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烟用成品纸卷自动转运及包装系统规划与设计

摘要：本文以某企业烟用成品纸卷自动转运、分拣、自动码垛、

自动包装系统为例，对其建设特点和要点进行分析介绍，以该企业生

产工艺为基础，结合先进的自动分拣、自动码垛、自动包装技术及设

备，对其烟用成品纸卷转运、码垛及包装进行了多项创新。本文可为

其他印刷企业烟用成品纸卷自动转运及自动包装系统解决方案提供

有价值的参考和理论依据。

关键词：烟用成品纸卷、自动分拣、机器人、视觉识别

烟用印刷是我国发展迅猛的行业之一，尤其近年来消费者对香烟

产品的外观和包装提出更高要求，精致美观的包装往往更能吸引人的

眼球，从而促进消费。市场旺盛的需求极大推动了烟用印刷纸卷产业

发展。更短的生命周期、更高的印刷质量、更精美的包装需求、更短

的生产时间，也对印刷企业提出更高要求，促使企业根据市场变化需

求调整企业的生产模式、调度模式、管理模式、包装模式等，从而更

快地响应市场需求。

一、烟用成品纸卷转运及包装现状

传统的车间烟用成品纸卷物流转运采用人工叉车或液压板车，转

运过程中的信息管理及传递采用人工手写工艺卡片，烟用成品纸卷码

垛及拆垛需人工完成，缠膜、打带、打码和贴码等包装工作也需人工

完成，作业效率低，自动化程度低，信息管理混乱。

二、烟用成品纸卷堆码需求分析

表1所为烟用成品纸卷物料堆码需求分析。根据烟用成品纸卷物

料的外形尺寸特征、重量特征、货位承载、用户配送需求等分析成品

托盘堆码规则。成品幅宽为50mm～80mm的占比超80%以上，按适应

最大原则，成品托盘货位高度选择1350mm，重量不超过1000kg/托盘。

成品堆码层数、每托盘最大堆码卷数、每托盘重量、实托盘高度，如

表1所示。

三、烟用成品纸卷成品包装车间流量分析

按两车间末工序设备峰值产能计算。

车间1日产成品为7000卷/天，7000/90≈78托盘/天，三坐标

机器人每2卷抓取1次，同批次同品规尾料1卷抓取1次（约100次

/天），需抓取3550次/天；

车间2日产成品日产成品为8500卷/天，8500/90≈95托盘/天，

三坐标机器人每2卷抓取1次，尾盘1卷抓取1次（约110次/天），

需抓取4305次/天；

三坐标机器人完成日抓取托盘次数为：78+95=173次/天；

三坐标机器人完成日抓取瓦楞纸片次数为：173×3=519次/天；

三坐标机器人完成日抓取托盘盖板次数为：173次/天；

三坐标机器人完成日抓取次数合计为：

3550+4305+173+519+173=8720次/天；

成品包装区日作业时间为24小时，所需三坐标机器人抓取速度

为8720/24≈364次/小时。

三坐标机器人工作时序计算，如表2所示。

基于以上可得出结论：按机器人每次完成一个动作的周期为29

秒计算，单台机器人工作效率为124次/小时，配置4台三坐标机器

人，系统总能力为124×4=496次/小时＞364次/小时，设备利用率

为73.39%，满足日常烟用成品纸卷码垛需求并富裕部分安全能力，

确保系统具备一定的冗余性。

四、烟用成品纸卷自动转运及包装系统规划

针对印刷厂，根据其工艺的不同，其厂房主要功能分区如图1所

示，分为生产车间1、生产车间2、成品自动输送线、成品自动包装

车间。

所应用的主要设备包括：皮带输送机、往复垂直提升机、多向视

觉识别系统、自动分拣系统、自动称重系统、三坐标机器人、链式输

送机、自动缠膜机、自动打带机、自动打码及贴标机和自动化控制系

统。其主要设备的功能规划如下：

多向视觉识别系统主要对带式输送线上的烟用成品纸卷的条码

进行动态实时识别，并自动将识别到的条码物料信息上传给成品包装

车间自动化控制系统，可自动识别来料纸卷的品种及批次等信息，使

自动分拣机能按指定规则分拣。多向视觉识别系统还能自动识别烟用

纸卷外观特征，并将识别到的特征信息上传至成品包装车间自动化控

制系统，自动化控制系统自动比对条码信息和真实物料特征信息的一

致性，具备二次校对防差错功能，杜绝条码贴错的现象发生。

自动称重系统主要对输送线上经过称重工位的烟用成品纸卷称

重计量，精度可达±0.02kg