YP11A型裝封箱機橫條煙檢測裝置的設計研究

楊旭，楊坤華，楊帆，陳翀

（貴州中煙工業有限責任公司遵義卷煙廠，貴州 遵義 563000）

在傳統卷煙的裝封箱環節，目前大多數煙草企業普遍使用的是YP11A型裝封箱機，該機型是在YP11型裝封箱機的基礎上，廣泛吸收國外同類產品的先進技術，研究開發的額定生產能力為5.6箱/min的裝封箱機。該機型主要由橫向輸入部分、堆垛裝置、擴口裝置、入箱推進裝置、主傳動裝置、紙箱成型裝置、膠帶封口裝置、紙箱推送裝置、自動進料裝置等構成。通過各種檢測信號，實現從條煙的收集、整理到裝箱、封箱等系列過程的全自動化程序操作。在實際生產過程中，由于YP11A型裝封箱機不具有檢測橫條煙的功能，但前段工序偶爾會流入橫條煙，導致YP11A型裝封箱機的入箱推進裝置將煙條以橫向的方式推入煙箱中，造成條狀缺陷、箱裝缺條、箱裝缺陷，甚至設備卡停、卡壞的現象產生。

1 YP11A型裝封箱機的工作流程

如圖1所示，YP11A型裝封箱機主要由條煙收集、條煙輸送、條煙裝箱等工序組成。條煙收集主要將同一品牌的卷煙進行統一匯集，并改變煙條朝向，通過條煙輸送軌道將煙條輸送到條煙裝箱工序，然后經過條煙堆疊、入箱推進、封箱貼膠等系列工序完成整個條煙裝箱工作。整個流程以全自動化的形式進行完成，不需要人工干預。

圖1 YP11A型裝封箱機工作流程圖

2 現狀分析

在卷煙生產過程中，裝封箱機主要完成卷煙包裝生產的最后一道工序，即條煙裝箱工作。YP11A型裝封箱機的來料要求是需要煙條以垂直于橫向輸入裝置的方向（正常煙條）進入堆垛裝置。如果煙條以平行或者斜至橫向輸入裝置的方向（橫條煙）進入堆垛裝置，則有可能會造成各種缺陷或故障。通過統計貴州中煙遵義卷煙廠2020年的數據，平均每周會發生因橫條煙導致的條煙掛爛6.4條，箱裝缺陷3.2次，設備損壞的現象也偶有發生。這極大地影響了產品的質量與工廠的生產效率，對企業聲譽、成本造成的影響不可忽視。為此，解決YP11A型裝封箱機因橫條煙所導致的問題迫在眉睫。

3 原因及問題分析

理論上，不讓橫條煙通過裝封箱機即可解決這個問題。但在實際的生產過程中，因為進入裝封箱機前的條煙CCD剔除裝置帶煙（遵義廠添加的輔助檢測裝置，不影響裝封箱工序）、人工誤操作、上游輸送流程流入橫條煙等諸多原因，會導致橫條煙進入條煙裝箱工序，將產生如下問題：（1）若橫條煙進入成品，將發生箱裝缺條質量事故；（2）橫條煙在提升過程中可能導致煙條被設備擠爛，甚至損壞設備；（3）若橫條煙進入箱裝工序后，需停機并進行人工處理，處理該問題耗時較長，不但增加了操作人員的工作量，降低了設備效率，還對操作人員的安全造成了一定的風險。

因為橫條煙導致的各種問題不僅影響了產品質量與生產效率，更對企業的聲譽造成了不可估量的影響。為此，要想徹底解決橫條煙帶來的眾多問題，就必須將橫條煙控制在條煙裝箱工序之前，設計一種能準確檢測橫條煙的裝置，對流入裝封箱機的每條煙進行朝向檢測，當出現橫條煙時能夠及時準確地報警，通過人工干預進行處理。

4 設計思路及方案

根據YP11A型裝封箱機的設備結構與條煙裝箱工序的工作流程，計劃在不影響原機功能的前提下，增加檢測裝置并修改PLC程序。以下是條煙裝箱的工序流程圖：

從圖2流程圖可以得知，條煙CCD檢測與條煙裝箱之間有一段距離，且是條煙進入YP11A型裝封箱機之前的最后一道工序。本方案計劃在此處添加一個專用于檢測橫條煙的裝置，當檢測到橫條煙時，能作停機處理并發出報警信號，從而使操作工進行人工干預。

圖2 條煙裝箱工序流程圖

該裝置主要由4個電容式接近開關構成，固定在塑料框架上，兩邊覆蓋有機玻璃罩殼，如圖3所示。

圖3 橫條煙檢測裝置

根據條煙輸送軌道的寬度與煙條寬度，將4個接近開關固定在通道中部，保持同一水平線，每個接近開關之間的距離為15～20cm，接近開關檢測端部的感應電極與煙條的距離為2～5mm，覆蓋整個條煙。接近開關的信號線纜經過固定框架上的穿孔連接到YP11A型裝封箱機的主機PLC。在不影響原機功能的前提下，對PLC程序進行編寫，具體邏輯如下。

圖4 硬件布置圖

當煙條通過接近開關時，接近開關會產生閉合信號，給4個接近開關設定一個時間常數T，T=30ms，煙條以不同朝向通過檢測裝置時會有以下幾種現象：（1）當正常條煙通過檢測時，4個接近開關的信號將同時被觸發，先后的時間差小于T，煙條正常通過；（2）當橫條煙通過檢測時，4個接近開關中的任意一個或多個信號不被觸發，PLC由此判定當前條煙為橫條煙，發出報警停機信號；（3）當煙條斜至通過檢測時，4個接近開關被觸發的先后時間差大于T，PLC判定當前條煙為橫條煙，發出報警停機信號。

煙條正常通過時，所有設備均正常運行，不需要人工進行干預；當發出報警停機信號時，該工位的操作工必須將橫條煙取出，才能重新啟動設備。

5 效果驗證

通過這樣的檢測模式，可以有效地將橫條煙控制在了條煙裝箱工序之前，達到了以下效果：（1）本方案設計合理、簡單、成本低、占地空間小，不影響原機功能；（2）有效防止因橫條煙進入裝封箱機造成的箱裝缺條質量事故（煙箱缺條、裝箱煙條掛爛觸皺、封箱外觀缺陷等）；（3）有效防止因橫條煙進入裝封箱機造成的條煙、紙箱被卡爛的情況，降低產品消耗；（4）提升設備的運行效率，降低操作人員的工作量；（5）將人工取出橫條煙的操作控制在進入裝封箱機前，避免了人為操作的風險性。

6 結語

本文所述的橫條煙檢測模式，能夠在不改變原機功能的前提下，有效地將橫條煙控制在進入裝封箱機前，科學、經濟、有效地解決了因橫條煙導致的各種產品缺陷與設備故障。目前該裝置已安裝在貴州中煙遵義卷煙廠的多條封箱工序上，經過近一年的使用及驗證，該檢測裝置運行穩定，檢測準確，能夠有效地檢測出橫條煙，避免了各種因橫條煙導致的條裝、箱裝缺陷及設備卡停現象，不僅提高了產品質量與設備的運行效率，還降低了輔料消耗與人工干預的風險。