YB65A 硬條包裝機長邊折疊器同步檢測的設計

鄧 鐸，李 敏，曾毓斌

（江西中煙工業有限責任公司贛州卷煙廠，江西贛州 341000）

0 引言

ZB45 型包裝機組是卷煙包裝過程使用的主流機型，該機型自動化程度高、操作簡便、運行穩定、產品質量穩定，在行業內被廣泛使用。在長期生產實踐中，受當時設計思想的影響，在機械部件動作檢測上存在一些缺陷，導致機械部件運動狀態不能有效檢測，引起產品質量缺陷。在YB65A 硬條包裝機條盒成型部分，長邊折疊器在上下往復運動過程中有卡死不動作的情況發生，當出現該情況時，就會出現長邊折疊器卡住、壓爛條煙的情況，甚至出現條盒長邊折疊錯位的質量缺陷，導致質量缺陷條煙流入下道工序，進而流入市場。上述設計缺陷是長邊折疊器缺乏同步檢測裝置的設計缺陷引起的。為了提升設備運行效率和提高產品質量，需對長邊折疊器進行同步檢測裝置改進。

1 原因分析

（1）條盒長邊折疊分為上長邊折疊和下長邊折疊，分別由上長邊折疊器和下長邊折疊器進行折疊。YB65A 硬條包裝機按照包裝工藝要求，先進行上長邊折疊，然后進行下長邊折疊，循環往復進行，上下折疊器之間缺失動作關聯檢測，彼此獨立動作，存在不同步的隱患發生，導致卡煙和產品質量缺陷產生。

（2）長邊折疊器的動力來源于輔機，由一根傳動軸輸送動力，傳動軸通過凸輪連桿機構將動力傳輸給長邊折疊器。正常情況下，長邊折疊器遇到煙包擠壓時，長邊折疊器過載卡死，位于連桿鉸鏈處的脫開裝置脫開并觸發接近開關引起停機。當操作工清除過載因素，手動盤車一周后，脫開的鉸鏈復位，接近開關脫離檢測，引起停機的因素消除，設備可以恢復運行；當長邊折疊器連桿機構的襯套、軸承由于磨損、潤滑不良引起卡死時，位于連桿鉸鏈處的脫開裝置脫開并觸發接近開關引起停機，此時由于長邊折疊器的連桿卡死，無法正常運動，擋車工手動盤車一周，脫開的鉸鏈仍然可以復位，觸發脫開裝置的接近開關脫離檢測，設備恢復運行，但由于折疊器的連桿卡死無動作，設備啟動時會導致條盒長邊折疊工序缺失。由于缺乏傳動軸與長邊折疊器的同步檢測裝置，條煙包裝產生長邊折疊錯位質量缺陷。

2 設計方案

2.1 同步檢測裝置機械設計

根據改進方案，同步檢測裝置由長邊折疊器到位檢測器和長邊折疊器同步檢測器組成（圖1）。長邊折疊器到位檢測器由檢測板、光電傳感器、支架等組成。檢測板通過螺釘與長邊折疊器一起安裝在機器一側的導軸軸座上，光電傳感器用兩個螺母固定安裝在一個帶有長孔的支架上，在長邊折疊器處，支架安裝在機器成型通道側平臺底板上，由于其運動軌跡為上下往復式運動，設計到位檢測傳感器支架高度與長邊折疊器的行程下限高度一致，檢測距離為2 mm（圖2）。長邊折疊器到位檢測器的作用是實時檢測長邊折疊器到位信號，將信號發送給PLC 控制器，建立位置檢測，消除長邊折疊器動作檢測盲點。

圖2 長邊折疊器到位檢測器

長邊折疊器同步檢測器由檢測盤、延長軸、光電傳感器、支架等構成。由于傳動軸的運動方式為順時針方向旋轉，設計通過檢測其旋轉來反映傳動軸的運動軌跡。檢測盤通過緊定螺釘固定在長邊折疊器傳動凸輪軸的延長軸上，光電傳感器用兩個螺母固定安裝在一個帶有長孔的支架上，支架安裝在機器箱體上（圖3）。長邊折疊器同步檢測器的作用是利用一個可以上下調整的旋轉凸輪，根據長邊折疊器到位信號調整凸輪位置，使檢測區域被光電傳感器檢測到，從而建立長邊折疊器與傳動軸的關聯關系，利用該旋轉凸輪實現二者動作的同步檢測。

圖3 長邊折疊器同步檢測器

2.2 同步檢測裝置控制電路設計

同步檢測電路由PLC 控制器、輸入輸出模塊等組成。輸入信號由折疊器到位、同步檢測信號、復位等組成，輸出信號由停機、報警信號組成，為了方便后期調試，增加了檢測旁通按鈕，可以人為選擇是否打開同步檢測功能。YB65A硬條包裝機32 位輸入板上的輸入端子為高電平有效，為了實現同步檢測裝置的停機功能，選取硬條包裝機N9#輸入板15#輸入點作為檢測停機信號，通過中間繼電器將PLC 輸出的停機信號轉換到硬條包裝機上，實現同步檢測裝置與YB65A硬條包裝機的I/O 信號控制。安裝在長邊折疊器上的檢測板與長邊折疊器一起上下往復運動，在行程最低點處被安裝在支架上的光電傳感器感應到，輸入長邊折疊器到位信號給PLC 控制器。同時，延長軸上的檢測盤凸輪旋轉至最低點，被安裝在機器箱體上的同步檢測器光電傳感器檢測到，輸入同步檢測信號給PLC 控制器（圖4）。為了使操作工更好地將長邊折疊器不同步引起的停機與硬條包裝機原機N9#輸入板15#輸入點的停機信號相區別，在電路設計上增加了一處蜂鳴器報警裝置。

圖4 同步檢測裝置控制電路

2.3 同步檢測裝置程序設計

方案采用西門子S7-200 型PLC，結合其通俗易懂的梯形圖編程語言進行設計（圖5）。同步檢測裝置程序的任務是實現長邊折疊器與傳動軸之間不同步信號的實時檢測及報警停機。在條盒成型過程中，同時采集長邊折疊器運動至最低點的到位信號和延長軸上的檢測盤旋轉至最低點的同步檢測信號。通過試驗可知，檢測誤差范圍可以控制在0.5 s 以內，即在誤差允許范圍內比較到位信號和同步檢測信號產生的高電平信號能否同時輸入PLC 控制器，在每個循環周期內進行一次比對，比對一致說明長邊折疊器與傳動軸檢測盤同步；反之，則不同步，輸出報警信號并停機。

圖5 同步檢測裝置程序流程圖

3 運行效果

實施改進后，本同步檢測裝置在YB65A 硬條包裝機上運行效果良好，實現了長邊折疊器與傳動軸同步信號的實時檢測功能。

（1）條盒長邊折疊工序出現不同步信號可及時停機，減少了條盒成型過程中出現的折疊錯位質量缺陷，保障了產品質量。

（2）建立了長邊折疊器動作檢測，方便機械維修人員掌握長邊折疊器運動狀態，及時對軸承、襯套等部位的潤滑、磨損情況進行檢查，防止大故障的出現，減少了維修強度，提高了設備運行效率。

（3）長邊折疊工序改進后，操作工在出現卡煙情況時，增加一道長邊折疊器到位檢測，幫助操作工對長邊折疊器動作情況進行確認，可以有效避免盲目復位開機，避免生產出不合格產品帶來的原輔材料浪費。

4 結論

經過對YB65A 包裝機條盒長邊折疊器的改進，解決了生產過程中條盒折疊工序易出現的長邊折疊器與傳動軸動作不同步的現象，避免了長邊折疊器動作異常引起的條盒長邊錯位質量缺陷。出現不同步現象時，同步檢測裝置能夠在第一時間發現并發出停機報警信號，有效阻止條盒長邊成型不良的條煙流入下道工序、流入市場的可能。在長邊折疊器出現故障隱患時，通過同步檢測的不一致性提醒操作工注意產品質量，提醒維修人員關注執行機構的潤滑、磨損情況，及時進行預防性維修，減少了長邊折疊器的故障次數，提高了生產效率和產品質量。在同類包裝機上具備很好的推廣應用效果。