梁 策，趙 魯，李 顯

（頤中煙草（集團(tuán)）有限公司卷煙材料分公司，山東 青島 266011）

隨著煙草行業(yè)新材料新技術(shù)的不斷發(fā)展，特種濾棒、功能性濾棒發(fā)展勢頭迅猛[1]。許昌煙機(jī)開發(fā)的YL43型、ZL41 型二元復(fù)合濾棒成型機(jī)和最新與荷蘭ITM 公司合作開發(fā)的ZL45 型二元復(fù)合濾棒成型機(jī)主要區(qū)別在于各原料棒消隙形式不同。其中ZL45 型采用盤式消隙形式，原料棒之間消隙主要依賴于3 個(gè)交接盤的傳遞，且ZL45 型可以實(shí)現(xiàn)二元三元規(guī)格轉(zhuǎn)換。

近年來，國際上加熱不燃燒卷煙產(chǎn)品發(fā)展迅猛，國內(nèi)多家中煙公司加工的加熱不燃燒卷煙的加工工藝采用“2+2”形式，即由2 種二元復(fù)合棒使用接嘴機(jī)原理加工而成[2]。二元復(fù)合濾棒成型機(jī)成為加熱不燃燒卷煙加工流程中十分重要的一環(huán)。

現(xiàn)有的生產(chǎn)實(shí)踐中，二元復(fù)合機(jī)加工主要面臨設(shè)備性能開動率低、產(chǎn)品合格率低等問題。統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析得到設(shè)備性能開動率低的主要制約因素為出棒口堵塞導(dǎo)致故障停機(jī)。產(chǎn)品合格率低的主要缺陷為相位偏差大。為此，本文利用六西格瑪管理工具，以盤式消隙結(jié)構(gòu)二元復(fù)合濾桿成型機(jī)為基礎(chǔ)，為提高設(shè)備性能開動率和產(chǎn)品合格率，優(yōu)化了影響設(shè)備綜合效能的關(guān)鍵部位。

1 系統(tǒng)組成

二元復(fù)合成型機(jī)主要由供料系統(tǒng)、盤式傳遞機(jī)構(gòu)、縫隙消除機(jī)構(gòu)、供膠系統(tǒng)、成型系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、檢測剔除系統(tǒng)等構(gòu)成[3]，基本工作原理如圖1 所示。根據(jù)復(fù)合濾棒的生產(chǎn)情況，相位不合格是對料棒段的長度偏差過大導(dǎo)致，需對供料系統(tǒng)防旋器高度進(jìn)行優(yōu)化，并對出棒口高度進(jìn)行優(yōu)化，減少其故障停機(jī)時(shí)間。

圖1 二元復(fù)合機(jī)基本工作原理圖

1.1 供料系統(tǒng)防旋器高度

二元復(fù)合濾棒成型機(jī)供料系統(tǒng)用于分切原料棒和輸送棒段。二元復(fù)合濾棒成型機(jī)分切裝置如圖2 所示。該系統(tǒng)主要由料斗盤、料倉、切割鼓輪（如圖3 所示）、圓切刀、轉(zhuǎn)向裝置和盤式輸送傳動裝置、負(fù)壓系統(tǒng)等組成。攪拌器在切割料棒過程中，避免料棒被掏空或堆積，使切割的鼓輪能連續(xù)拾取料棒，將鼓輪與阻擋輥對向旋轉(zhuǎn)，阻隔多余的料棒，鼓輪上方的防旋器（如圖4 所示）使料棒在切削位置不在凹槽內(nèi)轉(zhuǎn)動，將料棒切成設(shè)定好的長度和數(shù)量。

圖2 二元復(fù)合濾棒成型機(jī)分切裝置示意圖

圖3 切割鼓輪示意圖

圖4 防旋器示意圖

當(dāng)防旋器與切割鼓輪調(diào)整間隙時(shí)出現(xiàn)偏差，切割時(shí)極易造成料棒旋轉(zhuǎn)、變形，進(jìn)而使料棒段切割長度不均勻，因此必須根據(jù)料棒直徑改進(jìn)防旋器高度。根據(jù)KDF2 濾棒成型機(jī)維修手冊，濾棒煙舌高度設(shè)定為率棒直徑-1.2 mm，同理設(shè)定防旋器高度為5.8～7 mm，生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)當(dāng)防旋器高度設(shè)定為5.8 mm 時(shí)，料棒發(fā)生變形，防旋器與物料輪之間阻力過大，加大了物料輪與鏈條碰撞的故障，因此防旋器高度設(shè)定為a，收集a=6 mm、a=6.2 mm、a=6.4 mm、a=6.8 mm、a=7 mm 進(jìn)行試驗(yàn)，對比不同水平下的相位不合格品率。

對運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行回歸方程分析得到回歸方程不合格品率為13.75－4.384a+0.350 5a2，在復(fù)合Φ7.00 mm料棒時(shí)，防旋器高度為6.25 mm 時(shí)，料棒切段長度穩(wěn)定且相位合格率最佳。防旋器高度與不合格品率擬合線圖如圖5 所示。

圖5 防旋器高度與不合格品率擬合線圖

1.2 縫隙消除機(jī)構(gòu)出棒口導(dǎo)板高度

料棒被供料系統(tǒng)切割成料棒段，經(jīng)傳送裝置送至縫隙消除機(jī)構(gòu)（如圖6 所示）。該機(jī)構(gòu)主要由3 個(gè)直徑不同的傳動盤組成。料棒由1 號盤底部從右至左進(jìn)入，盤外側(cè)撥齒帶動料棒至2 號盤，同理從3 號盤底部輸出。其中1 號盤中撥齒間距最大，從2 號到3 號盤撥齒間距依次減小，在出口處輔助吹風(fēng)管以達(dá)到消隙的目的。出棒口導(dǎo)板將3 號盤傳送過來的小料棒段固定到紙帶上并傳送到煙舌。

圖6 盤式縫隙消除機(jī)構(gòu)示意圖

出棒口導(dǎo)板高度過高，會造成料棒段無規(guī)則進(jìn)入紙帶，造成設(shè)備故障停機(jī)；出棒口導(dǎo)板高度過低會造成料棒段阻力過大，無法隨紙帶傳送到煙舌位置。需對出棒口導(dǎo)板高度進(jìn)行調(diào)整，既要保證料棒段按照設(shè)定軌跡順利輸送，又要避免因堵塞造成停機(jī)故障。將出棒口導(dǎo)板高度設(shè)置為b，收集b=5.8 mm、b=6.3 m、b=6.8 mm 和b=7 mm，記錄其負(fù)荷生產(chǎn)1 min，進(jìn)行回歸分析，得到回歸方程故障停機(jī)時(shí)間為1 558－482.3b+37.43b2，當(dāng)出棒口導(dǎo)板高度設(shè)置為6.42 mm時(shí)，設(shè)備故障每小時(shí)停機(jī)時(shí)間最小為4.7 min。出棒口導(dǎo)板高度與故障停機(jī)時(shí)間擬合線圖如圖7 所示。

圖7 出棒口導(dǎo)板高度與故障停機(jī)時(shí)間擬合線圖

2 應(yīng)用效果

2.1 防旋器高度調(diào)整產(chǎn)生的影響

根據(jù)數(shù)學(xué)方程計(jì)算出防旋器高度為6.25 mm 時(shí)最佳，但是在實(shí)際操作過程中，設(shè)備調(diào)整后達(dá)不到該水平。因此，將防旋器高度設(shè)置為6.3 mm 進(jìn)行開機(jī)試驗(yàn)。對2021 年12 月和2022 年8 月的復(fù)合濾棒當(dāng)月的外觀合格品率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，繪制單值控制圖，如圖8 所示。

圖8 合格品率按階段的單值控制圖

進(jìn)行雙樣本T檢驗(yàn)，將防旋器高度調(diào)整至6.3 mm對產(chǎn)品合格率具有顯著影響。

2.2 出棒口導(dǎo)板高度對性能開動率指標(biāo)的影響

將出棒口導(dǎo)板高度設(shè)置為6.4 mm，對2021 年12月和2022 年8 月的復(fù)合濾棒當(dāng)月的性能開動率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。性能開動率按階段的單值控制圖如圖9 所示。進(jìn)行雙樣本T檢驗(yàn)，出棒口高度調(diào)整至6.4 mm 對設(shè)備性能開動率具有顯著影響。

圖9 性能開動率按階段的單值控制圖

3 結(jié)論

加熱卷煙用二元復(fù)合濾棒成型機(jī)作為煙支搓接前的最后一道工序設(shè)備，其綜合效率決定了煙支產(chǎn)能與煙支合格品率水平。針對影響設(shè)備性能開動率與產(chǎn)品合格率的關(guān)鍵點(diǎn)因素進(jìn)行分析，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備綜合效能的提高。

加熱卷煙使用的料棒和傳統(tǒng)的醋纖維濾棒有很大的區(qū)別，本文以直徑為7 mm 的料棒為例，根據(jù)實(shí)際加工的料棒性能，需對二元復(fù)合濾棒的成型機(jī)進(jìn)行針對性調(diào)整。

經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐，提升產(chǎn)品合格品率帶來的收益，高于提升設(shè)備提速所帶來的收益，提升產(chǎn)品合格品率應(yīng)是今后項(xiàng)目攻關(guān)的主要方向。