櫥柜工廠開料設(shè)備性能優(yōu)化與應(yīng)用

鄒益來，陳世倍

（司米廚柜有限公司，廣州 增城）

前言

隨著科技的高速發(fā)展，家具高端定制的趨勢也隨之大眾化，進(jìn)而定制家具已然進(jìn)入自動- 少人- 信息一體的智能化時(shí)代[1]。在競爭日益劇烈的環(huán)境中，櫥柜行業(yè)要在制造業(yè)同行業(yè)中謀求發(fā)展的前提，是其生產(chǎn)設(shè)備的智能化代替?zhèn)鹘y(tǒng)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)、高效、降本。

在高端定制家具的環(huán)境中，想要追求成品的高質(zhì)量，讓客戶滿意，不僅僅取決于來料板材的質(zhì)量，更取決于生產(chǎn)制造過程的各道工序。其中，生產(chǎn)的第一道工序就尤為重要——開料，可以說它決定了后續(xù)所有加工工序的成敗。

傳統(tǒng)開料電子鋸存在的缺陷，生產(chǎn)效率低、依賴員工勞動強(qiáng)度大、且開料質(zhì)量普遍較差，崩口、開裂、尺寸誤差等普遍存在。而隨著科技的進(jìn)步，智能化伴隨制造業(yè)的腳部也踏入了家居櫥柜行業(yè)，全自動上料- 縱橫鋸- 廢料回收結(jié)合的開料設(shè)備得以問世，其大大提升了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，可以說相比于傳統(tǒng)開料電子鋸，自動化縱橫電子鋸實(shí)現(xiàn)了“質(zhì)”的跨越。

所以，在“高端定制”領(lǐng)域，想要制造出好的產(chǎn)品，自動化、智能化的生產(chǎn)設(shè)備也就必然取代傳統(tǒng)機(jī)器，其成品不僅一次成型，效率得到保證，誤差精度完全可按，真正實(shí)現(xiàn)了降本增效，提升企業(yè)競爭優(yōu)勢。

但也正如古語所言“人無完人”，即使是再智能化的機(jī)器，亦是如此，也會存在美中不足，全自動縱橫電子鋸的問世，給企業(yè)帶來高效益是不可否認(rèn)的，但縱橫鋸都是根據(jù)各企業(yè)工廠所需，結(jié)合實(shí)際場地，進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)、專門定制的，所以也存在著影響效率、質(zhì)量等相關(guān)問題。

1 開料鋸原理分析

某櫥柜工廠的智能開料鋸由上料系統(tǒng)、縱橫開料鋸、廢料回收系統(tǒng)三大部分組成，整體結(jié)構(gòu)圖如圖1，聯(lián)動打印機(jī)，與開料出來的每一件板生成相關(guān)的信號并形成唯一標(biāo)簽，后續(xù)工序均根據(jù)此標(biāo)簽的信息掃碼加工，實(shí)現(xiàn)信息共享。根據(jù)訂單將所需要的原料板材由叉車轉(zhuǎn)運(yùn)至上料系統(tǒng)進(jìn)料區(qū)的緩存位，設(shè)備系統(tǒng)識別確認(rèn)后，板材輸送進(jìn)入上料區(qū)，分板器將堆垛板材分離，通過龍門架輸送到規(guī)方區(qū)-- 將裁切板材堆垛整齊，經(jīng)輸送滾筒、滾輪送達(dá)推手輸送區(qū)，由推手將加工板材送達(dá)縱橫鋸加工，加工工序完成后，余料經(jīng)下方廢料槽輸送到廢料截?cái)鄼C(jī)，粉碎后輸送到廢料箱，而分板區(qū)底部墊板將退回到升降臺，升降臺升到頂部后經(jīng)進(jìn)料二層反向輸送到叉車退料位。

圖1 開料鋸整體結(jié)構(gòu)

2 開料鋸的整體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與分析

2.1 開料鋸上料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀分析與優(yōu)化

2.1.1 上料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理分析

某櫥柜工廠智能開料鋸的上料系統(tǒng)，進(jìn)退料為雙層結(jié)構(gòu)，下層進(jìn)料加工，上層墊板退料，由鏈輪、液壓實(shí)現(xiàn)升降，該結(jié)構(gòu)具有占地空間小、輸送能力強(qiáng)、輸送平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，而分板器作為進(jìn)退料以及輸送板材開料的中間機(jī)構(gòu)，在整個(gè)生產(chǎn)過程中，無縫銜接，實(shí)現(xiàn)高效率生產(chǎn)。

叉車將堆垛的生產(chǎn)板材轉(zhuǎn)運(yùn)至進(jìn)料區(qū)的緩存位，待上料信息化系統(tǒng)確認(rèn)后，板材被輸送進(jìn)入上料區(qū)，分板區(qū)的伸縮式吸盤分板器將堆垛板材吸附分開，旋轉(zhuǎn)吸盤抓板器再將分離的板材通過龍門架輸送到規(guī)方區(qū)，若是同一加工尺寸的板件，最多可疊放4 張板材，規(guī)方后板材整齊通過輸送區(qū)送到所需要的電子鋸加工等待區(qū)，當(dāng)分板區(qū)的板材全部送往加工后，墊板將被輸送到退料升降臺上頂部后經(jīng)進(jìn)料二層反向輸送到叉車退料位，上料系統(tǒng)動作完成。

2.1.2 上料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)存在問題分析

雖然此開料鋸優(yōu)點(diǎn)多，但也存在一定缺陷，造成故障停機(jī)維修時(shí)間長，影響生產(chǎn)效率，下面就上料系統(tǒng)存在的問題點(diǎn)進(jìn)行分析與優(yōu)化應(yīng)用：

（1） 上料系統(tǒng)進(jìn)料滾筒、退料滾筒位置，叉車運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)盲區(qū)較大，原進(jìn)料滾筒限位感應(yīng)器安裝位置（光電自下而上對射板材）與板材易發(fā)生碰撞，原退料滾筒限位感應(yīng)器位于貨叉通道內(nèi)側(cè)，與叉車貨叉易發(fā)生碰撞，兩感應(yīng)器均容易導(dǎo)致故障停機(jī)，雖維修時(shí)間短，但維修時(shí)需要維修人員進(jìn)入（爬升）到滾筒處更換調(diào)試感應(yīng)器，存在一定的安全隱患。根據(jù)2021 年對某櫥柜工廠該設(shè)備故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)[1]，進(jìn)、退料滾筒故障停機(jī)維修次數(shù)42 次，其中限位感應(yīng)器被撞導(dǎo)致故障次數(shù)達(dá)39次，故障時(shí)間為338 min，由此可見，設(shè)備帶來高效率的同時(shí)，其所存在的缺陷也會對生產(chǎn)產(chǎn)生一定影響。

因此，為減少設(shè)備的故障停機(jī)時(shí)間，降低設(shè)備故障率，提高設(shè)備生產(chǎn)效率，對上述兩處限位感應(yīng)器進(jìn)行優(yōu)化。具體優(yōu)化應(yīng)用如下：進(jìn)料滾筒位置，在原限位感應(yīng)器另一側(cè)并聯(lián)一套限位感應(yīng)器，安裝位置處于滾筒外部，與進(jìn)料板材有足夠安全距離，光電改為平射感應(yīng)（圖2），兩感應(yīng)器形成聯(lián)動雙按，即使原感應(yīng)器被撞壞或發(fā)生其他故障，新增感應(yīng)器仍可正常工作，同時(shí)，對故障的感應(yīng)器可安排班后或保養(yǎng)時(shí)間進(jìn)行維修處理；退料滾筒位置，將限位感應(yīng)器移裝至滾筒內(nèi)側(cè)（圖3），完全避免貨叉碰撞。

圖2 進(jìn)料滾筒新增限位感應(yīng)器

圖3 退料滾筒移裝限位感應(yīng)器

該進(jìn)、退料滾筒限位感應(yīng)器于2022 年1 月初優(yōu)化完成并投入使用，相關(guān)數(shù)據(jù)對比如表1 所示。

表1 上料系統(tǒng)進(jìn)料滾筒改造前后故障統(tǒng)計(jì)對比

由表1 數(shù)據(jù)可知，經(jīng)過優(yōu)化后，進(jìn)料滾筒因限位感應(yīng)器導(dǎo)致設(shè)備故障的幾率得到大幅下降，從2021年的39 次故障下降到2022 年的4 次故障，下降89.7%,故障時(shí)間從2021 年的338 分鐘下降到2022 年的24 分鐘，下降92.9%。這兩處優(yōu)化提高了設(shè)備正常效率，也降低了人員維修安全風(fēng)險(xiǎn)。

（2） 眾所周知，設(shè)備要正常運(yùn)轉(zhuǎn)，周期性的保養(yǎng)潤滑必不可少，而該櫥柜工廠開料設(shè)備的上料系統(tǒng)，其退料機(jī)構(gòu)位于距離地面約2.5 m 高度，且轉(zhuǎn)動滾筒部位共48 個(gè)加油潤滑點(diǎn)均需手動逐個(gè)打油（圖4），需最少2 人同時(shí)協(xié)作才能完成保養(yǎng)加油，不僅耗費(fèi)時(shí)間長，效率低，且高空作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)大。

圖4 轉(zhuǎn)動滾筒加油點(diǎn)

經(jīng)過現(xiàn)場勘測規(guī)劃后，對該設(shè)備上料系統(tǒng)退料機(jī)構(gòu)的加油潤滑點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，在進(jìn)料機(jī)構(gòu)一側(cè)，加裝手動集中潤滑裝置（圖5），將退料機(jī)構(gòu)所有的油嘴用油管連接到集中潤滑裝置，保養(yǎng)時(shí)只需1 人手動操作集中潤滑裝置，五分鐘即可將所有加油點(diǎn)潤滑完成，提高保養(yǎng)效率的同時(shí)，降低了人員安全風(fēng)險(xiǎn)。

圖5 手動集中潤滑裝置

（3） 上料系統(tǒng)將板材通過旋轉(zhuǎn)龍門架將板材輸送到推手輸送區(qū)后，由推手將板材推送至縱橫鋸的緩存位等待后續(xù)加工，推手隨之退回到初始位置。但由于推手動作需要借助鑲嵌在坦克鏈保護(hù)套內(nèi)的氣管和電纜、信號線提供動力來源，坦克鏈會隨推手動作而往復(fù)運(yùn)動，當(dāng)推手動作退回時(shí)，設(shè)備接收信號，將下一板材運(yùn)往推手輸送區(qū)，而坦克鏈因本身結(jié)構(gòu)、慣性、內(nèi)部線路氣管等原因，隨推手退回過程中難以同步，坦克鏈末端處仍處于凸起狀態(tài)（圖6），進(jìn)而導(dǎo)致輸送過來的板材撞上坦克鏈，板材的慣性力度極大，很容易將坦克鏈及內(nèi)部的電纜、氣管均撞壞，整臺開料設(shè)備只能停機(jī)維修且該位置空間狹小，維修困難，嚴(yán)重影響設(shè)備生產(chǎn)效率。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該櫥柜工廠此臺開料設(shè)備，僅2021 年，因推手坦克鏈被撞壞所造成的故障維修有6 次，每次維修均超3 h。

圖6 推手坦克鏈

針對該問題，經(jīng)過對坦克鏈動作的反復(fù)觀察，測量其動作時(shí)所需的最大高度以及最大往復(fù)距離，設(shè)計(jì)一護(hù)蓋板，固定于坦克鏈槽上方，防止坦克鏈動作時(shí)凸起，從而避免被撞風(fēng)險(xiǎn)，在2021 年年底優(yōu)化此坦克鏈以來，除坦克鏈、氣管等正常磨損外，未再發(fā)生碰撞故障，從而節(jié)約了維修成本，也提高了設(shè)備的效率。

2.2 開料鋸廢料回收系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀分析與優(yōu)化

2.2.1 廢料回收系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理分析

廢料回收系統(tǒng)主要由震動輸送皮帶[2]、廢料截?cái)鄼C(jī)[1]、可調(diào)節(jié)傾斜式廢料皮帶機(jī)組成，板材經(jīng)縱橫鋸裁切后，修邊余料、廢料會自動掉落到機(jī)床底部的震動輸送皮帶，將雜亂的余料、廢料邊震動邊輸送到廢料截?cái)鄼C(jī)（圖7），截?cái)鄼C(jī)接收信號后，將余料、廢料切斷粉碎，通過廢料皮帶輸送機(jī)將廢料輸送至回收箱。

圖7 廢料截?cái)鄼C(jī)

2.2.2 廢料回收系統(tǒng)結(jié)構(gòu)存在問題分析

整臺開料設(shè)備的縱橫鋸共用一個(gè)廢料系統(tǒng)，大大地提高了廢料回收效率，少人化、自動化得到很好體現(xiàn)。然而高效率自動化的同時(shí)，也會存在一定的缺陷弊端，下面就廢料回收系統(tǒng)結(jié)構(gòu)存在的缺陷進(jìn)行簡要分析及優(yōu)化應(yīng)用：

（1） 截?cái)鄼C(jī)出口位置，廢料皮帶機(jī)呈一弧形，與側(cè)邊擋板有較大間隙，便于皮帶帶動廢料轉(zhuǎn)動，但由于開料速度快，廢料系統(tǒng)的運(yùn)行動作也必須同步，所以當(dāng)余料、廢料經(jīng)過截?cái)鄼C(jī)粉碎的速度快，廢料量也大，在出口處碎料易堆積，導(dǎo)致側(cè)擋板間隙會滲入較大碎料，將廢料皮帶機(jī)卡死[1]或跑偏[3]。根據(jù)故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅2021 年，該櫥柜工廠的開料設(shè)備廢料系統(tǒng)，廢料皮帶機(jī)因碎料卡死導(dǎo)致故障停機(jī)次數(shù)高達(dá)15次，每次維修時(shí)間都超2 h，嚴(yán)重影響了設(shè)備生產(chǎn)。

為解決廢料系統(tǒng)如此高的故障率，對皮帶弧形位置的間隙進(jìn)行優(yōu)化，縮小間隙會影響皮帶正常運(yùn)轉(zhuǎn)，后經(jīng)過試驗(yàn)，采用任性較好的密集毛刷固定在間隙處，能有效阻擋碎料粉塵滲入間隙內(nèi)部，自2022 年2月份優(yōu)化改善后至今，僅因皮帶磨損導(dǎo)致被卡死1次，微小優(yōu)化有效避免了每年上千分鐘的維修，極大提高了設(shè)備的生產(chǎn)使用效率。

（2） 廢料經(jīng)截?cái)鄼C(jī)粉碎后，由廢料皮帶機(jī)送至回收箱，因廢料機(jī)構(gòu)與整臺設(shè)備聯(lián)動，設(shè)備一旦開機(jī)生產(chǎn)，廢料皮帶機(jī)就一直轉(zhuǎn)動工作，當(dāng)碎料堆滿回收箱未及時(shí)清走時(shí)，若不手動停止廢料系統(tǒng)，碎料溢出回收箱，增加員工工作強(qiáng)度。故根據(jù)此情況，于2022 年4 月，在廢料皮帶機(jī)末端增加1個(gè)距離報(bào)警感應(yīng)器按制，根據(jù)廢料回收箱高度設(shè)置對應(yīng)距離，當(dāng)廢料即將溢出了，光電感應(yīng)識別，機(jī)器自動停止，并報(bào)警提示叉車及時(shí)更換回收箱，從而避免廢料溢出滿地。

3 結(jié)論

由此可見，智能化設(shè)備在給企業(yè)帶來高效益的同時(shí)，設(shè)備還是存在一定的缺陷，在一定程度上對生產(chǎn)效率也會有較大影響，只有通過自身實(shí)踐去發(fā)現(xiàn)當(dāng)中的不足，并加以優(yōu)化改進(jìn)，才能在智能化領(lǐng)先一步的基礎(chǔ)上得到更好的效益。也許優(yōu)化改善的單元結(jié)構(gòu)看似簡單，但其創(chuàng)作的價(jià)值在某種程度來說是有很大意義的，這也為我們往后在精益改善上提升人機(jī)效率提供了良好指引。