硬盒烟包盒盖检测装置的设计

蒋文炤，王宣科，王小义

（贵州中烟工业有限责任公司毕节卷烟厂，贵州毕节 551700）

0 引言

硬盒烟包盒生产过程中，需要对烟包盒的盒盖松散情况进行检测，以保证烟包盒的完整性。硬盒包装机成为整个烟草制造厂家的主流设备，在各大卷烟工厂占据举足轻重的作用。随着烟草市场竞争日益激烈，烟草卷烟厂家越来越注重产品品质的提升，对在制品的过程管控要求越来越高。为了杜绝问题产品流入下一道工艺，需要加强产品质量在线控制。烟草制品过程管控的关键不仅在于人，也需要加强设备在线监测效率，提高设备自动化水平，同时还能减轻工人的劳动强度和压力，提高制品的合格率。受生产环境等多方面因素影响，生产硬盒烟包时会有烟包两侧或者一侧耳朵不同程度的松开，这种烟包流入下一工序会卡坏设备，直接进入成品甚至会严重影响设备安全性和产品质量。

1 设计背景

硬盒烟包在包装过程中，由于胶量，温度等因素影响，会导致烟包两侧耳朵散开。此外，通道中的烟包在CH 入口前需要堆积一定数量的烟包，由于输送带输送堆积的烟包具有挤压力，粘接不牢固的烟包在此期间也会散开，虽然，硬盒包装机在烟包输入通道上装有小盒外观检测及小盒开口检测，但这两种检测对烟包底部与皮带接触面始终检测不到，这种烟包盒盖检测装置单次只能检测烟包盒的一侧盒盖，不能同时对两侧的烟包盒盖进行检测，效率低下，给产品质量和生产设备带来很大安全隐患。对此，将设计一种新型烟包盒盖双面检测装置。

2 检测装置工作原理

在GDX2 包装机CH 入口通道上安装两对光纤检测及光纤放大器，当有烟包盒盖散开的烟包通过光纤检测时会触发放大器的信号变化，放大器将收到的高电平信号传入控制输入模块，通过已有的程序控制使设备迅速停机并报警，从而避免设备因烂烟包卡坏设备或进入成品。

为提高设备检测精确度，本装置将在光纤传感器检测前方通道安装导条，使烟包在通过光纤传感器检测前不能摆动较大，并能平稳地通过光纤传感器检测位置，提高烟包盒盖两面的检测精准度。其中，检测光纤为对射式，一端光纤为发光源，另一端光纤为接受源，当光纤放大器发出的光源不被遮挡时，表明烟包盒盖无松散，烟包粘贴可靠，设备正常运行。当放大器通过光纤发出的光源被遮住，另一端光纤未能接受到对面光纤的光源时，表明烟包盒盖松散或烟包有异物，设备立即自动停机，并提醒操作人员查看检测位置是否有缺陷烟包。如果有烟包盒盖松散情况需要人为取走，处理后才能正常运行。其二，检测处烟包通道两侧设计有对称式的导条，导条安装在输送皮带上方左右两侧，光纤检测头固定在烟包的通道的两对导条上，确保盒盖松散的烟包通过光纤检测位置时停机报警（图1）。

3 设计方案

3.1 检测装置机械部分设计

根据烟包输送通道实际情况，设计的烟包盒盖检测装置包括烟包导条、传感器支架和对射式光纤传感器；传感器支架包括上横条、下横条和支撑杆；上横条和下横条均与支撑杆呈90°固定连接，且上横条与下横条的突出方向平行一致；传感器支架固定在烟包导条的两侧（图2）。将传感器支架与烟包导条的固定方式设置为可拆卸固定连接方式，固定组件选用螺钉或螺母，方便传感器支架的拆装和替换。在烟包导条的两侧还设计了两个传感器支架，用于安装固定光纤传感器的机械部件即传感器支架（图3）。传感器支架的上、下横均安装有对射式光纤传感器，在烟包导条上设置有传感器通孔，上、下横梁的对射式光纤传感器与传感器通孔三点一线设置，在待检测烟包从烟包导条的通道经过传感器支架2 位置处时，两个传感器支架上的对射式传感器将同时对烟包的烟包盒盖松散情况进行检测，避免了现有技术中的烟包盒盖检测装置单次只能进行一侧盒盖检测的缺陷，提高了检测效率，解决了现有技术中的烟包盒盖检测装置单次只能检测一侧盒盖，不能同时对两侧的烟包盒盖进行检测，导致检测效率低下的问题。

图1 检测装置在烟包通道的位置

当有盒盖松散的烟包通过检测位置时，导条在传感器支架设置位置处的通道宽度如果小于烟包盒盖在最大松散时的长度，在烟包盒盖完全松散开时将会导致烟包卡住的现象，对烟包导条上传输的待检测烟包造成堵塞，影响生产效率；如果大于烟包盒盖在最大松散时的长度太多，将导致烟包在传送时出现左右摆动，影响对待检测烟包的烟包盒盖的检测。因此，烟包导条在传感器支架设置位置处的通道宽度应等于或略大于烟包盒盖在最大松散时的长度。这样才能确保待检测烟包在通过传感器支架位置时，烟包能够平稳地通过检测位置，有利于提高烟包盒盖两面的检测精度（图4）。

3.2 检测装置电路部分设计

本检测电气部分利用原机的停机报警信号，由光纤传感器、电缆、输入输出控制组成。光纤传感器由光纤和放大器两部分组成，其中光纤型号E32-T12，放大器型号E3X-NT41。将检测装置安装在GDX2 包装机上进行调试，烟包双面检测由左侧对射式光纤放大器与右侧对射式光纤放大器并联，接在接线端子3X204 上，再一起接入N9 输入板。当完整的烟包从烟包输送通道内通过传感器支架位置处时，作为发射端的对射式光纤传感器发射光信号，另一端则应接受到信号，传感器信号为低电平，若烟包的烟包盒盖存在松散或存在异物的情况，对射式光纤传感器发射的光信号将出现被遮挡的情况，作为接收端的对射式光纤传感器接收到的信号将发生变化，即光纤传感器输入高电平时，Microll控制系统发出停机指令并在OPC 上显示字样为“小盒开口”的报警信息（图5）。

图2 检测装置示意

图3 传感器支架

4 使用效果及总结

将设计好的烟包盒盖双面检测装置安装在GDX2 包装机CH 入口通道上，经过近半年的运行，并反复的验证，当有烟包盒盖松散烟包经过时，均能有效准确检测试机器停机，没有发现盒盖松散质量烟包进入CH 包装流程。这种检测装置运行稳定，检测准确可靠，并且没有发生任何故障，从根本上解决了烟包粘贴不牢卡坏设备等问题。

图4 松散烟包通过检测位置

图5 检测电气原理