研制ZB45八号轮剔除量异常报警装置

研制 ZB45八号轮剔除量异常报警装置

官德旭 张云翮 代超 杨帆 田军 李高飞 曾卓 赵常彦

贵州中烟工业有限责任公司遵义卷烟厂 贵州 563000

摘要：ZB45硬盒包装机由于设备存在缺陷，每次生产中会出现不规范操作，且原机缺少报警提醒功能，运行中不易察觉八号轮剔除烟包，引起一系列浪费问题。针对上述情况，下文选取ZB45硬盒包装机为对象，在分析其运行情况基础上，提出ZB45八号轮剔除异常报警装置，对其展开测试，研究结果证实，所设计的装置报警响应迅速，报警率达到100%，有利于获得良好的经济效益。

关键字：ZB45八号轮;报警装置；异常；经济效益

ZB45硬盒包装机作为国内烟草包装设备的主要产品，通过计算机控制系统能稳定控制烟支至条盒成品包装整个过程，防止人工接触烟支，有效显示生产环节一系列故障、次品产量等^[1-2]。研发ZB45八号轮剔除量异常报警，用于提醒操作工注意八号轮处烟包剔除情况，从而提高企业的生产效率及经济效益。

1.ZB45硬盒包装机概况

ZB45硬盒包装机（以下简称ZB45）是现行业内重要的机型之一，我厂现共有ZB45硬盒包装机二十组，承担着企业生产的重任^[3]。ZB45正常运行时将在八号轮剔除五号轮成像检测缺陷烟包、内框纸拼接头（细支烟马克点跑位）、商标纸印刷错误等缺陷烟包，但在生产过程中上述传感器存在误检或设备出现不易发觉的故障。且非连续剔除时，原机无报警提醒功能，操作工不易察觉八号轮剔除烟包，导致生产过程中八号轮处剔除的烟包数量多，剔除量异常，造成了不必要的消耗和浪费。

图1 八号轮烟包剔除

而八号轮位于设备背部，当操作工发现八号轮在异常剔除烟包时，接烟盒内的烟包数量已大量堆积，这一现象在车间生产过程中随处可见，引起了车间和工厂的高度重视，解决这一难题迫在眉睫。

2.ZB45八号轮异常剔除需求

通过表1烟包数量统计表可以看出，如今，车间内ZB45包装机八号轮处的烟包剔除量大，操作工对于八号轮处烟包的剔除情况无法及时关注，当操作工发现剔除异常时，剔除的烟包数量已经远超过了工艺规定的剔除量。现设备没有针对八号轮剔除的相关提醒装置，需研制能及时提醒操作工关注八号轮剔除的装置，以避免八号轮处剔除大量烟包而操作工无法得知的现状。必须注意，八号轮剔除异常时，质量缺陷烟包有流入下一生产工序的风险，从而导致质量事故的发生。基于此，实时掌握八号轮烟包剔除的情况，有利于降低产品发生质量事故的概率和风险。

表1 八号轮剔除量异常烟包数量统计

3.ZB45八号轮异常报警装置设计

电热水壶防干烧过热保护装置原理：当电热水壶内水位过低或者温度达到设定值时，电热水壶发出连续蜂鸣警报声音，提醒电热水壶的状态，并在设定的时间内自动断电，以免温度上升，引起火灾危险^[4]。借鉴电热水壶防干烧的原理，在ZB45包装机上采取烟包剔除数量信号，设定一个报警值，当烟包剔除量超过设定值后，装置发出报警声音，如不在规定的时间内及时复位，从而触发停机信号，设备停机。对二车间16#卷包机组进行改造，改造完成后，观察报警装置运行的准确性与平稳性，对比验证活动前后16#ZB45八号轮的烟包堆积情况，效果确认之后再推广与安装。依据车间现有器材，选择声光蜂鸣报警器作为报警单元；依据车间现有器材，与现有设备控制板的按钮相匹配，选择复位平头按钮作为复位单元。报警装置最终方案框架如图2所示。

图2 ZB45八号轮异常报警装置方案框图

ZB45八号轮剔除异常异常报警装置电路图

ZB45八号轮剔除异常异常报警装置程序

程序说明

I1：五号轮成像错误输入信号；

I2：商标纸印刷错误传感器输入信号；

I3：内框纸拼接传感器输入信号；

I4：主机运行接触器信号；

I5：复位按钮输入信号；

Q1：报警器输出信号；

C1：计数器；

T1：计时器；

4.ZB45八号轮异常报警装置测试与效果分析

3.1测试目标与方法

目标：报警装置16#包装机组安装完成后，小组成员对报警装置进行效果检查。检查步骤：

第一步：将烟包报警剔除数设定为20包，报警持续时间设定为3min，电工人为更改马克点位置，造成内框纸马克点跑位。电工更改操作。当设备正常运行过程中，观察报警装置是否响应，并查看八号轮烟包剔除数量；

第二步：清空八号轮剔除处接烟盒；

第三步：设备正常运行后，观察报警装置工作状态，检查接烟盒内烟包剔除情况，见图3;

图3 接烟盒效果简图

第四步：复位报警装置，待报警装置响起后，3min之内不进行复位操作，观察设备是否停机，如图4所示：

图4 设备状态

通过上述测试可知，当烟包剔除量达到设定值后，报警装置正常工作，计数准确，报警响应迅速，报警率100%，起到了提醒操作工的作用。此外，八号轮后无烟包大量堆积，达到了预期目标值，项目目标完成。

3.2效益分析

3.2.1直接经济效益

通过开展本次测试，将八号轮剔除量异常报警装置安装后，不仅可以有效避免八号轮处烟包大量堆积的现象，也能及时发现缺陷烟包，在一定程度上降低质量事故发生的风险，对于节省大量的人力和物力、降本增效发挥着重要的作用。按照减少问题发生次数计算，根据经济效益计算公式： △S=△Q×C。其中△Q为某设备设施（工作、服务等）年均问题发生次数减少额，C为解决问题次均费用。根据统计，平均每机台每天发生有0.05次，按照20组ZB45机组，平均工作日20天计算，通过该装置的研制，则每月可减少20次操作工无法及时发现八号轮烟包大量堆积的现象，每年可减少240次该问题的发生。每次烟包大量堆积引起的人力物力和成本（含烟支、包装成本）浪费按平均1000元计算，则：

△S=△Q×C =240×1000=24万元。

3.2.2间接经济效益：

1.降低了八号轮的烟包剔除数，减少了辅料消耗与烟支消耗。

2.协助操作工及时发现设备存在的故障，降低了质量事故的风险。

3.本着“人防不如技防”的理念，在自动化程度逐渐提升的今天，机组的各项检测能有效运行，才可以从根本上保障产品的质量。

在后续的生产过程中，设计人员继续对报警装置的运行状况进行追踪调查，实际效果达到预期目标，报警器运行稳定，更改不同的报警参数，报警装置均计数精准，正常工作。

表2 报警装置后续调查结果

日期	设备运行速度 （包/分）	设备运行时间 （小时）	烟包累计剔除数（包）	报警装置工作状态
2020.12.23	280	8	10	报警
2020.12.24	280	8	15	报警
2020.12.26	280	8	20	报警
2020.12.27	280	8	25	报警
2020.12.28	280	8	30	报警

参考文献：

1. 吴涛, 胡科宣, 陈正荣,等. 烟包补充到位检测装置的设计及应用[J]. 科技创新导报, 2020, 17(24):3.

2. 李华文, 沈涛, 倪骏,等. 转烟器蜘蛛手烟包实时同步传送控制装置的改进设计[J]. 价值工程, 2020, 39(21):5.

3. 王启兵, 陈卡, 姜志珊,等. 缺陷烟包的处理方法和系统:, CN110626542A[P]. 2019.

4. 柴永强, 胡亚凯, 李自安,等. 一种包装机烟包缺陷视觉检测系统及检测方法:, CN111122597A[P]. 2020.