全自動(dòng)真空熱轉(zhuǎn)印生產(chǎn)線的研制開發(fā)

劉創(chuàng)源 李佳文 鄭銳海 許丹玲 陳春榮

摘 要：介紹一套自主開發(fā)的全自動(dòng)真空熱轉(zhuǎn)印生產(chǎn)線，分析其設(shè)計(jì)要點(diǎn)、主要技術(shù)性能和工作原理。

關(guān)鍵詞：真空熱轉(zhuǎn)印;顆粒燃燒;門板加工;全自動(dòng)

0 引言

目前我國家居裝修所安裝的門在制造時(shí)，有90%以上都要進(jìn)行一道“真空熱轉(zhuǎn)印”工藝，將轉(zhuǎn)印膜上的圖案通過真空加熱方式轉(zhuǎn)印到門扇上，以達(dá)到裝飾防腐的目的。

目前國內(nèi)熱轉(zhuǎn)印技術(shù)落后，工業(yè)化程度低，設(shè)備性能單一。大型企業(yè)往往高價(jià)格采購國外的自動(dòng)化熱轉(zhuǎn)印設(shè)備，但對于中小型企業(yè)，由于無法支付昂貴的設(shè)備成本，往往采用傳統(tǒng)的人工生產(chǎn)方式，人工生產(chǎn)方式存在以下明顯缺點(diǎn)：生產(chǎn)效率低，廢品率高;加工環(huán)境惡劣;另外，傳統(tǒng)工藝采取電加熱方式，該方式熱轉(zhuǎn)換效率低，成本高。

基于家居裝修門加工的發(fā)展趨勢，同時(shí)針對現(xiàn)階段國內(nèi)真空熱轉(zhuǎn)印技術(shù)存在的欠缺，開發(fā)出適合我國國情的自動(dòng)化真空熱裝印設(shè)備是當(dāng)務(wù)之急。

我們借鑒了國內(nèi)外知名廠商的技術(shù)，自主設(shè)計(jì)了全自動(dòng)真空熱轉(zhuǎn)印生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線采用模塊化設(shè)計(jì)，形成一套完整的自動(dòng)化真空熱裝印設(shè)備。

1 工藝流程

全自動(dòng)真空熱轉(zhuǎn)印生產(chǎn)線為全新設(shè)計(jì)開發(fā)的一套技術(shù)先進(jìn)的模塊化組合式設(shè)備，集上料、物料輸送、轉(zhuǎn)印紙收放、真空熱轉(zhuǎn)印、下料于一體，是一套全自動(dòng)化的生產(chǎn)設(shè)備。

其技術(shù)路線和設(shè)計(jì)方案如下：機(jī)械手上料→輸送系統(tǒng)輸送→轉(zhuǎn)印紙系統(tǒng)同步輸送紙料→熱轉(zhuǎn)印系統(tǒng)進(jìn)行真空熱轉(zhuǎn)印處理→機(jī)械手卸料。

本工藝流程設(shè)計(jì)過程充分考慮了流程的合理性、經(jīng)濟(jì)性、可操作性、可控制性、高效性。

2 整線技術(shù)原理及設(shè)計(jì)

全自動(dòng)真空熱轉(zhuǎn)印生產(chǎn)線為直線式布置，全線包括上料系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、轉(zhuǎn)印紙收放系統(tǒng)、真空熱轉(zhuǎn)印系統(tǒng)、下料系統(tǒng)以及電控系統(tǒng)部分?？傮w布局如圖 1 所示。

1-上料系統(tǒng) ?2-輸送系統(tǒng) ?3-真空熱轉(zhuǎn)印系統(tǒng)

4-轉(zhuǎn)印紙收放系統(tǒng) ?5-卸料系統(tǒng)

圖1 ?全自動(dòng)真空熱轉(zhuǎn)印生產(chǎn)線生產(chǎn)布局圖

2.1 上料與下料系統(tǒng)

本系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)門板的自動(dòng)上料和自動(dòng)卸料，結(jié)構(gòu)如圖2所示。

上料系統(tǒng)：開動(dòng)生產(chǎn)線前，先把準(zhǔn)備好的門板堆疊整齊放到升降臺(tái)上，啟動(dòng)生產(chǎn)線后，真空吸盤機(jī)械手動(dòng)作，將門板一張一張放到輸送帶上的準(zhǔn)確位置上。當(dāng)升降臺(tái)上的物料減少到一定程度時(shí)，則升降臺(tái)上升，將剩余的物料提高。

下料系統(tǒng)與上料系統(tǒng)構(gòu)造相同，工作過程如下：當(dāng)成品到達(dá)預(yù)定位置時(shí)，吸盤機(jī)械手動(dòng)作，將成品送到升降臺(tái)上進(jìn)行整齊堆放。

2.2 輸送系統(tǒng)

該輸送系統(tǒng)通過創(chuàng)新設(shè)計(jì)，將硅膠皮帶通過定位夾固定在輸送鏈條上，隨著鏈條的運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)放在硅膠板上的門板往前輸送，步進(jìn)的距離及步進(jìn)時(shí)間可調(diào)。輸送系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

1-硅膠皮帶 2-鏈輪 3-鏈條 4-步進(jìn)電機(jī) 5-輸送系統(tǒng)支架

圖3 ?輸送系統(tǒng)

當(dāng)上料系統(tǒng)的物料準(zhǔn)確送達(dá)輸送帶上之后，輸送系統(tǒng)工作，步進(jìn)前進(jìn)，每放置一塊物料，則步進(jìn)一次。當(dāng)步進(jìn)到真空熱轉(zhuǎn)印系統(tǒng)時(shí)，熱轉(zhuǎn)印系統(tǒng)對硅膠皮帶加熱，使硅膠皮帶間接對門板加熱。輸送系統(tǒng)最終把門板輸送到下料系統(tǒng)處，步進(jìn)的距離和步進(jìn)的時(shí)間可在人機(jī)界面上進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2.3 轉(zhuǎn)印紙收放系統(tǒng)

1-輔助輥筒 ?2-轉(zhuǎn)印紙 ?3-輥筒 ?4-編碼器

5-收放系統(tǒng)支架 6-電機(jī)

圖4 ?轉(zhuǎn)印紙收放系統(tǒng)

當(dāng)輸送系統(tǒng)輸送門板時(shí)，本系統(tǒng)同步動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)印紙的自動(dòng)放料和收料，放料和收料均由輥筒帶動(dòng)。設(shè)計(jì)安裝了輔助小輥筒以達(dá)到自動(dòng)平整、校正、轉(zhuǎn)印紙門板緊密對齊的目的，本系統(tǒng)加裝有編碼器，以確定放料的多少。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示。

門板被輸送時(shí)以步進(jìn)方式行進(jìn)，每次移動(dòng)的距離等于門板寬的距離與兩門板間距之和，門板進(jìn)入轉(zhuǎn)印系統(tǒng)的同時(shí)，轉(zhuǎn)印紙收放系統(tǒng)同步動(dòng)作。本系統(tǒng)與輸送系統(tǒng)行進(jìn)距離一致。轉(zhuǎn)印紙收放系統(tǒng)自身運(yùn)作過程如下：步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)輥筒，完成轉(zhuǎn)印紙的收料動(dòng)作，同時(shí)拉動(dòng)紙料，放料滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)放料。轉(zhuǎn)動(dòng)過程編碼器計(jì)算輔助輥筒所轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)，換算為轉(zhuǎn)印紙移動(dòng)的距離，PLC經(jīng)過計(jì)算則可控制電機(jī)的啟動(dòng)與停止。

2.4 真空熱轉(zhuǎn)印系統(tǒng)

真空熱轉(zhuǎn)印系統(tǒng)是本生產(chǎn)線設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。顆粒燃燒機(jī)具有高效節(jié)能、熱效率高、清潔燃燒、低碳環(huán)保、穩(wěn)定可靠、操作簡單、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，故本系統(tǒng)采用了顆粒燃燒加熱方式。

本系統(tǒng)集真空處理、加熱處理、壓印于一體。當(dāng)門板和轉(zhuǎn)印紙到位時(shí)，本系統(tǒng)開始工作。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5所示。

1-真空泵 ? ? 2-真空管道 ?3-熱氣管道 ?4-顆粒燃燒機(jī)

5-扁平吸嘴 ? 6-支架 ?7-壓板架 ?8-硅膠壓板

9-壓印氣缸 ? 10-導(dǎo)柱

圖5 ?真空熱轉(zhuǎn)印系統(tǒng)

在熱轉(zhuǎn)印工作之前顆粒燃燒機(jī)熱風(fēng)爐對空氣進(jìn)行預(yù)熱。當(dāng)達(dá)到合適溫度后，熱氣則可使用。轉(zhuǎn)印系統(tǒng)內(nèi)的上真空架配有壓印汽缸及導(dǎo)柱系統(tǒng)，以保證真空架開合時(shí)穩(wěn)定并準(zhǔn)確閉合。熱氣管道均勻分布在真空架的上下，使得轉(zhuǎn)印能均勻受熱。

本系統(tǒng)的工作過程如下：當(dāng)轉(zhuǎn)印紙與門板緊密對齊后，壓板架上架在壓印氣缸的驅(qū)動(dòng)下往下閉合，上下架閉合后，真空泵進(jìn)行抽真空處理，同時(shí)熱氣流通過熱氣管進(jìn)入密封罩內(nèi)，硅膠壓板和硅膠皮帶受熱升溫，間接地為門板加熱。從而達(dá)到熱轉(zhuǎn)印目的。轉(zhuǎn)印完成后，壓板架上架提升，同時(shí)輸送系統(tǒng)動(dòng)作，把門板帶出真空熱轉(zhuǎn)印系統(tǒng)。

3 特色和創(chuàng)新之處

①整個(gè)加工過程由設(shè)備全自動(dòng)檢測加工，無須人工干預(yù);

②采取先進(jìn)的顆粒燃燒加熱的方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)電加熱方式;

③輸送系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)：硅膠皮帶通過專門設(shè)計(jì)定位夾固在輸送鏈條上，隨著鏈條的運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)放在硅膠板上的門板往前輸送，步進(jìn)的距離及步進(jìn)時(shí)間可調(diào);

④真空熱轉(zhuǎn)印系統(tǒng)：壓印過程設(shè)計(jì)了導(dǎo)柱，確保壓印過程準(zhǔn)確對齊;

⑤真空熱轉(zhuǎn)印系統(tǒng)與轉(zhuǎn)印紙系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)同步，轉(zhuǎn)印紙收放系統(tǒng)通過編碼器計(jì)算其放料數(shù)量以達(dá)到與真空熱轉(zhuǎn)印系統(tǒng)同步的目的。

4 結(jié)語

該設(shè)備的成功研發(fā)對板材材料的真空熱轉(zhuǎn)印加工有著重要的意義，本生產(chǎn)線通過利用PLC實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)全線的智能控制，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)生產(chǎn)。節(jié)省了勞動(dòng)力成本，提高了生產(chǎn)效率及產(chǎn)品的成品率，并采用了先進(jìn)的顆粒燃燒加熱的方式，使熱轉(zhuǎn)換效率得到最大提升，同時(shí)轉(zhuǎn)印紙收放系統(tǒng)和輸送系統(tǒng)的配合設(shè)計(jì)更是提高轉(zhuǎn)印效果，降低生產(chǎn)成本。大大提高產(chǎn)品表面裝飾效果，增加產(chǎn)品附加值。本生產(chǎn)線在各種板材熱裝印上具有很好的應(yīng)用前景。