朱登科，陳榮林

（江蘇中煙工業(yè)有限責(zé)任公司徐州卷煙廠，江蘇徐州 221000）

0 引言

YB28 型軟盒包裝機(jī)是國內(nèi)主流的高速卷煙包裝設(shè)備。該機(jī)型采用的預(yù)切式商標(biāo)紙庫供料裝置是軟盒包裝機(jī)的重要組成部件，預(yù)切式商標(biāo)紙庫供料裝置由商標(biāo)紙庫、扇形吸取塊、商標(biāo)紙分離器、商標(biāo)紙緩沖塊、商標(biāo)紙噴氣嘴等組成[1]，其作用是對(duì)預(yù)切式商標(biāo)紙疊進(jìn)行存儲(chǔ)，并通過緩沖塊、分離器、扇形吸取塊等部件的配合，提取單張商標(biāo)紙并輸送，確保商標(biāo)紙平穩(wěn)順暢地輸送至涂膠鼓輪組件上進(jìn)行涂膠工作[2]。為滿足高速包裝的要求，必須保證商標(biāo)紙庫供料裝置穩(wěn)定有效的提取和輸送。

YB28 型軟盒包裝機(jī)技術(shù)手冊(cè)[3]對(duì)商標(biāo)紙供料裝置的料庫安裝、料庫側(cè)壁定位、分離器位置、扇形吸取塊安裝等方面均制定了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，但在使用中發(fā)現(xiàn)缺少對(duì)扇形吸取塊吸氣負(fù)壓、切刀位置、分離器空氣壓力等指標(biāo)的具體要求，因此在生產(chǎn)中頻繁出現(xiàn)商標(biāo)紙輸送不到位、商標(biāo)紙吸取失敗等現(xiàn)象，導(dǎo)致設(shè)備故障停機(jī)。為確定和優(yōu)化商標(biāo)紙庫供料裝置的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，提高設(shè)備的運(yùn)行效率，本文采用相關(guān)分析法和DOE（Design Of Experiment）全因子試驗(yàn)法，對(duì)各技術(shù)指標(biāo)間的相關(guān)性及其對(duì)包裝機(jī)組的適用性影響進(jìn)行研究。

1 材料和方法

1.1 材料、設(shè)備和儀器

（1）材料：蘇煙（五星紅杉樹）小盒商標(biāo)紙（昆明瑞豐印刷有限公司生產(chǎn)）。

（2）設(shè)備與儀器：YB28 型軟盒包裝機(jī)（上海煙草機(jī)械有限責(zé)任公司）；精度0.1 mm 游標(biāo)卡尺；精度0.5 mm 鋼板尺。

1.2 方法

1.2.1 檢測方法

緩沖塊、噴氣嘴和分離器壓力表及調(diào)壓閥、料庫長度（X1）、料庫寬度（X2）、噴氣嘴位置（X3）和切刀位置（X4）?？諝鈮毫z測：機(jī)組生產(chǎn)時(shí)隨機(jī)記錄緩沖塊、噴氣嘴以及分離器壓力表數(shù)據(jù)各5 次，空氣壓力數(shù)值均取其平均值。位置測量：用精度0.1 mm 游標(biāo)卡尺分別對(duì)料庫長度（X1）、料庫寬度（X2）進(jìn)行測量各5 次，取平均值，用精度0.5 mm 鋼板尺對(duì)噴氣嘴位置（X3）和切刀位置（X4）進(jìn)行測量各5 次，取平均值。

1.2.2 分析方法

利用相關(guān)分析法確定商標(biāo)紙庫供料裝置技術(shù)指標(biāo)與設(shè)備有效作業(yè)率及剔除量之間的相關(guān)性，明確影響商標(biāo)紙供料輸送穩(wěn)定性及質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù)。利用DOE 全因子試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，對(duì)商標(biāo)紙料庫供料裝置關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)?？疾旄骷夹g(shù)指標(biāo)對(duì)設(shè)備有效作業(yè)率的影響程度，并確定各指標(biāo)的最優(yōu)參數(shù)區(qū)間組合。

1.2.3 統(tǒng)計(jì)方法

商標(biāo)紙庫供料裝置技術(shù)指標(biāo)的適用性通過兩個(gè)指標(biāo)來定量描述：商標(biāo)紙缺陷煙包剔除量和商標(biāo)紙故障停機(jī)率。

剔除量（包/萬張）=（商標(biāo)紙缺陷煙包剔除量/產(chǎn)量）×20

商標(biāo)紙故障停機(jī)率=（商標(biāo)紙故障停機(jī)時(shí)間/設(shè)備運(yùn)行時(shí)間）×100%

2 結(jié)果與分析

2.1 商標(biāo)紙庫供料裝置技術(shù)指標(biāo)與適用性指標(biāo)的相關(guān)性分析

主要檢測供料裝置緩沖塊氣壓H1、噴氣嘴氣壓H2、分離器氣壓H3、扇形吸取塊負(fù)壓H4、料庫長度X1、料庫寬度X2、噴氣嘴位置X3 和切刀位置X4（圖1）8 項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，每項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)分別調(diào)整10 次，記錄每生產(chǎn)50 箱的商標(biāo)紙故障停機(jī)率及商標(biāo)紙缺陷剔除量（表1）。其中，P 值為相關(guān)性分析的結(jié)果：P＜0.05表明二者呈顯著相關(guān)關(guān)系，P≥0.05 表明二者無顯著相關(guān)性。例如，緩沖塊氣壓與商標(biāo)紙故障停機(jī)率之間的相關(guān)系數(shù)為0.508，相關(guān)性分析P 值結(jié)果為0.037。

表1 供料裝置技術(shù)指標(biāo)、適用性指標(biāo)相關(guān)性分析結(jié)果

表1 可見，商標(biāo)紙故障停機(jī)率和剔除量的相關(guān)性分析中，P 值小于0.05 的指標(biāo)有緩沖塊氣壓H1、扇形吸取塊負(fù)壓H4、料庫長度X1、料庫寬度X2、噴氣嘴位置X3 和切刀位置X4，這些指標(biāo)與商標(biāo)紙故障停機(jī)率和剔除量顯著相關(guān)，是影響商標(biāo)紙供料裝置適用性的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。剔除量和商標(biāo)紙故障停機(jī)率之間，P 值小于0.05 且相關(guān)系數(shù)為0.992，說明兩指標(biāo)之間呈顯著正相關(guān)關(guān)系，商標(biāo)紙故障停機(jī)率越高，對(duì)應(yīng)的商標(biāo)紙缺陷煙包剔除量越大。

2.2 商標(biāo)紙庫供料裝置關(guān)鍵參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)

2.2.1 空氣壓力對(duì)適用性指標(biāo)的影響

由試驗(yàn)優(yōu)化結(jié)果及各因子的效應(yīng)曲線可知，空氣壓力最優(yōu)組合為緩沖塊氣壓為3.5 bar（0.35 MPa），扇形吸取塊氣壓-6.0 bar（0.60 MPa），此時(shí)商標(biāo)紙故障停機(jī)率及剔除量均為最?。▓D1）。緩沖塊氣壓效應(yīng)曲線存在彎曲現(xiàn)象，說明緩沖塊氣壓過高或過低都會(huì)對(duì)適用性指標(biāo)產(chǎn)生不利影響。扇形吸取塊負(fù)壓效應(yīng)曲線無明顯彎曲，在一定范圍內(nèi)負(fù)壓增大，商標(biāo)紙故障停機(jī)率和剔除量有下降趨勢(shì)，說明扇形吸取塊負(fù)壓增大有利于適用性指標(biāo)的提高。

圖1 空氣壓力對(duì)適用性指標(biāo)的響應(yīng)優(yōu)化圖

2.2.2 料庫尺寸、噴氣嘴位置、切刀位置對(duì)適用性指標(biāo)的影響

由試驗(yàn)優(yōu)化結(jié)果及各因子的效應(yīng)曲線可知，最優(yōu)組合為料庫長度X1 為155.5 mm，料庫寬度X2 為101.5 mm，噴氣嘴位置X3 為2.0 mm，切刀位置為2.0 mm，此時(shí)商標(biāo)紙供料裝置商標(biāo)紙故障停機(jī)率及剔除量均為最?。▓D2）。所有因子的效應(yīng)曲線均存在彎曲情況，說明料庫長度X1、料庫寬度X2、噴氣嘴位置X3 和切刀位置X4 偏大或偏小均會(huì)對(duì)適用性指標(biāo)產(chǎn)生不利影響。

圖2 料庫尺寸、噴氣嘴位置、切刀位置對(duì)適用性指標(biāo)的響應(yīng)優(yōu)化圖

3 優(yōu)化效果

依據(jù)試驗(yàn)優(yōu)化結(jié)果，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)制定YB28 商標(biāo)紙庫供料裝置關(guān)鍵質(zhì)量指標(biāo)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，將該標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于YB28 小盒包裝機(jī)組中，從卷包車間生產(chǎn)MES 系統(tǒng)中提取優(yōu)化前后的相關(guān)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，結(jié)果顯示，設(shè)備故障停機(jī)次數(shù)比例由37.68%下降至19.21%，減少18.47 個(gè)百分點(diǎn)；停機(jī)時(shí)間比例由35.65%下降至16.74%，減少18.91 個(gè)百分點(diǎn)；設(shè)備有效作業(yè)率由83.64%上升至92.15%，提高8.51 個(gè)百分點(diǎn)；剔除量由2.59 包/萬張下降至1.38 包/萬張，減少1.21 包/萬張。

4 結(jié)論

（1）影響商標(biāo)紙庫供料裝置適用性的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)有緩沖塊氣壓、扇形吸取塊負(fù)壓、料庫長度、料庫寬度、噴氣嘴位置和切刀位置。

（2）在試驗(yàn)水平規(guī)格限內(nèi)，扇形吸取塊負(fù)壓在一定范圍內(nèi)增大，商標(biāo)紙故障停機(jī)率和剔除量有降低趨勢(shì)，扇形吸取塊負(fù)壓增大有利于提高供料裝置的適用性指標(biāo)；其他技術(shù)指標(biāo)過高或過低都會(huì)對(duì)商標(biāo)紙庫供料裝置適用性產(chǎn)生不利影響。

（3）在試驗(yàn)水平規(guī)格限內(nèi)，YB28 商標(biāo)紙庫供料裝置關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)的最優(yōu)組合為緩沖塊氣壓3.5 bar，扇形吸取塊氣壓-6.0 bar，料庫長度155.5 mm，料庫寬度101.5 mm，噴氣嘴位置2.0 mm，切刀位置2.0 mm。

（4）商標(biāo)紙庫供料裝置指標(biāo)優(yōu)化后，YB28 包裝機(jī)組設(shè)備有效作業(yè)率平均提高8.51 個(gè)百分點(diǎn)，剔除量平均減少1.21 包/萬張，有效提高了商標(biāo)紙庫供料裝置的適用性。