浅析YB47型硬盒包装机商标纸位置检测方法

　　摘要：本文根据商标纸位置精度控制所采用的办法，介绍了YB47型硬盒包装机全新鼓轮式商标纸位置的检测方法，并对相关硬件和计算方法进行了分析。
关键词：YB47型硬盒包装机；商标纸部件；2号鼓轮；位置检测

　　ZB47型硬盒包装机组主机（YB47）的商标纸部件融入了新的设计理念，这对商标纸进入工位时的位置精度有了更高的要求。本文就YB47型硬盒包装机在商标纸进入鼓轮后，如何检测其位置进行了探讨。

　　一、商标纸输送原理

　　1.全新的商标纸部件

　　由于ZB47型硬盒包装机组主机YB47型硬盒包装机的设计速度为550包/分。相比之下，ZB45（GDX2）型包装机组原有的商标纸由吸盘到转塔往复拾取的方式已不能满足高速度的要求。因此，新设计的商标纸输送机构改由3个带负压的吸风鼓轮组成，从纸库吸取商标纸后，3个鼓轮通过旋转将其传送至皮带导轨上，直至完成商标纸对烟包的包装过程。如图1所示。

　　图1 YB47型硬盒包装机商标纸部件

　　2.对商标纸位置精度的要求

　　在YB47型硬盒包装机商标纸输送鼓轮上没有模盒，商标纸完全依靠鼓轮上的负压吸附在鼓轮的特定位置上，在吸取与放开的动区间内循环控制。在理想状态下，鼓轮每个工位上的商标纸相对位置应该是相同的。如果因商标纸自身的材质问题或鼓轮在高速旋转时因离心力而使商标纸在鼓轮上的位置发生偏移，那么在该商标纸进入5号轮后，会产生不合格烟包，因此我们需要对鼓轮上商标纸的位置进行检测，确保其位置精度。

　　二、鼓轮商标纸位置检测方法

　　1.硬件方案

　　要检验商标纸在鼓轮上是否发生了偏移，可以通过检验商标纸的内侧与外侧两个边沿是否在同一相位区域内出现来确定。如图2所示。
 

　　图2

　　不同于普通的检测场合，商标纸位置的检测需要在很小的相位间隔内进行采样比较，因此检测装置要具有极小的光线扩散度，来保证足够的采样精度。为此，YB47型硬盒包装机采用了激光反射式光电检测器，型号为BAUMER OHDM 16P5012/S14 VN，其发射的光线波长为630nm～680nm，PNP输出，安装于接近商标纸2号鼓轮的第16工位处，一共有两件，产品编号为2B424、2B426，分别负责鼓轮内侧与鼓轮外侧的商标纸边沿采样。由于软件的要求，两个输入点被定义在编码器板上。

　　正是由于GD MICRO-II控制系统提供了功能丰富的软件指令，因此可采用相对简化的硬件设计方案,使设备具有较为复杂的功能。

　　2.具体计算方法与设备功能

　　在2号鼓轮，商标纸的位置有以下几种情况：商标纸一侧向前偏移、商标纸位置正常、商标纸一侧向后偏移或丢失。

　　YB47型硬盒包装机用3个连续的机械相位区间来分别表征这3种情况。先设这3个相位区间分别为区间1、区间2、区间3，区间相位值依次递增，根据实际机械相位，区间1的起始相位为130°，区间1和区间2之间的分界相位为140°，区间2和区间3之间的分界相位为158°，区间3的结束相位为168°。如图3所示。

　　如果激光检测器2B424、2B426之一所采样的相位值属于区间1（表明商标纸的一侧提前出现），则说明商标纸至少有一侧已经向前偏移；如果激光检测器2B424、2B426之一所采样的相位值属于区间3（表明商标纸的一侧延后出现），则说明商标纸至少有一侧已经向后偏移；如果激光检测器2B424、2B426都未采样到商标纸边沿，则说明商标纸缺失；如果商标纸处在正常位置，则激光检测器2B424、2B426应该都在相位区间2采样到商标纸边沿。

　　根据上述推理，我们可根据相位采样所得出的不同结果，用软件给其作标记，在一个商标纸工位的采样过程完全结束后（相位区间3结束），对标记进行判断，便可得知该商标纸是否偏离了正常位置。

　　在了解了2号鼓轮商标纸位置检测的原理后，可依此自行编制相应的GD MICRO-II控制软件。其中的思路就是在程序中定义一商标纸内侧采样标记（xx_2nd_drum_blank_internal_check_status_ivr），设其初值为0。如果商标纸内侧向前偏移，采样标记赋值为1；如果商标纸位置正常，采样标记赋值为2；如果商标纸内侧向后偏移，采样标记赋值为3。

　　与激光检测器2B424一样，2B426也采用同样的采样步骤。

　　商标纸位置的采样工作结束后，如果内侧、外侧两个采样标记都为0，则说明激光检测器未检测到商标纸，该商标纸缺失，YB47型硬盒包装机将在3号轮剔除相应烟包，并剔除相应内框纸；如果内侧、外侧两个采样标记都为2，那么该商标纸位置正常；如果内侧、外侧两个采样标记中有一个为1或者3，则该商标纸向前或向后发生了偏移，YB47型硬盒包装机将在2号鼓轮剔除该商标纸，同时在3号轮剔除相应商标纸，并剔除相应内框纸。

　　如果连续3次发生商标纸缺失，将停机，IPC显示红色信息“NO BLANK ON 2ND DRUM”；同样，连续发生3次商标纸偏移，导致停机，同时IPC显示红色信息“DISALIGNED BLANK ON 2ND DRUM”。

　　相位区间1、区间2、区间3之间的分界相位由4条电气参数加以定义，参数值可以通过IPC人机界面进行修改。在IPC上的显示分别是：

　　区间1起始相位参数“START PHASE：BAD BLANK POSIT.—2ND DRUM” （默认值为130°）
　　区间1/2分界相位参数“START PHASE：BLANK ALIGN CHK ON 2ND DRUM” （默认值为140°）
　　区间2/3分界相位参数“STOP PHASE：BLANK ALIGN CHK ON 2ND DRUM” （默认值为158°）
　　区间3结束相位参数“STOP PHASE：BAD BLANK POSIT.—2ND DRUM” （默认值为168°）

　　为了保证激光检测器2B424、2B426的功能正常发挥，这4条相位参数的排列次序必须严格按如下所示：

　　区间3结束→区间2/3分界→区间1/2分界→区间1起始。

　　一旦违反其中的逻辑排列顺序，IPC将会显示红色信息“INCOHERENCY：CHECK TIMING ON 2ND DRUM”。在参数顺序恢复正确前，YB47型硬盒包装机无法复位启动。

　　上述方法可以在大幅提高硬盒包装机速度的情况下，保持较高的烟包商标纸包装质量，并在两者之间取得了良好的平衡。

　　潘捷，现任职于上海烟草机械有限责任公司，主要从事烟机设备的电气设计工作。

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