樓朝輝，王飛，王國峰（杭州朝陽橡膠有限公司，浙江 杭州 310018）

低溫?zé)捘z線雙螺桿壓片機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)研發(fā)

樓朝輝，王飛，王國峰
（杭州朝陽橡膠有限公司，浙江 杭州 310018）

對(duì)低溫母煉線上某出膠位置雙螺桿壓片機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)進(jìn)行研究。通過在雙螺桿壓片機(jī)出膠側(cè)增加切刀，以及根據(jù)擠出機(jī)電流與密煉排膠信號(hào)控制壓片機(jī)與切刀的自動(dòng)運(yùn)行。該技術(shù)生產(chǎn)運(yùn)用后，效果良好，實(shí)現(xiàn)了擠出機(jī)出片位置基本自動(dòng)化生產(chǎn)。

雙螺桿擠出壓片機(jī)；低溫?zé)捘z線；自動(dòng)化；切刀

目前行業(yè)內(nèi)，輪胎母煉膠生產(chǎn)線下輔機(jī)多為雙螺桿擠出壓片機(jī)。由于其工作效率高，生產(chǎn)連續(xù)化，環(huán)保性強(qiáng)等優(yōu)勢，受到廣大密煉機(jī)用戶青睞。但在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)擠出機(jī)自動(dòng)調(diào)速采用線性跟隨電流調(diào)節(jié)的方法并不理想。其原因在于膠量在螺桿內(nèi)成非線性變化，從而引發(fā)擠出機(jī)電流波動(dòng)量大，速度無法自動(dòng)調(diào)節(jié)［1～2］。再者當(dāng)一車膠料快出完時(shí)， 下車膠料未達(dá)到，為了使同批次膠料連續(xù)進(jìn)入膠冷機(jī)，此時(shí)需降低螺桿擠膠速度以及停壓片機(jī)處理。由于此功能在杭州朝陽橡膠有限公司一直無法完全靠自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)，雙螺桿壓片機(jī)基本上靠人工操作方式進(jìn)行生產(chǎn)。

公司在引進(jìn)近江度量衡的低溫補(bǔ)充煉膠線時(shí)，作為低溫母煉線上的某出膠機(jī)保留了原雙螺桿擠出壓片機(jī)。然而在與傳送線聯(lián)動(dòng)控制中發(fā)現(xiàn)，手動(dòng)操作生產(chǎn)形式已無法滿足低溫線的生產(chǎn)效率。相比原先的生產(chǎn)形式，現(xiàn)要求每車膠料都要區(qū)分，以便進(jìn)入低溫單元。同時(shí)每車膠料快出完時(shí)，由操作工手動(dòng)割斷膠料，以預(yù)留小部分料在螺桿上，確保下車同批次料出片平整。故目前此位置的操作勞動(dòng)力強(qiáng)，生產(chǎn)中也無暇顧及低溫單元的煉膠情況，產(chǎn)量一直上不去。本文就如何降低此處勞動(dòng)量以及如何提高生產(chǎn)效率進(jìn)行研究，通過在輥筒上方增加切刀等手段，實(shí)現(xiàn)膠片的自動(dòng)裁切及壓片機(jī)自動(dòng)出片。

1　壓片機(jī)新增切刀的運(yùn)用

現(xiàn)生產(chǎn)中膠料經(jīng)過擠出機(jī)出片后，自動(dòng)進(jìn)入低溫線入膠輸送帶，無需人工牽引膠頭，減輕了勞動(dòng)力。但是當(dāng)膠料快出完時(shí)，還需要人工進(jìn)行切斷。經(jīng)現(xiàn)場對(duì)雙螺桿壓片機(jī)的結(jié)構(gòu)研究，提出在壓片機(jī)輥筒上方增加切刀裝置。此裝置可對(duì)雙螺桿擠出的熱膠片進(jìn)行裁切，一來用于膠料批次區(qū)分，二來降低員工勞動(dòng)量，為實(shí)現(xiàn)擠出機(jī)出片位置自動(dòng)化生產(chǎn)做好基礎(chǔ)，其大致結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　雙螺桿壓片機(jī)增加切刀示意圖

主要技術(shù)參數(shù)如下采用氣動(dòng)切刀結(jié)構(gòu)：

（1）切刀氣缸采用Ф125×400帶夾緊模塊氣缸，帶夾緊模塊的氣缸在氣缸斷氣時(shí)可停止動(dòng)作，以保證氣缸在缺氣狀態(tài)下不動(dòng)作，以保證安全。

（2）切刀寬度：900 mm。

（3）切刀兩側(cè)采用直線導(dǎo)軌導(dǎo)向。

（4）增加三位五通中封式電磁閥（DC24 V，3/8）1只，用于控制切刀的動(dòng)作。

（5）切刀收回位置，兩側(cè)增加防護(hù)設(shè)施。當(dāng)設(shè)備檢修時(shí)，除了有氣動(dòng)抱閘外，還必須增設(shè)安全銷。

2　電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

低溫線的工作原理是當(dāng)密煉機(jī)下排的膠料經(jīng)過雙螺桿擠出壓片后，由低溫線的入膠輸送線把膠料輸送到各開煉機(jī)單元中。故雙螺桿壓片機(jī)與入膠線必須有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)穆?lián)動(dòng)控制。為了使雙方的聯(lián)絡(luò)信號(hào)及時(shí)傳送以及減少布線量，把雙螺桿壓片機(jī)PLC系統(tǒng)設(shè)為傳送線的一個(gè)本地站，兩者之間采用CC-Link現(xiàn)場總線連接［3］，相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2　低溫線與擠出壓片機(jī)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

2.2控制流程

該系統(tǒng)控制對(duì)象主要有兩部分：一是切刀，二是壓片機(jī)，兩者的控制流程大致如下。

（1）壓片機(jī)工作方式分為自動(dòng)和手動(dòng)，人工可自由選擇。壓片機(jī)自動(dòng)運(yùn)行條件有三方面，一是擠出機(jī)有膠料，通過擠出機(jī)電流的大小以及密煉機(jī)排膠信號(hào)共同來確認(rèn)擠出機(jī)是否有膠；二是擠出機(jī)電流大于等于180 A；三是入膠線有出膠請(qǐng)求；當(dāng)上述三個(gè)條件都滿足時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)壓片機(jī)出膠。當(dāng)一車膠料快出完時(shí)，擠出機(jī)的電流會(huì)急速下降，當(dāng)電流小于等于70 A時(shí)，可判斷擠出機(jī)內(nèi)膠料已經(jīng)很少。此時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)停止壓片機(jī)，延時(shí)2 s，系統(tǒng)啟動(dòng)切刀下降，切斷膠片，一車料出膠動(dòng)作完成。

（2）當(dāng)擠出機(jī)有2車膠料堆積時(shí)，當(dāng)壓片機(jī)出完一車料，擠出機(jī)電流還是大于180 A，這時(shí)需要根據(jù)設(shè)置的出片時(shí)間來控制壓片機(jī)與切刀。當(dāng)出片時(shí)間到達(dá)設(shè)定值時(shí)，壓片機(jī)自動(dòng)停止，切刀延時(shí)4 s下降，切斷膠料，一車料出片動(dòng)作完成，等待入膠線請(qǐng)求下車料出片。

2.3阻料系統(tǒng)

為了阻止擠出機(jī)井筒料槽堆積膠料，該控制系統(tǒng)設(shè)有阻料功能，可設(shè)置阻料車次小于等于3車。當(dāng)密煉機(jī)排膠一次，自動(dòng)累計(jì)一個(gè)排膠車次。當(dāng)排膠車次大于等于阻料車次時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)阻料，避免人工操作失誤導(dǎo)致膠料堆滿。同時(shí)壓片機(jī)有出膠動(dòng)作時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)減去1車次，前提是排膠車次顯示大于等于0。

2.4報(bào)警系統(tǒng)

（1）當(dāng)壓片機(jī)出膠15 s，入膠線感應(yīng)開關(guān)沒有檢測到膠料時(shí)，系統(tǒng)會(huì)報(bào)警，提示操作人員檢查壓片機(jī)出膠狀態(tài)是否正常。

（2）當(dāng)壓片機(jī)一車料出膠完成，擠出機(jī)內(nèi)還有料，當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)電流超過120 A，如果在120 s后壓片機(jī)還未運(yùn)轉(zhuǎn)出膠，系統(tǒng)會(huì)報(bào)警，停止擠出機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，以保護(hù)擠出機(jī)。

2.5參數(shù)界面

系統(tǒng)涉及的出片時(shí)間、切膠時(shí)間、阻料車次等相關(guān)參數(shù)都將在三菱人機(jī)界面上設(shè)置完成，根據(jù)不同的膠料選擇合適的參數(shù)。同時(shí)壓片機(jī)、擠出機(jī)運(yùn)行情況，密煉機(jī)的阻料信息都在界面上直觀顯示，畫面如圖3所示。

圖3　系統(tǒng)可視化人機(jī)界面

3　總結(jié)

通過設(shè)計(jì)在雙螺桿壓片機(jī)上增加切刀，實(shí)現(xiàn)壓片

機(jī)自動(dòng)出片以及膠片自動(dòng)切斷功能。該方案經(jīng)實(shí)際運(yùn)用后，效果良好，有效減輕了員工的勞動(dòng)力，同時(shí)提高了生產(chǎn)效率，基本實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。

[1] 王寬田．雙螺桿擠出壓片機(jī)調(diào)速系統(tǒng)改進(jìn)[J]. 電子世界，2012，11:37～39.

[2] 游錦標(biāo). 密煉機(jī)下輔機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].橡塑技術(shù)與裝備，2004，30:47～49.

[3] 朱凌云 . 基于CC-Link現(xiàn)場總線的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)[J].自動(dòng)化與儀表，2005，5:32～35.

[4] 劉貴寶.三菱觸摸屏在PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用[J].可編程控制器與工廠自動(dòng)化，2010，11:80～82.

Research and development of automatic production technology of cold mixing line twin screw extruder

TQ330.493

1009-797X（2015）17-0033-02

B DOI：10.13520/j.cnki.rpte.2015.17.008

樓朝輝，男，畢業(yè)于蘇州大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專業(yè)，主要從事設(shè)備的技術(shù)管理工作。

2015-07-14