YP11A型装封箱机横条烟检测装置的设计研究

杨旭，杨坤华，杨帆，陈翀

（贵州中烟工业有限责任公司遵义卷烟厂，贵州 遵义 563000）

在传统卷烟的装封箱环节，目前大多数烟草企业普遍使用的是YP11A型装封箱机，该机型是在YP11型装封箱机的基础上，广泛吸收国外同类产品的先进技术，研究开发的额定生产能力为5.6箱/min的装封箱机。该机型主要由横向输入部分、堆垛装置、扩口装置、入箱推进装置、主传动装置、纸箱成型装置、胶带封口装置、纸箱推送装置、自动进料装置等构成。通过各种检测信号，实现从条烟的收集、整理到装箱、封箱等系列过程的全自动化程序操作。在实际生产过程中，由于YP11A型装封箱机不具有检测横条烟的功能，但前段工序偶尔会流入横条烟，导致YP11A型装封箱机的入箱推进装置将烟条以横向的方式推入烟箱中，造成条状缺陷、箱装缺条、箱装缺陷，甚至设备卡停、卡坏的现象产生。

1 YP11A型装封箱机的工作流程

如图1所示，YP11A型装封箱机主要由条烟收集、条烟输送、条烟装箱等工序组成。条烟收集主要将同一品牌的卷烟进行统一汇集，并改变烟条朝向，通过条烟输送轨道将烟条输送到条烟装箱工序，然后经过条烟堆叠、入箱推进、封箱贴胶等系列工序完成整个条烟装箱工作。整个流程以全自动化的形式进行完成，不需要人工干预。

图1 YP11A型装封箱机工作流程图

2 现状分析

在卷烟生产过程中，装封箱机主要完成卷烟包装生产的最后一道工序，即条烟装箱工作。YP11A型装封箱机的来料要求是需要烟条以垂直于横向输入装置的方向（正常烟条）进入堆垛装置。如果烟条以平行或者斜至横向输入装置的方向（横条烟）进入堆垛装置，则有可能会造成各种缺陷或故障。通过统计贵州中烟遵义卷烟厂2020年的数据，平均每周会发生因横条烟导致的条烟挂烂6.4条，箱装缺陷3.2次，设备损坏的现象也偶有发生。这极大地影响了产品的质量与工厂的生产效率，对企业声誉、成本造成的影响不可忽视。为此，解决YP11A型装封箱机因横条烟所导致的问题迫在眉睫。

3 原因及问题分析

理论上，不让横条烟通过装封箱机即可解决这个问题。但在实际的生产过程中，因为进入装封箱机前的条烟CCD剔除装置带烟（遵义厂添加的辅助检测装置，不影响装封箱工序）、人工误操作、上游输送流程流入横条烟等诸多原因，会导致横条烟进入条烟装箱工序，将产生如下问题：（1）若横条烟进入成品，将发生箱装缺条质量事故；（2）横条烟在提升过程中可能导致烟条被设备挤烂，甚至损坏设备；（3）若横条烟进入箱装工序后，需停机并进行人工处理，处理该问题耗时较长，不但增加了操作人员的工作量，降低了设备效率，还对操作人员的安全造成了一定的风险。

因为横条烟导致的各种问题不仅影响了产品质量与生产效率，更对企业的声誉造成了不可估量的影响。为此，要想彻底解决横条烟带来的众多问题，就必须将横条烟控制在条烟装箱工序之前，设计一种能准确检测横条烟的装置，对流入装封箱机的每条烟进行朝向检测，当出现横条烟时能够及时准确地报警，通过人工干预进行处理。

4 设计思路及方案

根据YP11A型装封箱机的设备结构与条烟装箱工序的工作流程，计划在不影响原机功能的前提下，增加检测装置并修改PLC程序。以下是条烟装箱的工序流程图：

从图2流程图可以得知，条烟CCD检测与条烟装箱之间有一段距离，且是条烟进入YP11A型装封箱机之前的最后一道工序。本方案计划在此处添加一个专用于检测横条烟的装置，当检测到横条烟时，能作停机处理并发出报警信号，从而使操作工进行人工干预。

图2 条烟装箱工序流程图

该装置主要由4个电容式接近开关构成，固定在塑料框架上，两边覆盖有机玻璃罩壳，如图3所示。

图3 横条烟检测装置

根据条烟输送轨道的宽度与烟条宽度，将4个接近开关固定在通道中部，保持同一水平线，每个接近开关之间的距离为15～20cm，接近开关检测端部的感应电极与烟条的距离为2～5mm，覆盖整个条烟。接近开关的信号线缆经过固定框架上的穿孔连接到YP11A型装封箱机的主机PLC。在不影响原机功能的前提下，对PLC程序进行编写，具体逻辑如下。

图4 硬件布置图

当烟条通过接近开关时，接近开关会产生闭合信号，给4个接近开关设定一个时间常数T，T=30ms，烟条以不同朝向通过检测装置时会有以下几种现象：（1）当正常条烟通过检测时，4个接近开关的信号将同时被触发，先后的时间差小于T，烟条正常通过；（2）当横条烟通过检测时，4个接近开关中的任意一个或多个信号不被触发，PLC由此判定当前条烟为横条烟，发出报警停机信号；（3）当烟条斜至通过检测时，4个接近开关被触发的先后时间差大于T，PLC判定当前条烟为横条烟，发出报警停机信号。

烟条正常通过时，所有设备均正常运行，不需要人工进行干预；当发出报警停机信号时，该工位的操作工必须将横条烟取出，才能重新启动设备。

5 效果验证

通过这样的检测模式，可以有效地将横条烟控制在了条烟装箱工序之前，达到了以下效果：（1）本方案设计合理、简单、成本低、占地空间小，不影响原机功能；（2）有效防止因横条烟进入装封箱机造成的箱装缺条质量事故（烟箱缺条、装箱烟条挂烂触皱、封箱外观缺陷等）；（3）有效防止因横条烟进入装封箱机造成的条烟、纸箱被卡烂的情况，降低产品消耗；（4）提升设备的运行效率，降低操作人员的工作量；（5）将人工取出横条烟的操作控制在进入装封箱机前，避免了人为操作的风险性。

6 结语

本文所述的横条烟检测模式，能够在不改变原机功能的前提下，有效地将横条烟控制在进入装封箱机前，科学、经济、有效地解决了因横条烟导致的各种产品缺陷与设备故障。目前该装置已安装在贵州中烟遵义卷烟厂的多条封箱工序上，经过近一年的使用及验证，该检测装置运行稳定，检测准确，能够有效地检测出横条烟，避免了各种因横条烟导致的条装、箱装缺陷及设备卡停现象，不仅提高了产品质量与设备的运行效率，还降低了辅料消耗与人工干预的风险。