盤式復合濾棒成型機供料及消隙裝置改進

梁 策，趙 魯，李 顯

（頤中煙草（集團）有限公司卷煙材料分公司，山東 青島 266011）

隨著煙草行業新材料新技術的不斷發展，特種濾棒、功能性濾棒發展勢頭迅猛[1]。許昌煙機開發的YL43型、ZL41 型二元復合濾棒成型機和最新與荷蘭ITM 公司合作開發的ZL45 型二元復合濾棒成型機主要區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 個交接盤的傳遞，且ZL45 型可以實現二元三元規格轉換。

近年來，國際上加熱不燃燒卷煙產品發展迅猛，國內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 種二元復合棒使用接嘴機原理加工而成[2]。二元復合濾棒成型機成為加熱不燃燒卷煙加工流程中十分重要的一環。

現有的生產實踐中，二元復合機加工主要面臨設備性能開動率低、產品合格率低等問題。統計生產數據分析得到設備性能開動率低的主要制約因素為出棒口堵塞導致故障停機。產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，以盤式消隙結構二元復合濾桿成型機為基礎，為提高設備性能開動率和產品合格率，優化了影響設備綜合效能的關鍵部位。

1 系統組成

二元復合成型機主要由供料系統、盤式傳遞機構、縫隙消除機構、供膠系統、成型系統、電氣控制系統、檢測剔除系統等構成[3]，基本工作原理如圖1 所示。根據復合濾棒的生產情況，相位不合格是對料棒段的長度偏差過大導致，需對供料系統防旋器高度進行優化，并對出棒口高度進行優化，減少其故障停機時間。

圖1 二元復合機基本工作原理圖

1.1 供料系統防旋器高度

二元復合濾棒成型機供料系統用于分切原料棒和輸送棒段。二元復合濾棒成型機分切裝置如圖2 所示。該系統主要由料斗盤、料倉、切割鼓輪（如圖3 所示）、圓切刀、轉向裝置和盤式輸送傳動裝置、負壓系統等組成。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拾取料棒，將鼓輪與阻擋輥對向旋轉，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轉動，將料棒切成設定好的長度和數量。

圖2 二元復合濾棒成型機分切裝置示意圖

圖3 切割鼓輪示意圖

圖4 防旋器示意圖

當防旋器與切割鼓輪調整間隙時出現偏差，切割時極易造成料棒旋轉、變形，進而使料棒段切割長度不均勻，因此必須根據料棒直徑改進防旋器高度。根據KDF2 濾棒成型機維修手冊，濾棒煙舌高度設定為率棒直徑-1.2 mm，同理設定防旋器高度為5.8～7 mm，生產中發現當防旋器高度設定為5.8 mm 時，料棒發生變形，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，因此防旋器高度設定為a，收集a=6 mm、a=6.2 mm、a=6.4 mm、a=6.8 mm、a=7 mm 進行試驗，對比不同水平下的相位不合格品率。

對運行結果進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，在復合Φ7.00 mm料棒時，防旋器高度為6.25 mm 時，料棒切段長度穩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 縫隙消除機構出棒口導板高度

料棒被供料系統切割成料棒段，經傳送裝置送至縫隙消除機構（如圖6 所示）。該機構主要由3 個直徑不同的傳動盤組成。料棒由1 號盤底部從右至左進入，盤外側撥齒帶動料棒至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，在出口處輔助吹風管以達到消隙的目的。出棒口導板將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 盤式縫隙消除機構示意圖

出棒口導板高度過高，會造成料棒段無規則進入紙帶，造成設備故障停機；出棒口導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。需對出棒口導板高度進行調整，既要保證料棒段按照設定軌跡順利輸送，又要避免因堵塞造成停機故障。將出棒口導板高度設置為b，收集b=5.8 mm、b=6.3 m、b=6.8 mm 和b=7 mm，記錄其負荷生產1 min，進行回歸分析，得到回歸方程故障停機時間為1 558－482.3b+37.43b2，當出棒口導板高度設置為6.42 mm時，設備故障每小時停機時間最小為4.7 min。出棒口導板高度與故障停機時間擬合線圖如圖7 所示。

圖7 出棒口導板高度與故障停機時間擬合線圖

2 應用效果

2.1 防旋器高度調整產生的影響

根據數學方程計算出防旋器高度為6.25 mm 時最佳，但是在實際操作過程中，設備調整后達不到該水平。因此，將防旋器高度設置為6.3 mm 進行開機試驗。對2021 年12 月和2022 年8 月的復合濾棒當月的外觀合格品率進行統計，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

進行雙樣本T檢驗，將防旋器高度調整至6.3 mm對產品合格率具有顯著影響。

2.2 出棒口導板高度對性能開動率指標的影響

將出棒口導板高度設置為6.4 mm，對2021 年12月和2022 年8 月的復合濾棒當月的性能開動率進行統計。性能開動率按階段的單值控制圖如圖9 所示。進行雙樣本T檢驗，出棒口高度調整至6.4 mm 對設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 結論

加熱卷煙用二元復合濾棒成型機作為煙支搓接前的最后一道工序設備，其綜合效率決定了煙支產能與煙支合格品率水平。針對影響設備性能開動率與產品合格率的關鍵點因素進行分析，可以實現設備綜合效能的提高。

加熱卷煙使用的料棒和傳統的醋纖維濾棒有很大的區別，本文以直徑為7 mm 的料棒為例，根據實際加工的料棒性能，需對二元復合濾棒的成型機進行針對性調整。

經生產實踐，提升產品合格品率帶來的收益，高于提升設備提速所帶來的收益，提升產品合格品率應是今后項目攻關的主要方向。