關(guān)于煙草行業(yè)最新卷接包設(shè)備的調(diào)查報告

1、關(guān)于煙草行業(yè)最新卷接包設(shè)備的調(diào)查報告卷接機(jī)是卷煙工業(yè)企業(yè)用于生產(chǎn)過濾嘴卷煙的專用設(shè)備。卷煙機(jī)、濾嘴接裝機(jī)以及煙支裝盤機(jī)聯(lián)合組成卷接機(jī)組，自世界上第一臺卷煙機(jī)問世，卷煙機(jī)已有上百年的發(fā)展歷史，濾嘴接裝機(jī)發(fā)展到今天也有70多年的歷史，兩者最初的發(fā)展是相互獨立的，聯(lián)合組成機(jī)組不過是近三四十年的事，但是這三四十年卻譜寫了卷煙設(shè)備發(fā)展史上最輝煌的篇章。隨著變頻調(diào)速、光電檢測、質(zhì)量控制、積木化結(jié)構(gòu)設(shè)計、視頻顯示、機(jī)械手和機(jī)器人等先進(jìn)技術(shù)的綜合應(yīng)用，使卷接機(jī)得到迅速發(fā)展。在短短二三十年的時間內(nèi)，各種型號的高速、高質(zhì)、高效卷接機(jī)相繼問世?，F(xiàn)代卷接機(jī)不但在設(shè)計和原理上進(jìn)行了重大改進(jìn)，而且還配備了完整的煙支重量、

2、煙支漏氣、煙支空頭等檢測系統(tǒng)。有的卷接機(jī)還配備了光學(xué)在線煙支檢查系統(tǒng)，可檢測并剔除有污垢、油漬和孔洞的煙支。此外，普遍采用了微機(jī)監(jiān)控與操作系統(tǒng)，操作更容易，可方便地進(jìn)行人機(jī)對話，具有故障顯示、采集和累計生產(chǎn)數(shù)據(jù)等功能。高科技尤其是計算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計與制造技術(shù)、計算機(jī)控制技術(shù)、通訊技術(shù)以及激光技術(shù)和新材料技術(shù)等技術(shù)的發(fā)明和應(yīng)用，極大地推動了卷接機(jī)的發(fā)展。高速度、高質(zhì)量、高可靠性、高靈活性、高自動化控制等特點在新型卷接機(jī)組中得到了充分體現(xiàn)20世紀(jì)初卷煙包裝機(jī)問世，從此卷煙包裝沿著機(jī)械化、自動化和連續(xù)化的道路不斷發(fā)展演變。尤其是近半個世紀(jì)，隨著世界工業(yè)的大發(fā)展以及新工藝、新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，卷煙包裝機(jī)

3、演繹出了煙機(jī)設(shè)備史上最絢麗的詩篇?？茖W(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展加快了卷煙包裝機(jī)的發(fā)展進(jìn)程。20世紀(jì)60年代，機(jī)、電、光、液、氣等綜合技術(shù)（包括由晶體管等元件組成的控制系統(tǒng)）在卷煙包裝機(jī)械上的應(yīng)用，使卷煙包裝實現(xiàn)了自動化。20世紀(jì)70年代，微電子技術(shù)在包裝機(jī)和包裝生產(chǎn)線上的應(yīng)用，實現(xiàn)了卷煙包裝自動化流水線的計算機(jī)控制。20世紀(jì)80年代，微機(jī)、機(jī)械手（人）、變頻器、光電檢測器、質(zhì)量監(jiān)控、積木化結(jié)構(gòu)設(shè)計等高新技術(shù)成果在卷煙包裝原輔材料（煙支、包裝紙和煙包等）供送、檢測和管理等方面應(yīng)用，使卷煙包裝的速度得到了大幅度提高，實現(xiàn)了卷煙包裝全面自動化和生產(chǎn)線的柔性聯(lián)接。目前的卷煙包裝設(shè)備可自動剔除缺濾嘴及空頭煙支組，

4、可自動剔除缺支煙包，可自動剔除內(nèi)襯紙殘缺的煙包，可自動剔除商標(biāo)紙殘缺的煙包，可自動更換鋁箔紙、商標(biāo)紙及封口印花卷筒，可自動調(diào)節(jié)鋁箔紙及封口印花位置，可自動從紙庫中取裝鋁箔紙和商標(biāo)紙卷筒，程序化的起動與停機(jī)，正常停機(jī)能自動出空存料等。2008年6月9日至2008年6月14日期間，在云南紅塔集團(tuán)玉溪卷煙廠和云南昆明卷煙廠，考察了當(dāng)前國內(nèi)較為先進(jìn)的PROTOS2-2卷接機(jī)組，GDH1000硬盒包裝機(jī)組，GD121卷煙機(jī)組，GD2000硬盒包裝機(jī)組和FOCKE700硬盒包裝機(jī)組。PROTOS2-2卷接機(jī)組為當(dāng)前國內(nèi)最快的高速卷接機(jī)組，該機(jī)組設(shè)計生產(chǎn)能力為16000支/分鐘，在PROTOS2-2卷接機(jī)組

5、上，盤紙和水松紙的供給采用了機(jī)械手，實現(xiàn)了全部自動化控制，極大的減少了勞動強度，提高了作業(yè)效率。煙支重量控制檢測方面應(yīng)用了微波檢測技術(shù)。使用了OTIS對煙支外觀檢測。在煙支漏氣檢測上采用兩個站檢測，同時在一個站上采用正壓螺旋風(fēng)。提高了檢測的精度，降低了誤剔煙支的概率，降低了廢品消耗。GDH1000包裝機(jī)組為當(dāng)前國內(nèi)最快的高速硬盒包裝機(jī)組，該機(jī)組設(shè)計生產(chǎn)能力為1000包/分鐘，在GDH1000包裝機(jī)組上，鋁箔紙及內(nèi)框紙的供給盒皮的供給，小盒透明紙，條盒盒皮全部采用了機(jī)械手，實現(xiàn)了高度的自動化控制。免除了人為上包裝機(jī)附料，降低了勞動強度。采用噴膠技術(shù)對小包盒皮和條盒盒皮進(jìn)行上膠，屏除了原有的膠缸膠

6、輥上膠方式，使原來必須每天必須清理膠缸膠輥成為歷史，成熟的噴膠技術(shù)使得維護(hù)的周期大大的加長。GD121卷煙機(jī)組和GD2000硬盒包裝機(jī)組是玉溪卷煙廠在96年左右從意大利GD公司引進(jìn)的成套卷接包設(shè)備。GD121卷煙機(jī)組是國內(nèi)較快的高速卷接機(jī)組，該機(jī)組設(shè)計生產(chǎn)能力為10000支/分鐘；GD2000硬盒包裝機(jī)組為當(dāng)前國內(nèi)較快的高速硬盒包裝機(jī)組，該機(jī)組設(shè)計生產(chǎn)能力為600包/分鐘。GD2000作為GD3000和GDH1000的前身（GDH1000的機(jī)械運動包裝方式已經(jīng)和以前的GD公司的包裝機(jī)產(chǎn)品有了根本性的改變），機(jī)械手就已經(jīng)應(yīng)用在該套設(shè)備上，主要體現(xiàn)在鋁箔紙、內(nèi)框紙及小包透明紙的供給上，目前GD20

7、00在運行的過程中，內(nèi)框紙及小包透明紙的供給機(jī)械手存在一些問題，玉溪卷煙廠將這兩個自動裝載功能停用。和GD2000以往的包裝機(jī)GDX1/X2相比，GD2000將一些機(jī)械傳動取消，改而使用電氣傳動，例如條包透明紙和金拉線的控制等。FOCKE700硬盒包裝機(jī)組是德國福克公司早在上世紀(jì)90年代推出的一款800包/分鐘的硬合包裝機(jī)。FOCKE公司最新高速翻蓋包裝機(jī)F8,該機(jī)器雙道生產(chǎn)時每分鐘的生產(chǎn)速度能達(dá)到1000包卷煙。FOCKE型包裝機(jī)具有先進(jìn)的操作程序和理想的安全措施。通過在云南昆明卷煙廠觀察,機(jī)械手技術(shù)同樣使用在FOCKE型包裝機(jī)上。通過對上述卷接包機(jī)型近一周的觀察和學(xué)習(xí),機(jī)械手技術(shù)在卷接包機(jī)

8、械設(shè)備應(yīng)用中越發(fā)顯得突出和重要,同時現(xiàn)有設(shè)備使用的其他先進(jìn)技術(shù)對舊的設(shè)備改造也有一定的可移植性及借鑒性。通過整理手中獲得的資料和在實際最新卷接包設(shè)備應(yīng)用中的觀察,主要的先進(jìn)技術(shù)并且對舊有設(shè)備改造有指導(dǎo)性的技術(shù)有：一、先進(jìn)的機(jī)械手技術(shù)能模仿人手和臂的某些動作功能,用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。它可代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化,能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全,因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。機(jī)械手主要由手部和運動機(jī)構(gòu)組成。手部是用來抓持工件（或工具）的部件,根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式,如夾持型、托

9、持型和吸附型等。運動機(jī)構(gòu),使手部完成各種轉(zhuǎn)動（擺動）、移動或復(fù)合運動來實現(xiàn)規(guī)定的動作,改變被抓持物件的位置和姿勢。運動機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨立運動方式,稱為機(jī)械手的自由度。為了抓取空間中任意位置和方位的物體,需有6個自由度。自由度是機(jī)械手設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù)。自由度越多，機(jī)械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專用機(jī)械手有23個自由度。機(jī)械手的種類，按驅(qū)動方式可分為液壓式、氣動式、電動式、機(jī)械式機(jī)械手；按適用范圍可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種；按運動軌跡控制方式可分為點位控制和連續(xù)軌跡控制機(jī)械手等。機(jī)械手通常用作機(jī)床或其他機(jī)器的附加裝置，如在自動機(jī)床或自動生產(chǎn)線上裝卸和傳遞工件，在

10、加工中心中更換刀具等，一般沒有獨立的控制裝置。有些操作裝置需要由人直接操縱，如用于原子能部門操持危險物品的主從式操作手也常稱為機(jī)械手。在GDH1000硬盒包裝機(jī)上，盒皮的供給靠吸附型機(jī)械手實現(xiàn)了自動化，如圖1.1所示：圖1.1整個盒皮自動裝卸控制區(qū)內(nèi)，吸附型機(jī)械手將對盒皮堆垛完全自動的實現(xiàn)了盒皮組層與層之間隔離紙的去除、單組盒皮外包裝紙的去除及單組盒皮自動裝卸到盒皮供應(yīng)區(qū)。在GDH1000硬盒包裝機(jī)上，鋁箔紙、內(nèi)框紙及小包透明紙的自動供給是同一個靠吸附式電動控制機(jī)械手來實現(xiàn)。圖1.2是鋁箔紙和內(nèi)框紙的機(jī)械手自動控制裝置。圖1.2圖1.3是小包透明紙的機(jī)械手自動控制裝置。圖1.3小包透明制紙的自

11、動裝卸同樣也是一個吸附型的機(jī)械手。在PROTOS2-2卷接機(jī)組上，盤紙和水松紙的裝卸是靠一個抓取型的機(jī)械手來控制的，如圖1.4所示。圖1.4在盤紙和水松紙自動供給控制房里，機(jī)械手將根據(jù)PROTOS2-2卷接機(jī)組的盤紙和水松紙裝載需要自動裝載，同時在控制房內(nèi)完成盤紙和水松紙自動搭接。在GDX2000和FOCKE700型硬盒包裝機(jī)上，機(jī)械手也大量的應(yīng)用到這些包裝設(shè)備上，從上述卷接包機(jī)型來看，早在上世紀(jì)90年代初，為了降低操作工人的勞動強度，提高機(jī)械設(shè)備的作業(yè)效率，機(jī)械手在這些設(shè)備上的應(yīng)用初見雛形，時至今日，機(jī)械手成熟的應(yīng)用到高速的卷接包設(shè)備上，是一個必然的趨勢。目前國內(nèi)該領(lǐng)域缺乏在卷接包設(shè)備上相應(yīng)

12、研究，而且機(jī)械手的研究與開發(fā)可脫離實際的卷接包設(shè)備，具有在實驗室里的可獨立模擬性，使其成為一種科研產(chǎn)品成為可能。同時可將機(jī)械手應(yīng)用于舊有的卷接包設(shè)備，具有一定的市場前景。二、噴膠技術(shù)的應(yīng)用在中低速包裝機(jī)系統(tǒng)中，采用膠輥接觸涂膠，在設(shè)備長時間停機(jī)或設(shè)備停止運行時，需要將膠輥拆下清洗，日常的維護(hù)和保養(yǎng)都比較麻煩，在新的高速包裝設(shè)備中，大多采用膠槍噴膠技術(shù)，方便了日常的維護(hù)和保養(yǎng)，使之維護(hù)周期大大的加強，甚至免維護(hù)。在GDH1000硬盒包裝機(jī)的小包盒皮和條包盒皮上，就采用了先進(jìn)的噴膠技術(shù)，圖2-1所示的是盒皮第二輪和第三輪之間的自動噴膠上膠。圖2-1膠槍在設(shè)備正常運行時，在噴膠相位區(qū)間噴膠，在設(shè)備運

13、行一段時間后，會定時自動清理膠嘴。在包裝機(jī)設(shè)備停機(jī)和維護(hù)期間，該膠槍可以獨立運行，以便檢測和清理噴嘴，膠槍基本上免維護(hù)。圖2-2所示的是小包盒皮在第四輪的自動噴膠上膠。圖2-2此部分包含兩套上膠裝置，一套為冷膠涂膠器，另一套為熱溶膠涂膠器，都采用了噴膠方式，噴膠相位在上位機(jī)可靈活調(diào)整。圖2-3所示的是條包條盒紙的噴膠系統(tǒng)。圖2-3安裝在盒皮驅(qū)動輥上的編碼器會計算出盒皮當(dāng)前的位置，系統(tǒng)會根據(jù)編碼器的反饋在盒皮的膠點位置進(jìn)行噴膠。綜上所述，噴膠技術(shù)已經(jīng)成功的應(yīng)用到在GD新的包裝機(jī)系統(tǒng)中（包括GDH1000和GDX2000）,靈活的相位調(diào)整和近乎于免清理維護(hù)，極大的方便了上膠系統(tǒng)的維護(hù)和保養(yǎng)。同時盡

14、管做為GD包裝機(jī)系統(tǒng)中不可或缺的一小部分,所包含的機(jī)械的部件相對較少，可以很好的加以改進(jìn)和利用，應(yīng)用到以前的舊的系統(tǒng)當(dāng)中去。三、獨立驅(qū)動應(yīng)用在GD新的包裝機(jī)系統(tǒng)中，越來越多獨立驅(qū)動替代了以前舊設(shè)備的機(jī)械傳動部分，降低了機(jī)械故障，減少了維護(hù)成本。圖3-1是條包透明紙部分的獨立變頻驅(qū)動圖3-1在條包透明紙部分的獨立變頻驅(qū)動中，變頻器的啟動和停止靠負(fù)壓風(fēng)箱內(nèi)的光電檢測傳感器控制，負(fù)壓風(fēng)箱使得透明紙供應(yīng)變得平滑，減少了褶皺。在GD新的包裝機(jī)系統(tǒng)中，類似的獨立變頻驅(qū)動還有小包透明紙金拉線的控制，條包透明紙金拉線的控制，條包透明紙橫向牽引等，這些獨立驅(qū)動的改造，減少機(jī)械維護(hù)的麻煩，降低了機(jī)械故障率，而且系

15、統(tǒng)需要的機(jī)械器件不是很多，可以很方便的調(diào)整，有利于加以改進(jìn)，從而應(yīng)用到舊有的設(shè)備改造當(dāng)中。四、PROTOS2-2卷接機(jī)組的煙支質(zhì)量檢測系統(tǒng)在PROTOS2-2卷接機(jī)組上，煙支的漏氣檢測采用兩站分別對煙支水松紙和卷煙紙結(jié)合處的密封性，整支煙的漏氣和煙支的吸阻進(jìn)行檢測。如圖4-1所示：圖4-1煙支的漏氣檢測的原理如圖4-2所示。UzAjdmiES:npreEsu-ezresEure:r:pAdmss.：npress3rligh:n9S5,:sl3ljentlidDnnjuun.lnspctionfaciityHIDnspectonsystemAdnisEion:resEuregenenton圖4-

16、2Ar財1nE5aA)o1mlrentjlmtkriLESmeasuringsensorA1BM-A11reartracklj書ur-ng?QSQ.rAs卍一R,冃icpucnJrearrraccss-nsar曲8時一占3(opticn).(M.nr帕砂圖4-3在PROTOS2-2卷接機(jī)組中，煙支的空頭，缺嘴和外觀檢測如圖4-3,安裝位置如圖4-4。44圖/HHH煙支空頭檢測方面用紅外光電密端空松檢測裝置LES代替原來的電容式空松檢測裝置。PROTOS70卷接機(jī)組的電容式空松檢測裝置的控制電路采用的是分立式控制線路板組合裝置，相對而言較為復(fù)雜，控制環(huán)節(jié)多，發(fā)生故障的概率相對就會較大。PROTOS2-2卷接機(jī)組的紅外光電密端空松檢測裝置LES的控制電路實際上是專用的計算機(jī)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)相對簡單，其可靠性反而更高。特別是隨著時間的推移，電容元件的特性會自然地發(fā)生變化，同時這種變化是漸進(jìn)式的，會逐漸影響檢測性能，且不易被及時發(fā)現(xiàn)，從而在一定程度上會影響設(shè)備的質(zhì)量保證能力。而光電控制器件的可靠工作壽命相對較長，且如果損壞也是突發(fā)性的，可以被立即發(fā)現(xiàn)、通過更換器件來迅速解決。因此紅外光電密端空松檢測裝置LES的可靠程度更好。PROTOS22的濾嘴卷煙外形光學(xué)檢測系統(tǒng)OTIS的作用是利用光學(xué)原理對濾嘴卷煙進(jìn)