条盒及透明纸包装机包装轮Ⅱ保护技术研究

余有芳 李跃辉 马 娜 杨绍荣

（红塔集团大理卷烟厂，云南 大理 671000）

779 条盒透明纸包装机用于软盒烟包的条盒纸包装以及条外透明纸的包装，烟包推入包装轮1 完成条盒纸的包装，再推入包装轮2 完成条外透明纸的包裹和热封[1]。在条烟经包装轮1 推送入包装轮2 的过程中，由于烟包温度变化、条盒纸的折叠不良故障以及条盒上胶装置故障等一系列原因，导致包装轮Ⅰ推送过来的烟条没有完全进入包装轮Ⅱ，在包装轮Ⅱ的3 点钟位置发生卡堵，导致包装轮Ⅱ的传动齿轮与传动轴之间产生了相对错位，引起包装轮Ⅱ移位故障，严重影响了设备的高效稳定运行。

针对779条盒包装机烟条未到位引起的主传动轴移位故障，通过分析设备运行的规律，提出杜绝未到位烟条卡堵的改造上折叠器方案，针对未到烟条不能进入转运台Ⅱ，进而引发质量缺陷的问题，提出自重力复位的摆杆式传感检测方案。

1 问题分析

包装轮Ⅱ的模盒接收来自包装轮Ⅰ的烟条时，由于烟条输送不到位，未完全进入模盒内的情况时有发生。如图1（左）所示，未到位的烟条在包装轮Ⅱ内逆时针旋转时，上折叠器和烟条发生干涉，产生卡堵，导致上折叠器传动轴离合器脱开，设备停机，因为设备运行惯性大，不能立即停机，堵塞进而导致包装轮Ⅱ的主轴发生移位故障。

包装轮Ⅱ移位故障发生后，会产生条盒透明纸散条，它有严重的质量缺陷[2]，必须立即停机排除故障，每次排除故障都需要打开机背面的齿轮箱盖板，对传动齿轮与传动轴之间位置进行调整，由于盖板螺钉多达16 颗，传动齿轮与传动轴之间为涨紧套连接，有严格的放松和张紧的程序以及严格的张紧力要求[3]，排除故障约1.5 h，严重影响了设备效率。

2 技术分析

2.1 总体分析

2.1.1 杜绝卡堵

如图1 所示，针对上折叠器2 导致的包装轮Ⅱ卡堵现象，将原先堵烟的部分去除，并对其作倒角处理，能顺利引导未到位的烟条。因此，当烟条未推送到位时，包装轮Ⅱ的3 点钟位置不发生卡堵，烟条顺利地往下运动，不产生过载现象，无过载，则设备包装轮Ⅱ的主轴不会发生移位。

此时，虽然不会产生卡堵设备的故障，但我们需要对该条未推送到位的烟条进行处理。下节将讲述如何杜绝该烟条进入下级工序。

2.1.2 杜绝质量缺陷

针对未到的烟条高出包装轮Ⅱ的模盒，我们的思路是：在包装轮Ⅱ的3点钟位置和12点钟位之间增加一套烟条到位检测（如图2 所示），由摆杆1 和检测器2 等零件组成，检测器实时检测摆杆位置[4]。包装轮Ⅱ内的烟条到位时，烟条与摆杆之间有一定的间隙，烟条能通过，摆杆保持不动，设备正常运行。当包装轮Ⅱ内的烟条不到位时，烟条就会碰到摆杆，摆杆绕其支点摆动，检测器检测到摆杆位置变化，向控制器发送信号，设备立即停止运行，由操作人员手动将未到位的烟条取出。摆杆依靠自身重力下摆，由传感器限位，正常情况传感器与摆杆贴合；当未到位烟条抬高摆杆后，摆杆与传感器脱离，控制中心接收到摆杆脱离的信号，机器运行停止。

2.2 详细设计

将端部的突出折叠块去除，改为带倒角的折叠方式。当未到位烟条经包装轮Ⅱ由逆时针方向转动时，改造后的上折叠器起到导向作用，避免未到位烟条与上折叠器发生干涉。

设计烟条到位检测装置，三维结构如图3 所示，由摆杆1 和检测器4 等零件组成，其中支架5 将整套传感检测装置安装到机器上。检测器装置实时检测摆杆位置。包装轮Ⅱ内的烟条到位时，烟条与摆杆之间有一定的间隙，烟条能通过，摆杆保持不动，设备正常运行。当包装轮Ⅱ内的烟条不到位时，烟条就会碰到摆杆，摆杆绕其支点摆动，检测器检测到摆杆位置变化，向控制器发送信号，设备立即停止运行，防止未到位烟条中含有质量不合格烟条。

图1 包装轮Ⅱ卡堵现象的改进示意图

图2 包装轮Ⅱ未到位烟条检测原理示意图

图3 烟条到位检测装置

新增的检测装置电气结构原理如图4 所示[5]。涡流式接近开关提供的检测信号，经过由IO 输入输出模块，通过EtherCAT 网络通信，发送给工控电脑IPC，IPC 经过逻辑判定后，通过EtherCAT 网络通信，发出电机的控制信号给主电机驱动器，主电机驱动器通过正向电流、反向电流控制主电机的启动和急刹。

图4 电气结构原理图

通过对接近开关进行对比，选择了涡流式接近开关，在接近开关接入设备上，使用IO 输入输出模块。分析并设计电气原理图，并对传感器布线做了规范性要求。最后，对软件部分进行改造，利用倍福公司提供的TwinCAT 自动化集成编辑编译软件，按照设计的软件流程图，给新加入的传感器分配地址，并入原先的控制程序。

3 效果验证

经过统计，改造的上折叠器没有发生未到位烟条的卡堵现象，包装轮Ⅱ的主传动轴移位现象未发生，设备主传动轴无需重新校准，节省了大量后盖板开启时间和校准时间，使维修时间大大缩短。同时，烟条未到位时摆杆检测器引起设备正常停机，没有发生烟条到位而传感器发出停机信号的误停机故障。烟条未到位时摆杆检测器引起的设备正常停机，排故过程简单，只需要操作员打开防护门，取出未到位的烟条，然后关闭防护门，复位重启设备。

3.1 单次故障排除时间对比

改造前每次故障发生主传动轴移位，需由修理人员拆卸后盖板，重新调整校准主轴位置，每次维修时间约达1.5 h；而改造后，每次未到位烟条导致的设备故障停机，只需要操作员手动取出未到位烟条，即可复位重启设备，每次的处理时间缩短为80 s，每次的故障维护时间缩短了95.8%。

3.2 月度故障频次对比

改造前平均每月每台故障频次为1.6 次，改造后平均每台每月故障频次为0.75 次。故障频次降低的主要原因并非未到位烟条减少，而是因为未到位烟条进入包装轮Ⅱ后，在自身重力和传感器压感作用下，未到位烟条能够顺利进入模盒，并且不引发设备停机，所以降低了故障频次。改造前后，故障频次降低了53%。

改进方案设计初衷未考虑减少未到位烟条的发生，而是当未到位烟条发生时，首先避免卡堵设备，然后安装烟条到位检测装置，存在未到位烟条时，手动取出未到位烟条。意外的收获是，改进方案先让未到位烟条通过后，在包装轮Ⅱ中逆时针转动的过程中，在自身重力和检测摆杆的压力作用下，克服离心力作用，烟条往包装轮Ⅱ的模盒中运动，有效减少了未到位烟条的数量。

4 结语

该研究解决了由于包装轮Ⅰ推送过来的烟条没有完全进入包装轮Ⅱ，在包装轮Ⅱ的3 点钟位置发生卡堵，导致包装轮Ⅱ的传动齿轮与传动轴之间产生了相对错位的移位故障，消除了包装轮Ⅱ移位引起条盒透明纸严重质量缺陷烟条（散条）的隐患。同时，避免了频繁打开齿轮箱盖板引起其损坏后，产生渗油隐患；避免反复调整传动齿轮与传动轴之间的位置，消除因其磨损产生大修的可能，提高了设备运行的安全性。无需反复调整校准移位的包装轮Ⅱ，还可以减少设备修理时间，提高设备效率，并且减少了设备修理的工作量，降低了修理工劳动强度。该改造方式可以在类似的设备故障解决过程中推广。