竹簽成型機全自動化改造設計方案

諸小麗

（南寧職業技術學院，南寧530008）

1 引言

竹簽在我們日常生活中應用得非常廣泛，使用最多的是燒烤簽、葫蘆串簽、牙簽、棉簽、香簽、鐵炮串、球拍串等各種用途的圓竹簽。雖然小小的竹簽只是竹制品產業鏈中的很小一環，但圍繞竹資源可做大文章。據悉，目前廣東韶關新豐、龍門等地大力發展竹子生產，并以竹簽系列產品為主導，實現了竹制品深加工增值，每年出口意大利、加拿大、美國、中東、新加坡等國，小小的竹簽等竹制品做到了上億元的產值，并賺取了不少外匯。然而不少企業雖然每年有大量的出口訂單，卻因為生產效率低，產品不合格而損失了很多機會。本文僅針對廣西玉林一家竹簽生產企業目前存在的問題提出了全自動化改造建議。

2 竹簽加工企業目前加工狀況

目前我國竹簽生產企業主要集中在廣東、四川、湖北、廣西等地，以家庭小作坊為主，生產主要依靠半自動化機械及大量的人力操作來完成，因此生產效率低、產品質量很難得到保證。目前加工的工藝流程為：長度鋸截→開竹片→沖簽（拉絲）→拋光→選簽→削尖→點數（稱重）→裝箱。

目前所使用的半自動化機械主要有破竹機、拉絲機（沖簽機）、拋光機、削尖機等。

破竹機的工作流程：即將竹子原材料根據長短裁截成（不能帶節）150、200、250、300、350、400mm 等若干竹筒段，工人手持竹筒段放在破竹機的刀口處，再由破竹機靠沖擊力將竹筒破成竹片，可以根據竹筒的直徑大小，用不同的刀具將竹筒破成不同數量的竹片（平均破幾片）。

拉絲簽機工作流程：工人把破竹機破成的若干小竹片憑目測按厚薄、長短分類：直徑大于2.5mm小于3.0mm的拉2.5mm竹簽；大于3.0mm小于3.5mm的拉3.0mm竹簽；大于3.5mm小于4.0mm的拉3.5mm竹簽；2.0mm、4.0mm、4.5mm、5.0mm等同理。如果竹片的直徑分類不合理，將會造成很大的浪費。破竹后分好大小的竹片（是否熏硫磺依客戶要求而定）放到烤爐烤干或曬干。工人再將一根接一根的竹片放入拉絲機作業，更換不同的刀具可以加工出不同規格的圓粗簽。

拋光機工作流程：將在拉絲機上拉好的圓粗簽放入拋光機，此道工序全靠人力搬運，工人從倉庫拉各種規格的竹簽進車間→人工放料（工人手工把竹簽抱起放進拋光機的竹簽槽內）→竹簽拋光（拋光機工作）→人工起料（工人手工把竹簽抱起放到手推車上）。

削尖機工作流程：將拋光好的圓竹簽放入削尖機，要將機器進行調整，將不同直徑的圓竹簽的一端磨尖。在此環節中工人對拋光機拋光完的竹簽進行人工起料（手工把竹簽抱起放到削尖機進料口）。削尖完成后再進行人工起料送去點數與稱重。

3 困擾竹簽企業生產效率的瓶頸問題

根據以上圓竹簽加工的工作流程可知，企業要為人們提供各種環保且物美價廉的竹類產品，必須在經營、管理、工藝方面進行深入研究。目前影響圓竹簽生產效率、質量與成本的關鍵因素主要為：

（1）在破竹環節中工人手持竹筒段放在破竹機的刀口處存在極大的安全隱患，且要根據目測竹筒的直徑來更換竹筒刀具，目測不正確會造成很大的浪費。

（2）在拉絲工序中一般一人操作，且一臺一天只能生產500kg左右。如果前面開竹片的工人開竹片時開得過大或過小都會造成很大損耗。此過程關鍵在于開竹片和分竹片，竹片大小厚薄適中的話，損耗小，成數高，成本低；反之，損耗大，成數低，成本高。

（3）在拋光機工作流程中人工放料、人工起料是一個很費力的工作，勞動強度很大，效率非常低。

（4）在削尖機工作流程中，如存在不合格簽（非圓簽），必然出現削尖不呈圓錐狀，且浪費此道工序，在隨后的人工挑選中又浪費很多人工，影響生產效率。

（5）點數與稱重為竹簽生產的最后一道工序，根據用戶要求，將合格的竹簽按一定數量或一定重量進行打包捆扎。此工序用人工進行點數、稱重、捆扎，既費工又費時。

4 竹簽加工設備全自動化改造設想

廣西玉林竹簽生產企業及目前國內竹簽生產企業急需解決的問題為：（1）自動竹簽成型機（半成品）改進設想：竹筒厚薄及長短分類機、開片沖簽（拉絲）機。（2）磨（批）尖分選機改進設想：在現有磨尖功能的基礎上，能把尖頭好的簽分選出來而又不會損壞尖頭，做出口簽時還能把兩頭都夠圓度的簽分選出來，次度簽作內銷，盡力避免塵煙飛揚及廢簽亂飛。（3）點數（稱重）包裝機改進設想：此機既能滿足以支數計算的客戶，又能滿足按重量來計量的客戶，即客戶若要求以支數包裝則可調為以支數為單位，若要求按重量包裝的則可調為以斤為單位包裝。能自動用繩子捆扎（也有客戶要求用塑料袋包）點好支數或稱好重量的竹簽。（4）設計結構簡單、制造成本低的拋光起、落料裝置，竹簽存放過程不落地，減少工人無效勞動，不但實現自動放料、自動起料，極大降低工人勞動強度，還方便竹簽裝運和周轉，使在制竹簽在工藝流程中運轉更加流暢，確保均衡生產。

針對企業提高生產效率和降低成本的要求，利用光、機、電、氣技術來完成自動化生產線的一條龍生產是最佳方案。圖1所示為我們提出的全自動化生產改進方案。

圖1

新增工序主要完成如下功能：

（1）根據產品長度規格，將竹子原材料用電鋸裁截成（不帶節）150、200、250、300、350、400mm等若干竹筒段。

（2）根據竹筒直徑選刀。在原破竹機的一邊安裝一個3自由度氣動機械手［1］，機械手主要由執行機構、驅動系統、控制系統以及位置檢測裝置等所組成，使用點位控制，通過可編程序控制器（PLC）對機械手［2］進行控制。當機械手的動作流程改變時，改善了工人手持竹子生產的不安全隱患。要提高效率實現自動化，在原破竹機的另一邊安裝一個送料裝置。之后可根據竹筒直徑進行選刀，就可完成破竹。

（3）自動化分揀竹片厚度。利用光電分揀裝置［3］自動檢測竹子的厚薄長短，如要生產2.5mm×200mm的竹簽，它能自動把長200mm、厚2.5～2.9mm的竹子歸類出來。

（4）自動化裝卸。將自動分揀出來厚薄長短的竹簽通過自動傳動帶輸送到盛裝竹簽的吊框，使竹簽存放過程不落地，減少工人無效勞動，不但實現自動放料、自動起料，降低工人勞動強度，還方便竹簽裝運和周轉，使竹簽在拋光的工藝流程中運轉更加流暢，確保均衡生產。

（5）自動化分揀合格竹簽。經過拋光后的竹簽表面粗糙度較低，自動分檢機可以將截面不合格竹簽（非圓簽）采用光電傳感技術和步進電機等先進技術自動分檢出來［4］，大幅度提高竹簽分檢速度減少大量的人工和后續工序，從而極大地提高產品質量和效率。

（6）自動化運輸。將拋光后的竹簽通過自動傳動帶輸送到盛裝削尖機的進料口，使竹簽存放過程不落地，減少工人無效勞動，不但實現自動放料、降低工人勞動強度，而且確保生產過程的自動化。

（7）自動點數控制。將削尖完成的竹簽通過自動傳動帶輸送到自動點數機上，根據100根為一扎，自動點數機在點數到100根時，傳感器發出信號，通過PLC控制點數機下降進行自動包裝。

（8）自動裝箱。將100根為一扎進行自動包裝的竹簽通過自動傳動帶進行自動裝箱、裝車。

5 結論

如何把一塊竹片或一截竹子經過一系列機械加工變成一根根竹簽，通過以上新增工序完全可以達到實現竹簽全自動化的生產，但這是一個復雜的技改系統工程，因此企業可以根據資金情況、設備情況、當地勞力情況等進行選擇性改造：（1）如企業資金有限，但又要解決竹簽質量和生產效率問題的，可以增加自動化分揀合格竹簽設備。（2）如企業資金較寬裕，又要解決竹簽質量和生產效率問題，以及要減少人工勞力的，可以增加自動化分揀合格竹簽、自動點數控制、拋光自動化裝、卸設備。（3）如企業資金非常充裕，又想實現全自動化竹簽生產，可以選擇所有新增的工序設備。

［1］ 許善新.立式擠壓鑄造機用三自由度三功能機械手［J］.中國制造業信息化，2012（8）：52-54.

［2］ 王亮，李虹.PLC對機械手的定位控制［J］.機械工程與自動化，2012（4）：135-137.

［3］ 劉薇娜，徐煦平.多功能光電檢測系統研究［J］.長春光學精密機械學院學報，1997（20）：7-12.

［4］ 張海馨，趙洋.軸類零件直徑尺寸的光電檢測系統［J］.科技資訊，2012（14）：4-4.

［5］ 張唐櫟，張琪.四輪全向小車慣性傳感裝置的設計［J］.傳感器世界，2012（18）：10-13.