YB55小盒透明纸包装机补包装置检测功能的改进

2018-04-24石信语

现代制造技术与装备 2018年3期

石信语

（广东中烟工业有限责任公司湛江卷烟厂，湛江 524033）

YB55型小盒透明纸包装机是ZB25/ZB45型包装机组重要的组成部分，主要功能是对商标纸包裹成型的烟包进行透明纸包装，并能对各关键工位的烟包进行实时检测，在剔除位集中剔除不合格烟包。剔除后的烟包模盒需补包装置及时补充烟包，才能保证每条烟的完整[1]。为避免传统补包装置烟库底部烟包与运动中的模盒和烟包接触摩擦所造成的质量问题，目前湛江卷烟厂使用一种非接触式防磨补包装置，它是利用两气缸相互紧压夹紧与提升，使烟库底部烟包不产生接触摩擦。而在长期的使用过程中，笔者发现，防磨补包装置的缺包光电检测在烟尘遮挡的情况下，会出现烟包剔除后补包装置不动作的现象，使得堆叠缺包的产品流入下一工序，造成了严重的产品质量隐患。基于此，本文提出了YB55型小盒透明纸包装机补包装置检测功能的改进方案，以确保设备的正常运行与产品质量的稳定。

1 工作原理及问题分析

防磨补包装置由电气、气动和机械机构等部分组成，在烟库底部两端各设有一个气缸，利用压缩空气气动技术夹紧烟包两长边并提升烟包，使得烟库底部烟包与运作中的烟包输出转盘保持一定的距离，避免了烟包摩擦造成的质量隐患。当YB55小盒透明纸包装机检测到不合格的烟包时，电控系统对烟包进行不合格信号标记，并随着机器的运转到烟包输出转盘Ⅲ工位时，即烟包剔除位，通过固态继电器V812控制电磁铁3Y730动作，瞬间拉动剔除杆，使烟包输出转盘模盒内不合格烟包自然掉落至废品收集桶内[2-3]。与此同时，剔除位上方的光电开关检测到模盒内烟包缺失，并把缺包信号传递给防磨补包装置的PLC，PLC在同步信号的上升沿来到前将此缺包信号锁存并位移，当缺包的输出转盘模盒运行到Ⅳ工位，即补充烟库正下方时，PLC控制电磁阀动作，压缩空气同时驱动两气缸立即松开，烟库内烟包下落补充到空模盒中。补包动作到位后，PLC电磁阀高电平信号结束，两气缸恢复相互紧压夹紧与提升状态，一个周期的补包动作结束。

而在长期的使用过程中，偶尔出现烟包剔除后，在烟包补充位置，两夹紧气缸不动作的情况，模盒内缺失的烟包没有得到补充，使得堆叠缺包的产品流入下一工序，造成了严重的产品质量隐患。经过详细检查和查阅图纸发现，补包装置PLC和电磁阀等元件均正常，仅有剔除位上方的光电开关被粉尘遮挡，使得烟包剔除后光电开关没有检测到模盒已空，而光电开关检测结果是补包装置动作的关键，PLC没有获取到光电开关的缺包信号，导致堆叠缺包的发生。光电开关在日常的使用中，常出现老化衰减、灵敏度漂移和烟尘遮挡等问题，一旦光电开关检测失效，补包装置就会停止工作，为此，需要对补包装置的检测功能进行改进。

2 改进方案

2.1 缺包信号选择

为克服补包装置的光电检测偶尔失效造成的产品质量隐患，补包装置需一个稳定可靠的缺包信号来源。信号来源改进主要有以下几个方向。一是光电开关改为常用机械接触式开关或非接触感应类开关，这两种类型都能检测到模盒缺包，但机械接触式开关与烟包有摩擦、机械触点，难以满足长时间高频率运行，而非接触感应类开关与光电开关类似，易于受烟尘影响，有灵敏度漂移等问题。二是增加一个检测，形成双检测。因烟包剔除位和补充烟库在烟包输出转盘相邻工位，故增加的检测也仅能安装于光电开关的同一工位，且检测器的增加可能导致补包装置误动概率的提高。三是利用YB55小盒透明纸包装机上的剔除信号，与光电开关配合使用，逻辑上形成“或”门关系，相比之下，设备的剔除信号稳定而又准确，是较好的选择。

ZB25/ZB45型包装机组采用意大利MICRO Ⅱ电控系统、INTEL 32位微处理器和较为封闭的G.D语言进行编程，用户一般不能直接获取电控系统程序中的剔除信号[4-5]。而YB55透明纸包装机在剔除不合格烟包时，电控系统通过N13数字板第14位输出剔除信号给固态继电器V812，V812输出端闭合，电磁铁3Y730得电动作瞬间拉动剔除杆剔除不合格烟包，故可以利用剔除电磁铁3Y730的工作电源来获得剔除信号。

2.2 补包装置检测电路改造

补包装置采用西门子S7-200系列PLC控制器，光电开关的检测信号连接到PLC的数字输入端。当剔除位光电开关检测到模盒烟包存在时，光电开关反馈24V高电平给PLC，反之电磁铁得电剔除时，烟包自然下落，光电开关前无遮挡，PLC监测到此时无24V高电平反馈并在下一工位进行补包动作。为此，当电磁铁有剔除动作时，如能同时断开同一工位上方的光电开关反馈回路，即相当于把YB55透明纸包装机的剔除信号传递给补包装置PLC。

结合补包装置的控制电路，可在光电开关反馈回路上串联继电器的常闭触点，而继电器的线圈控制端并联在电磁铁3Y730接线端，选取与电磁铁同样电压的24V交流继电器。补包装置检测功能改进原理如图1所示。

图1 补包装置检测功能改进原理图

改进后点补包装置检测功能更加全面稳定，且两剔除信号逻辑上组成“或”门关系。当透明纸包装机检测到不合格烟包需要剔除时，在烟包剔除位电磁铁得电动作，与此同时加装的继电器动作，断开光电开关反馈回路，PLC缺包信号输入点此时无24V输入，在下一工位进行补包动作。此外，光电开关还能检测到非设备剔除情况下的人为取出烟包导致的模盒缺包，有效避免了多种情况下堆叠缺包质量事故的产生。