YB28 商标纸库供料装置技术指标的适用性研究

朱登科，陈荣林

（江苏中烟工业有限责任公司徐州卷烟厂，江苏徐州 221000）

0 引言

YB28 型软盒包装机是国内主流的高速卷烟包装设备。该机型采用的预切式商标纸库供料装置是软盒包装机的重要组成部件，预切式商标纸库供料装置由商标纸库、扇形吸取块、商标纸分离器、商标纸缓冲块、商标纸喷气嘴等组成[1]，其作用是对预切式商标纸叠进行存储，并通过缓冲块、分离器、扇形吸取块等部件的配合，提取单张商标纸并输送，确保商标纸平稳顺畅地输送至涂胶鼓轮组件上进行涂胶工作[2]。为满足高速包装的要求，必须保证商标纸库供料装置稳定有效的提取和输送。

YB28 型软盒包装机技术手册[3]对商标纸供料装置的料库安装、料库侧壁定位、分离器位置、扇形吸取块安装等方面均制定了技术标准，但在使用中发现缺少对扇形吸取块吸气负压、切刀位置、分离器空气压力等指标的具体要求，因此在生产中频繁出现商标纸输送不到位、商标纸吸取失败等现象，导致设备故障停机。为确定和优化商标纸库供料装置的关键技术指标，提高设备的运行效率，本文采用相关分析法和DOE（Design Of Experiment）全因子试验法，对各技术指标间的相关性及其对包装机组的适用性影响进行研究。

1 材料和方法

1.1 材料、设备和仪器

（1）材料：苏烟（五星红杉树）小盒商标纸（昆明瑞丰印刷有限公司生产）。

（2）设备与仪器：YB28 型软盒包装机（上海烟草机械有限责任公司）；精度0.1 mm 游标卡尺；精度0.5 mm 钢板尺。

1.2 方法

1.2.1 检测方法

缓冲块、喷气嘴和分离器压力表及调压阀、料库长度（X1）、料库宽度（X2）、喷气嘴位置（X3）和切刀位置（X4）。空气压力检测：机组生产时随机记录缓冲块、喷气嘴以及分离器压力表数据各5 次，空气压力数值均取其平均值。位置测量：用精度0.1 mm 游标卡尺分别对料库长度（X1）、料库宽度（X2）进行测量各5 次，取平均值，用精度0.5 mm 钢板尺对喷气嘴位置（X3）和切刀位置（X4）进行测量各5 次，取平均值。

1.2.2 分析方法

利用相关分析法确定商标纸库供料装置技术指标与设备有效作业率及剔除量之间的相关性，明确影响商标纸供料输送稳定性及质量的关键参数。利用DOE 全因子试验设计方案，对商标纸料库供料装置关键技术参数进行试验设计。考察各技术指标对设备有效作业率的影响程度，并确定各指标的最优参数区间组合。

1.2.3 统计方法

商标纸库供料装置技术指标的适用性通过两个指标来定量描述：商标纸缺陷烟包剔除量和商标纸故障停机率。

剔除量（包/万张）=（商标纸缺陷烟包剔除量/产量）×20

商标纸故障停机率=（商标纸故障停机时间/设备运行时间）×100%

2 结果与分析

2.1 商标纸库供料装置技术指标与适用性指标的相关性分析

主要检测供料装置缓冲块气压H1、喷气嘴气压H2、分离器气压H3、扇形吸取块负压H4、料库长度X1、料库宽度X2、喷气嘴位置X3 和切刀位置X4（图1）8 项技术指标，每项技术指标分别调整10 次，记录每生产50 箱的商标纸故障停机率及商标纸缺陷剔除量（表1）。其中，P 值为相关性分析的结果：P＜0.05表明二者呈显著相关关系，P≥0.05 表明二者无显著相关性。例如，缓冲块气压与商标纸故障停机率之间的相关系数为0.508，相关性分析P 值结果为0.037。

表1 供料装置技术指标、适用性指标相关性分析结果

表1 可见，商标纸故障停机率和剔除量的相关性分析中，P 值小于0.05 的指标有缓冲块气压H1、扇形吸取块负压H4、料库长度X1、料库宽度X2、喷气嘴位置X3 和切刀位置X4，这些指标与商标纸故障停机率和剔除量显著相关，是影响商标纸供料装置适用性的关键技术指标。剔除量和商标纸故障停机率之间，P 值小于0.05 且相关系数为0.992，说明两指标之间呈显著正相关关系，商标纸故障停机率越高，对应的商标纸缺陷烟包剔除量越大。

2.2 商标纸库供料装置关键参数优化试验

2.2.1 空气压力对适用性指标的影响

由试验优化结果及各因子的效应曲线可知，空气压力最优组合为缓冲块气压为3.5 bar（0.35 MPa），扇形吸取块气压-6.0 bar（0.60 MPa），此时商标纸故障停机率及剔除量均为最小（图1）。缓冲块气压效应曲线存在弯曲现象，说明缓冲块气压过高或过低都会对适用性指标产生不利影响。扇形吸取块负压效应曲线无明显弯曲，在一定范围内负压增大，商标纸故障停机率和剔除量有下降趋势，说明扇形吸取块负压增大有利于适用性指标的提高。

图1 空气压力对适用性指标的响应优化图

2.2.2 料库尺寸、喷气嘴位置、切刀位置对适用性指标的影响

由试验优化结果及各因子的效应曲线可知，最优组合为料库长度X1 为155.5 mm，料库宽度X2 为101.5 mm，喷气嘴位置X3 为2.0 mm，切刀位置为2.0 mm，此时商标纸供料装置商标纸故障停机率及剔除量均为最小（图2）。所有因子的效应曲线均存在弯曲情况，说明料库长度X1、料库宽度X2、喷气嘴位置X3 和切刀位置X4 偏大或偏小均会对适用性指标产生不利影响。

图2 料库尺寸、喷气嘴位置、切刀位置对适用性指标的响应优化图

3 优化效果

依据试验优化结果，结合实际生产制定YB28 商标纸库供料装置关键质量指标的技术标准，将该标准应用于YB28 小盒包装机组中，从卷包车间生产MES 系统中提取优化前后的相关生产数据，结果显示，设备故障停机次数比例由37.68%下降至19.21%，减少18.47 个百分点；停机时间比例由35.65%下降至16.74%，减少18.91 个百分点；设备有效作业率由83.64%上升至92.15%，提高8.51 个百分点；剔除量由2.59 包/万张下降至1.38 包/万张，减少1.21 包/万张。

4 结论

（1）影响商标纸库供料装置适用性的关键技术指标有缓冲块气压、扇形吸取块负压、料库长度、料库宽度、喷气嘴位置和切刀位置。

（2）在试验水平规格限内，扇形吸取块负压在一定范围内增大，商标纸故障停机率和剔除量有降低趋势，扇形吸取块负压增大有利于提高供料装置的适用性指标；其他技术指标过高或过低都会对商标纸库供料装置适用性产生不利影响。

（3）在试验水平规格限内，YB28 商标纸库供料装置关键技术指标的最优组合为缓冲块气压3.5 bar，扇形吸取块气压-6.0 bar，料库长度155.5 mm，料库宽度101.5 mm，喷气嘴位置2.0 mm，切刀位置2.0 mm。

（4）商标纸库供料装置指标优化后，YB28 包装机组设备有效作业率平均提高8.51 个百分点，剔除量平均减少1.21 包/万张，有效提高了商标纸库供料装置的适用性。