硬盒煙包盒蓋檢測裝置的設計

蔣文炤，王宣科，王小義

（貴州中煙工業有限責任公司畢節卷煙廠，貴州畢節 551700）

0 引言

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

1 設計背景

硬盒煙包在包裝過程中，由于膠量，溫度等因素影響，會導致煙包兩側耳朵散開。此外，通道中的煙包在CH 入口前需要堆積一定數量的煙包，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盒蓋，不能同時對兩側的煙包盒蓋進行檢測，效率低下，給產品質量和生產設備帶來很大安全隱患。對此，將設計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CH 入口通道上安裝兩對光纖檢測及光纖放大器，當有煙包盒蓋散開的煙包通過光纖檢測時會觸發放大器的信號變化，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備迅速停機并報警，從而避免設備因爛煙包卡壞設備或進入成品。

為提高設備檢測精確度，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度。其中，檢測光纖為對射式，一端光纖為發光源，另一端光纖為接受源，當光纖放大器發出的光源不被遮擋時，表明煙包盒蓋無松散，煙包粘貼可靠，設備正常運行。當放大器通過光纖發出的光源被遮住，另一端光纖未能接受到對面光纖的光源時，表明煙包盒蓋松散或煙包有異物，設備立即自動停機，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，處理后才能正常運行。其二，檢測處煙包通道兩側設計有對稱式的導條，導條安裝在輸送皮帶上方左右兩側，光纖檢測頭固定在煙包的通道的兩對導條上，確保盒蓋松散的煙包通過光纖檢測位置時停機報警（圖1）。

3 設計方案

3.1 檢測裝置機械部分設計

根據煙包輸送通道實際情況，設計的煙包盒蓋檢測裝置包括煙包導條、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條的兩側（圖2）。將傳感器支架與煙包導條的固定方式設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。在煙包導條的兩側還設計了兩個傳感器支架，用于安裝固定光纖傳感器的機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，在煙包導條上設置有傳感器通孔，上、下橫梁的對射式光纖傳感器與傳感器通孔三點一線設置，在待檢測煙包從煙包導條的通道經過傳感器支架2 位置處時，兩個傳感器支架上的對射式傳感器將同時對煙包的煙包盒蓋松散情況進行檢測，避免了現有技術中的煙包盒蓋檢測裝置單次只能進行一側盒蓋檢測的缺陷，提高了檢測效率，解決了現有技術中的煙包盒蓋檢測裝置單次只能檢測一側盒蓋，不能同時對兩側的煙包盒蓋進行檢測，導致檢測效率低下的問題。

圖1 檢測裝置在煙包通道的位置

當有盒蓋松散的煙包通過檢測位置時，導條在傳感器支架設置位置處的通道寬度如果小于煙包盒蓋在最大松散時的長度，在煙包盒蓋完全松散開時將會導致煙包卡住的現象，對煙包導條上傳輸的待檢測煙包造成堵塞，影響生產效率；如果大于煙包盒蓋在最大松散時的長度太多，將導致煙包在傳送時出現左右擺動，影響對待檢測煙包的煙包盒蓋的檢測。因此，煙包導條在傳感器支架設置位置處的通道寬度應等于或略大于煙包盒蓋在最大松散時的長度。這樣才能確保待檢測煙包在通過傳感器支架位置時，煙包能夠平穩地通過檢測位置，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計

本檢測電氣部分利用原機的停機報警信號，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 包裝機上進行調試，煙包雙面檢測由左側對射式光纖放大器與右側對射式光纖放大器并聯，接在接線端子3X204 上，再一起接入N9 輸入板。當完整的煙包從煙包輸送通道內通過傳感器支架位置處時，作為發射端的對射式光纖傳感器發射光信號，另一端則應接受到信號，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射的光信號將出現被遮擋的情況，作為接收端的對射式光纖傳感器接收到的信號將發生變化，即光纖傳感器輸入高電平時，Microll控制系統發出停機指令并在OPC 上顯示字樣為“小盒開口”的報警信息（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

將設計好的煙包盒蓋雙面檢測裝置安裝在GDX2 包裝機CH 入口通道上，經過近半年的運行，并反復的驗證，當有煙包盒蓋松散煙包經過時，均能有效準確檢測試機器停機，沒有發現盒蓋松散質量煙包進入CH 包裝流程。這種檢測裝置運行穩定，檢測準確可靠，并且沒有發生任何故障，從根本上解決了煙包粘貼不牢卡壞設備等問題。

圖4 松散煙包通過檢測位置

圖5 檢測電氣原理