件安裝在電腦上，工業控制可行性不好。第二種體積較小，安裝簡單，可以方便與現有的控制系統進行互聯。

2.2.2空模盒自檢結構改進

李亮，喬建軍，劉彬等人[3]利用設在模盒輸送帶一側的兩組反射式光纖傳感器對空模盒檢測，可以更加精準識別到包裝模盒內的煙支存在與否，但也是固定相位的兩個檢測點，僅僅是新添加一組漫反射光纖傳感器，并不能對模盒的內部進行規定角度范圍的檢測，因此識別精度提升空間依然存在。因此如何讀出控制系統機器相位及其作用，由于GDX1包裝機MICRO II控制系統開放性差、數據采集困難、信息化融合難等問題[4]，無法通過數據接口對編碼器數據采集。而模盒輸送帶驅動系統主要由槽輪間歇機構、同步齒輪、同步齒形帶、齒輪帶張緊機構、煙支模盒組成，其作用是將排列好的煙組輸送到第二推進器位置。槽輪間歇機構通過花鍵軸與同步帶輪連接，帶動模盒輸送帶做間歇運動，模盒輸送帶在停頓期間第一、第二推進器、觸頭式煙支檢測器、不合格煙組剔除機構工作，前進時帶動煙支模盒向前運動[5]。大樹科技通過在模盒輸送帶驅動系統中盤車手輪配合的齒輪軸上安裝編碼器，為煙支模盒空頭、缺支提供檢測相位，因此可以通過控制器讀出相關機器相位。

空模盒自檢結構改進裝置由對射光纖傳感器、放大器、氣管接頭、調壓閥、控制器組成，如圖1所示。光纖傳感器發射段安裝在原模盒自檢工位，檢測相位為[233-186（下一個機器相位）]，檢測頭通過鎖緊螺母固定在左側軌道上。因為煙支標準圓周為24.3 mm，直徑為7.73 mm，因此中心位于模盒底部上方6 mm，既能避免模盒內煙沫誤檢，也能最大程度發現殘存的煙支的存在。光纖傳感器接受段也是利用螺紋副安裝在對應的另一側軌道內，氣管接頭安裝在軌道外側的氣孔上方，從YB25小包機壓縮空氣接頭引入氣管到調壓閥、氣管接頭，氣孔底部對著探頭安裝孔，氣壓調節為0.1bar，避免煙沫、破紙屑進入到接收端安裝孔內，從而引發誤檢。

當缺支檢測、空頭檢測、彈性臂檢測、杠桿檢測利用移位程序在X位置上剔除相應模盒中的煙支時，如果本該被剔除煙支組的模盒未被剔除干凈，對射光纖將在模盒運動相位檢測異物存在，發出高電平信號，放大器輸出的高電平接入之前接線端，調用包裝機模盒自檢停機程序，提示操作人員進行再次確認。因此操作人員在清理彈性臂檢測變形的煙支后，可以復位低速運行包裝機，不必再人工盤車觀察模盒內煙支組情況，可以提高設備運行效率，降低偶發缺陷煙包的產生。

3總結

本文僅是從質量追溯產生的原因，以及設備檢測的盲區為出發點，借鑒相關技術提出相關解決方案，并未進行設備安裝調試運行，希望在保持產品質量前提下，盡量降低輔料物耗，不斷完善操作規程，嚴格控制偶發質量缺陷煙包流入下道工序，降低車間翻箱頻次與翻箱的條數，為集團高質量發展夯實質量根基。

【參考文獻】

[1]徐友良，鄭以龍.GDX1、GDX2包裝機一號輪夾臂裝置的改造[J].機械工程師，2020（7）：130-132+135

[2]李元洋.ECOS煙支檢測系統在YB45/25型包裝機中的應用[J].機械工程師，2012（3）：35-38.

[3]李亮，喬建軍，劉彬，等.一種煙廠用小盒包裝機空模盒檢測裝置：CN207141489U[P].2018-3-27.

[4]蔡培良，羅勇，關明寬，等.GDX1包裝機IPC控制系統的研發[J].包裝工程，2020，41（21）：231-238.

[5]黃德良，楊文雷，劉蔚業，等.ZB25型包裝機組[M].北京：中國科學技術出版社，2001.