ZJ17 卷烟机烟支重量标偏控制研究

郭 林，左仁平

（湖北中烟工业有限责任公司，湖北 恩施 445000）

0 引言

中支烟的烟支形态属于中国烟草首创，是独具中国特色的中式卷烟新类型[1]。目前，行业对中支卷烟具体的规格没有作出明确的定义，一般认为圆周大于19 mm 且小于23 mm 的即为中支烟。ZJ17 卷烟机生产的直径7.16 mm 规格的中支烟圆周为22.5 mm±0.2 mm，与其上限值接近，故称之为大中支烟。

随着卷烟产品市场竞争的日益加剧，消费者对卷烟产品的质量要求越来越高[2]，烟支重量标准偏差会影响到卷烟产品的燃烧性、感官质量、安全性指标（焦油、烟碱、CO 释放量），直接关系到产品的美誉度。改善烟支重量标准偏差旨在控制单支烟支重量稳定性，减少单支烟支重量的波动[3]。为了能够提高烟支重量标偏的合格率，应当全面分析ZJ17 型卷烟机烟支卷接工艺流程，寻找工艺流程中各项系统的不足，并采用针对性的手段对各个系统进行改造，以达到改善烟支重量标偏的基本目的。

1 ZJ17卷烟机烟支重量控制原理

ZJ17卷接机是目前国内卷烟工厂的主力机型[4]。重量控制系统主要由扫描装置、重量控制单元和执行机构三个部分组成。其工作原理是：利用扫描装置内放射源发出的射线对烟丝的密度进行检测，烟丝吸收射线的多少随着烟条内烟丝密度的变化而变化，检测到的数值反馈到重量控制单元，经记录分析后与预设在重量控制单元内的标准进行比较，再将不同的结果发信号到平准器电机，由其控制平准器的上下移动来达到控制烟丝密度及重量的目的[5]。

2 存在的主要问题

由于现阶段7.16 mm 规格烟支为市场新的增长点，所以笔者组建项目研究团队，统计分析ZJ17 卷接机组7.16 mm 规格烟支重量标偏实际状况，查找影响烟支重量标偏的原因，并根据原因采取相应的措施，减小烟支重量标准偏差的均值[6]。

研究小组成员每班将取样后的烟支送到综合测试台测试计算该设备的达标率，在设备改造前统计车间2021年2月12日至2月28日4号卷烟机组生产的黄鹤楼硬奇景（07223）烟支重量标偏数据，如表1所示。

表1 重量标偏数据表

从统计数据得出：车间4 号卷烟机组生产的烟支质量标准偏差范围为16.1 mg～22.9 mg，均值为19.5 mg，波动较为明显，达标率较低。

3 拟定各阶段目标和改造

3.1 拟定各阶段目标

1）前期准备工作及数据收集（2021 年1 季度），组建质量改进团队，统计分析车间7.16 mm 规格品牌卷烟重量标偏现状，并设立相应目标。

2）查找关键影响因素并分析原因（2021 年2 季度）：从人、机、料、法、环、测等方面梳理分析引起烟支单支重量波动的因素，为下一步对策实施提供依据支撑。

3）对策实施（2021年3季度）：运用技术攻关及管理手段提升卷烟重量标偏管控水平，稳定产品质量。

4）效果验证及成果推广（2021年4季度）。

3.2 设定目标

根据表1 分析可得重量标偏范围在1 6.1 mg～22.9 mg之间，平均值19.5 mg，不能达到工厂制定的目标值重量标偏≤18 mg，结合车间现状，拟设定挑战目标≤17 mg。

3.3 实施改造

3.3.1 从人、机、料、法、环等方面分析原因

人的原因。共查找3 条原因。1）自检不及时；2）设备小停车次数多：①人员技能水平低，②机车操作时间；3）物测结果纠偏。

机器原因。共查找18 条原因。1）烟支重量检测精度低；2）烟支导管清洁周期；3）检测源精度；4）吸丝带导辊轴承损坏；5）剔梗量不合适；6）风室负压；7）弹丝辘辘钉损坏；8）弹丝辘辘钉与针辊间隙；9）抛丝辊轴承损坏；10）回丝量过小；11）紧头跟踪偏移；12）抛丝不均匀；13）重量控制参数：①废品高限参数，②废品底限参数，③重量控制比例参数，④紧头自动调整比例，⑤修整器滞后参数，⑥重量目标值参数，⑦紧头滞后参数；14）烟丝束在风室导轨内输送不均匀，①吸丝带，②风室导轨；15）劈刀动作不到位；16）烟舌位置调整不当；17）大、小压板调整不当；18）烟枪变形。

材料原因。共查找4 条原因。1）盘纸重量；2）水松纸重量；3）来料烟丝质量指标：①烟丝填充值，②烟丝碎丝率，③烟丝整丝率；4）嘴棒重量。

方法原因。共查找4 条原因。1）自检规程；2）设备保养制度；3）质量考核制度；4）操作工作业指导书。

环境原因。共查找3 条原因。1）车间湿度；2）车间温度；3）工艺负压设置。

测量原因。共查找3 条原因。1）综合测试台校准；2）测量系统分析；3）测量系统改进。

对以上诸多原因进行分析，最终将目标确定在机器上，而重量控制系统又是影响烟支重量标偏的主要部件，所以将重量控制系统作为改进的主要任务。

3.3.2 改进实施

1）重新设计烟支重量执行机构。新的烟支重量执行机构由原来的平整器上下移动改为用压轮形式使吸丝带上下移动[7]，机构主要由平整器、吸丝仓导轨、连杆驱动装置等组成，新的重量执行机构如图1所示。

图1 新的重量执行机构

连杆驱动装置9 根据检测的烟支平均重量与设定重量的比较结果，带动连杆8 和连杆平台6 向上或向下运动。由于支架延长杆5 下部与连杆平台6 接触，因而连杆平台6 能推动支架延长杆5 及支架4，从而使陶瓷压轮2 进行上下运动。陶瓷压轮2 通过其轮轴与陶瓷压轮支架4 前端相连，压簧3 位于陶瓷压轮支架4 前部和吸丝仓导轨1 之间，支架中部与吸丝仓导轨铰接。在吸丝仓导轨上部的陶瓷压轮通过支架的上下位置来控制吸丝带与平整盘10的间距[8]。

2）改吸丝仓导轨的滚轮形式为直线形式。改进后的导轨中间支撑吸丝带部位采用硬质合金衬板，原导轨滚轮从销轴上卸掉，衬板由销轴及垫片固定在导轨上[9]。这种导轨在安装上与原导轨是可以互换的，装配方便，结构简单，免拆卸易清洁[10]，改进后的吸丝仓导轨示意图如图2 所示。

图2 改进后的吸丝仓导轨示意图

由于陶瓷压轮质量仅30 g，其调节时反应速度快且误差小，在控制精度和控制响应上都得到了大幅度提高，从而使到达烟枪的烟条很稳定，烟支重量标偏平稳易控。由于整个控制陶瓷压轮位置的装置简单且质量小，所以维护难度和费用大大降低。而吸丝仓导轨由滚轮形式变为直线形式后，吸丝带在吸附烟丝束至平整器位置的过程中能够呈直线运行，成型前烟丝截面的均匀性提高，进入烟枪的烟条相对恒定。

4 项目研究成果及应用效果

通过改进ZJ17 平准器和吸丝仓导轨，精准控制烟支重量。对改进后的设备进行测试，在综合测试台上每天测试6组数据，测试15天，共90组，一组30根烟支，不定时抽取数据，然后对数据进行统计。

根据2021年10月2日至10月16日的统计数据得出：车间4 号卷烟机组生产的烟支质量标准偏差范围为15.51 mg～17.49 mg，均值为16.5 mg，波动较小，达标率高。由此可知，经过改进后的重量标偏范围达到工厂制定的目标值，即重量标偏≤18 mg，同时也符合设定的挑战目标≤17 mg。同时本小组成员将继续对改进的机台进行跟踪调查，确保此次改进的持续性。

5 总结

通过对ZJ17 平准器和吸丝仓导轨的改进，精准控制烟支重量。同时运用ORIGI 软件检测本次改进对烟支重量的影响，采集大量的数据进行分析，得出改进后的重量标偏范围达到设定的挑战目标，即标偏≤17 mg，也证明在设备改进后，质量控制更加精准，烟支重量标偏更加可控，达到预期的目的。后期将继续跟踪抽查该机组烟支质量，并进行相应推广。