ZL45型多元复合滤棒成型设备研发纪实

2022-04-13作者:孙冬阳 杨步充

“光学监视系统、胶水施加、剔除、取样、定位等各环节功能符合工艺要求,可以进入试生产阶段。”近日,在四川三联新材料有限公司,ZL45型多元复合滤棒成型机组顺利通过用户方的工艺验证。

ZL45型成型机组是由许昌烟机公司与荷兰国际烟草机械公司(ITM)联合研发的。近年来,随着市场消费升级,卷烟工业企业对复合滤棒生产设备的需求增多。基于此,从2019年开始,许昌烟机公司与ITM公司开展技术合作,以ZL26C纤维滤棒成型机为平台,集成ITM公司高级小棒APM模块(基棒切割单元)、转运TM模块(传送、消隙单元)、在线检测系统等,联合研发能满足卷烟工业企业需求的多元复合滤棒成型设备。

破解难题 响应提速

为提高市场响应速度,许昌烟机公司创新采用“项目+订单”的方式,推进ZL45型多元复合滤棒成型机组研发,确保新产品的研发和调试在规定周期内完成。

时间紧迫,新产品研发面临诸多挑战。比如,公司产品种类较多,研发人员多有自己的产品要负责,可为项目配备的研发人员较少,任务艰巨。突如其来的疫情,打乱了项目组出国学习交流的计划,ITM公司技术人员入境也有难度。新产品设计总避免不了设计误差,有些零件需要返修,由于车间生产任务重,部分返修件返修周期会较长。

办法总比困难多!

许昌烟机公司选派经验丰富的研发人员组建项目组,确定了机械总负责人申伟鹏、电气总负责人王怀亮,并抽调ZL26项目成员王建强、ZL29项目成员叶长毅和杨喜玲参与到新产品研发中;滤棒成型组组长张建设、杨欣负责技术指导和协调组内事务,同时选派新进职工机械、电气专业各三人参与,既可以减轻团队压力,也可以培养新人能力。项目组成员在确保各自负责或参与项目有序推进的同时,也要保证新产品的研发进度。大家加班加点通力协作,基本全年单休,有时甚至不过周末,最终完成了50多种机械部件图纸的设计工作,共出图纸900余张;开发了单支剔除程序、安全控制程序、螺旋喷胶供给程序等,优化了FM352模块的采样、计数等程序;设计绘制电气原理图和接线表等图纸400余张,设计线束图、装配图纸300余张。

为避免疫情带来的影响,许昌烟机公司项目组和ITM技术团队通过视频会议、电子邮件等方式,解决项目研发过程中遇到的难题。比如,在成型机和复合模块对接处,项目组提议新设计一块支撑墙板来承受机器上部通风管道等零部件的作用力,ITM公司要求提供支撑板的受力分析过程与结果。项目组成员通过反复查找材料力学、理论力学等相关资料,利用仿真软件对墙板受力情况进行分析,最终设计出墙板,并验证了墙板结构在受力状态下满足安全性要求,获得了ITM公司工程师的认可。再比如,项目组严格按照疫情防控期间出入境相关规定向有关部门提出申请,并定期做核酸检测,在保证安全的前提下顺利与ITM公司技术人员进行现场沟通。

针对零件返修周期长的问题,项目团队加大零件审查力度,从设计之初就尽量减少返修的可能性。零件加工好后,设计人员第一时间赶到装配现场进行检查,发现因零件设计误差导致的问题,立即根据现场实际情况并修改图纸,给出合理的解决方案。同时,成立了ZL45返修件特别行动小组,当出现需要返修的零部件时,特别行动小组第一时间进行协调,在最短的时间内完成零部件的返修。

自主研发 填补空白

相对转化吸收项目,新产品的研发难度更高。比如,烟枪部件等零部件的设计、滤棒单支剔除等功能的开发等,对项目团队而言都是全新的领域,需要项目团队自主研发。

项目组以现有烟枪组件为基础,研究复合滤棒成型理论,重点分析烟枪入口曲面、出口曲面、压缩器曲面等关键烟枪结构,找出不同规格下的变化规律,设计出多种新的成型零件以满足不同规格滤棒生产需求。

全速运行的ZL45型机组对一支滤棒的处理时间是0.014秒,单支剔除程序利用编码器技术将这0.014秒划分为128个处理步骤,这就意味着程序的研发设计均是在“微秒”级的层面。项目组经过大胆假设,严密论证,设计了基于西门子352高速布尔量处理模块的剔除、取样和计数系统,实现了不合格滤棒的单支剔除功能、采样滤棒的单支取样功能以及采样滤棒、含拼接头滤棒、不合格滤棒和合格滤棒等的精准计数等功能。

成型机作为ZL45的核心部件,需要与ITM公司模块通讯实现整机联动和人机相互操作,并统筹控制装盘机、卸盘(盒)机、提升机、冷却系统等辅助设备。项目组立足实际,精心架构,设计了成型机与高级小棒模块的Profinet、成型机与工控机的EtherCAT网络结构及其接口程序,在采集一些辅助设备的启停、急停等信号基础上,实现了ZL45型多元复合滤棒成型设备、大流量输送装置和辅联设备的联合运行。

经过不懈努力,许昌烟机公司完成了所负责项目内容的研发。

2020年11月,由ITM公司负责研制的高级小棒APM模块和转运TM模块运抵许昌。许昌烟机公司将其与已完成的成型机部分进行对接,初步完成了ZL45三台样机的安装工作。

2021年9月,经过长时间的反复调试、调整完善、再调试,设备生产性能趋向稳定,并顺利通过公司内部验收。

2021年10月,第一台ZL45型多元复合滤棒成型设备运抵四川三联新材料有限公司。许昌烟机公司选派精干调试团队安装、调试、测试,经过近半年的努力,设备顺利通过工艺验证。

目前,ZL45型成型机组可生产直径为φ5.2~φ9mm、长度为60~150mm的滤棒,生产速度可达500米/分钟。成型机主要由高级小棒APM模块、转运TM模块、复合滤棒成型单元、供胶系统、切割单元、滤棒传送系统、在线检测系统及电控系统等8个模块组成。与现有的国内复合滤棒成型机相比,新设备在滤棒规格方面适应性广,线性复合生产速度高;切刀最多可安装19把刀,实现将料棒分切为20个小棒,小棒分切长度5~46mm;采用无负压吸风技术,可适用多种基棒材料;采用模块化设计理念,可扩展性强,实现多元复合滤棒的生产。

ZL45型成型机组的成功研制填补了国内多元线性复合滤棒成型设备的空白,标志着许昌烟机公司在复合滤棒成型设备研发制造领域达到了国际先进水平,进一步提高了公司保障能力和供给质量,为公司后续生产复合滤棒和开拓市场奠定了良好基础。

来源:许昌烟机公司
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