江一舟 郭勇

摘要：近年來(lái)，全國(guó)各大煙廠紛紛推一種高檔手工包裝的翻蓋式異型香煙，但是目前行業(yè)內(nèi)對(duì)于異型條盒的裝條工序均為純手工填充，投入產(chǎn)出比嚴(yán)重失衡。為解決此問(wèn)題，對(duì)非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行整體設(shè)計(jì)和研制，實(shí)現(xiàn)小盒自動(dòng)填入，異型條盒自動(dòng)包裝。填補(bǔ)了行業(yè)內(nèi)異型條盒機(jī)械化生產(chǎn)的空白，并利用伺服電機(jī)高精度位置控制的優(yōu)勢(shì)，保證了執(zhí)行動(dòng)作的協(xié)調(diào)性和運(yùn)行的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)方式從原始手工工作到現(xiàn)代機(jī)械工作的跨越。

關(guān)鍵詞：煙草行業(yè);異型條盒;非標(biāo);機(jī)械化生產(chǎn)

近年來(lái)，全國(guó)各大煙廠紛紛推一種高檔手工包裝的翻蓋式香煙。黃山（大紅方印）作為黃山品牌“品系列”的代表產(chǎn)品之一，自投放市場(chǎng)以來(lái)，以其深厚濃郁的文化內(nèi)涵、獨(dú)具一格的包裝設(shè)計(jì)、香甜柔和的吸食口感，贏得了消費(fèi)者的廣泛好評(píng)，銷(xiāo)量一路飄紅，正成為全國(guó)300元價(jià)位卷煙的領(lǐng)跑者。

然而，黃山（大紅方?。┝己檬袌?chǎng)表現(xiàn)的背后依然藏匿著諸多的隱憂(yōu)，突出表現(xiàn)為制造環(huán)節(jié)精益化水平不高，人力、輔材等成本浪費(fèi)較為嚴(yán)重。因此，如何進(jìn)一步加強(qiáng)管理、技術(shù)創(chuàng)新，有效控制并降低大紅方印手工生產(chǎn)成本費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效能、質(zhì)量和成本的聯(lián)動(dòng)提升，是企業(yè)落實(shí)精益制造、全面實(shí)現(xiàn)大紅方印手工包裝精益化生產(chǎn)的一項(xiàng)重要工作。

現(xiàn)階段滁州卷煙廠大紅方印裝條工序?yàn)榧兪止ぬ畛?，上游透明機(jī)機(jī)生產(chǎn)的紅方印小盒由人工存放于煙匾，再通過(guò)手推車(chē)輸送到裝條平臺(tái)進(jìn)行手工作業(yè)，裝條完成后在經(jīng)過(guò)大條透明機(jī)進(jìn)行透明塑封。這種純手工裝條生產(chǎn)模式效能低下，需要較多人員進(jìn)行手工裝條方能達(dá)到與上下游透明機(jī)的效率匹配，同時(shí)還需要多名輔助人員進(jìn)行配套的生產(chǎn)服務(wù)，人力資源出現(xiàn)了極大的浪費(fèi)。

1.存在問(wèn)題

生產(chǎn)模式落后，生產(chǎn)效率較低，無(wú)法適應(yīng)異型香煙未來(lái)大規(guī)模生產(chǎn)的趨勢(shì)。同時(shí)，由于人工包裝存在的局限性將會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)無(wú)法達(dá)到理論產(chǎn)值。

2、研制措施

2.1研究硬質(zhì)條盒成型方法

依據(jù)包裝行業(yè)的傳統(tǒng)思維，通常都是把所需要包裝的內(nèi)容放到規(guī)定的包裝材料上。然后外層的包裝材料會(huì)根據(jù)所包裝內(nèi)容的形狀和尺寸不同進(jìn)行軟質(zhì)材料的包裝，這樣包裝后的產(chǎn)品具有極高的飽滿(mǎn)度，合格率高，效率也就得到提升。如何把這種傳統(tǒng)的包裝思維理念轉(zhuǎn)換到行業(yè)硬質(zhì)條盒包裝設(shè)備中來(lái)是當(dāng)前需要解決的技術(shù)難題。隨著工業(yè)電氣設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，利用伺服電機(jī)的反饋技術(shù)和高精度位置控制方式與PLC中央控制相結(jié)合，能夠快速實(shí)現(xiàn)硬質(zhì)條盒成型各個(gè)工序的準(zhǔn)確定位，克服單純機(jī)械結(jié)構(gòu)的缺陷。

2.2研究粘接方式

目前行業(yè)內(nèi)都是采用熱固膠方式進(jìn)行各種盒坯的粘接，由于異型硬質(zhì)條盒厚度為2mm，無(wú)法采用熱固膠進(jìn)行粘接。針對(duì)快速粘接的需求，選取熱熔膠噴膠技術(shù)，在硬質(zhì)盒坯規(guī)定需要粘接軟質(zhì)材料的區(qū)域上自動(dòng)完成熱熔膠噴膠隨后進(jìn)行粘接，可以在6秒內(nèi)完成膠體快速固化，使得條盒的粘接可靠。熱熔膠噴膠的大小和區(qū)域可根據(jù)條盒盒坯粘接要求不同可以進(jìn)行調(diào)整，完全由系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)需求。

2.3異型條盒自動(dòng)包裝機(jī)整體設(shè)計(jì)與研制

設(shè)計(jì)并試制異型條盒自動(dòng)包裝機(jī)，整個(gè)設(shè)備分為雙層小盒輸送機(jī)構(gòu)、小盒送入組件、條盒進(jìn)給組件、條盒推板組件、噴膠總成、成型1組件、膠輥輸送組件和成型2組件等8個(gè)機(jī)構(gòu)部件。

（1）雙層小盒輸送機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)由底層皮帶和2個(gè)側(cè)面皮帶同步同向傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)輸送雙層小盒的目的。安裝在輸送帶下方的交流減速電機(jī)，通過(guò)兩個(gè)轉(zhuǎn)向器把水平方向傳動(dòng)同步轉(zhuǎn)變?yōu)閭?cè)面皮帶運(yùn)行。在輸送帶的入口處裝有一個(gè)光纖放大器，以檢測(cè)小盒在輸送帶上的位置。當(dāng)小盒超出這個(gè)光線(xiàn)檢測(cè)位置時(shí)，才允許送入下個(gè)工位。（2）小盒送入組件。該機(jī)構(gòu)由伺服電機(jī)通過(guò)連桿和凸輪總成完成小盒送入與盒模的協(xié)調(diào)動(dòng)作。連桿機(jī)構(gòu)把伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為小盒推板的直線(xiàn)動(dòng)作。這個(gè)伺服電機(jī)通過(guò)同步帶的傳動(dòng)，和帶輪的軸上同時(shí)裝有一個(gè)凸輪，凸輪完成成型盒模的上下移動(dòng)。（3）條盒進(jìn)給組件。該組件由伺服電機(jī)通過(guò)同步帶輪上的同步帶連接條盒推板，實(shí)現(xiàn)把盒坯與小盒一同推送到條盒成型通道中。條盒推板結(jié)構(gòu)采取活動(dòng)式，條盒推送到位后返回起始位置時(shí)，推板會(huì)自動(dòng)向下翻，以躲開(kāi)吸盤(pán)臂，提高運(yùn)行的效率。當(dāng)條盒推板回到起始點(diǎn)時(shí)，安裝在起始點(diǎn)的復(fù)位彈簧將翻下去的推板自動(dòng)頂起，完成推板的復(fù)位。（4）吸盤(pán)水平輸送機(jī)構(gòu)。伺服減速電機(jī)通過(guò)齒輪和齒條的傳動(dòng)，帶動(dòng)吸盤(pán)機(jī)構(gòu)水平移動(dòng)把從料庫(kù)中抓取下來(lái)的盒坯送到裝盒位，然后回到起始位。這套機(jī)構(gòu)安裝在水平兩個(gè)平行的精密導(dǎo)軌上。（5）吸盤(pán)臂抬起機(jī)構(gòu)。吸盤(pán)需要通過(guò)安裝在吸盤(pán)臂下方的升降電機(jī)完成吸盤(pán)臂的抬起降落。升降電機(jī)選用便于控制的伺服減速電機(jī)，實(shí)現(xiàn)吸盤(pán)臂多位置的精確控制。在減速電機(jī)的輸出軸上裝有一個(gè)偏心輪。偏心輪就安裝在吸盤(pán)臂的下方，所以偏心輪的轉(zhuǎn)動(dòng)改變吸盤(pán)臂的三個(gè)位置，即起點(diǎn)位、上止點(diǎn)位和中點(diǎn)位。（6）噴膠機(jī)構(gòu)。由于盒坯厚度較大，無(wú)法采用熱固膠粘接。為此在盒坯的粘接材料選擇上選用熱熔膠。熱熔膠具有粘接速度快，便利等優(yōu)點(diǎn)，自然冷卻粘接。（7）一次成型機(jī)構(gòu)。當(dāng)裝有小盒的盒坯進(jìn)入到位，電機(jī)通過(guò)齒輪傳動(dòng)把通道兩側(cè)折疊板同時(shí)向內(nèi)側(cè)折疊。在兩側(cè)設(shè)有限位器，將折疊后盒坯初步定位成型，便于后面的工序進(jìn)一步完善，設(shè)計(jì)采用伺服減速電機(jī)為動(dòng)力來(lái)源，無(wú)級(jí)調(diào)速。（8）二次成型機(jī)構(gòu)。二次成型就是把前道工序上輸送來(lái)的盒坯在這個(gè)工位進(jìn)行最終的合蓋。這套組件中采用連桿機(jī)構(gòu)同步完成合蓋。合蓋過(guò)程分兩步完成，第一步是初步合蓋，把蓋子折90°，然后有氣缸壓桿壓住，防止蓋子反彈。第二步是把上工位輸送來(lái)的初步合蓋后的條盒在此完成最終的合蓋工序，由盒坯上的磁鐵吸附，以防盒坯炸開(kāi)。

2.4 主要機(jī)械原理

2.4.1在盒坯材料的供給方面采用凸輪與齒輪齒條結(jié)合的形式，把盒坯材料快速準(zhǔn)確送達(dá)軟件指令的區(qū)域。

吸盤(pán)機(jī)構(gòu)在吸盤(pán)伺服升降凸輪機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下，快速抬起。通過(guò)吸盤(pán)的負(fù)壓作用，將盒坯從料庫(kù)中迅速抓取。吸盤(pán)是否抓取到盒坯完全取決安裝在負(fù)壓通道上的負(fù)壓傳感器進(jìn)行檢測(cè)的。實(shí)現(xiàn)抓取盒坯的可靠性。抓取下來(lái)后的盒坯在盒坯送料伺服電機(jī)與滾珠絲桿聯(lián)合作用之下完成盒坯的直線(xiàn)運(yùn)行送給。

2.4.2小盒快速準(zhǔn)確推送

雙層小盒到達(dá)小盒推板前方時(shí)，在小盒推板機(jī)構(gòu)的推動(dòng)下，將雙層小盒推送到條盒盒坯的上方。當(dāng)小盒到達(dá)盒坯上方后，條盒推板在條盒推板電機(jī)機(jī)構(gòu)執(zhí)行軟件指令的驅(qū)動(dòng)下，將條盒進(jìn)行推送到需要成型的工位。完成條盒預(yù)成型的工作。之所以推板電機(jī)的快速準(zhǔn)確的運(yùn)行，完全取決于伺服電機(jī)的使用。

2.4.3條盒預(yù)成型之后，隨后開(kāi)始盒坯折疊的工作。

這部分工位的動(dòng)力來(lái)源方面的執(zhí)行機(jī)構(gòu)都是采用伺服電機(jī)結(jié)合滾珠絲桿副實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確定位。充分利用伺服電機(jī)高精度位置控制的優(yōu)勢(shì)，做到運(yùn)行動(dòng)作之間相位控制精確，調(diào)整便利。

3.應(yīng)用效果

原異型香煙生產(chǎn)車(chē)間條盒包裝程序步驟冗雜，生產(chǎn)人數(shù)較多合計(jì)22人。完成異型條盒包裝技術(shù)研發(fā)后，實(shí)現(xiàn)了條盒機(jī)械化包裝，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)過(guò)程，削減了該階段的勞務(wù)用工量，降低了生產(chǎn)過(guò)程中的人工成本，條盒包裝流程簡(jiǎn)化，人員配置減少到16人。

原異型條盒包裝為純手工粘接，在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)了因手工作業(yè)所造成的產(chǎn)品品質(zhì)不穩(wěn)定的現(xiàn)象，造成條盒出現(xiàn)變形，需要跟換條盒產(chǎn)生不必要的浪費(fèi)。針對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)保障進(jìn)行了為期五天的驗(yàn)證：

從表中可以看出設(shè)計(jì)研制出異型條盒自動(dòng)包裝機(jī)后，條盒包裝粘接純機(jī)械化生產(chǎn)，各部件設(shè)計(jì)精密，動(dòng)作完全合理，因手工誤差造成的條盒變形已基本杜絕，廢品率經(jīng)統(tǒng)計(jì)降低到0.01張/箱（存在因來(lái)料問(wèn)題引起的條盒堵塞），產(chǎn)品品質(zhì)得到很好的保障。

4.結(jié)論

（1）目前單臺(tái)異型條盒包裝機(jī)運(yùn)行速度可達(dá)到23條/分鐘，每小時(shí)產(chǎn)值可達(dá)1380條，機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)使每個(gè)機(jī)臺(tái)只需配備一位操作人員即可滿(mǎn)足生產(chǎn)需求，釋放了大量的勞動(dòng)力，生產(chǎn)效率得到了顯著的提高。

（2）實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的變革，完成從原始手工作業(yè)到機(jī)械化生產(chǎn)的跨越?？焖侔l(fā)展現(xiàn)代化管理模式，削減了生產(chǎn)環(huán)節(jié)，大大提升生產(chǎn)效能的同時(shí)提高了生產(chǎn)過(guò)程的可控性。由于各個(gè)動(dòng)作均采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，充分發(fā)揮伺服電機(jī)精確控制的特性。為此設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性高。這樣簡(jiǎn)化了機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，大大縮短了整機(jī)的設(shè)計(jì)和制造周期。設(shè)備達(dá)到作業(yè)率95%

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（作者單位：安徽中煙工業(yè)有限責(zé)任公司滁州卷煙廠）