关于烟草行业最新卷接包设备的调查报告

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20世纪初卷烟包装机问世,从此卷烟包装沿着机械化、自动化和连续化的道路不断发Baidu Nhomakorabea演变。尤其是近半个世纪,随着世界工业的大发展以及新工艺、新技术的不断涌现,卷烟包装机演绎出了烟机设备史上最绚丽的诗篇。
科学技术的飞速发展加快了卷烟包装机的发展进程。20世纪60年代,机、电、光、液、气等综合技术(包括由晶体管等元件组成的控制系统)在卷烟包装机械上的应用,使卷烟包装实现了自动化。20世纪70年代,微电子技术在包装机和包装生产线上的应用,实现了卷烟包装自动化流水线的计算机控制。20世纪80年代,微机、机械手(人)、变频器、光电检测器、质量监控、积木化结构设计等高新技术成果在卷烟包装原辅材料(烟支、包装纸和烟包等)供送、检测和管理等方面应用,使卷烟包装的速度得到了大幅度提高,实现了卷烟包装全面自动化和生产线的柔性联接。
FOCKE 700硬盒包装机组是德国福克公司早在上世纪90年代推出的一款800包/分钟的硬合包装机。FOCKE公司最新高速翻盖包装机F8,该机器双道生产时每分钟的生产速度能达到1000包卷烟。FOCKE型包装机具有先进的操作程序和理想的安全措施。通过在云南昆明卷烟厂观察,机械手技术同样使用在FOCKE型包装机上。
图2-3所示的是条包条盒纸的喷胶系统。
图2-3
安装在盒皮驱动辊上的编码器会计算出盒皮当前的位置,系统会根据编码器的反馈在盒皮的胶点位置进行喷胶。
综上所述,喷胶技术已经成功的应用到在GD新的包装机系统中(包括GD H1000和GD X2000),灵活的相位调整和近乎于免清理维护,极大的方便了上胶系统的维护和保养。同时尽管做为GD包装机系统中不可或缺的一小部分,所包含的机械的部件相对较少,可以很好的加以改进和利用,应用到以前的旧的系统当中去。
GD 121卷烟机组和GD 2000硬盒包装机组是玉溪卷烟厂在96年左右从意大利GD公司引进的成套卷接包设备。GD 121卷烟机组是国内较快的高速卷接机组,该机组设计生产能力为10000支/分钟;GD 2000硬盒包装机组为当前国内较快的高速硬盒包装机组,该机组设计生产能力为600包/分钟。GD 2000作为GD 3000和GD H1000的前身(GD H1000的机械运动包装方式已经和以前的GD公司的包装机产品有了根本性的改变),机械手就已经应用在该套设备上,主要体现在铝箔纸、内框纸及小包透明纸的供给上,目前GD 2000在运行的过程中,内框纸及小包透明纸的供给机械手存在一些问题,玉溪卷烟厂将这两个自动装载功能停用。和GD 2000以往的包装机GDX1/X2相比,GD2000将一些机械传动取消,改而使用电气传动,例如条包透明纸和金拉线的控制等。
图4-4
烟支空头检测方面用红外光电密端空松检测装置LES代替原来的电容式空松检测装置。PROTOS70卷接机组的电容式空松检测装置的控制电路采用的是分立式控制线路板组合装置,相对而言较为复杂,控制环节多,发生故障的概率相对就会较大。PROTOS2-2卷接机组的红外光电密端空松检测装置LES的控制电路实际上是专用的计算机系统,结构相对简单,其可靠性反而更高。特别是随着时间的推移,电容元件的特性会自然地发生变化,同时这种变化是渐进式的,会逐渐影响检测性能,且不易被及时发现,从而在一定程度上会影响设备的质量保证能力。而光电控制器件的可靠工作寿命相对较长,且如果损坏也是突发性的,可以被立即发现、通过更换器件来迅速解决。因此红外光电密端空松检测装置LES的可靠程度更好。
现代卷接机不但在设计和原理上进行了重大改进,而且还配备了完整的烟支重量、烟支漏气、烟支空头等检测系统。有的卷接机还配备了光学在线烟支检查系统,可检测并剔除有污垢、油渍和孔洞的烟支。此外,普遍采用了微机监控与操作系统,操作更容易,可方便地进行人机对话,具有故障显示、采集和累计生产数据等功能。
高科技尤其是计算机辅助机械设计与制造技术、计算机控制技术、通讯技术以及激光技术和新材料技术等技术的发明和应用,极大地推动了卷接机的发展。高速度、高质量、高可靠性、高灵活性、高自动化控制等特点在新型卷接机组中得到了充分体现
PROTOS 2-2卷接机组为当前国内最快的高速卷接机组,该机组设计生产能力为16000支/分钟,在PROTOS 2-2卷接机组上,盘纸和水松纸的供给采用了机械手,实现了全部自动化控制,极大的减少了劳动强度,提高了作业效率。烟支重量控制检测方面应用了微波检测技术。使用了OTIS对烟支外观检测。在烟支漏气检测上采用两个站检测,同时在一个站上采用正压螺旋风。提高了检测的精度,降低了误剔烟支的概率,降低了废品消耗。
图2-1
胶枪在设备正常运行时,在喷胶相位区间喷胶,在设备运行一段时间后,会定时自动清理胶嘴。在包装机设备停机和维护期间,该胶枪可以独立运行,以便检测和清理喷嘴,胶枪基本上免维护。
图2-2所示的是小包盒皮在第四轮的自动喷胶上胶。
图2-2
此部分包含两套上胶装置,一套为冷胶涂胶器,另一套为热溶胶涂胶器,都采用了喷胶方式,喷胶相位在上位机可灵活调整。
GD H1000包装机组为当前国内最快的高速硬盒包装机组,该机组设计生产能力为1000包/分钟,在GD H1000包装机组上,铝箔纸及内框纸的供给盒皮的供给,小盒透明纸,条盒盒皮全部采用了机械手,实现了高度的自动化控制。免除了人为上包装机附料,降低了劳动强度。采用喷胶技术对小包盒皮和条盒盒皮进行上胶,屏除了原有的胶缸胶辊上胶方式,使原来必须每天必须清理胶缸胶辊成为历史,成熟的喷胶技术使得维护的周期大大的加长。
三、独立驱动应用
在GD新的包装机系统中,越来越多独立驱动替代了以前旧设备的机械传动部分,降低了机械故障,减少了维护成本。
图3-1是条包透明纸部分的独立变频驱动
图3-1
在条包透明纸部分的独立变频驱动中,变频器的启动和停止靠负压风箱内的光电检测传感器控制,负压风箱使得透明纸供应变得平滑,减少了褶皱。
在GD新的包装机系统中,类似的独立变频驱动还有小包透明纸金拉线的控制,条包透明纸金拉线的控制,条包透明纸横向牵引等,这些独立驱动的改造,减少机械维护的麻烦,降低了机械故障率,而且系统需要的机械器件不是很多,可以很方便的调整,有利于加以改进,从而应用到旧有的设备改造当中。
机械手主要由手部和运动机构组成。手部是用来抓持工件(或工具)的部件,根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式,如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构,使手部完成各种转动(摆动)、移动或复合运动来实现规定的动作,改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式,称为机械手的自由度 。为了抓取空间中任意位置和方位的物体,需有6个自由度。自由度是机 械手设计的关 键参数。自由 度越多,机械手的灵活性越大,通用性越广,其结构也越复杂。一般专用机械手有2~3个自由度。
四、PROTOS 2-2卷接机组的烟支质量检测系统
在PROTOS 2-2卷接机组上,烟支的漏气检测采用两站分别对烟支水松纸和卷烟纸结合处的密封性,整支烟的漏气和烟支的吸阻进行检测。如图4-1所示:
图4-1
烟支的漏气检测的原理如图4-2所示。
图4-2
图4-3
在PROTOS2-2卷接机组中,烟支的空头,缺嘴和外观检测如图4-3,安装位置如图4-4。
PROTOS2-2的滤嘴卷烟外形光学检测系统OTIS的作用是利用光学原理对滤嘴卷烟进行外形在线检测,检查出滤嘴卷烟外形不符合预定质量标准的不合格滤嘴卷烟并将其剔除。滤嘴卷烟外形光学检测系统OTIS在PROTOS70卷接机组上只作为一种用户的选购件,标准配置上不具备滤嘴卷烟外形检测功能。
随着市场的发展,消费顾客对烟支的质量要求越来越高,烟厂内部加大对烟支质量的管理,在烟支质量方面相应的检测设备也需要不断的提高,国内老的卷烟设备上对这些先进的烟支检测系统的需求就会不断的加大,有着广阔的市场前景。
在GD X2000和FOCKE 700型硬盒包装机上,机械手也大量的应用到这些包装设备上,从上述卷接包机型来看,早在上世纪90年代初,为了降低操作工人的劳动强度,提高机械设备的作业效率,机械手在这些设备上的应用初见雏形,时至今日,机械手成熟的应用到高速的卷接包设备上,是一个必然的趋势。目前国内该领域缺乏在卷接包设备上相应研究,而且机械手的研究与开发可脱离实际的卷接包设备,具有在实验室里的可独立模拟性,使其成为一种科研产品成为可能。同时可将机械手应用于旧有的卷接包设备,具有一定的市场前景。
图1.2
图1.3是小包透明纸的机械手自动控制装置。
图1.3
小包透明制纸的自动装卸同样也是一个吸附型的机械手。
在PROTOS 2-2卷接机组上,盘纸和水松纸的装卸是靠一个抓取型的机械手来控制的,如图1.4所示。
图1.4
在盘纸和水松纸自动供给控制房里,机械手将根据PROTOS 2-2卷接机组的盘纸和水松纸装载需要自动装载,同时在控制房内完成盘纸和水松纸自动搭接。
二、喷胶技术的应用
在中低速包装机系统中,采用胶辊接触涂胶,在设备长时间停机或设备停止运行时,需要将胶辊拆下清洗,日常的维护和保养都比较麻烦,在新的高速包装设备中,大多采用胶枪喷胶技术,方便了日常的维护和保养,使之维护周期大大的加强,甚至免维护。
在GD H1000硬盒包装机的小包盒皮和条包盒皮上,就采用了先进的喷胶技术,图2-1所示的是盒皮第二轮和第三轮之间的自动喷胶上胶。
在GD H1000硬盒包装机上,盒皮的供给靠吸附型机械手实现了自动化,如图1.1所示:
图1.1
整个盒皮自动装卸控制区内,吸附型机械手将对盒皮堆垛完全自动的实现了盒皮组层与层之间隔离纸的去除、单组盒皮外包装纸的去除及单组盒皮自动装卸到盒皮供应区。
在GD H1000硬盒包装机上,铝箔纸、内框纸及小包透明纸的自动供给是同一个靠吸附式电动控制机械手来实现。图1.2是铝箔纸和内框纸的机械手自动控制装置。
通过对上述卷接包机型近一周的观察和学习,机械手技术在卷接包机械设备应用中越发显得突出和重要,同时现有设备使用的其他先进技术对旧的设备改造也有一定的可移植性及借鉴性。通过整理手中获得的资料和在实际最新卷接包设备应用中的观察,主要的先进技术并且对旧有设备改造有指导性的技术有:
一、先进的机械手技术
能模仿人手和臂的某些动作功能,用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化,能在有害环境下操作以保护人身安全,因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。
关于烟草行业最新卷接包设备的调查报告
卷接机是卷烟工业企业用于生产过滤嘴卷烟的专用设备。卷烟机、滤嘴接装机以及烟支装盘机联合组成卷接机组,自世界上第一台卷烟机问世,卷烟机已有上百年的发展历史,滤嘴接装机发展到今天也有70多年的历史,两者最初的发展是相互独立的,联合组成机组不过是近三四十年的事,但是这三四十年却谱写了卷烟设备发展史上最辉煌的篇章。随着变频调速、光电检测、质量控制、积木化结构设计、视频显示、机械手和机器人等先进技术的综合应用,使卷接机得到迅速发展。在短短二三十年的时间内,各种型号的高速、高质、高效卷接机相继问世。
目前的卷烟包装设备可自动剔除缺滤嘴及空头烟支组,可自动剔除缺支烟包,可自动剔除内衬纸残缺的烟包,可自动剔除商标纸残缺的烟包,可自动更换铝箔纸、商标纸及封口印花卷筒,可自动调节铝箔纸及封口印花位置,可自动从纸库中取装铝箔纸和商标纸卷筒,程序化的起动与停机,正常停机能自动出空存料等。
2008年6月9日至2008年6月14日期间,在云南红塔集团玉溪卷烟厂和云南昆明卷烟厂,考察了当前国内较为先进的PROTOS 2-2卷接机组,GD H1000硬盒包装机组,GD121卷烟机组,GD2000硬盒包装机组和FOCKE 700硬盒包装机组。
机械手的种类,按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手;按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种;按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。
机械手通常用作机床或其他机器的附加装置,如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件,在加工中心中更换刀具等,一般没有独立的控制装置。有些操作装置需要由人直接操纵,如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。
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