硬盒煙包盒蓋檢測裝置的設(shè)計(jì)

蔣文炤，王宣科，王小義

（貴州中煙工業(yè)有限責(zé)任公司畢節(jié)卷煙廠，貴州畢節(jié) 551700）

0 引言

硬盒煙包盒生產(chǎn)過程中，需要對煙包盒的盒蓋松散情況進(jìn)行檢測，以保證煙包盒的完整性。硬盒包裝機(jī)成為整個煙草制造廠家的主流設(shè)備，在各大卷煙工廠占據(jù)舉足輕重的作用。隨著煙草市場競爭日益激烈，煙草卷煙廠家越來越注重產(chǎn)品品質(zhì)的提升，對在制品的過程管控要求越來越高。為了杜絕問題產(chǎn)品流入下一道工藝，需要加強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量在線控制。煙草制品過程管控的關(guān)鍵不僅在于人，也需要加強(qiáng)設(shè)備在線監(jiān)測效率，提高設(shè)備自動化水平，同時(shí)還能減輕工人的勞動強(qiáng)度和壓力，提高制品的合格率。受生產(chǎn)環(huán)境等多方面因素影響，生產(chǎn)硬盒煙包時(shí)會有煙包兩側(cè)或者一側(cè)耳朵不同程度的松開，這種煙包流入下一工序會卡壞設(shè)備，直接進(jìn)入成品甚至?xí)?yán)重影響設(shè)備安全性和產(chǎn)品質(zhì)量。

1 設(shè)計(jì)背景

硬盒煙包在包裝過程中，由于膠量，溫度等因素影響，會導(dǎo)致煙包兩側(cè)耳朵散開。此外，通道中的煙包在CH 入口前需要堆積一定數(shù)量的煙包，由于輸送帶輸送堆積的煙包具有擠壓力，粘接不牢固的煙包在此期間也會散開，雖然，硬盒包裝機(jī)在煙包輸入通道上裝有小盒外觀檢測及小盒開口檢測，但這兩種檢測對煙包底部與皮帶接觸面始終檢測不到，這種煙包盒蓋檢測裝置單次只能檢測煙包盒的一側(cè)盒蓋，不能同時(shí)對兩側(cè)的煙包盒蓋進(jìn)行檢測，效率低下，給產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)設(shè)備帶來很大安全隱患。對此，將設(shè)計(jì)一種新型煙包盒蓋雙面檢測裝置。

2 檢測裝置工作原理

在GDX2 包裝機(jī)CH 入口通道上安裝兩對光纖檢測及光纖放大器，當(dāng)有煙包盒蓋散開的煙包通過光纖檢測時(shí)會觸發(fā)放大器的信號變化，放大器將收到的高電平信號傳入控制輸入模塊，通過已有的程序控制使設(shè)備迅速停機(jī)并報(bào)警，從而避免設(shè)備因爛煙包卡壞設(shè)備或進(jìn)入成品。

為提高設(shè)備檢測精確度，本裝置將在光纖傳感器檢測前方通道安裝導(dǎo)條，使煙包在通過光纖傳感器檢測前不能擺動較大，并能平穩(wěn)地通過光纖傳感器檢測位置，提高煙包盒蓋兩面的檢測精準(zhǔn)度。其中，檢測光纖為對射式，一端光纖為發(fā)光源，另一端光纖為接受源，當(dāng)光纖放大器發(fā)出的光源不被遮擋時(shí)，表明煙包盒蓋無松散，煙包粘貼可靠，設(shè)備正常運(yùn)行。當(dāng)放大器通過光纖發(fā)出的光源被遮住，另一端光纖未能接受到對面光纖的光源時(shí)，表明煙包盒蓋松散或煙包有異物，設(shè)備立即自動停機(jī)，并提醒操作人員查看檢測位置是否有缺陷煙包。如果有煙包盒蓋松散情況需要人為取走，處理后才能正常運(yùn)行。其二，檢測處煙包通道兩側(cè)設(shè)計(jì)有對稱式的導(dǎo)條，導(dǎo)條安裝在輸送皮帶上方左右兩側(cè)，光纖檢測頭固定在煙包的通道的兩對導(dǎo)條上，確保盒蓋松散的煙包通過光纖檢測位置時(shí)停機(jī)報(bào)警（圖1）。

3 設(shè)計(jì)方案

3.1 檢測裝置機(jī)械部分設(shè)計(jì)

根據(jù)煙包輸送通道實(shí)際情況，設(shè)計(jì)的煙包盒蓋檢測裝置包括煙包導(dǎo)條、傳感器支架和對射式光纖傳感器；傳感器支架包括上橫條、下橫條和支撐桿；上橫條和下橫條均與支撐桿呈90°固定連接，且上橫條與下橫條的突出方向平行一致；傳感器支架固定在煙包導(dǎo)條的兩側(cè)（圖2）。將傳感器支架與煙包導(dǎo)條的固定方式設(shè)置為可拆卸固定連接方式，固定組件選用螺釘或螺母，方便傳感器支架的拆裝和替換。在煙包導(dǎo)條的兩側(cè)還設(shè)計(jì)了兩個傳感器支架，用于安裝固定光纖傳感器的機(jī)械部件即傳感器支架（圖3）。傳感器支架的上、下橫均安裝有對射式光纖傳感器，在煙包導(dǎo)條上設(shè)置有傳感器通孔，上、下橫梁的對射式光纖傳感器與傳感器通孔三點(diǎn)一線設(shè)置，在待檢測煙包從煙包導(dǎo)條的通道經(jīng)過傳感器支架2 位置處時(shí)，兩個傳感器支架上的對射式傳感器將同時(shí)對煙包的煙包盒蓋松散情況進(jìn)行檢測，避免了現(xiàn)有技術(shù)中的煙包盒蓋檢測裝置單次只能進(jìn)行一側(cè)盒蓋檢測的缺陷，提高了檢測效率，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的煙包盒蓋檢測裝置單次只能檢測一側(cè)盒蓋，不能同時(shí)對兩側(cè)的煙包盒蓋進(jìn)行檢測，導(dǎo)致檢測效率低下的問題。

圖1 檢測裝置在煙包通道的位置

當(dāng)有盒蓋松散的煙包通過檢測位置時(shí)，導(dǎo)條在傳感器支架設(shè)置位置處的通道寬度如果小于煙包盒蓋在最大松散時(shí)的長度，在煙包盒蓋完全松散開時(shí)將會導(dǎo)致煙包卡住的現(xiàn)象，對煙包導(dǎo)條上傳輸?shù)拇龣z測煙包造成堵塞，影響生產(chǎn)效率；如果大于煙包盒蓋在最大松散時(shí)的長度太多，將導(dǎo)致煙包在傳送時(shí)出現(xiàn)左右擺動，影響對待檢測煙包的煙包盒蓋的檢測。因此，煙包導(dǎo)條在傳感器支架設(shè)置位置處的通道寬度應(yīng)等于或略大于煙包盒蓋在最大松散時(shí)的長度。這樣才能確保待檢測煙包在通過傳感器支架位置時(shí)，煙包能夠平穩(wěn)地通過檢測位置，有利于提高煙包盒蓋兩面的檢測精度（圖4）。

3.2 檢測裝置電路部分設(shè)計(jì)

本檢測電氣部分利用原機(jī)的停機(jī)報(bào)警信號，由光纖傳感器、電纜、輸入輸出控制組成。光纖傳感器由光纖和放大器兩部分組成，其中光纖型號E32-T12，放大器型號E3X-NT41。將檢測裝置安裝在GDX2 包裝機(jī)上進(jìn)行調(diào)試，煙包雙面檢測由左側(cè)對射式光纖放大器與右側(cè)對射式光纖放大器并聯(lián)，接在接線端子3X204 上，再一起接入N9 輸入板。當(dāng)完整的煙包從煙包輸送通道內(nèi)通過傳感器支架位置處時(shí)，作為發(fā)射端的對射式光纖傳感器發(fā)射光信號，另一端則應(yīng)接受到信號，傳感器信號為低電平，若煙包的煙包盒蓋存在松散或存在異物的情況，對射式光纖傳感器發(fā)射的光信號將出現(xiàn)被遮擋的情況，作為接收端的對射式光纖傳感器接收到的信號將發(fā)生變化，即光纖傳感器輸入高電平時(shí)，Microll控制系統(tǒng)發(fā)出停機(jī)指令并在OPC 上顯示字樣為“小盒開口”的報(bào)警信息（圖5）。

圖2 檢測裝置示意

圖3 傳感器支架

4 使用效果及總結(jié)

將設(shè)計(jì)好的煙包盒蓋雙面檢測裝置安裝在GDX2 包裝機(jī)CH 入口通道上，經(jīng)過近半年的運(yùn)行，并反復(fù)的驗(yàn)證，當(dāng)有煙包盒蓋松散煙包經(jīng)過時(shí)，均能有效準(zhǔn)確檢測試機(jī)器停機(jī)，沒有發(fā)現(xiàn)盒蓋松散質(zhì)量煙包進(jìn)入CH 包裝流程。這種檢測裝置運(yùn)行穩(wěn)定，檢測準(zhǔn)確可靠，并且沒有發(fā)生任何故障，從根本上解決了煙包粘貼不牢卡壞設(shè)備等問題。

圖4 松散煙包通過檢測位置

圖5 檢測電氣原理