卷烟水松纸接头检测的改进

乔建军　刘永兵

摘要：目前卷烟消费市场中，为了突出烟支的外观，吸引消费者视线。卷烟用水松纸开始使用金属反光类型的水松纸。这样烟支外观色泽明亮，更具视觉冲击力，但现有的检测，无法精确检测出接头，需要一种多功能检测来检测接头和剔除，保证烟支质量。

关键词：水松纸;接头;检测;剔除

一 概述

水松纸 （Tipping Paper），又名接装纸 ，是烟支靠滤嘴那边包裹着滤嘴的一层纸，因传统水松纸外观类似松木纹而得名。在烟草行业的卷烟机设备中，水松纸自动拼接是一项很重要的功能。水松纸自动拼接系统功能完成的好坏，对提高整个烟机系统的有效工作率，保证产品的质量，降低生产消耗有很大的影响。当前主流卷烟机型的水松纸拼接都为动态拼接，拼接前要对备用水松纸盘进行加速，使之与在用水松纸保持同速，二盘水松纸在相对静止状态下实现搭接。搭接后产生的接头，或水松纸生产过程中产生的内部接头与要求的水松纸有颜色、粘接胶质和接头纸材料不同等区别，接头作为卷烟生产过程中的不合格品必须进行检测和剔除，保证卷烟质量。

二 原系统分析

目前卷烟机设备中，大量使用对射式光电传感器对水松纸接头进行检测。当水松纸在对射式光电光电传感器中运动时，光电传感器的发射端发出光束，经光学机构在水松纸的一面形成较大面积的光斑，而光线穿过水松纸后，经过水松纸削减后的光线，又经光学机构被光电传感器的接收端接收。接收到的信号将送到信号处理器进行处理。水松纸的厚度将影响光线的削减度，水松纸越厚，则接收端接收到的光线强度越小。当光线的削减程度达到一个设置值后，光电传感器动作，输出信号说明检测到水松纸接头。当水松纸越薄，则接收端接收到的光线强度越大。当光线强度达到一个设置值后，光电传感器动作，输出信号说明未检测到水松纸存在。

三 存在的问题

目前卷烟消费市场中，为了突出烟支的外观，吸引消费者视线。卷烟用水松纸开始使用金属反光类型的水松纸。这样烟支外观色泽明亮，更具视觉冲击力。

此类水松纸采用目前卷烟机组使用的光对射式拼接检测器时会因卷筒纸表面颜色的不同、不透光甚至反光，而使光对射式拼接检测装置失去检测作用，另外，卷筒纸生产厂家在生产过程中，在卷筒纸中会产生纸拼接头，这种拼接头采用的拼接材料较窄（约5～8mm），而光对射式拼接检测装置的发射、接收管之间安装有二支光学玻璃片，使得光对射式拼接检测器对这种窄的拼接头检测效果较差。另一方面，目前的拼接检测器都是直接安装在卷烟机上，针对不同的卷烟机就要对拼接检测装置设计不同的连接装置，这样就使得拼接检测装置的通用性差，安装复杂，成本高。

因此，为实现生产过程此类卷烟质量的及时控制，以及增强卷烟用卷筒纸接头检测装置的通用性，需要设计新型的纸拼接检测器对卷烟机组进行在线拼接检测工作。

四 改进措施

1.改进原则

可靠性：系统的可靠性是保证用户正常工作的前提条件，它依赖于产品质量的可靠性、系统设计的可靠性、软件产品的可靠性，这要求我们在选用产品时，在保证较高的性能价格比的前提下，选用知名品牌的产品，以达到最高的可靠性。

便利性：系统的设计和安装须满足工厂条件下的日常维护的便利性。

经济合理性：在对方案的设计中，充分重视方案的经济合理性，做到不浪费，保证方案是可行的、经济的，适合于工业现场的方案。

灵活性和开放性：系统方案的确定，应满足设计的灵活性和开放性要求，采用模块化设计理念，可方便备件的更换。

先进性：所设计系统的先进性能保护用户的投资，保证在未来几年不处于落后的地位，能与未来几年的智能化系统有机的结合在一起，这包括产品的技术、通信规约、软件系统、计算机系统等。

标准化：系统的设计、所选用的产品必须是符合相关技术规范标准，同时按照技术标准组织施工。

自动性：所设计的系统应具有较高的自动化程度，以减少人为干涉的范围，实现真正意义上的智能监控。

成熟性和实用性：系统应充分考虑用户的实际情况，在保证功能、性能的前提下，最大限度的降低用户的成本，本着整体规划、分步实施的原则来设计。

简易性：所设计的软硬件系统应具有高度的简单、方便、易于使用、易于操作等特点，以避免不正确的计算机操作所引起的故障。

集成与可兼容性：从系统设计开始就应该保证所完成的监控系统具有较高的集成和兼容性，以保证系统与其它系统的兼容，实现上下游硬件的连锁。

2.改进方案

根据工作环境和安装位置以及设备参数，决定选用超声波传感器，如图1所示。超声波拼接检测器可以可靠的检测高透明度，反射性材质以及金属化标签和任何颜色的标签。测量周期可根据需要的声波功率进行自动调整。对于薄的标签和衬底材料的检测，超声波拼接检测器可以达到最快的运行速度，响应时间< 300 μs。

3.机械方面改造

超声波传感器的固定方面，在安装块的后部，铣出比矩形槽形传感器长宽都略大的矩形通孔。方便矩形槽形传感器的取出即可。矩形槽形传感器的左右二侧和上部对应的安装块上有丝孔，右以用顶丝将传感器固定。修改后的水松纸检测器传感器部件安装示意图如图3。

4.电气方面的改造

原机的水松纸接头检测装置信號放大器安装在水松纸检测器传感器部件左上方（面对机器时）的机身安装板上，这个位置在机器运行时不方便调节。而改造后的水松纸接头检测装置有人机交互功能，就不能再安装到此位置了。

水松纸接头检测装置信号处理器放置在接装机的上部，周围在机组运行时无运动部件。方便人员进行操作。信号处理器外观采用4.3寸电容式触摸屏作为人机交互界面。画面优美，操作简单，功能丰富。

功能包括：探头工作状态指示显示，日期时间显示，统计信息，自学习功能，拼接信号开关，自动学习功能等。

五 使用效果

项目实施后，水松纸拼接超声波检测器自动对生产用水松纸进行检测，当检测出有水松纸拼接头时，将信号发送给卷烟机控制系统，由控制系统将含有水松纸拼接头的烟支在合适的位置进行剔除，从而杜绝A类质量事故的发生。卷包部现有10组卷烟机已做了改进，使用效果非常明显，能够对透光水松纸和金属反光类型及彩色水松纸进行精确检测和剔除，提高了设备效率，保证了烟支外观质量。

作者简介：乔建军，男，（1968.12—至今）本科，高级工程师，从事设备管理与维修。

刘永兵，男，（1980.10—至今），本科，工程师，从事设备材料管理。

参考文献

【1】 成大先，机械设计手册（2）（第五版）【M】，化学工业出版社。2008

【2】 机械设计手册编委会，机械设计手册【M】，北京：机械工业出版社，2008

【3】 常德烟草机械有限责任公司，ZJ17使用说明书，2010