基于透明紙特性的輸送控制分析

摘 要：對透明紙的特性進行了研究，分析了其影響煙包包裝質量的主要因素。從機械、電氣、軟件、硬件等不同層面分析了盒外透明紙和拉帶的輸送結構，結合加工工藝，研究了在實際工況下透明紙和拉帶輸送的控制過程。研究保證了透明紙包裝工藝在機器高速工況下的穩定性和可靠性，為提升煙包包裝質量提供了有力支撐。

關鍵詞：包裝機；透明紙；包裝質量；卷煙產品

中圖分類號：TS452+.7""" 文獻標志碼：A""" 文章編號：1671-0797（2025）02-0049-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2025.02.012

0""" 引言

在小盒煙包裝工藝中，除內框紙、商標紙外，透明紙包裝也是不可缺少的一部分，主要有賽璐玢薄膜（俗稱“玻璃紙”）及聚丙烯薄膜等種類[1]。

完美的透明紙包裝不僅能起到美化煙包的作用，還能隔絕空氣水汽，延長煙支香氣存留。因此，各個煙廠對相關工藝進行了研究：盧中焱等研制了透明紙自動調偏裝置，減少了繞卷時透明紙與紙芯之間的偏移[2]；段興坤等采用模糊聚類的數學手段解決小包透明紙拉線斷殘及難拉開的問題[3]；李乾等設計了一種透明紙跑偏檢測裝置，能精準控制透明紙搭扣在規定范圍內[4]。為提高包裝質量，減少客戶投訴，須針對性分析透明紙特性，完善相關包裝工藝。

1""" 透明紙特性及加工工藝

1.1""" 特性分析

在2019年的消費者反饋報告中，35%左右的卷煙產品投訴與透明紙相關。造成透明紙質量問題的原因主要如下：

1）靜電原因。透明紙卷在加工、運輸過程中會因摩擦產生靜電積累，甚至能達到5 kV的靜電電壓[5]。靜電過大會影響輸送的效果，導致長角、褶皺。除做好倉庫材料的靜電消除外，還需要一個合理的透明紙展開控制。

2）規格原因。煙廠換牌生產時會更換透明紙規格，不同尺寸的紙張在送紙時會產生邊沿波動，導致折疊歪斜[2]。需要進行實時檢測搭配糾偏動作，保證輸送位置在允許偏差范圍內。

1.2""" 機械結構及加工工藝

1.2.1""" 硬盒小包透明紙包裝工藝

盒外透明紙包裝機主要由機身部件、硬盒小包輸入部分、拉帶供給部分、透明紙供給部分、可調式包裝成型部分、透明紙小包兩端折疊和疊包部分、透明紙小包輸出部分七個部分組成。

1）機身部件：內部放置主電機和主傳動，連接機身上的軸、齒輪、凸輪和連桿機構等進行傳動。油泵和油箱維持整個包裝機的潤滑供給。

2）硬盒小包輸入部分：機器運行的端部，將煙包由輸送帶送入機器成型輪上。

3）拉帶供給部分：位于機器左上方，它的功用是將拉帶與透明紙粘接，隨后與透明紙一起輸送。

4）透明紙供給部分：位于機器的正前上方和機器后面，透明紙卷料車、透明紙卷提升器和透明紙筒架部件保證備料的提供，經過輸送部件、拼接部件、糾偏部件、裁切部件等一系列裝置，使滿足質量要求的透明紙輸送到成型輪前。

5）可調式包裝成型部分：位于機器的中間，由槽輪機構導向進行間歇旋轉運動，完成透明紙側長邊的折疊和熱封。

6）透明紙小包兩端折疊和疊包部分：位于機器的中間偏右側，完成煙包兩端透明紙的折疊和熱封。

7）透明紙小包輸出部分：位于機器的右端，剔除不合格的煙包，保證下一道工序的煙包有合格的外包裝。

透明紙經過輸送處理后與拉帶可靠粘合，切割定長后呈“ ”形包裹由輸入部件傳送來的硬盒小包。先對煙包兩端面進行折疊，然后通過旋轉動作完成兩側長邊的折疊和熱封，最后折疊兩端面的小翼并熱封。總體加工工藝如圖1所示。

1.2.2""" 透明紙輸送機構

透明紙輸送機構的機械結構如圖2所示。

透明紙卷放置在備料軸上，釋放的透明紙經送紙輥展開、定位、導向等動作后，沿導向輪垂直向下輸入到拼接裝置中。

1.2.3""" 拉帶輸送機構

拉帶輸送機構的機械結構如圖3所示。

拉帶紙卷放置在備料軸上，受電機控制，經由一系列導向軸導向，與透明紙粘合。粘合好的透明紙、拉帶輸送至輥輪處進行壓實緊固，使二者更好地結合成一體。

1.3""" 電氣硬件

1.3.1""" 透明紙輸送機構

透明紙輸送機構主要硬件布置如圖4所示。

3S316、3S315用于檢測透明紙卷是否安裝到位。3S317、3S314通過活動桿帶動凸輪裝置對透明紙卷進行直徑檢測，凸輪裝置靠近線性檢測器的一面為線性變化，可供檢測器通過距離轉化為電壓，從而實時監測紙卷直徑。當使用到3S320/3S319時會提示更換紙卷，顯示信息“裝載右/左側透明紙卷”。當3S318/3S313感應時，則說明紙卷已經全部用盡，顯示信息“無右/左側透明紙卷”。3S210用于檢測透明紙展開平臺的開閉狀態。3S211通過活動控制桿觸發，以檢測透明紙阻塞情況。當透明紙緩存展開位置到3S325時會提示透明紙儲存已滿，若3S328被觸發則說明透明紙已經斷裂。在機箱內部還放置了一個靜電消除器，用以消除在線靜電。

1.3.2""" 拉帶輸送機構

拉帶輸送機構主要硬件布置如圖5所示。

拉帶的張緊力通過活動臂桿的位置來監測，3S226通過檢測活動臂桿下凸輪位置控制，當檢測到臂桿活動位置達到90%傾斜時，會提示“拉帶最小備用量”。當凸輪激活3S227時，則證明導向軸上無拉帶，會提示“拉帶用盡或斷裂”。

2""" 軟件控制流程

針對容易影響透明紙質量的兩個主要原因，分別設計透明紙展開、糾偏控制和拉帶展開程序。

2.1""" 透明紙展開控制

展開動作由驅動器A890配置伺服電機3M820，通過3S324進行控制。3S324是一個線性傳感器，用以檢測透明紙在0～7 mm范圍內的存量多少。輸出電壓通過程序轉換來控制3M820的轉速。透明紙支撐輸送架，當機器運行速度降低時，透明紙緩存增加，輸送架下降，3S324的測量值變大，電機轉速減慢。當機器運行速度增加時，透明紙緩存減少，輸送架上升，3S324的測量值變小，電機轉速增加。在透明紙輸送的調速過程中，會根據3S317、3S314的檢測進行線性制動，防止透明紙慣性飛出導致纏繞和斷裂。當3S211檢測到發生堵塞時，可以通過把手脫離整個展開裝置，這時會觸發3S221并報警“透明紙部件脫開”。

2.2""" 透明紙對齊糾偏控制

透明紙對齊檢測功能由內、外、中三個光電傳感器3B327、3B326、3B328控制步進電機3M819來完成，安裝位置如圖4所示。

機器運行時，首先檢測3B327是否感應到透明紙，若未檢測到則說明安裝時向內偏移過大，此時會啟動3M819，多次驅動校正輥拉扯透明紙向外高速移動。當驅動次數達到30次還未檢測到，則會報警“透明紙未校直”并停機。

3B326需要始終保持感應不到透明紙的狀態，若檢測到則說明安裝時向外偏移過大，此時會啟動3M819，多次驅動校正輥拉扯透明紙向內高速移動。當驅動次數達到30次還未檢測到，則會報警“透明紙未校直”并停機。

3B328位于上述兩個光電傳感器之間，保證透明紙的動態穩定。當傳感器未檢測到透明紙時，會啟動3M819，多次驅動校正輥拉扯透明紙向外低速移動。當驅動次數達到30次還未檢測到，則會報警“透明紙未校直”并停機。當傳感器檢測到透明紙時，則會反方向進行相同的操作。

步進電機的拉扯速度可以通過設置驅動器A398 DIP撥碼開關來調節，撥碼和電流對應關系如表1所示。

2.3""" 拉帶展開控制

展開動作由驅動器A890配置伺服電機3M679，通過3S226進行控制。3S226通過檢測擺臂下凸輪在0～7 mm范圍內距離變化來判斷拉帶拉緊的程度，拉帶越緊，擺臂位置越靠左，則凸輪遠離傳感器，電機速度就會加快；反之，拉帶越松，擺臂位置越靠右，則凸輪靠近傳感器，電機速度就會變緩。

3""" 結束語

卷煙是日常生活中常見的消費品，隨著社會發展，人們對香煙的味道、煙包的外觀都有了更高的追求，這就對包裝環節的加工和生產提出了更嚴格的要求。

本文通過分析透明紙的特性，針對性地研究了透明紙輸送控制程序，保證了透明紙包裝環節的穩定性和可靠性，為包裝質量的提升提供了有力保障。

[參考文獻]

[1] 余明，楊濤，張轉勇，等.卷煙產品透明紙包裝質量的改善研究[J].大眾標準化，2022（15）：15-17.

[2] 盧中焱，郭龍，蔡洪江.YB55型小盒透明紙自動調偏裝置[J].輕工科技，2020，36（8）：61-62.

[3] 段興坤，李旭，柴雷，等.小盒拉線斷殘及難拉開原因分析及改進措施[J].今日制造與升級，2023（2）：62-64.

[4] 李乾，呂獻周，程亮，等.透明紙跑偏檢測裝置設計[J].品牌與標準化，2021（6）：65-66.

[5] 黃遠征，李繼波.一種新的煙用包裝膜靜電消除方法[J].工業控制計算機，2018，31（10）：154-155.

收稿日期：2024-09-24

作者簡介：楊佳彬（1997—），男，山東人，助理工程師，從事卷煙設備電氣設計工作。