ZJ17卷烟机水松纸自动纠偏装置的研制

刘畅

摘要：ZJ17卷烟机在水松纸输送过程中，由于原辅材料等生产条件的变化和传动等方面的原因，会有水松纸在输送过程中向内外两侧偏移，导致生产出内外排烟支的水松纸包裹不齐，该设备并不具备此种缺陷的检测剔除，严重影响了产品的质量。针对这些情况，经过我长期摸索、分析和研究，设计并安装了水松纸自动定中装置，取得了一定的效果，使水松纸的包装质量进一步稳定和提高，减少了不合格品的产生，相应的提升了有效作业率并降低了成本。

关键词：卷烟机  水松纸输送  可编程控制器  定中纠偏  缺陷剔除

一、问题提出

ZJ17卷烟机是引进德国HUANI公司的世界著名卷烟机组，集机、电、气、液与一体，具有优秀的生产率与可靠性。它由VE70供料成型机、SE70卷制成型机、MAX70接装机三部分组成，设计生产速度7000支/分钟，整体布局紧凑合理，维护方便，自动化程度高，但是在水松纸输送过程中，由于原辅材料等生产条件的变化和传动等方面的原因，会有水松纸在输送过程中向内外两侧偏移，导致生产出内外排烟支的水松纸包裹不齐，但是该设备并不具备此种缺陷的检测剔除，严重影响了产品的质量。

1.1水松纸供给原理

水松纸供给由纸盘支架、自动接纸器、供纸辊、上胶装置、切纸轮与切刀等组成。纸盘支架用来支撑水松纸盘，有两个纸盘支撑位置，在纸盘支架上完成新旧盘纸的转换，纸盘之架上装有转换装置、自动加紧装置、张紧与制动装置。水松纸在自动接纸器上实现新旧水松纸的自动拼接，检测水松纸有无拼接段，并将水松纸上胶面刮毛且使之预先卷曲。供纸辊的作用是将水松纸从纸盘支架中拉出并以一定速度运行。上胶装置的作用是将水松纸沿机器中线对正，并给水松纸表面涂上均匀适量的乳胶。水松纸通过胶后加热器对其进行加热，加速胶水干燥。最后进入切割轮在水松纸切刀的作用下将水松纸连续的切割成一张张的纸片，分开一段距离后，将纸片一一对应的粘在一根双长烟上。

1.2故障分析

由于水松纸供给过程中只有对水松纸拼接头以及断裂进行了检测，而这些检测采用的光电式检测传感器均安装在水松纸的中线部位，检测聚光点在水松纸的中间，当水松纸发生内外偏移时，检测装置依然能够检测到水松纸，进而不会触发报警程序使缺陷烟支剔除或使设备停机。虽然水松纸在传送过程中向内排或外排偏移的距离不多，但是由于烟支与切割位置相对于水松纸是固定的，在包裹到烟支表面以后，内外排水松纸的差距将是水松纸偏移量的两倍，因为水松纸起到连接烟支与滤嘴的作用，所以严重时将导致滤嘴这贴不牢从而脱落。

二、设计方案及原理

为了能对水松纸偏移质量缺陷进行有效检测，选用光纤传感器作为检测元件对水松纸纸边进行检测，光纤传感器具有高灵敏度、高精度、智能化、可实现非接触测量、适应各种恶劣环境下使用和使用简便等等一些优点。检测装置包括内侧偏移光纤传感器S1、外侧偏移光纤传感器S2、内侧偏转接近开关S3、外侧偏转接近开关S4、机器同步信号传感器S5、控制电路以及声光报警装置。

2.1装置的组成

1、内外偏移传感器，在上胶装置与胶后加热器之间安装两个光纤传感器S1，S2的固定支架，对通过导向轮支架进入胶后加热器的水松纸内侧边沿进行检测，之后水松纸通过最后一个导向辊进入胶后加热器，并在吸风的作用下吸附在切割轮上。两根光纤通过支架交错固定在水松纸的内侧上方位置，在两个光纤头部加装一组透镜，使通过透镜的红色光束聚集到水松纸上，通过调整透镜在光纤上的安裝距离调整聚焦光点的直径，使两个光点间距小于1毫米，安装位置确定后，使内侧光纤传感器S1照射在水松纸内沿之外，外侧光纤传感器S2照射在水松纸内侧边沿，如果水松向内侧偏移大于0.5毫米，则内侧光纤传感器将检测到水松纸，依此判定水松纸向内偏移，如果水松向外侧偏移大于0.5毫米，则外侧光纤传感器将检外不到水松纸，依此判定水松纸向内偏移。

2、纠偏步进电机，利用机器运行高速使能继电器使能信号为检测提供使能信号，当机器高速运行后，内外侧偏移传感器开始工作，当检测到水松纸偏移时，通过控制电路对步进电机驱动器进行控制，分别使步进电机正转与反转，步进电机通过联轴器与导向轮连接带动一根丝杠与丝套控制导向轮的偏转，从而使水松纸向相反方向移动，直到内侧偏移传感器检测不到水松纸，外侧偏移传感器检测到水松纸边沿。

3、导向轮偏转极限位置检测，在导向轮安装接近开关S3、S4，用于检测导向轮的偏转的极限位置，防止在步进电机的驱动下导向轮偏转过多，对机械造成损坏，两个接近开关S3、S4在设备运行正常时都不应检测到导向轮的极限位置，当导向轮长时间向一侧偏转时，其中一个接近开关会检测到导向轮的极限位置，输出信号到控制电路，由控制电路向卷烟机发出故障信号，控制卷烟机停机并发出声光报警。

4、缺陷产品的剔除，当出现水松纸偏移时，为使生产出的缺陷烟支剔除，安装机器同步脉冲传感器S5在MAX70接装机定时盘取机器同步运行信号，定时盘每旋转一周产生一个脉冲信号，机器相对应的生产出一根双长烟，同步运行信号输送至控制器中，产生移位信号，确保缺陷产品的准确剔除。

2.2 控制原理

当设备启动后，机器高速使能继电器吸合，其常开触点闭合，此时将24V直流电路接入控制电路使能端。得到使能信号后，水松纸偏移检测开始工作，始终检测水松纸内侧边沿，当水松纸向内侧偏移超过0.5毫米，内侧光纤传感器检测到水松纸，当水松纸向外侧偏移超过0.5毫米时，外侧光纤传感器检测不到水松纸，此时控制器与机器同步运行信号配合，移位寄存器通过移位指令和字节存储器实现移位。当水松纸偏移时，在移位寄存器的初始位内置“1”，机器同步信号作为移位脉冲每个都会使“1”向前移动一位。并且此时控制器输出信号使步进电机控制器使能，控制步进电机转动直到水松纸回到正确位置。在此期间由于字节存储器地址内始终置“1”，直到两个光纤传感器都能检测到水松纸时，移位寄存器地址因没有输入信号开始置“0”，之前所有置“1”的位都由移位信号移动设定位数，这时烟支应达到双长烟剔除工位，控制电路输出信号激活卷烟机Y4剔除阀将有水松纸偏移缺陷的双长烟剔除（如图3）。

当有一侧水松纸检测不到时，控制电路内开始进行倒计时，延时10秒后输出信号使继电器吸合，断开水松纸断检测输入线路，使MAX70接装机发出停机信号，并在工控机上显示水松纸断红色信息，避免未及时调整造成的原辅材料消耗。

当步进电机长时间向一侧转动时，其带动的导向轮向一侧偏转达到极限位置后，控制电路同样使继电器吸合，断开水松纸断检测输入线路，使MAX70接装机发出停机信号，并在工控机上显示水松纸断红色信息，只有人工将导向轮调整回正常位置后，才会使卷烟机能再次启动，避免机械结构损坏。

三、使用效果

ZJ17卷烟机水松纸纠偏装置经安装后，可自动完成水松纸的偏移纠正，在卷烟机不停机的情况下准确剔除水松纸偏移缺陷烟支，该装置结构简单实用，具有以下优点：实施成本低，安装简单，程序调整方便，与卷烟机运行程序互补且不相互影响，不用改动卷烟机机构，不影响设备外观，剔除准确可靠，能有效防止缺陷烟支流入下道工序，并且减少了原辅材料的消耗，减轻了操作人员的劳动强度。