YB25软盒包装机质量隐患点综述

2022-11-17李乾柴雷涂科静钱跃东欧阳哲

机械工程师 2022年10期

李乾，柴雷，涂科静，钱跃东，欧阳哲

（红云红河集团会泽卷烟厂，云南曲靖 654200）

0 引言

ZB25型软盒包装机组是中国烟草总公司从意大利G.D公司引进全套图样及制造技术，经消化吸收研制成功并在中国各烟厂推广使用的中速软盒包装设备，包括YB25型软盒包装机、YB55小盒透明纸包装机、YB65条盒包装机、YB95条盒透明纸包装机，它集机、电、气于一体，对整个自动化生产过程的原材料供给、产品包装质量、设备运行状态进行检测、监控和处理[1]，额定生产能力为40条/min，大量采用色标传感器、光电开关、接近开关、连锁开关，无法确保卷烟产品质量，依旧产生质量追溯和市场投诉，导致设备效率指标、机组物耗指标、质量风险水平与企业“优质、高效、低耗”的目标存在一定的差距。

1 YB25型软盒包装机质量隐患点

1.1 一号轮易损件

一号轮完成烟支组的定型和传送，经检验合格的20支烟由模盒输送到一号轮前面停顿时，由第二推进器把烟支组推向一号轮内。夹紧爪将烟组定位，一号轮逆时针旋转180°，然后一号轮推杆将烟组与到位的内衬纸推向二号轮，开始进行内衬纸包装。在设备实际运行过程中，第二推烟器上的推烟块、一号轮两侧的随动块、一号轮夹持臂上的钩子容易受不规则烟支组的挤压而变形和损坏，一号轮夹持臂的控制凸轮及轴承由于夹紧爪频繁进行夹紧与松开动作，容易磨损、损坏。此时可能引起烟支皱褶、刮破，铝箔纸与烟支组被一号轮推杆推入二号轮过程中，铝箔纸发生错位，再经过二号、三号轮折叠后产生漏烟支缺陷烟包。目前徐友良、郑以龙[2]在不改变一号轮的结构与拨杆的实际尺寸前提下，将一号轮衬套改为滚针轴承，减少拨轴磨损速度，确保夹紧爪正确张合。改进后一号轮夹紧爪故障频次明显降低，缩短修理人员维修时间，节约衬套备件费用，保证烟支外观质量稳定性。但是当烟库下烟通道某烟槽内烟支被第一推送器推送不到位或者夹杂变形烟支，会触发烟支输送通道弹性块检测器2S258停机报警程序，逻辑上在X位置上剔除相应模盒中的烟支和后一模盒中的烟支，如果本该被剔除烟支组的模盒未被剔除干净，会在X位置剔除后的模盒利用空模盒检测2B222进行检测，确保无残存的烟支被第二推送器在推送到一号轮过程中，发生推送器、一号轮、模盒、过桥之间发生运动干涉，导致一号轮位置变形或者推送器上的推烟块弯曲变形。正确的操作规则为：取出阻碍检测块复位初始状态的变形烟支，手动盘车观察模盒内的烟支是否被完全剔除干净，及时对烟支组剔除杆收缩带回的残余烟支进行清理，直到模盒内整齐排列20支烟支组，才能进行高速运行。在机组评优指标中，产量占到30%，操作人员会用镊子强行将检测块复位，然后复位设备进行运行，此时残留的烟支可能引发铝箔纸堵塞、一号轮动作不精准、推烟块弯曲变形，甚至严重变形的烟支夹杂在烟支组内，进行正常的铝箔纸、商标纸、封签折叠包装，直到被五轮出口通道两侧安装的涡电流传感器检测铝箔纸平整度异常被剔除，才能及时发现这种小概率缺陷烟包。

目前会泽卷烟厂修理人员提出用漫反射空模盒检测器更换对射光纤传感器，在被剔除的模盒运动相位内检测模盒是否有残留的烟支，并在烟支被点燃端接收传感器上方安装一个压缩空气喷头，减少检测探头表面被烟沫、碎纸屑所附着，减少检测误报引起的停机频次，在理论上将极大提高空模盒检测的识别率。

1.2 铝箔纸折叠不良问题

1）铝箔纸接头影响。由于铝箔纸第三方工艺制造问题，铝箔纸卷内带有接头，该接头与透明纸卷黑色或者蓝色接头不同，它是夹杂在两层铝箔纸之间的黑色胶布，对厚度变化不是太明显，一般不能直接观察出该接头是否被展开，大多数情况不影响设备运行，能直接进行包装工序，消费者拿到该烟包也不能发现异样。但是当铝箔纸接头正好处于铝箔纸切刀切割范围，由于无法切断黑色胶布，会导致铝箔纸下料堵塞，需要操作人员重新引导铝箔纸穿过各个引导辊进入刻痕、切割组件内，最繁琐的情况：包装机OPC停机报警“无铝纸”，此时铝箔纸缩为一团裹包烟支组在三号轮快到四号轮入口处模盒内，部分烟支组无铝箔纸包裹在模盒内，破碎的铝箔纸片夹杂在二号轮、三号轮入口处，需要操作人员清理通道内烟支组和铝箔纸片，此时在铝箔纸供给系统压紧加速轮通道内有铝箔纸屑，导致铝箔纸下纸歪斜，无法对烟支组进行正确位置的包裹，由于该通道空隙比较小，无法精确观察位置，需要多次用压缩空气吹，然后才能复位运行，有时候需要拆开加速轮组件清理纸屑，再安装调试位置，处理时间需要8～25 min。因此需要对接头进行检测，尽量避免包装机长时间停机等待处理时间，一般基于光电检测技术对铝箔纸接头识别率不高，色标传感器对铝箔纸接头无任何效果。目前王国峰等[3]提出利用U型槽结构上下的超声波传感器，根据信号强度与幅度的变化判断出铝箔纸的厚度，进而检测铝箔纸接头，并调用铝箔纸耗尽信号，提示操作人员进行换纸操作，并将带有接头的铝箔纸裁切掉。

2）其他位置不正常。当四号轮入口活动压板到位检测失灵，压板距离标准位置有空隙时，或者封签折叠通道上方的上盖板未压合到位，会产生间歇的铝箔纸折叠不良的烟包，由于不是连续的，无法触发小包外观质量检测系统停机程序，提示操作人员进行机构调整，因此需要大面积进行翻箱，人工检验确认端面铝箔纸折叠不良的烟包。

图1 不合格烟组剔除装置图

目前卷包车间提出在烟包干燥通道内靠近烟包顶部一侧轨道安装一个工业相机，利用视觉检测技术及时发现封签歪斜、封签长短、检测口异物堵塞等，避免小包外观质量检测漏检[4]。目前车间是单独安装盖板到位检测以及更换四轮活动盖板的微动开关，对操作人员进行防差错检测。

1.3 干燥输送通道“少包”“多包”问题

铝箔纸、烟组、商标纸经过一号轮、二号轮、三号轮、四号轮折叠包装后由四号轮垂直推送杆将烟包推出四号轮，进入封签成型折叠通道，当烟包被横向推包杆推出时，带着上胶的封签穿过F吸风臂后即完成贴封签动作，并由接烟杆护着封签后退，此时封签与烟包未完全粘贴，需要在干燥输出通道内烟包紧密排列定型，也可以对烟包侧面进行热封。由漫反射空模盒检测器对封签通道的烟包进行检测，控制烟包顶部与底部的皮带进行转动一个工位，竖向推包杆推送一个工位。当封签通道无烟包被横向推出时，封签通道的光纤传感器反射光量低于放大器设定阈值，包装机控制器默认为无烟包，电磁铁与皮带驱动装置脱开，干燥通道两侧的皮带不会将烟包夹持往五轮出口方向运动一个烟包宽度。烟包检测器决定此电磁阀是否动作，当烟包检测放大器阈值低，控制器容易误认为通道有烟包经过，电磁铁将动力装置与皮带驱动装置进行连接，皮带也将旋转，带动烟包运动一个工位，此时烟包通道会少包，烟包封签固型不好，容易产生烟包封签歪斜与长短。当烟包检测放大器阈值高，控制器容易误认为通道内无烟包，电磁铁脱开连接，皮带不再旋转，通道内的烟包不再运动。通道的烟包数量增加，烟包之间的挤压力增加，产生“多包”问题，烟包底部出现局部变形，烟包封签出现局部破损，这将产生更多的废烟包。干燥输送通道“少包”“多包”问题是制约GDX1效率提升关键问题，也是质量隐患点最多的地方。

目前无针对该问题的检测控制方法，需要修理人员及时更换输送皮带并合理调节放大器的阈值，同时操作人员及时观察通道内烟包之间挤压情况，适当地加包烟或者减包烟，保持干燥通道内烟包间合适的挤压力。

1.4 五轮出口盘卡堵频发

1）外部原因引发的卡堵。目前小包外观质量检测系统剔除系统利用压缩空气对烟包进行剔除，由于剔除口结构设置不合理，烟包在剔除口范围内左右晃动，被压缩空气冲击剔除口，后续的烟包也将偏向剔除口方向并被下面的输送皮带驱动向前运动，会触碰在剔除口，引发烟包从剔除口依次排列到五轮出口处，当五轮出口高速旋转将烟包从干燥通道进行单一分离进入到烟包输送通道时，由于该通道长度无法容纳多余烟包，强行推入的烟包将迫使五轮出口的检测杆抬起，引发包装机停机程序，此时通道的烟包受到刚性冲击，烟包内的烟支表面皱褶，少部分严重变形，需要将通道内的烟包单独放置，进行烟丝回收。额外安装的烟包分离装置能避免进入成像检测区的相连的烟包产生的漏检现象，但是从五轮出口的烟包，如果是商标纸错位严重或者铝箔纸裹包不好，将无法通过烟包分离通道，增加五轮出口盘堵塞频次。

修理人员利用烟包分离装置入口光电检测传感器，根据烟包在检测前面停留时间长短调用停机程序，能及时避免由于烟包卡在剔除口、分离器入口。

2）内部原因引发的卡堵。当由于干燥通道内烟包间隙不合理或者烟包外观尺寸变化，也会迫使五轮出口盘检测杆抬起，如果该烟包卡阻在检测杆下部，需要人工清理该变形严重的烟包，并对干燥通道的烟包间挤压力进行确认。如果该烟包未卡在检测杆底部，由于五轮出口输送皮带会延时一定的时间停止，因此该底部变形的烟包会流入到下道工序，需要操作人员先去找到该缺陷烟包然后才能处理小包机。操作人员偶尔也会忘记处理这包烟，快速处理小包机然后高速运行。而该烟包被YB55小包透明纸检测系统剔除概率比较低，因此会流入到条盒包装机工序。

目前湖南中烟在烟包输送通道内，利用两组对射光纤检测烟包尺寸变化，一定程度上减少尾部变形的烟包流入下道工序。会泽卷烟厂修理人员提出在烟包分离器出口上方安装两个带物镜调焦光纤传感器，检测距离分别设定在烟包顶部3 mm、-3 mm，并借用小包外观检测系统剔除程序，进行移位剔除。

1.5 商标纸胶缸胶液检测不准确

图2 烟包分离器入口检测

目前YB25商标纸胶缸的胶液液面控制是靠一个电容接近开关（KAS-80-35-A-M32）,当其检测到胶缸胶量少时就会发出信号给控制电路，然后控制电路发出控制信号，使供胶电磁阀打开，开始供胶。当接近开关检测到胶量足够时又发出信号给控制电路，控制电路使供胶电磁阀关闭，从而达到胶量自动控制的目的。因为电容接近开关距离胶面比较近，有时候接近开关检测面上会沾上胶，造成检测失灵，或者检测下面的胶液因为与空气接触氧化产生“胶皮”，误认为胶量够，不会再给控制电路发出胶量少的信号，控制电路也不会控制电磁阀补充胶量，这样会造成长时间不供胶，不能及时给胶缸补充胶液，胶缸内缺胶而操作人员不能及时手动加胶，就会产生商标纸涂胶点胶液少，商标纸折叠固型不好，产生商标底部露白、侧面翻卷露白、YB55提升器卡堵等，如果操作人员将电容接近开关提起，进行人工手动加胶，不能及时将其放回原位，控制器会默认为胶液面低，不停加胶，导致胶液溢出，流入到下方的三号模盒上，需要操作人员花费30 min左右时间进行清洗，同时在人工按停包装机前，商标纸涂胶位置的胶液量比较大，经过折叠包装过程中，导致三号轮模盒上方的弧形折叠板、四号轮模盒底部折叠板附着大量胶液，可能在烟包侧面底部刮出白色痕迹，因此胶液量控制不良，对产品质量与设备效率产生影响，需要人工筛选后对局部未涂胶的烟包进行人工涂胶，并对缺陷烟包进行烟支回收，造成包装原辅材料浪费，同时增加操作工的劳动强度。目前有人提出利用超声波检测方式，对胶液液面进行控制[6]，同时结合生产的烟包数量进行综合控制,能降低传感器胶位误报概率。