2015KDF4不停机更换丝束包装置的研制（集团）

昆明卷烟厂生产四部（物流部）滤棒技术攻坚QC小组：

HH1QC-14-58-1HONGYUNHONGHEGROUPKDF4不停机更换丝束包装置的研制

创新型发布人：邹凯融徐苑瑜欧阳兴

03前言

01

02一、小组概况

制表：徐苑瑜

时间：2014.1.6课题名称KDF4不停机更换丝束包装置的研制小组名称生产四部（物流部）滤棒技术攻坚QC小组成立时间2012年1月本课题注册时间2014年1月课题类型创新型本课题注册号HH1QC-14-58-1活动时间2014年1月—2014年12月组长罗运河小组成员12人序号姓名性别文化程度专业职务/职称组内分工1罗运河男硕士自动化技术组长组长、方案策划2李光临男大学机械设计技术员组员、方案设计、数据调查采集3欧阳兴男大学机械设计制造及其自动化操作工组员、方案设计、数据调查采集、成果撰写4马军平男大专机械制造技术员组员、方案设计、数据调查采集5肖斌华男大学自动化技术员组员、数据调查采集、成果撰写6陈

涛男大专烟草机械安全员组员、数据调查采集7陈

伟男大学电气自动化技术员组员、数据调查采集8杨

平男技校烟草机械修理工组员、数据调查采集、现场实施9陈瑞军男技校烟机操作及维修修理工组员、数据调查采集、现场实施10李

斌女大专统计学质检员组员、数据调查采集11邹凯融男大学自动化操作工组员、数据统计12徐苑瑜女大学计算机操作工组员、数据统计小组历史亮点2014年行业优秀QC成果三等奖；2014年云南中烟工业公司优秀QC成果一等奖；2014年红云红河集团优秀QC成果一等奖表1.小组成员概况表前言小组概况选择课题设定目标二、选择课题成型设备更换丝束包次数成型设备更换丝束包停机耗时及耗丝量观察项目完成情况平均9月10月11月12月更换丝束包次数146141152160149.8制表：徐苑瑜时间：2014.1.8观察项目完成情况平均9月10月11月12月更换丝束包耗丝（kg）87.984.592.396.790.4更换丝束包停机耗时（h）7.207.087.658.037.49制表：肖斌华

时间：2014.1.13表2.2013年9-12月份1#KDF4成型设备更换丝束包次数统计表3.2013年9-12月份1#KDF4成型设备更换丝束包停机耗时及耗丝量统计前言小组概况选择课题二、选择课题（二）选定课题定确课题设定目标将更换丝束包耗丝量由90.4kg/月降至15.0kg/月。（一）确定目标90.4kg/月15.0kg/月小组成员在1#KDF4成型机上对丝束头粘接方式进行了试验，试验结果如表4。表41#KDF4成型机丝束头粘接方式试验统计

制表：徐苑瑜

时间：2014.1.17

丝束粘结成功率为90.5%，达到了88%以上。前言小组概况选择课题设定目标三、设定目标（二）目标可行性分析丝束头粘接次数（次）200丝束头粘接成功次数（次）181丝束粘结成功率（%）90.5

更换丝束包时耗费的丝束主要来自停机跑条及再启动时的消耗、还有机器启动阶段剔除的滤棒，要将更换丝束包耗丝量由90.4kg/月降至15.0kg/月，根据表2的统计结果，平均每月更换丝束次数为149.8次。因此，每次更换丝束包的耗丝量约90.4/149.8=0.60kg，不停机更换丝束包装置应该包括丝束粘结装置和丝束粘结头剔除装置，假设丝束粘结装置不成功的次数为n次，则按照接头剔除的滤棒数40支来计，丝束粘结成功耗丝量为0.0008*40*（149.8-n）=0.032*（149.8-n）kg，使用丝束头粘结及剔除装置后，更换丝束包的耗丝量将降至0.60*n+0.032*（149.8-n）=15.0kg。解得，n=18，即每月有18次以下的丝束粘结不成功，即研制的丝束头粘结装置的成功率达到（149.8-18）/149.8≥88%。目标可行！提出方案及方案确定制定对策并实施四、提出方案及方案确定方案一叉形光电检测式丝束头粘接及剔除装置对射式光电检测丝束头粘接及剔除装置漫反射光电检测丝束头粘接及剔除装置方案二方案三效果检查文献综述（二）方案比较和选择方案原理：叉形光电检测开关是利用丝束头与单条丝束带的厚度存在的差异来检测丝束头的。我厂目前使用的透明胶带厚度普遍约为0.1mm，而单条丝束带的厚度约为0.5mm，因此，丝束头厚度应为0.1*3+0.5=0.8mm提出方案及方案确定制定对策并实施效果检查用丝束焊接器：以德国豪尼公司生产的豪尼丝束压紧焊接器为例，两条丝束带焊接后的厚度约为0.8mm图4胶带粘结丝束头示意图

制图：马军平

时间：2014.3.3方案一：叉形光电检测式丝束头粘结及剔除装置

文献综述方案一：叉形光电检测式丝束头粘结及剔除装置

但由于丝束带在运行过程中存在左右波动，叉形光电开关在检测丝束带厚度时会产生误差（如图），但只要左右波动时丝束带厚度不超过丝束头厚度，叉形光电检测依然是有效的，因此小组成员对2014年3月3日1#KDF4成型机运行过程中的单条丝束带厚度进行了测量并统计提出方案及方案确定制定对策并实施序号12345678910厚度（mm）0.60.81.40.91.00.61.30.71.20.7序号111213141516187181920厚度（mm）0.81.01.00.60.80.51.20.91.60.9序号21222324252627282930厚度（mm）1.21.01.10.91.21.40.80.71.30.7图5丝束波动示意图

制图：马军平/时间：2014.3.3表52014年3月3日1#KDF4成型机运行过程中的单条丝束带厚度统计（二）方案比较和选择制表：陈伟时间：2014.3.3效果检查

（二）方案比较和选择方案二：对射式光电检测丝束头粘结及剔除装置方案原理：

部位序号12345678910丝束飞花经过次数19201716181718202218表62014年3月7日1#KDF4成型机开松机部分的丝束飞花情况统计制表：李光临时间：2014.3.7

图6开松机内示意图制图：马军平

时间：2014.3.7结论：丝束飞花最少经过部位4，经过次数为16次，最多经过部位9，经过次数为22次。因此，对射式光电检测极易受到丝束飞花的影响而产生误动作。对射式光电检测开关由一个信号发射器和一个信号接收器组成，是利用丝束粘结头对发射器发出的光信号的反射，使发射器与接收器之间的光信号被阻断，从而判断出丝束粘结头。由于对射式光电检测开关由一个发射器和一个接收器组成，通过对KDF4成型机的研究发现，对射式光电开关只能安装于机器内部有丝束带经过的地方，即KDF4开松机内。由于丝束在使用过程中会产生不同程度的丝束飞花，如果飞花落在对射式开关的发射器和接收器之间，则会造成检测开关误动作。因此，小组成员选取了10个位置对2014年3月7日1#KDF4成型机开松机部分（如图6）的丝束飞花情况进行了计数并统计，如表6

（二）方案比较和选择方案三：漫反射光电检测丝束头粘结及剔除装置方案原理：

结论：由统计结果可以看出，部位3经过的丝束飞花次数最少，为3次，部位8经过的飞花次数最多，为25次。因此，只要将漫反射光电检测开关安装在合适的位置，可以较准确的判断丝束粘结头。部位序号12345678910丝束飞花经过次数105316191821252218图7开松机外示意图制图：马军平

时间：2014.3.13表72014年3月13日对1#KDF4成型机其它可安装位置丝束飞花情况统计制表：陈瑞军时间：2014.3.13漫反射光电检测开关是将光信号发射器与接收器制作为一体式，是利用丝束粘结头对光信号的反射量与丝束对光信号的发射量的差异来判断丝束粘结头。由于漫反射光电检测与对射式光电检测原理相似，因此，丝束飞花依然会造成漫反射光电检测开关误动作。但由于其发射器与接收器是一体式的，因此，其在KDF4成型机上的安装位置选择较多，除了安装在开松机内，还可安装在丝束带经过的其它位置，由于前面已经对开松机内的丝束飞花情况进行了试验统计，因此，小组成员在2014年3月13日对1#KDF4成型机除开松机外的其它可安装位置（如图7）的丝束飞花情况进行了计数并统计，如表7（二）方案比较和选择小组对三种方案进行了对比分析小组确定“漫反射光电检测丝束头粘结及剔除装置”为最佳方案表8.方案对比制表：肖斌华时间：2014.3.18

方案对比项方案一：叉形光电检测式粘结及剔除装置方案二：对射式光电检测粘结及剔除装置方案三：漫反射光电检测粘结及剔除装置最少误动作次数17163准确率低低高研制难度适中较难适中成本（元）250003000012000结论不采用不采用采用文献综述提出方案及方案确定制定对策并实施1、二级分方案选择

漫反射光电检测丝束头粘结及剔除装置主要包括：图8二级分方案制图：马军平时间：2014.3.20

（三）最佳方案细化效果检查

（三）最佳方案细化1丝束粘结装置

小组成员查阅了豪尼丝束压紧焊接器和国产丝束焊接器的产品说明书得到两种焊接器的粘结成功率分别为≥95%和≥89%。压紧式丝束粘结器是利用有色塑胶带，由人工先用塑胶带将丝束头粘结好，再用压紧式丝束粘结器将胶带与丝束间粘结牢固。小组成员于2014年4月8日在1#KDF4成型机上对压紧式丝束粘结器进行了模拟试验。如表9。序号12345678910是否断丝否否否否是否否否否否序号111213141516187181920是否断丝否否否否否否否否否否序号21222324252627282930是否断丝是否否否否否否否是否表92014年4月8日1#KDF4成型机对压紧式丝束粘结器断丝情况统计

由试验结果可以看出，压紧式丝束粘结器的粘结成功率为27/30=90%1.1丝束粘结器类型制表：肖斌华时间：2014.4.8（三）最佳方案细化小组成员比较了三种丝束粘结器,如表

通过比较，小组成员最终选择了“压紧式丝束粘结器”为最佳方案。表10丝束粘结方式方案对比制表：欧阳兴时间：2012.4.9标准粘结成功率≧88%，成本低方案豪尼RT35丝束压紧焊接器国产H016丝束焊接器压紧式丝束粘结器粘结成功率≥92%≥89%≥90%成本（元）89002000400结论不采用不采用采用提出方案及方案确定制定对策并实施效果检查（三）最佳方案细化

2、三级分方案选择图9三级分方案制图：欧阳兴时间：2014.4.10

（三）最佳方案细化2.1.压紧式丝束粘结器的选择

2.1.1.丝束粘结器类型

小组成员对丝束粘接器类型进行了选择,如表11。表11丝束粘结器类型方案对比

制表：肖斌华

时间：2014.4.11

通过比较，小组成员选定了“钳式压紧”为最佳方案。（三）最佳方案细化2.1.2.丝束粘结器材料小组成员对丝束粘结器的材料进行了选择，如表12

通过比较，小组成员最终选择了“T7碳素工具钢”为最佳方案。标准强度高，可加工性强方案HT200T7碳素工具钢C45钢强度低高适中可加工性强强一般结论不采用采用不采用表12丝束粘结器材料方案对比制表：肖斌华时间：2014.4.15（三）最佳方案细化2.2.漫反射光电检测开关的选择

2.2.1.漫反射光电检测开关类型小组成员首先需要确定检测开关的响应时间，目前作业区使用的丝束粘结蓝胶带的宽度是10mm，KDF4成型机全速为600m/min，即10000mm/s，要准确检测出粘结头，则需要响应频率≥1000HZ，即响应时间≤0.001s=1ms。小组成员对比了常用的三种漫反射光电检测开关，如表13。标准响应时间不大于1ms，成本低方案ATXY-E120漫反射光电检测开关DKX20-9.5/110/124漫反射光电检测开关BXTR-110漫反射光电检测开关成本（元）230019801930响应时间（ms）1.20.81.3结论不采用采用不采用表13漫反射光电检测开关方案对比制表：肖斌华时间：2014.4.16最终，小组成员选择了“DKX20-9.5/110/124漫反射光电检测开关”为最佳方案。（三）最佳方案细化2.3.丝束粘结头检测装置支座的选择2.3.1.支座材料安装检测开关需要制作支座，小组成员对支座材料进行了选择。如表14。标准韧性高；可自行加工材料韧性是否可自行加工结论C45钢低可自行加工不采用HT250低可自行加工不采用1Cr18Ni9不锈钢高可自行加工采用表14支座材料方案对比制表：肖斌华时间：2014.4.21最终小组成员确定“1Cr18Ni9不锈钢”为支座材料。（三）最佳方案细化2.4.剔除阀的选择2.4.1.剔除阀类型的选择小组成员对常见的三种剔除阀进行了对比，如表15最终小组成员选择了“101.009.00剔除阀”为最佳方案。表15剔除阀方案对比制表：肖斌华时间：2014.4.24标准成本低，采购容易方案SP767.3.33剔除阀MFH-3-1剔除阀

101.009.00剔除阀

成本（元）26501300820采购难易进口，不常用，采购困难进口，不常用，采购困难国产，常用，采购容易结论不采用不采用采用图9三级分方案制图：欧阳兴时间：2014.4.10（三）最佳方案细化2.5.丝束粘结头剔除装置气路小组成员对剔除阀气路进行了选择，如表16。标准成本低，可操作性强方案原机气路主气路分气路成本（元）620760550可操作性需要对气路气压值进行选择、调整或加装调节阀，可操作性差气压大，需要安装调节阀，可操作性一般气压适中，可直接分出气路进行安装，可操作性强结论不采用不采用采用表16剔除阀气路方案对比制表：肖斌华时间：2014.4.30最终，小组成员选择了“分气路”为最佳方案。提出方案及方案确定制定对策并实施（三）最佳方案细化由于KDF4成型设备原机存在两个滤棒剔除口，一个是转向毂处，一个是菱形导轨处，菱形导轨处的剔除是在设备启动及停机阶段，此时设备速度较慢，而在设备全速时剔除滤棒均是在转向毂处的剔除。丝束粘结头的剔除应是在设备全速时，因此，小组成员选择将剔除阀安装在“转向毂处”。2.6.丝束粘结头剔除装置气路（三）最佳方案细化效果检查（三）最佳方案细化2.7.控制系统控制方式的选择

小组成员首先对控制方式进行了选择，如表17。标准操作容易，成本低方案继电器电路控制PLC控制元器件成本1300元（需要购买延时继电器等控制元件，这些控制元件价值约1300元）100元（原机PLC有备用的输入、输出点，只需要增编计时程序，不需要另外购买继电器）安装实施难易程度需外加延时继电器，在布满元器件的电柜里难找到合适点，进行安全施工、打孔、安装继电器底座，操作难度大不需要新加控制元件，操作快捷易行结论不采用采用表17控制方式方案对比制表：肖斌华时间：2014.5.5最终小组成员选择了“PLC控制”为最佳方案。

图10最佳方案确定制图：欧阳兴时间：2014.5.5(一）在确定了详尽方案后，小组制定了对策表表18对策表制表：肖斌华时间：2014.5.16方案对策目标措施时间地点负责人漫反射光电检测粘结及剔除装置1.制作压紧式丝束粘结器丝束粘结成功率≥88%1.绘制钳式粘结器图纸；2.根据图纸，使用T7碳素工具钢加工；3.试验。2014年5月19-6月4日技术室市场李光临欧阳兴2.丝束粘结头检测装置采购及支座加工及安装漫反射关电检测开关检测丝束头漏检率为01.制定采购计划；

2.提交计划并审批；3.采DKX20-9.5/110/124漫反射关电开关；4.绘制支座图纸并用1Cr18Ni9不锈钢加工；5.安装；6.试验。2014年6月4日-19日修理室技术室现场马军平肖斌华3.丝束粘结头剔除装置相关零配件采购及安装丝束粘结头漏剔率为0，剔除前后滤棒合格率为100%1.制定采购计划；

2.提交计划并审批；3.采购101.009.00剔除阀及相关配件；4.安装；5.试验。2014年6月3日-18日现场罗运河陈

伟4.控制系统编程控制系统准确率为100%1.编程；2.验证。2014年6月19日-20日现场罗运河陈瑞军陈

伟李

斌（二）对策实施

小组成员依据所制定的对策措施表进行了逐一实施。对策实施一：制作压紧式丝束粘结器小组成员首先绘制了丝束粘结器的图纸。图11压紧丝束粘结器图纸制图：马军平时间：2014.5.21图12自制压紧丝束粘结器三维图制图：马军平时间：2014.5.21文献综述提出方案及方案确定制定对策并实施由试验结果可以看出，自制压紧式丝束粘结器粘结成功率为93.3%，达到了“丝束粘结成功率≧88%”的目标。项目丝束粘结总次数丝束粘结成功总次数丝束粘结成功率结果302893.3%

小组成员于2014年6月3日在1#KDF4成型设备上对加工好的丝束粘结器进行了试验，试验结果统计如表17。表192014年6月3日在1#KDF4成型机丝束粘结器试验情况统计制表：李光临时间：2014.6.3效果检查对策实施二：丝束粘结头检测装置采购及支座加工、安装采购的漫反射光电检测开关由方案三的试验结果可以看出，KDF4成型设备开松机之外的部位2和3丝束飞花经过次数最少。小组成员为近一步确定检测开关最佳安装位置，对该两部位进行了更细致的划分并试验。首先小组成员确定了开松机顶面为基准面，以研究距开松机顶面垂直高度与丝束飞花经过次数之间的关系，试验结果如表20。图13漫反射关电检测开关制图：欧阳兴时间：2014.6.16提出方案及方案确定制定对策并实施效果检查制表：肖斌华时间：2014.6.11表20高度与丝束飞花经过次数试验对策实施二：丝束粘结头检测装置采购及支座加工、安装序号12345678910高度（mm）10152025303540455055丝束飞花经过次数3244645856序号11121314151617181920高度（mm）6065707580859095100105丝束飞花经过次数7971091198713序号21222324252627282930高度（mm）110115120125130135140145150155丝束飞花经过次数11127914121310914相关:高度,丝束飞花经过次数高度和丝束飞花经过次数的Pearson相关系数=0.859P值=0.000

图14料粉含量不均匀与高度的散点图制图：邹凯融/时间：2014.6.11对策实施二：丝束粘结头检测装置采购及支座加工、安装回归分析:高度与丝束飞花经过次数回归方程为高度=-8.9+11.1丝束飞花经过次数系数标自变量系数准误TP常量-8.9312.14-0.740.468丝束飞花经过次数11.0601.3668.100.000S=24.5038R-Sq=70.1%R-Sq（调整）=69.0%方差分析来源自由度SSMSFP回归1393753937565.580.000残差误差2816812600合计2956187异常观测值丝束飞花拟合值标准化观测值经过次数高度拟合值标准误残差残差

237.0120.0068.494.8051.512.14R

299.0150.0090.614.5859.392.47RR表示此观测值含有大的标准化残差

图15粉含量不均匀残差图制图：邹凯融

时间：2014.6.12提出方案及方案确定制定对策并实施效果检查第一章

文化知识概述通过回归分析，我们得到了安装位置高度与丝束飞花经过次数的回归方程为：高度=-8.93+11.06丝束飞花经过次数对策实施二：丝束粘结头检测装置采购及支座加工、安装如果要想检测开关安装高度对检测效果影响最小，则丝束飞花经过次数≤3，对3取自然对数带入公式计算得到，高度=24.25mm，因此确定检测开关的最佳位置是距离开松机顶部平面高24mm处。提出方案及方案确定制定对策并实施效果检查对策实施二：丝束粘结头检测装置采购及支座加工、安装紧接着绘制了漫反射开关安装支座图纸，如图16图16漫反射开关安装支座

图纸制图：欧阳兴

时间：2014.6.5

图17漫反射开关安装支座制图：欧阳兴时间：2014.6.10提出方案及方案确定制定对策并实施效果检查对策实施二：丝束粘结头检测装置采购及支座加工、安装

小组成员对漫反射光电检测开关进行安装，并于2014年6月19日在1#KDF4成型设备上对安装好的漫反射检测开关进行试验，试验结果如表21。项目丝束粘结总次数丝束粘结头漏检总次数丝束粘结头漏检率结果3000由试验结果可以看出漏检率为0，达到了“漫反射光电检测开关检测丝束头漏检率为0”的目标。表212014年6月17日1#KDF4成型机漫反射检测开关试验情况统计制表：肖斌华时间：2014.6.17图18漫反射开关上机安装图制图：欧阳兴时间：2014.6.10提出方案及方案确定制定对策并实施效果检查对策实施三：丝束粘结头剔除装置相关零配件采购及安装

小组成员对丝束粘结头剔除装置进行安装，并于2014年6月18日在1#KDF4成型设备上对安装好的剔除阀进行试验，试验结果如表22。项目丝束粘结总次数丝束粘结头漏剔总次数丝束粘结头漏剔率结果3000

由试验结果可以看出，剔除阀对丝束粘结头的漏剔率为0，达到了“剔除阀对丝束粘结头的漏剔率为0”的目标。

图19剔除阀制图：欧阳兴时间：2014.6.17表222014年6月18日1#KDF4成型机剔除阀试验情况统计制表：李光临时间：2014.6.18提出方案及方案确定制定对策并实施效果检查对策实施三：丝束粘结头剔除装置相关零配件采购及安装序号结头剔除前结头剔除后支数第1—5第6—10第11—15第16—20第21—25第1—5第6—10第11—15第16—20第21—25超标支数吸阻4210031000圆周1000010000圆度3000011000硬度2100021000

为了保证剔除前后滤棒各物理指标合格，小组成员对剔除前后滤棒各物理指标进行了统计，统计结果如表23。表232014年6月18日1#KDF4成型机丝束结头剔除前后滤棒各质量超标数统计制表：李光临时间：2014.6.18

由统计结果可以看出，丝束结头剔除前第1—15支滤棒存在质量不合格情况，剔除后第1—10支存在滤棒质量不合格情况，因此，小组成员最终确定将丝束结头剔除设定为丝束结头前15支剔除，丝束结头剔除2支，丝束结头后10支剔除，总计剔除27支。对策实施三：丝束粘结头剔除装置相关零配件采购及安装序号剔除前剔除后支数第1—5第6—10第11—15第16—20第21—25第1—5第6—10第11—15第16—20第21—25超标支数吸阻0000000000圆周0000000000圆度0000000000硬度0000000000表242014年6月18日1#KDF4成型机剔除设定好后前后滤棒各质量超标数统计制表：李光临时间：2014.6.18由统计结果可以看出，剔除量重新设定好后，剔除前后无滤棒质量不合格情况。达到了“剔除阀对丝束粘结头的漏剔率为0，剔除前后滤棒合格率为100%”的目标。对策实施四：控制系统编程紧接着对PLC进行了编