GDX2（ZB45）包装机组电磁铁控制回路的设计与改进

GDX2（ZB45）包装机组电磁铁控制回路的设计与改进

汪征熊凯万能龙

（江西中烟南昌卷烟厂江西南昌330000）

摘要：GDX2（ZB45）包装单元控制单元内的电磁铁容易产生线圈过热损坏，影响设备正常运行。在严重的情况下，设备可能会被移除，或者输送设备可能无法轻松操作，从而导致设备其他部分受损。为此，提出了实施电磁铁线圈通电时间控制的专项措施，为设备运行稳定可靠，保证产品质量提供了有效保证。

关键词：包装机组；电磁铁；设计

引言：GDX2（ZB45）是一款硬盒香烟包装机，标签纸在第一纵向输送过程中完成输送，加速，冲压和粘合的任务。在实际生产中，标签纸的纵向首次输送不稳定并且经常发生，商标卡纸现象，涂污痕迹，侧襟翼损坏等现象都会影响产品质量。针对这种现象，设计了可调扇形滚轮装置结构和新型密封装置结构，以消除原有“结构”中存在的缺陷。提高设备效率和产品质量。

1包装机存在问题

该机组小包成型部分2号轮内衬纸剔除、商标纸输送通道第14步商标纸剔除、框架纸停止输送控制、3号轮烟包剔除、6号轮烟包剔除、8号轮处烟包剔除等均由交流电磁铁使各剔除连杆往复运动完成剔除动作（如图1所示）。其使能信号均由电控系统中对应的控制元器件提供，分别控制以上各部位对应的电磁铁驱动模块处于工作状态，若某部位出现的质量缺陷未被剔除，最终导致出现不同类型的质量缺陷产品。

1.1轮内衬纸剔除装置

当GDX2（ZB45）包装机组组烟模盒中出现空头或缺支等缺陷烟支时，电控系统中15号板14脚输出一个高电平控制信号，电磁铁驱动模块V802处于工作状态，使内衬纸剔除装置的控制电磁铁线圈得电，对应组烟的内衬纸将在2号轮内衬纸剔除装置处被剔除，若未被剔除，内衬纸将堵塞在剔除轮处，妨碍下一张内衬纸的正常输送，导致生产出内衬纸缺陷的产品。

1.2商标纸输送通道第14步商标纸剔除装置

当GDX2（ZB45）包装机组产生内衬纸缺陷的烟包时，电控系统中16号板20脚输出一个高电平控制信号，电磁铁驱动模块V805处于工作状态，使商标纸剔除装置的控制电磁铁线圈得电，对应烟包的商标纸将在商标纸第一输送通道第14步被剔除，若未被剔除，将导致后续包装环节出现故障停机。

1.3框架纸停止输送控制装置

当GDX2（ZB45）包装机组组烟模盒中出现空头或缺支等缺陷或产生内衬纸缺陷的烟包时，电控系统中15号板23脚输出一个高电平控制信号，电磁铁驱动模块V803处于工作状态，使框架纸停止输送装置的控制电磁铁线圈得电，对应组烟或内衬纸缺陷烟包的框架纸将被停止输送，若继续输送框架纸，将导致下一个工序出现异常。

1.43号轮、6号轮、8号轮处烟包剔除装置

GDX2（ZB45）包装机组3号轮剔除有内衬纸缺陷的烟包、6号轮剔除商标纸缺陷的烟包、8号轮是所有缺陷烟包的最终剔除点。3个剔除点分别由系统产生的高电平控制信号，使相应剔除装置的控制电磁铁线圈得电，剔除相对应的缺陷烟包。若3号轮、6号轮、8号轮处剔除出现异常，降低后续包装环节的连续稳定运行，严重时将打坏3号轮及模盒、6号轮或模盒、8号轮模盒或剔除系统。

1.5电磁铁

GDX2（ZB45）包装机组剔除装置和停止装置采用的电磁铁均为交流电磁铁，其线圈额定工作电压为交流24V，电气线路配置简单，交流电磁铁启动力大，换向时间短。但换向冲击大，工作时温升高（外壳设有散热筋）；当阀芯动作频繁或负荷过大时，电磁铁因电流过大易烧坏，可靠性较差，寿命较短。其工作方式是剔除装置和停止输送装置实行一个控制信号控制完成一次动作，线圈得电的电磁铁，其铁芯工作行程在未到达最大行程的情况下，被机械运动的某个点（或指机械凸轮的最高点、最低点）顶住或卡死达不到最大行程，在该位置正处于停车状态且停车时间很长。这时电磁铁工作行程还未达到设定的一个完整的工作周期是不会断电的，这样就会在电磁铁线圈中产生较大的涡电流，设备停机时间较长后线圈内的涡电流产生的高热使线圈因过热而损坏。如图1所示，当2号轮内衬纸剔除装置、第14步商标纸剔除装置、框架纸停止输送控制装置以及3号轮、6号轮、8号轮处烟包剔除装置剔除时，电磁铁1得到剔除信号，电磁铁动作，使各剔除连杆往复运动完成剔除动作。

2、相关分析

从设备工艺流程图中，可看出铝箔纸歪斜及缺铝箔纸检测位于10处，铝箔纸缺拉片检测位于13处，从位置9至19都可能产生铝箔纸缺失、破损，而21处为五号轮烟包存在检测（2S519），功能为检测烟包内部到位情况，即商标纸到达后，铝箔纸烟包是否完好，检测于229°相位进行。如果发生缺少烟包（空商标纸），那么将发生停机，电路板N12第12号LED指示灯亮，显示“五号轮缺少烟包”信号。机器启动后，在下游工序六号轮R位置上剔除空烟包。但由于原GDX2包装机五号轮缺烟包检测为电容式接近开关，其检测原理为：当有物体移向接近开关时，不论它是否为导体，只要接近范围，便可使电容的介电常数发生变化，导致电容量及测量头相连的电路状态也随之发生变化，由此便可控制开关的接通或断开。其工作原理决定此接近开关检测的对象，不限于导体，也可是绝缘体。因此如果三号轮后续工序中铝箔纸出现部分破损或者缺失，但盒模内仍残留部分烟支，且运转中正好经过2S519接近开关的检测端部时，则认为烟包是完好的，会继续包裹商标纸，被当成合格品，流入下道工序，造成市场质量反馈和投诉。

3相关设计与改进

3.1重新选择接近开关

根据烟包铝箔纸表面附着的铝箔涂层的金属特性，选择电感式接近开关替代原电容式接近开关。其检测原理是：利用导体在接近电磁场时，内部产生涡流。这个涡流反作用到接近开关，使开关内部电路参数发生变化，由此识别出有无导体移近，进而控制开关的通或断。这种接近开关所能检测的物体必须是导体。因此可用于检测铝箔纸是否缺失、破损。

3.2烟包对面加装接近开关

原2S519烟包存在检测点安装位置在五号轮的外侧，如果仅将其替换为光电式接近开关，只能检测烟包外侧的铝箔纸缺失、破损情况。但是烟包内侧铝箔纸缺失、破损情况，却可能由于烟包内烟组的遮挡导致无法检测，仍然会发生不合格烟包漏剔的现象。

为此，在原2S519位置对面再增设一个同型号的光电接近开关，并用设计加工的弧形支架（安装在轮体座上）固定，避免在旋转过程中与五号轮发生干涉。设备改造前，A与C为铝箔纸歪斜及缺铝箔纸检测区域，A与B为铝箔纸缺拉片检测区域，而大面积的D为无检测区域。通过改造，串联的两个电感式接近开关在原有铝箔纸缺陷检测的基础上又增加了E和F区域的检测，有效提高了铝箔纸缺陷的检测范围，降低了铝箔纸缺陷烟包漏检的机率。

3.3电气改造

将两个接近开关串接，通过接插件与控制电路连接，输出到N12板的12点即可。由于只是传感器类型、数量和位置发生变化，而原有缺包检测及剔除控制模块保持不变，因此无需对PLC程序做改动。

结束语

通过对GDX2卷烟包装机轮5原有质量检测点的修改和设计，有效减少了铝箔纸包流入下一道工序的可能性，提高了产品质量。GDX2卷烟包装机被用作国内烟草行业的主流生产。为提高GDX2卷烟包装机组生产过程中铝箔纸缺陷烟包检测的范围和准确度，通过对五号轮检测装置的设计改进，将电容式接近开关更换为光电式接近开关，并且在五号轮体烟包背面适当位置，另增一个光电接近开关该设备由于其技术简单，易行，具有很强的推广价值。

参考文献：

[1]孙桓，陈作模，葛文杰.机械原理[M].高等教育出版社.

[2]濮良贵，陈国定.机械设计[M].高等教育出版社.

[3]黄德良，杨文雷，刘蔚业，等.ZB25型包装机组