YP13H 型裝封箱機系統升級改造的研究探討及實踐

朱明祥 羅 健 尹立武

(紅塔集團大理卷煙廠卷包車間，云南 大理 671000)

1 項目概述

1.1 設備概況

YP13H 型裝封箱機是東方機器制造(昆明)公司研發的新一代高速雙品牌裝封箱機生產設備，大量自動檢測裝置、伺服控制系統的應用，簡化了機械結構，屬于行業領先水平。我廠引進了一組該機型設備，現已完成安裝調試，投入使用，裝封箱最大能力為每分鐘8 件。在設備使用過程，對設備運行效率、裝封箱質量等進行跟蹤分析，發現裝封箱機在運行穩定性、可靠性以及產品質量等方面可以繼續優化和升級改造。

1.2 問題描述

YP13H 型裝封箱機對接我廠3 套軟包ZJ116-FOCKE FXS機組，承擔一半以上軟包件煙裝封箱任務。裝封箱機運行是否穩定、裝封質量水平高低關系到軟包機組能否順利生產，完成生產任務。目前裝封箱機存在以下問題：

1.2.1 雙品牌模式下裝封箱單品牌運行效率不高問題

YP13H 型裝封箱機設計為雙品牌裝封箱機，當裝有煙堆的模盒輸送到入口、箱成型、套口以及出箱處都需要進行讀碼比對，讀碼比對后在入口工位3 處，根據信息碼進行對應品牌取箱。YP13H 裝封箱機對接的軟包3 套機組為同一品牌且常年生產同一品牌，可以無需進行讀碼比對，但設備繼續執行雙品牌模式，讀碼比對環節會增加設備故障次數，降低設備運行效率。

1.2.2 空模盒移載裝置穩定性問題

1.2.2.1 封箱機退空模盒移載裝置采用齒形同步帶輸送模盒，齒形同步帶支撐板采用PE 板，同步帶帶齒一側朝下，當模盒在同步帶輸送過程中，同步帶齒會與PE 板產生摩擦，造成同步帶齒過度磨損，同時增加了輸送阻力，進而增加電動滾筒能耗。

1.2.2.2 空模盒移載裝置的升降機構采用單凸輪結構，且安裝在框架的中心位置，兩側升降采用滑塊與滑軌方式導向。當滑塊和滑軌之間產生間隙，框架也會發生變形，在空模盒移載裝置升降機構上升、下降過程中，當調整不及時，凸輪兩側框架會發生塌頭現象，影響設備的正常使用。

1.2.3 真空系統斷開后管道殘余真空問題

裝封箱設備在正常工作時，各個執行部件按照工作邏輯運動，當停止真空供給，抓箱伺服吸盤、箱成型上吸盤和箱成型下吸盤的管道內都會有殘余真空，導致取箱、放箱不順以及推箱傷吸盤。

2 項目設計方案

2.1 提升雙品牌裝封箱機單品牌運行效率方案

YP13H 裝封箱機出廠設計為雙品牌模式，每分鐘裝封箱8件，根據我廠生產實際情況，YP13H 裝封箱機對接的軟包3 套機組為同一品牌且長年生產同一品牌。因此可以增加裝封箱機單品牌模式，節省讀碼比對、取箱時間，提高整機運行能力。在單品牌模式下跳過讀碼比對功能，所以只需對系統程序和人機界面進行升級，不需要對設備硬件進行改造。系統程序升級改造關鍵點：

(1)取消從入口到出口各個部位品牌的讀碼比對；

(2)取消讀碼比對報警停機；

(3)取箱改為箱成型處無箱時自動取箱。

2.2 提升空模盒移載裝置穩定性方案

2.2.1 降低同步帶磨損方案

兩個帶輪之間是PE 板，作為同步帶支撐，作用是防止在兩個帶輪之間下落，該連接方式加大了兩個物體間的接觸面積，增加了摩擦阻力，且摩擦阻力為滑動摩擦力。在相同條件下，滑動摩擦力大于滾動摩擦力，因此考慮將滑動摩擦改為滾動摩擦，減小摩擦阻力，也就是改變同步帶的支撐方式來降低同步的磨損。取消支撐同步帶的PE 板，改為同步帶支撐導向輪。

2.2.2 提升空模盒移載裝置穩定性方案

空模盒移載裝置凸輪安裝在框架的中心位置，框架四周沒有足夠的支撐點，容易造成變形，同時考慮到單凸輪帶動框架運動穩定性不高。故增加兩組凸輪，每組兩個凸輪，安裝在框架四周來帶動框架運行。現有空模盒移載裝置如圖1。

圖1 1 PE 板 2 升降凸輪

2.3 破真空系統方案

系統停止真空供給，管道內殘余的真空會造成吸盤損傷，真空為負壓，可以在真空管路中施加正壓來消除殘余真空。設備按照工作邏輯運行時，當需要停止真空供給，正壓自動進入管路，消除殘余真空，消除完畢后自動停止正壓供給。

2.3.1 硬件設計

設備正壓由集中供應，從總氣路引一路氣出來，通過電磁閥接入各個真空管路內，電磁閥的接通、關閉由系統程序或人工操作實現。

2.3.2 軟件設計

設備使用Siemens S7-1500 PLC，對應使用TIA Portal 編程工具編寫程序。程序需在在抓箱、箱成型斷真空后，PLC 輸出信號接通電磁閥使正壓進入管路，電磁閥接通時間不應超過所需進入管道正壓量時間，電磁閥也不能在未斷開真空時接通。同時在人機界面新增加破真空閥手動操控，用于維修時進行單閥操作。程序流程如圖2。

圖2 程序流程圖

3 方案實施

3.1 提升雙品牌裝封箱機單品牌運行效率方案實施

3.1.1 程序設計

從下面三個方面對程序重新編寫：一是煙堆模盒從入口到出口讀碼比對的取消，二是讀碼比對報警功能的取消，三是抓箱機構取箱模式的修改。

3.1.2 人機界面修改

在人機界面“系統設置”畫面增加單雙品牌模式選擇。人機界面如圖3。

圖3 單雙品牌選擇人機界面

3.2 提升空模盒移載裝置穩定性方案實施

升級后的空模盒移載裝置采用導向輪以及雙凸輪組替代原PE 板和單凸輪，設計安裝如圖4 所示。

圖4 1 導向輪 2 雙凸輪組

3.3 破真空系統方案實施

3.3.1 硬件安裝

在抓箱和箱成型上、下管道處接入正壓管道，并在相應位置安裝電磁閥來控制正壓通斷，需要破除真空提高系統穩定性的設備位置主要有四處：抓箱裝置、箱成型外下部吸盤、箱成型內下部吸盤、箱成型上部吸盤。

3.3.2 軟件調試及人機界面修改

在人機界面上增加相應的破真空閥手動操控，如圖5 所示。

圖5 破真空閥手動操控

4 效果驗證

通過對YP13H 裝封箱機的4 個問題升級改造，追蹤6 個月以來設備運行水平，由表1 以看出設備運行效率穩重向好。同時追蹤了裝封箱質量，箱外觀質量明顯提升，損壞顯著降低。

表1 YP13H 裝封箱機運行情況

5 結論

結合實際使用情況，我們對YP13H 裝封箱機增加了單品牌模式適應只裝封箱單一品牌，升級改造了空模盒移栽裝置保證設備穩定運行，重新設計了膠帶供給裝置單向輸送輥保證封箱膠帶質量，增加了破真空系統減少了費用。結果表明，YP13H 型裝封箱機運行穩定性、裝封箱質量得到較大提升，設備維護費用有效降低。