煙梗原料包裝在煙梗開包機內脫落時的檢測探討

安浩 楊鈺程 徐榮華 張青松 張國平 方利梅 高雪峰

摘要：梗絲是卷煙配方的重要組分，由于制梗絲的工藝配方需要，生產過程中使用了多個產地的煙梗原料，原料的包裝也存在了不同的外觀形態，導致在使用煙梗開包機代替傳統人工投料的生產模式中出現了倒料過程中包裝掉落的情況。文章針對煙梗開包機倒料過程中包裝掉落的情況，介紹了一種對包裝掉落的實用檢測方法。

關鍵詞：煙梗投料；煙梗原料包裝；煙梗開包機；塑料袋脫落；掉包檢測 文獻標識碼：A

中圖分類號：TS49 文章編號：1009-2374（2016）05-0071-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.05.036

煙梗是煙葉的重要組成部分，占到煙葉重量的25%左右，且其具有較高的填充能力和燃燒性能，因此，梗絲的使用對于節約原料成本、緩解原料對高檔品牌發展的制約、降焦減害等有著重要的意義。在卷煙制梗絲生產線中，煙梗原料多采用麻袋進行包裝堆放，在使用時由人工搬運至投料設備并開口倒料至生產線，工人勞動強度大，現場環境被粉塵污染嚴重。另外，在第十二個五年計劃期間，我國的機械制造行業逐漸朝著集成化、自動化、智能化方向發展，卷煙生產設備在此期間也進行了相應的技術革新，例如制葉絲線的投料已由機器人生產線代替人工完成，而煙梗投料也亟需解決自動化程度低和上述問題，因此越來越多的企業采用了自動化設備——煙梗開包機來代替人工進行煙梗原料的投料工作。煙梗開包機是一種科研成果與生產實踐經驗相結合的集成設備，具有一定的科學性、合理性、先進性和可行性，可代替人工自動完成煙梗原料包裝的拆垛、開口、倒料等動作，在滿足當前生產需要的基礎上，降低了勞動消耗，實現了自動化程度的提高；避免了人工開口時可能產生的麻繩、標簽紙等雜物進入原料中從而影響產品質量的問題，提高了加工過程中的穩定性。

1 當前問題描述

由于工藝配方的需要，生產過程中使用了多個產地的煙梗原料，原料的包裝也存在不同的外觀形態。有的產地原料包裝封口的扎口團較長且混亂，倒料時倒料機構不能順利提起包裝而發生包裝掉落；另外，部分產地包裝分為外層麻袋包裝和內層塑料袋防潮包裝，且內層塑料帶破損嚴重、大部分塑料袋前后開口成套筒形時長度短于外層包裝，導致在使用煙梗開包機倒料的過程中出現了包裝掉落的情況，影響了出料的順暢性，造成了設備堵料、生產線斷料等問題，因此也需要人工觀察并在掉落時進行干涉，造成了人力資源的浪費。另外，如果處理工作滯后，雖然設備有機械結構阻止，但包裝有時會被輸送至下道工序，被定量裝置破損，破損后形成的小塑料片會進入生產原料中，由于其較輕，容易被煙梗原料壓住，人工挑揀難度和工作量較大，而目前的風選除雜、金屬探測、滾動毛氈、光譜探測等自動除雜工藝對其的剔除效率均不能很高，從而使其可能進入成品卷煙內，在燃燒時產生刺激性氣味，對產品質量造成影響。煙梗原料包裝在煙梗開包機內的掉落情況主要包括外層包裝麻袋和內層塑料袋隨料掉落、外層包裝麻袋和內層塑料袋單獨掉落、內層塑料袋隨料掉落、內層塑料袋單獨脫落四種情況。經過對設備的調試，外層包裝麻袋和塑料內袋的同時掉落率已降低至1%左右，但是塑料內袋的單獨脫落率仍在10%左右。因此，在一天的生產任務中，需要人工多次干預。由于當前設備只在空包退包口處設置了一套檢測裝置用于檢測包裝的掉落，而包裝內的塑料內袋會出現單獨掉落。當外層包裝麻袋沒有掉落時，當前檢測裝置仍會認為沒有包裝掉落，也就導致了塑料內袋會阻擋物料，雖然有機械的阻擋結構，但由于掉落的不定性，有時塑料內袋通過了阻擋結構被輸送向下級設備，有時也會被下一包原料壓下包裹，進入下一級設備，在人工處理時很不方便，且在塑料內袋進入定量工序時，人工拉拽更容易導致塑料袋的破損，形成了小的塑料片進入生產線中，對后續人工或自動除雜設備造成壓力，造成了企業產品質量的隱患，影響了企業產品系列的形象。

2 檢測方案制定

針對包裝掉落的特點和掉落位置的不定性，筆者對故障類別進行了歸并，擬定使用檢測器件配合電控程序向操作人員發出報警信息，使操作人員可離開設備倒料位置，并將包裝的掉落信息反饋給下級定量裝置，提前預警，從而降低操作工人的工作強度。

2.1 多點檢測方案

初步方案擬保留煙梗開包機倒料后麻袋退包出口的預設檢測裝置，以增加保障措施；由于外層包裝和內層包裝同時掉落后，此處檢測裝置會在擬增檢測報警后再次報警，暫取消此處報警功能。由于物料可以通過倒料斗橫擋桿而包裝基本不會通過橫擋桿，在橫擋桿以下高度安裝對射光電管1組，記為A光電，為保證檢測物料走出的可靠性，安裝位置靠近出料口一側。另外，為避免倒料揚塵時的粉塵干擾，信號通過孔徑略大于光電管直徑且不安裝防護玻璃；為避免振動引起的誤信號，光電管固定在帶式輸送機機身側板上。為保證元器件檢測距離的有效可靠和覆蓋包裝掉落的可能范圍區域，在煙梗開包機倒料斗對角安裝漫反射光電管4只進行斜向下照射、4只光電各照射倒料斗1/4區域，記為B、C、D、E光電。此方案檢測器件布置如圖1所示：

1.煙梗開包機倒料斗；2.機械擋桿；3.底部帶式輸送機；

4.A光電；5.B-E光電

根據包裝掉落的特點，報警聲光擬定產生于以下情況：

2.1.1 麻袋或內袋在倒料過程中隨料掉落。當倒料機構通電后，為防止物料灑落的過程中的干擾，對A光電進行無信號過濾，對B-E光電進行有信號過濾；當A光電從持續有信號轉為持續無信號一定時間后，認為物料已從帶式輸送機輸出；由于掉落的不定性，此時B-E光電只要其中一個有信號，即發出報警。

2.1.2 內袋隨料掉落過程中卡入擋桿。由于掉落位置的不定性，當內袋掉落卡入擋桿時，如果A光電可以從持續有信號轉為持續無信號一定時間后，報警條件同2.1.1。如果A光電持續獲得信號，則當倒料機構再次通電后，下一包還沒有開始倒料，此時無論A光電有無信號，B-E光電只要其中一個檢測到信號，即發出報警。

2.1.3 麻袋或內袋在甩包過程中發生掉落。當倒料機構失電后，已開始進行退包動作，此時當B-E光電只要其中一個檢測到信號，即發出報警，并停止帶式輸送機，防止包裝進入定量機構可能導致的破損。

由于倒料的集中性，可能會導致下一級設備向煙梗開包機發出停止出料信號，從而導致可能出現A光電沒有信號時，B-E光電檢測到的是沒有完全輸出的物料，此時不發出報警。同時，如前端倒料光電仍有信號，麻袋正在輸送，則停止倒料輸送帶運轉，防止下包物料的倒料引起的干擾。當下一級設備允許煙梗開包機再次進料后，帶式輸送機正常啟動出料，延時一定時間后再采集B-E信號，同時在一定延時后啟動煙梗開包機運轉以避免誤報警。此方案中煙梗開包機倒料斗內的4只漫反射光電檢測距離標定值為1m，但在實際實驗檢測塑料袋時只有0.45m，且倒料斗內的粉塵較大。為保證檢測的可靠性，檢測器件必須每日擦拭維護并檢查線路是否松動。

2.2 方案改進優化

由于包裝有時會通過現有機構的擋桿進入下級設備，在出料口又增加了一個垂直方向的隔擋，距離帶式輸送機輸送面3cm，防止包裝進入定量裝置造成的人工處理強度大和出現影響產品質量的隱患。由于隔擋可正常通過煙梗原料，考慮在隔擋前后位置嘗試進行檢測。改進優化的方案如圖2所示：

1.煙梗開包機倒料斗；2.A光電；3.溜板；4.B光電；

5.新增機械擋桿

為保證檢測的有效性，A光電和B光電分別安裝在隔擋前后，并在帶式輸送機上固定且將信號通過孔盡可能貼近輸送帶面。報警發出的條件為：當B光電從有信號轉變為持續無信號后，說明物料已輸出，此時如果隔擋后A光電仍有信號，則判定有殘留包裝發出報警，此種報警條件可避免下一級設備反饋停止出料信號時的影響。由于大部分情況下，包裝袋會遺留在設備預設的機械隔擋上，在安裝新增機械擋桿后將其拆除，同時也方便了人工處理。但是將原有機械隔擋拆除后，殘留包裝會離清理門較遠，不方便人工處理，綜合當前包裝尺寸，將隔擋向清理門方向移動至不影響倒料的位置?？紤]在倒料過程中，倒料機構有時會只提起包裝的一角而導致包裝發生旋轉偏至新增隔擋和出料口之間，于是又在新增隔擋和出料口上方增加導料溜板。為防止溜板前端影響物料輸出的順暢性，其結構特點為在滿足結構強度的基礎上，底端進行了圓弧處理。由于新增隔擋可以阻攔包裝袋，此方案也取消了煙梗開包機退包口處的報警功能，只進行倒料斗內的檢測。

3 結語

考慮降低檢測過程中控制邏輯的復雜程度和增加檢測元件的易維護性，最后采用改進優化方案對包裝的掉落進行檢測，應用結果表明：（1）檢測方法有效可靠，同時降低了檢測成本，并具備了一定的預見性，保證了產品質量和設備運行的穩定性、高效性，進一步形成了完整的設備配套安全控制體系；（2）在滿足生產需要的基礎上，更合理地利用人力和設備資源，使煙梗開包機的使用實現了先進性、實用性和經濟性的協調統一，投入產出更加合理，設備技術革新更有意義；（3）檢測的組成時間不能是簡單的算術相加，而應是有機的、統籌的、合理的控制組合，檢測方案制定時應充分考慮檢測判斷時間、信號傳遞時間、延時時間和執行時間。

參考文獻

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[3] 李少平，安浩，武小松，等.梗線投料方式的改進[J].科技創新導報，2012，（9）.

作者簡介：安浩（1988-），男，江蘇徐州人，徐州眾凱機電設備制造有限公司機械助理工程師，研究方向：設備設計和開發。

（責任編輯：黃銀芳）