干法非織造生產線實現(xiàn)無需人工分揀的開包機自動喂料的研究

李 盈，劉志濤，陳治伸，張 晗

（山東德潤新材料科技有限公司，山東 德州 253000）

目前，國內非織造生產線的原料開松上料大多以人工撕碎投料的方式實現(xiàn)，這樣不僅增加了企業(yè)用工量，還提高了工人的勞動強度，且無法保證投料工人每次離機接觸非生產原料后再次撕碎投料時雙手經(jīng)過清潔與消毒，進而無法確保原料的清潔度。針對現(xiàn)有技術的不足，本研究提供了一種非織造生產線的開包機自動喂料裝置（圖1）。本裝置能實現(xiàn)全自動喂料，無需人工操作，進而節(jié)省了人工成本。

圖1 非織造生產線的開包機自動喂料系統(tǒng)一種實施例的安裝結構示意

圖2 打擊輥的結構示意

1 現(xiàn)有開包機的結構分析及具體實施方案

現(xiàn)有開包機的結構說明如下：開包機的機架通過地腳螺栓9固定在地面上，機架上固定安裝開包機喂入平簾3、開包機平簾2、開包機斜角釘簾1，開包機喂入平簾3和開包機平簾2按照上下位置交錯布置，且開包機平簾2和開包機喂入平簾3呈交疊狀，但是二者不在同一高度上，開包機平簾2位于開包機喂入平簾3的下方，在開包機平簾2的前方固定安裝開包機斜角釘簾1，開包機斜角釘簾1的上方設置上罩板8，開包機喂入平簾3和開包機平簾2的左右兩側分別設置左右罩板，上罩板8和左右罩板用于防止機器運行過程中出現(xiàn)人為傷害與生產原料外漏。上述開包機的部分結構為現(xiàn)有開包機已有結構。

2 開包機整體結構改進說明

2.1 結構改進整體說明

在緊靠開包機喂入平簾3的一側設置液壓升降機10，當液壓升降機工作臺上的原料包原料使用完時，液壓升降機下降，直到液壓升降機的工作臺與地平線11齊平停止，這樣便于工人將原料包用車推放到液壓升降機的工作臺上以供生產使用。在開包機喂入平簾3遠離開包機斜角釘簾1的一側上方機架上傾斜安裝分料臺4，分料臺4向開包機喂入平簾3中心向下傾斜，分料臺的下表面嵌有若干強力磁鐵。在液壓升降機的工作臺上放置原料包5，原料包能在液壓升降機的作用下上下移動，液壓升降機在上下移動過程中不與開包機的機架干涉，且緊靠開包機機架，在液壓升降機10上方的上罩板8上安裝第一氣缸7，第一氣缸7向下伸出，其伸出端固定安裝打擊輥6，在打擊輥的輥體內壁鑲嵌多組強力磁鐵，且打擊輥的外表面還均勻鑲嵌若干鋼針，用于撕碎原料。打擊輥能在氣缸的作用下上下微調，方便工人安裝、維護及上料。打擊輥6采用表面經(jīng)過處理的鋼管作輥體，輥體外壁均勻鑲嵌鋼針，打擊輥的長度與原料包的寬度方向一致，沿打擊輥的長度方向對稱固定兩個第一氣缸7。上罩板靠近氣缸的邊緣還設置了安全罩板12，原料包在上下移動過程中不與安全罩板互相干涉，且安全罩板不會干涉打擊輥的旋轉工作。

2.2 實現(xiàn)自動喂料程序

在開包機喂入平簾3上方的左右罩板上相對設置第一光電開關16和反光板（圖中未標出），該第一光電開關的位置不高于打擊輥的上沿，且第一光電開關位于分料臺4的斜上方。如果開包機喂入平簾上原料堆積的高點位置超過第一光電開關的位置，原料會遮擋第一光電開關，導致第一光電開關檢測不到對面反光板，這時第一光電開關給打擊輥的伺服電機19傳送停止轉動的信號，命令打擊輥的伺服電機停止轉動，從而停止喂料；反之，如果開包機喂入平簾上原料堆積最高點低于第一光電開關的位置，第一光電開關就可以檢測到對面反光板。這時打擊輥的伺服電機會通過不停轉動帶動打擊輥喂入原料，打擊輥旋轉產生的打擊力能使打碎后的物料進入分料臺，實現(xiàn)喂料。

在打擊輥下沿附近的機架上安裝第二光電開關13，分料臺的上沿不高于打擊輥的下沿，通過第二光電開關13監(jiān)測原料包的高位，當原料包的最高點低于第二光電開關13時，液壓升降機10會自動上升，將原料的最高點提升至第二光電開關位置，第二光電開關用于檢測原料包是否位于打擊輥作用的區(qū)域內，如果第二光電開關檢測不到物料，則控制液壓升降機10向上移動，自動提升原料包，實現(xiàn)自動補充原料。所述伺服電機19與打擊輥一側軸頭用鍵銷或者法蘭直連固定，通過第一光電開關16感應原料是否堆積至最高點、伺服電機19是否轉動，進而決定打擊輥是否工作。

2.3 安全保護裝置

在現(xiàn)有開包機左右罩板的上部加裝延伸板，使其能保護打擊輥作用區(qū)域。延伸板的下沿與第二光電開關13安裝位置平齊，在延伸板和上罩板之間安裝升降式透視安全門，兩種方案如下。

2.3.1 方案一

左右罩板的延伸板端面沿高度方向固定安裝推拉道軌，在推拉道軌之間安裝一個可上下推拉式可透視安全門，把安全門拉下來，可以將打擊輥完全罩在安全門內，有效防止人員接觸打擊輥，停機清潔時可以將門推到打擊輥上方，然后完成清潔工作，并通過手動控制。

2.3.2 方案二

在左右罩板的延伸板上半部分固定安裝一個安全罩板12，安全罩板12的下沿與第一氣缸7的缸體下沿安裝高度一致，安全罩板12的上沿直接與上罩板8緊固連接，且安全罩板12固定安裝在第一氣缸7外側，安全罩板12的下沿不低于打擊輥鋼針的最高點。在安全罩板12外側的上罩板8上安裝第二氣缸15，第二氣缸15的伸出端連接可上下升降的安全門14，通過固定在上罩板8上的第二氣缸的動作調節(jié)可上下升降的安全門，實現(xiàn)上下移動。可上下升降的安全門14的下沿不高于打擊輥工作時的下沿。安全門14落下來時，正好將打擊輥完全擋在安全門內。安全門14與安全罩板12疊加安裝，在安全門14的兩側安裝活動道軌槽，這樣安全門14可以在氣缸的升降作用下在活動道軌槽里上下移動，實現(xiàn)安全門14的打開與關閉。在安全門14的右下角安裝一個安全門開關17，以此控制安全門14的打開（提升安全門為打開）與關閉（降落安全門為關閉）。安全門的覆蓋范圍為打擊輥和第一氣缸作用區(qū)域，一是起到安全防護作用，二是用于工人觀察打擊輥6的運行狀況、是否纏花等。在安全門上安裝急停按鈕，便于發(fā)現(xiàn)異常進而停機清理，使設備恢復正常。

本裝置還包括控制單元，其與兩套激光控制系統(tǒng)或光電開關相結合，同時控制單元與兩個氣缸、伺服電機、液壓升降機10通過電氣控制程序連接，通過計算機控制整套裝置。該喂料裝置與行業(yè)現(xiàn)用的開包機聯(lián)合使用，包括一臺液壓升降機，在液壓升降機上放置原料包，且液壓升降機緊靠現(xiàn)有開包機設置。

打擊輥包括輥體、鋼針和連接二者的鋼針板，輥體由φ325.0 mm×8.0 mm無縫鋼管構成，將8塊400.0 mm寬的鋼針板通過固定螺栓固定在輥體上，將鋼針固定在鋼針板上。打擊輥的外徑φ為395.0 mm，鋼針長度為35.0 mm，鋼針板厚度為10.0 mm，共設置4排（或4排以上）鋼針板，將內壁附多塊強力磁鐵的打擊輥安裝在液壓升降機正上方。兩臺可控升降的第一氣缸7用來懸掛吊裝打擊輥，安裝在上罩板的下方。

一組帶有多塊強力磁鐵的不銹鋼分料臺4安裝在開包機喂入平簾3上方，便于將被打擊輥打散而掉落到分料臺4上的原料中摻雜的鐵質材料提取出來，不含鐵質材料的原料滑落到開包機喂入平簾3上，后經(jīng)開包機平簾2帶入開包機斜角釘簾1。

在現(xiàn)有開包機前面0.1 m的位置挖一個長1.0 m、寬1.0 m、深0.8 m的方坑（大小可參考液壓升降機的實際尺寸），將液壓升降機10安裝在方坑內，使液壓升降機的上平面與地面齊平，方便用夾包小車將原料包推到液壓升降機上。

3 金屬剔除結構的設計、安裝及其運行原理

在開包機原料輸送結構開包機喂入平簾3上方加裝一個斜坡式不銹鋼分料臺4，為了避免喂入金屬，在不銹鋼分料臺4的底部橫向安裝3塊長80.0 mm、寬15.0 mm的強力磁鐵，磁鐵長度和分料臺的寬度一致，分料臺的寬度與開包機的寬度一致。裝置中分料臺為不銹鋼薄板，薄板厚度為1.0～1.2 mm，在薄板的下表面焊接用于安裝固定強力磁鐵的嵌槽18，沿分料臺下表面長度方向均勻布置，在保證原料順利滑落的前提下，可以將原料里的金屬有效分離出來，避免喂入生產線。喂料系統(tǒng)需要人工定期清理，保證將原料中的金屬吸出且不阻礙原料滑落過程。

所述分料臺可以采用高分子材料制成，需要在表面設置嵌槽，嵌槽內安裝強力磁鐵，強力磁鐵的上表面與分料臺表面齊平。

開包機上罩板8延長至液壓升降機以外，本實施例在原有開包機上罩板的基礎上延長1.0 m，在液壓升降機的正上方安裝兩只SC200-150氣缸，用于吊裝不銹鋼打擊輥6，第一氣缸7可以升降打擊輥6，打擊輥的長度與原料包寬度相當，為800.0～1 200.0 mm。

打擊輥6采用無縫鋼管做輥體，不銹鋼管外壁固定安裝4排鋼針，用于撕碎原料。打擊輥由一臺伺服電機19驅動，伺服電機與打擊輥一側軸頭用鍵銷或者法蘭直連固定，如果原料堆積的最高點超過第一光電開關的位置，原料會遮擋第一光電開關，檢測不到反光板，這時光電開關給打擊輥的伺服電機傳送停止轉動的信號，命令打擊輥的伺服電機停止轉動，從而停止喂料；反之，如果原料堆積最高點低于光電開關的位置，這時光電開關可以檢測到對面反光板，打擊輥的伺服電機會通過不停轉動帶動打擊輥喂入原料，通過第一光電開關感應開包機平簾2上方的原料高低位控制伺服電機的轉速。

4 結語

本裝置用一套能升降且可調速的不銹鋼針板打擊輥與液壓升降機配合開機使用，可以將之前的人工上料改為機械上料，既能有效降低工人勞動強度，從而大大提高工作效率，又能為開松工序節(jié)約一名開松上料工人，實現(xiàn)全機械上料，節(jié)省人工成本。

具體效能分析如下：

（1）通過伺服電機帶動打擊輥轉動，實現(xiàn)自動喂料。

（2）內壁附有多組打擊輥與鑲嵌強力磁鐵的不銹鋼分料臺可以將原料里殘余的金屬分揀出來，無需人工分揀。

（3）液壓升降機聯(lián)合使用，可以實現(xiàn)自動喂料，解決員工多次彎腰、用手投料的困難，以降低工人的勞動強度。

（4）一條非織造生產線3臺或4臺開包機的喂料人員可以由原來的2～3人減少到1人。