基于透明纸特性的输送控制分析

0引言

在小盒烟包装工艺中,除内框纸、商标纸外,透明纸包装也是不可缺少的一部分,主要有赛璐吩薄膜(俗称“玻璃纸”)及聚丙烯薄膜等种类^[1]。

完美的透明纸包装不仅能起到美化烟包的作用,还能隔绝空气水汽,延长烟支香气存留。因此,各个烟厂对相关工艺进行了研究:卢中焱等研制了透明纸自动调偏装置,减少了绕卷时透明纸与纸芯之间的偏移^[2];段兴坤等采用模糊聚类的数学手段解决小包透明纸拉线断残及难拉开的问题^[3];李乾等设计了一种透明纸跑偏检测装置,能精准控制透明纸搭扣在规定范围内^[4] 。为提高包装质量,减少客户投诉,须针对性分析透明纸特性,完善相关包装工艺。

1透明纸特性及加工工艺

1.1 特性分析

在2019年的消费者反馈报告中,35%左右的卷烟产品投诉与透明纸相关。造成透明纸质量问题的原因主要如下:

1)静电原因。透明纸卷在加工、运输过程中会因摩擦产生静电积累,甚至能达到5 kv的静电电压^[5]。静电过大会影响输送的效果,导致长角、褶皱。除做好仓库材料的静电消除外,还需要一个合理的透明纸展开控制。

2)规格原因。烟厂换牌生产时会更换透明纸规格,不同尺寸的纸张在送纸时会产生边沿波动,导致折叠歪斜^[2]。需要进行实时检测搭配纠偏动作,保证输送位置在允许偏差范围内。

1.2机械结构及加工工艺

1.2.1硬盒小包透明纸包装工艺

盒外透明纸包装机主要由机身部件、硬盒小包输入部分、拉带供给部分、透明纸供给部分、可调式包装成型部分、透明纸小包两端折叠和叠包部分、透明纸小包输出部分七个部分组成。

1)机身部件:内部放置主电机和主传动,连接机身上的轴、齿轮、凸轮和连杆机构等进行传动。油泵和油箱维持整个包装机的润滑供给。

2)硬盒小包输入部分:机器运行的端部,将烟包由输送带送入机器成型轮上。

3)拉带供给部分:位于机器左上方,它的功用是将拉带与透明纸粘接,随后与透明纸一起输送。

4)透明纸供给部分:位于机器的正前上方和机器后面,透明纸卷料车、透明纸卷提升器和透明纸筒架部件保证备料的提供,经过输送部件、拼接部件、纠偏部件、裁切部件等一系列装置,使满足质量要求的透明纸输送到成型轮前。

5)可调式包装成型部分:位于机器的中间,由槽轮机构导向进行间歇旋转运动,完成透明纸侧长边的折叠和热封。

6)透明纸小包两端折叠和叠包部分:位于机器的中间偏右侧,完成烟包两端透明纸的折叠和热封。

7)透明纸小包输出部分:位于机器的右端,剔除不合格的烟包,保证下一道工序的烟包有合格的外包装。

透明纸经过输送处理后与拉带可靠粘合,切割定长后呈“二”形包裹由输入部件传送来的硬盒小

包。先对烟包两端面进行折叠,然后通过旋转动作完成两侧长边的折叠和热封,最后折叠两端面的小翼并热封。总体加工工艺如图1所示。

1.2.2透明纸输送机构

透明纸输送机构的机械结构如图2所示。

透明纸卷放置在备料轴上,释放的透明纸经送纸辊展开、定位、导向等动作后,沿导向轮垂直向下输入到拼接装置中。

1.2.3拉带输送机构

拉带输送机构的机械结构如图3所示。

拉带纸卷放置在备料轴上,受电机控制,经由一系列导向轴导向,与透明纸粘合。粘合好的透明纸、拉带输送至辊轮处进行压实紧固,使二者更好地结合成一体。

1.3电气硬件

1.3.1透明纸输送机构

透明纸输送机构主要硬件布置如图4所示。

3S316、3S315用于检测透明纸卷是否安装到位。 3S317、3S314通过活动杆带动凸轮装置对透明纸卷进行直径检测,凸轮装置靠近线性检测器的一面为线性变化,可供检测器通过距离转化为电压,从而实时监测纸卷直径。当使用到3S320/3S319时会提示更换纸卷 ,显示信息“装载右/左侧透明纸卷”。当3S318/3S313感应时,则说明纸卷己经全部用尽,显示信息“无右/左侧透明纸卷”。3S210用于检测透明纸展开平台的开闭状态。3S211通过活动控制杆触发,以检测透明纸阻塞情况。当透明纸缓存展开位置到3S325时会提示透明纸储存已满,若3S328被触发则说明透明纸已经断裂。在机箱内部还放置了一个静电消除器,用以消除在线静电。

1.3.2拉带输送机构

拉带输送机构主要硬件布置如图5所示。

拉带的张紧力通过活动臂杆的位置来监测,3S226通过检测活动臂杆下凸轮位置控制,当检测到臂杆活动位置达到90%倾斜时,会提示“拉带最小备用量”。当凸轮激活3S227时,则证明导向轴上无拉带,会提示“拉带用尽或断裂”。

2软件控制流程

针对容易影响透明纸质量的两个主要原因,分别设计透明纸展开、纠偏控制和拉带展开程序。

2.1透明纸展开控制

展开动作由驱动器A890配置伺服电机3M820,通过3S324进行控制。3S324是一个线性传感器,用以检测透明纸在0~7 mm范围内的存量多少。输出电压通过程序转换来控制3M820的转速。透明纸支撑输送架,当机器运行速度降低时,透明纸缓存增加,输送架下降,3S324的测量值变大,电机转速减慢。当机器运行速度增加时,透明纸缓存减少,输送架上升,3S324的测量值变小,电机转速增加。在透明纸输送的调速过程中,会根据3S317、3S314的检测进行线性制动,防止透明纸惯性飞出导致缠绕和断裂。当3S211检测到发生堵塞时,可以通过把手脱离整个展开装置,这时会触发3S221并报警“透明纸部件脱开”。

2.2透明纸对齐纠偏控制

透明纸对齐检测功能由内、外、中三个光电传感器3B327、3B326、3B328控制步进电机3M819来完成,安装位置如图4所示。

机器运行时,首先检测3B327是否感应到透明纸,若未检测到则说明安装时向内偏移过大,此时会启动3M819,多次驱动校正辊拉扯透明纸向外高速移动。当驱动次数达到30次还未检测到,则会报警“透明纸未校直”并停机。

3B326需要始终保持感应不到透明纸的状态,若检测到则说明安装时向外偏移过大,此时会启动3M819,多次驱动校正辊拉扯透明纸向内高速移动。当驱动次数达到30次还未检测到,则会报警“透明纸未校直”并停机。

3B328位于上述两个光电传感器之间,保证透明纸的动态稳定。当传感器未检测到透明纸时,会启动3M819,多次驱动校正辊拉扯透明纸向外低速移动。当驱动次数达到30次还未检测到,则会报警“透明纸未校直”并停机。当传感器检测到透明纸时,则会反方向进行相同的操作。

步进电机的拉扯速度可以通过设置驱动器A398DIP拨码开关来调节,拨码和电流对应关系如表1所示。

2.3拉带展开控制

展开动作由驱动器A890配置伺服电机3M679,通过3S226进行控制。

3s226通过检测摆臂下凸轮在0~7 mm范围内距离变化来判断拉带拉紧的程度,拉带越紧,摆臂位置越靠左,则凸轮远离传感器,电机速度就会加快;反之,拉带越松,摆臂位置越靠右,则凸轮靠近传感器,电机速度就会变缓。

3结束语

卷烟是日常生活中常见的消费品,随着社会发展,人们对香烟的味道、烟包的外观都有了更高的追求,这就对包装环节的加工和生产提出了更严格的要求。

本文通过分析透明纸的特性,针对性地研究了透明纸输送控制程序,保证了透明纸包装环节的稳定性和可靠性,为包装质量的提升提供了有力保障。

[参考文献]

[1]余明,杨涛,张转勇,等.卷烟产品透明纸包装质量的改善研究[J].大众标准化,2022(15):15-17.

[2]卢中焱,郭龙,蔡洪江.YB55型小盒透明纸自动调偏装置[J].轻工科技,2020,36(8):61-62.

[3]段兴坤,李旭,柴雷,等.小盒拉线断残及难拉开原因分析及改进措施[J].今日制造与升级,2023(2):62-64.

[4]李乾,吕献周,程亮,等.透明纸跑偏检测装置设计[J].品牌与标准化,2021(6):65-66.

[5]黄远征,李继波.一种新的烟用包装膜静电消除方法[J].工业控制计算机,2018,31(10):154-155.

2025年第2期第12篇