對ZJ17卷煙機卷煙紙搭接消耗的分析與研究

常亞寧 河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司安陽卷煙廠

一、現(xiàn)狀分析

為深入貫徹精益管理降本增效工作的要求，圍繞指標(biāo)提升，節(jié)能降耗，強化內(nèi)部管理水平[1]，對卷煙機設(shè)備的卷煙紙拼接系統(tǒng)進行深入研究，造成的卷煙紙消耗主要有四部分組成[2]：卷煙紙加速引出量、備用卷煙紙加速過程消耗量、卷煙紙拼接失敗的消耗量及拼接后的卷煙紙紙芯剩余量。為了找出卷煙紙拼接系統(tǒng)的消耗量高的主要原因，對設(shè)備4部分的消耗量分別進行調(diào)查統(tǒng)計。

1.卷煙紙加速引出量。卷煙紙加速引出量在卷煙紙消耗中也是一個不可忽略的因素。而影響卷煙紙加速引出量的是自動引紙延時時間。因此，對卷包車間10臺卷煙機的卷煙紙加速引出卷煙紙量展開調(diào)查統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，卷包車間的在線機臺的引出量都小于0.6 米，計算得出這部分的平均卷煙紙消耗量僅為 0.45 米，無法從中找出問題的主要原因。

2.備用卷煙紙加速過程消耗量。由于卷煙紙拼接系統(tǒng)，備用卷煙紙在加速過程中也有消耗量。這部分的消耗量由 PLC 控制單元中負責(zé)對電機加速的 A6 控制單元決定。針對這部分的卷煙紙消耗量，現(xiàn)對車間 10臺設(shè)備展開調(diào)查發(fā)現(xiàn)，不同的機臺備用卷煙紙加速過程中的消耗量都在 2 米至3米之間，且變化不大，計算出平均消耗為2.32 米。

3.卷煙紙拼接失敗率。對2021年4月份車間 10臺卷煙機中每臺卷煙機100次卷煙紙拼接中拼接失敗的頻次進行了調(diào)查統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，車間的卷煙機卷煙紙拼接的失敗率為0.75%，即卷煙紙 99.25%的拼接都能成功。因此，不再考慮對拼接失敗造成的卷煙紙消耗量展開過多研究。

4.拼接后的卷煙紙紙芯剩余量情況?，F(xiàn)對卷包車間的 10 臺卷煙機的拼接后的卷煙紙紙芯剩余量分別進行10次調(diào)查統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，我廠卷包車間卷煙紙拼接剩余量大部分都在15 至 16 米之間，只有6#機臺的平均卷煙紙紙芯平均剩余量為 8.7 米。經(jīng)計算可知，每盤卷煙紙紙芯的平均剩余量為 15.7 米。

由以上分析可知，拼接后的卷煙紙紙芯剩余量平均剩余量為 15.7 米，在各種因素中的消耗占比最大，拼接后卷煙紙紙芯剩余量多是ZJ17卷煙機卷煙紙搭接消耗的主要原因。

二、原因分析及確認

現(xiàn)根據(jù)設(shè)備實際情況，針對“拼接后卷煙紙紙芯剩余量多”的問題充分調(diào)查研究和征集意見。造成拼接后卷煙紙紙芯剩余量多的因素可能有檢測器輸出電壓不穩(wěn)、PLC 參數(shù)設(shè)置不當(dāng)、檢測齒齒數(shù)不夠、剎車片磨損嚴(yán)重，并對其逐條確認。

1.檢測器輸出電壓不穩(wěn)。對車間的 10臺設(shè)備的檢測器輸出信號的電壓進行測量，結(jié)果可知，車間 10臺設(shè)備的檢測器輸出電壓大部分都為 24V，不存在檢測器輸出電壓不穩(wěn)定。

2. PLC 參數(shù)設(shè)置不當(dāng)。對車間 10臺卷接機組有可能影響卷煙紙余量的參數(shù)設(shè)置及卷煙紙搭接后的剩余量進行了統(tǒng)計調(diào)查發(fā)現(xiàn)，除6#機臺開始加速TCP 值是144外，其他9組設(shè)備均為 143；而開始減速 TCP 值則比開始加速 TCP 值小2或3。

在確定了影響卷煙紙剩余量的關(guān)鍵參數(shù)后，進一步對車間的 10 臺卷煙機的關(guān)鍵參數(shù)進行極限值確定調(diào)查，首先對6#進行調(diào)查可知，開始加速 TCP 值144是 6#的極限值；卷煙紙剩余量與開始減速 TCP 值大小無關(guān)，只與開始加速 TCP 值的大小相關(guān)。

進一步對除6#機臺的其他9臺設(shè)備的加速TCP值143是否為其極限值進行調(diào)查統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，影響卷煙紙剩余量的關(guān)鍵參數(shù)是開始加速TCP值的大小，車間的10臺設(shè)備設(shè)置的開始加速TCP值均已達到最優(yōu)極限值。因此，“PLC參數(shù)設(shè)置不當(dāng)”不是卷煙紙剩余量多的原因。

3.檢測齒齒數(shù)不夠。在對原有設(shè)備的卷煙紙拼接系統(tǒng)調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)開始加速 TCP值為 143時已為設(shè)備極限值，卷煙紙剩余量為 15～16 米；當(dāng)設(shè)到144～200 時，卷煙紙又全部用完檢測無法識別，搭接失敗，說明原有的檢測齒齒數(shù)并不能滿足開始加速 TCP值的設(shè)定，因此，有必要對檢測齒齒數(shù)關(guān)于卷煙紙搭接情況影響進行調(diào)查研究。

卷煙紙拼接系統(tǒng)上的檢測齒與檢測器配套對卷煙紙進行檢測，卷煙紙的線速度為恒定值。

卷煙紙線速度=單位時間內(nèi)檢測的齒數(shù)×（齒寬+齒距）×卷煙紙直徑。在同轉(zhuǎn)速下，即卷煙紙直徑一致時，齒寬與齒間距的和越小，每個齒對應(yīng)的卷煙紙長度越小，則單位時間內(nèi)檢測到的齒數(shù)越多，同樣需要將開始加速 TCP 值設(shè)置與齒數(shù)成倍的值[3]。

為保證 143 到 144 之間有足夠的檢測點，并在此區(qū)間的某一個參數(shù)值完成卷煙紙搭接。區(qū)間檢測點越多，控制精度越高，通過成倍的增加齒數(shù)，同時對應(yīng)的成倍增加TCP 值，增加區(qū)間內(nèi)的檢測點，同時提高檢測的精度。當(dāng)檢測齒齒數(shù)為 24 齒時，假設(shè)每個齒對應(yīng)的卷煙紙長度為 12 米，那么143～144 之間對應(yīng)的卷煙紙長度也為 12 米，理論推導(dǎo)中通過增加齒數(shù)和擴大 TCP 值的范圍，來增加檢測的精度。見表1。

表1 檢測齒齒數(shù)對應(yīng)卷煙紙長度

通過理論推導(dǎo)可知，通過增加齒數(shù)，減少每個齒對應(yīng)的卷煙紙長度，提高檢測的精度，從而降低卷煙紙剩余量的長度。通過調(diào)查確認，設(shè)備現(xiàn)使用的 24 齒只能識別出最大檢測參數(shù)只有6#設(shè)備為144，其余均為143，也就是說大于 144 都不能識別。而通過增加齒數(shù)，可以提高檢測的精度，降低卷煙紙剩余量的長度。因此，檢測齒齒數(shù)是卷煙紙剩余量多的主要原因。

4.剎車片磨損嚴(yán)重。根據(jù)《ZJ17 卷煙機維修手冊》規(guī)定：剎車片磨損程度≤3mm，如若超過 3mm，維修工需及時更換剎車片。對車間 10 臺設(shè)備的卷煙紙剎車片磨損進行了調(diào)查發(fā)現(xiàn)，車間10臺設(shè)備的剎車片磨損都小于規(guī)定的 3mm。因此，不存在剎車片嚴(yán)重磨損情況。

三、改進措施

針對檢測齒齒數(shù)不夠，將增加檢測齒齒數(shù)到72個齒，使得開始加速 TCP 值可在（425，432）的參數(shù)范圍內(nèi)可控制[4]。主要過程為：加工制作新的盤紙輪、確定開始加速TCP值、確定開始減速TCP值、檢測齒與檢測器進行參數(shù)設(shè)置。

1.加工制作盤紙輪。按照要求繪制盤紙輪圖紙，并按照圖紙加工盤紙輪，實物如圖1所示。

圖1 盤輪紙實物

2.開始加速TCP值的確定。在確定了盤紙輪后，根據(jù)盤紙輪齒數(shù)進行參數(shù)設(shè)置。對72齒對應(yīng)的開始加速TCP值參數(shù)范圍為（425，432）的所有整數(shù)進行模擬試驗。利用Matlab 軟件對72齒對應(yīng)的8個參數(shù)下卷煙紙剩余量共480組數(shù)據(jù)進行分析。見表2。

表2 72 齒盤紙輪對應(yīng)不同開始加速TCP值的卷煙紙剩余量

在拼接成功的前提下，開始加速TCP值為432 時卷煙紙剩余量最少，其次是開始加速TCP值為431。但開始加速TCP值為432，調(diào)查的 60 盤卷煙紙有45盤拼接失敗，拼接失敗率為75%，卷煙紙拼接系統(tǒng)很不穩(wěn)定。當(dāng)開始加速TCP值為431時，卷煙紙平均剩余量為4.3米，已經(jīng)大幅度降低。因此，確定開始加速TCP值的大小為431。

3.開始減速TCP值的確定。在24齒盤紙輪時，《卷包車間電氣維修技術(shù)要求》中規(guī)定：開始加速TCP值比開始減速TCP值大3個脈沖。開始減速TCP值的大小只與拼接穩(wěn)定性相關(guān)。在增加了盤紙輪齒數(shù)后，齒數(shù)為72齒時，開始加速TCP值為431，其檢測精度提高了3倍。因為開始加速TCP值比開始減速TCP值大6個脈沖，所以確定開始減速TCP 值為425。

四、效果驗證

對卷包車間10組卷煙機進行為期三個月的統(tǒng)計。

在調(diào)查中，由表3可見，卷煙紙剩余量最小值為 2.1 米，最大值為 7.3 米，卷煙紙剩余量的波動依舊存在，而究其原因，主要是卷煙紙外徑在出廠時依然存在差異，該項因素可與廠家溝通解決，但與原來的最大剩余量相比已大幅減少。對比可知，卷煙紙平均剩余量由原來的 15.7 米下降至 4.3 米，拼接效果穩(wěn)定，具有較強的復(fù)制推廣性。

表3 搭接后卷煙紙紙芯剩余量