摘要：烟草企业手工包装车间是烟草生产过程中不可或缺的一环，但在生产过程中存在着一系列问题，如产能和质量的提高、生产和布局优化、异型卷烟产品质量的提高、手包作业规范的优化以及员工劳动强度的降低等方面。结合现代自动化控制技术，通过对生产流程进行优化，从辅料输送、小盒烟包储存、输送、小盒烟包填装、条盒烟包开盒、闭合、输送、透明纸包装、装箱、堆垛等全流程实现自动化控制，优化机组性能，本文提出了一种整线自动化联机的解决方案，该解决方案能够有效地提高生产效率、保障异型卷烟产品质量、降低生产成本、提高生产安全系数、降低劳动强度等目标，文中提出的整线自动化联机的解决方案为烟草企业手工包装车间的生产流程优化提供了一种新的思路和方法，具有较高的实用价值和推广意义。

关键词：烟草机械；物流输送；整线自动化联机；装封箱机；自动化控制系统；输送线

中图分类号：TB486包装机械设备

引言

随着烟草行业的发展，异型烟的生产备受关注。异型烟的生产过程中，整线自动化联机是一个重要的问题，即异型烟在生产过程中的物流输送。目前单纯的人工搬运方式或传统的半机械化装置已经不能满足当前的生产需求，亟需采用更加先进的整线自动化联机方式对异型烟手工包生产进行机械化延伸与自动化联线整合。本研究与应用是针对异型烟生产中的机械化延伸与整线自动化联机问题进行研究，提出了一种可行的解决方案，具有一定的实用价值和推广意义。

1现状分析

目前异型烟的条盒包装形式多样，均采用硬质包材为主，如前后翻盖、侧翻盖、内外盒等方式。传统的包装机无法兼容不同形式的条盒包装，因此，在烟支装盒、小盒包透明纸、小盒装条、条烟包透明纸、条烟装箱等工序均为单一作业机组群，属于半机械化单机生产设备布局。

1.1辅材零散放置

烟支装盒、小盒包透明纸、小盒装条、条烟包透明纸、条烟装箱等各工序离散布局，每个工序需要的辅材如，烟支盘、硬质条盒辅料、小盒透明纸辅料、硬质条盒辅料、条盒透明纸辅料等需要人工装运穿插在各机组之间，现场秩序相对混乱，物流通道狭窄，操作区域和物流通道异常拥挤，交叉作业频率高，存在安全隐患，现场管理难度较大。

1.2人工加盖小盒与条盒追溯章

由于各工序离散分布，无法通过产线方式布置，因此，小盒与条盒追溯章由各工位的操作人员进行盖章，统一化较差，且盖章过程对条盒可能造成损伤，增加了条盒的废品率，无形中提高了生产成本，盖章后的条盒需搬运到下个工序之间运转，在此过程中，追溯章的印盖内容都极易被破坏。

1.3人工检查条盒外观质量

条盒透明纸包装完成后，由人工进行外观质量检测，设备运行速度导致人工无法对条盒外观进行细致的观察，且人工检查外观的标准无法统一，主观性差异较大。而外观质量检测工位紧邻透明纸美容装置，容易造成质量检测人员误触美容器导致烫伤。

1.4包装效率低下

由于传统的包装机无法兼容不同形式的条盒包装，每个工序需要单独的机组进行包装，导致生产效率低下。同时，由于辅材零散放置，操作人员需要频繁地运输辅材，增加了生产时间和人力成本。此外，人工加盖小盒与条盒追溯章以及人工检查条盒外观质量也会影响包装效率，进一步降低生产效率。

虽然我国的科学技术方面已经取得了很大的进步，但自动化技术在烟草包装材料生产设备上的应用仍存在问题[1]。

1.5生产成本高

由于异型烟的包装形式多样，传统的包装机无法兼容不同形式的条盒包装，需要单独的机组进行包装，增加了设备投资成本。同时，辅材零散放置、人工加盖小盒与条盒追溯章、人工检查条盒外观质量等也会增加生产成本。此外，由于包装效率低下，生产效率降低，也会增加生产成本。

1.6质量控制难度大

由于异型烟的包装形式多样，传统的包装机无法兼容不同形式的条盒包装，需要单独的机组进行包装，导致质量控制难度大。同时，由于辅材零散放置、人工加盖小盒与条盒追溯章、人工检查条盒外观质量等环节存在问题，也会影响质量控制。此外，由于人工检查条盒外观质量的标准无法统一，主观性差异较大，也会影响质量控制。

2解决方案设计

现结合车间实际的场地、环境、工况、生产工艺、生产计划等要求，设计一种“智能化取代人工”的系统解决方案。提高装盒、装条、装箱效率，增加辅联设备与检测装置将现有独立作业的工艺设备串联到一起，为产品质量提升提供保障能力。主要核心技术为规格可调式装盒机，空盒配送输送线，成品盒、条、箱辅联输送线，自学习成品条盒外观、盒缺支、条缺盒检测装置，条盒缓存装置，成品箱封箱与码垛等集成系统，该系统兼容不同规格的异型烟支—盒—条—箱全流程生产需求，并实现辅材耗材与成品生产数据统计。规划的工艺流程如下：

2.1叉车送辅料托盘工艺流程

叉车运输辅料托盘（上料工位）——托盘输送机——辅料托盘拆垛工位——影像定位系统——机器人拆垛（真空吸盘夹具）。

2.2空托盘回收工艺流程

辅料托盘拆垛工位——空托盘输送机——空托盘移载机——空托盘码分机——空托盘输送机（取料工位）。

2.3空箱回收工艺流程

开箱机——空箱回收支线——空箱移载输送机——空箱汇流主线——空箱码垛工位——机器人码垛（抽底式夹具）——空箱垛托盘输送机——空箱垛托盘打带工位——空箱垛托盘输送机（取料工位）。

2.4开箱工艺流程

整理平台——开箱机——烟垛整理——塑料薄膜处理——空盒输送皮带机——空盒提升机；（预留扩展：一台开箱机对应两台空盒提升机，对应两台包装机）。

2.5空盒输送工艺流程

空盒输送线——单道单电机动力头——单道堵塞检测装置——单道断链检测装置——链带润滑与吹尘装置。

2.6小盒装填入口空盒输送与储存工艺流程

空盒输送线——空盒选通装置——空盒下降输送机——堆栈式空盒储存器——入口空盒皮带输送机——空盒外观检测装置——小盒装填入口。

2.7小盒输送工艺流程

条烟人工拆包——小盒汇流输送皮带机——小盒缓存器——小盒输送皮带机——小盒堆垛装置。

2.8小盒装填与条透工艺流程

入口空盒皮带输送机——开盒装置——拉带定位——小盒堆垛装置——机器人抓盒装填——闭盒装置——条烟输送皮带机——条烟推出装置——条透机。

2.9条烟输送与自动堆垛工艺流程

条透机——烟输送皮带机——条烟推出装置——条烟自动堆垛装置——烟垛扩口装置——推垛装置——纸箱库与开箱装置——封箱装置——成品烟箱输送机——成品烟箱人工码盘。

3整体规划方案拟解决的技术关键及难点

（1）通过合理规划硬质空盒辅料输送线，实现硬质空盒辅料托盘输送至托盘输送机，由机器人自动拆垛；一台机器人可对接两台开箱机。输送线采用油环、油链及油轮润滑，该润滑方式润滑可靠，适用于轴连续转动，转速不低于50-60r/min的水平轴[2]；输送线型材采用铝合金材质，该材质有高的强度效能，能取代较重金属而不损失载荷能力[3]。

（2）在硬质空盒辅料生产线中，通过合理规划硬质空盒辅料输送线，实现硬质空盒辅料托盘输送至托盘输送机，并由机器人自动拆垛。此外，一台机器人可对接两台开箱机，提高生产效率。

（3）配置拆垛机器人，用于将辅料托盘的空盒箱抓取到整理平台，通过开箱机把烟垛推出纸箱，烟垛整理装置把每层设定条数空盒整理推出，利用塑料薄膜抓取装置去除薄膜，并集中收集；空纸箱通过回收输送线输送至空箱码垛工位，利用空箱码垛机器人集中回收。

（4）为了实现自动化生产，配置拆垛机器人，用于将辅料托盘的空盒箱抓取到整理平台，并通过开箱机把烟垛推出纸箱。同时，烟垛整理装置把每层设定条数空盒整理推出，利用塑料薄膜抓取装置去除薄膜，并集中收集。空纸箱通过回收输送线输送至空箱码垛工位，利用空箱码垛机器人集中回收。

（5）配置一台开箱机，每台开箱机出口可配置空盒一分二皮带输送机，未来可扩展对接两条装填线。

（6）为了提高生产效率，配置一台开箱机，每台开箱机出口可配置空盒一分二皮带输送机。未来可扩展对接两条装填线，以适应生产线的需求。

（7）对接条烟人工拆包下游设置小盒储存器，实现小盒自动储存与释放功能，同时满足人工集中拆包作业，提高工作效率。

（8）为了提高生产效率，对接条烟人工拆包下游设置小盒储存器，实现小盒自动储存与释放功能。同时，满足人工集中拆包作业，提高工作效率。

（9）配置小盒自动堆叠装置实现堆垛，机器人每次抓取盒进行装填。

（10）为了提高生产效率，配置小盒自动堆叠装置实现堆垛。机器人每次抓取盒进行装填，提高生产效率。

（11）配置硬质空盒自动开盒、拉带定位、装填完成后自动闭盒。

（12）为了提高生产效率，配置硬质空盒自动开盒、拉带定位、装填完成后自动闭盒。实现自动化生产，提高生产效率。

（13）空盒输送线配置单道单电机动力头驱动，并动力头一一配置单道堵塞检测装置、单道断链检测装置、链带润滑与吹尘装置；实现单道输送线自动启停，出现故障时，能独立维修；单道堵塞检测装置用于检测空盒线在动力头是否出现堵塞；单道断链检测装置检测链带在极端情况或者在达到寿命临界值断裂时，对应输送线停止，防止出现链带脱落引起安全事故；链带润滑与吹尘装置用于对链带内外两侧除尘与单道动态添加润滑油。

（14）为了实现自动化生产，空盒输送线配置单道单电机动力头驱动，动力头配置单道堵塞检测装置、单道断链检测装置、链带润滑与吹尘装置。实现单道输送线自动启停，出现故障时，能独立维修。单道堵塞检测装置用于检测空盒线在动力头是否出现堵塞；单道断链检测装置检测链带在极端情况或者在达到寿命临界值断裂时，对应输送线停止，防止出现链带脱落引起安全事故。链带润滑与吹尘装置用于对链带内外两侧除尘与单道动态添加润滑油。

（15）小盒装填入口工位设计堆栈式空盒储存器，当下游设备出现故障时，则空盒自动储存；当故障解除时，储存的空盒又能自动释放；当高架线长时间故障时，也可选用人工往储存器添加空盒，然后自动释放。

（16）为了提高生产效率，小盒装填入口工位设计堆栈式空盒储存器。当下游设备出现故障时，则空盒自动储存；当故障解除时，储存的空盒又能自动释放；当高架线长时间故障时，也可选用人工往储存器添加空盒，然后自动释放。

（17）每台一分二皮带输送机对接两台空盒提升机，每台空盒提升机出口对接一条高架输送通道对应下游一台包装机。

（18）为了提高生产效率，每台一分二皮带输送机对接两台空盒提升机，每台空盒提升机出口对接一条高架输送通道对应下游一台包装机。实现自动化生产，提高生产效率。

（19）配置空托盘码分机，完成机器人拆垛后的托盘自动收集。

（20）为了实现自动化生产，配置空托盘码分机，完成机器人拆垛后的托盘自动收集。提高生产效率，实现自动化生产。

（21）条透机下游配置条烟自动堆叠与装箱装置，方便人工装箱。

（22）为了提高生产效率，条透机下游配置条烟自动堆叠与装箱装置，方便人工装箱。实现自动化生产，提高生产效率。

（23）配置西门子控制系统，主控柜与控制子站之间采用PROFINET网络进行通讯；控制图如下：

（24）为了实现自动化生产，配置西门子控制系统，主控柜与控制子站之间采用PROFINET网络进行通讯。实现自动化生产，提高生产效率。

4机械包装自动化

机械自动化涉及内容相对较多，它主要包括自动化技术、机械包装设备制造技术以及人工智能技术等多种技术手段，这些技术手段之间相互交叉和相互融合能够形成一种比较综合性的自动化技术。机械自动化则是利用人工智能以及电子智能等方式共同组成智能系统，该系统在机械包装行业可实现智能程序。同时，自动化技术的使用能够将机械包装制造技术以及人工智能技术相互融合，能够将自动化技术融入到机械包装行业中，通过自动化技术模拟方式等取代机械包装行业中多数需要人工检测环节，从而完成机械制造的自动化监测。

5结语

异型烟机械化与自动化联机研究及应用推广，提高了生产效率、减轻了工作人员的劳动强度，同时降低了人工包装过程中产生的质量问题，布局优化合理并保证了产品的同质化。现场物流通道的重新规划，确保了辅材摆放布置的合理性，降低了交叉作业导致的安全隐患。

参考文献：

[1]唐国方.浅析自动化技术在烟草包装材料生产中的应用[J].装备制造技术，2016，（12）：181 - 182，187.

[2]张展.机械设计通用手册.北京：机械工业出版社，2008.4.

[3][美]梅尔·库兹（MYER KUTZ）著.材料选用手册.北京：化学工业出版社，2005.4.

作者简介：潘江逸，男，1987年1月19日，广东兴宁，本科，工程师，研究方向：烟机设备管理与技术改造。

（作者单位：广东中烟工业有限责任公司梅州卷烟厂）