■ 王澤武 孫亞楠 胡之浩

〔1鄭州棉麻工程技術(shù)設(shè)計(jì)研究所，河南鄭州450004〕

〔2鄭州人造金剛石及制品工程技術(shù)研究中心有限公司，河南鄭州450004〕

一、引言

近幾年新疆機(jī)采棉呈快速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，釆棉機(jī)的數(shù)量也迅速增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2015年，新疆擁有釆棉機(jī)2 900臺(tái)，其中80%以上是從國(guó)外進(jìn)口的。采棉機(jī)作業(yè)時(shí)，儲(chǔ)存箱采滿后要將籽棉“倒”給打模機(jī)，打模機(jī)將松散的籽棉預(yù)壓成具有一定密度呈立方體的棉模，人工在棉模上覆蓋包裝袋后暫放田間地頭或用專用運(yùn)模車轉(zhuǎn)運(yùn)到軋花廠加工。近年，我國(guó)又引進(jìn)了更先進(jìn)的采棉機(jī)（圖1），能一邊采摘，一邊打成圓模，并自動(dòng)覆蓋包裝膜（圖2）。由于這種設(shè)備不再需要打模工藝，也不用采棉機(jī)在棉田里來(lái)回折返清空儲(chǔ)存箱，因此效率更高。因?yàn)閳A模比方模體積小很多，并且被包裝膜緊緊包裹，所以不需要特制的運(yùn)模車也能進(jìn)行運(yùn)輸。這種先進(jìn)的采棉機(jī)在北疆個(gè)別團(tuán)場(chǎng)一經(jīng)試用，便引起了特別是兵團(tuán)軋花行業(yè)的特別關(guān)注。從美國(guó)的情況看，打方模的采棉機(jī)已經(jīng)普遍被自動(dòng)成圓模的采棉機(jī)代替。我國(guó)棉花加工行業(yè)會(huì)緊跟世界最先進(jìn)水平的趨勢(shì)發(fā)展，可以預(yù)見得到，這種自動(dòng)成圓模的采棉機(jī)會(huì)在近幾年的新疆棉區(qū)得到爆發(fā)式增長(zhǎng)。

圖1 新型采棉機(jī)

圖2 新型采棉機(jī)與采后成形的圓模

二、圓棉模去包裝物技術(shù)概況

圓棉模外包裹一層強(qiáng)度較高的塑料膜，起到緊裹圓模成形和防雨防潮的作用。在進(jìn)行棉花加工的過(guò)程中，將棉模放入喂棉機(jī)前必須去除其包裝物。因?yàn)檫@種自動(dòng)成圓模的采棉機(jī)在我國(guó)剛引進(jìn)，所以圓棉模去包裝物的技術(shù)還沒有跟進(jìn)。目前，筆者觀察的方法是：由兩名工人和運(yùn)模車司機(jī)配合，一般在平板車上放置多個(gè)圓模，卸車時(shí)，由一名工人從車尾走過(guò)，用美工刀將車尾圓棉模上的塑料膜沿著軸向劃開，這個(gè)動(dòng)作要快，以防圓模滾落傷人。這時(shí)圓模兩側(cè)各有一名工人，抓住塑料膜后給司機(jī)指令，司機(jī)將車底板前端升起形成坡度，圓模靠重力自然滾落至喂棉機(jī)的床身，在滾落時(shí)棉模和外覆包裝脫離，人工將外覆包裝收起后再重復(fù)上述動(dòng)作，完成連續(xù)喂棉。

由于美國(guó)的整體科研、制造等綜合能力超強(qiáng)，因此，棉花加工時(shí)在圓棉模去包裝物工序也由純?nèi)斯ぱ杆賹?shí)現(xiàn)了機(jī)械化，在該工序也出現(xiàn)了種類繁多的工藝和設(shè)備。就現(xiàn)有的資料看，國(guó)外這些設(shè)備大多在使用時(shí)還需要人工輔助，設(shè)備投入昂貴，目前看來(lái)性價(jià)比不高，但以發(fā)展的眼光看，我國(guó)的棉花加工行業(yè)必將緊跟世界最先進(jìn)水平，全線向?qū)崿F(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化邁進(jìn)，為此，提前分析國(guó)外技術(shù)預(yù)研圓棉模去包裝物技術(shù)具有一定意義。

（一）圓棉模去包裝物實(shí)例1

如圖3、4所示，國(guó)外早期的去包裝物也是由人工完成的。先用叉車將圓棉模立放于喂棉機(jī)的床身上，工人持鉤桿將圓棉模上包覆膜鉤劃開。圓棉模隨床身向前進(jìn)給，由兩個(gè)工人在高處向上將包覆膜拉出完成這一工序。

圖3 圓棉模去包裝物實(shí)例1

圖4 圓棉模去包裝物實(shí)例1

（二）圓棉模去包裝物實(shí)例2、3

如圖5所示實(shí)例2，用叉車夾持圓棉模兩側(cè)，由工人持鉤桿將圓棉模上包覆膜鉤劃開再將包覆膜拉出完成這一工序。

圖5 圓棉模去包裝物實(shí)例2

如圖6所示實(shí)例3，用專用車輛“環(huán)抱”夾持圓棉模，由工人將圓棉模上包覆膜鉤橫向劃開，再將包覆膜夾持到機(jī)械臂上，機(jī)械臂伸展放下圓模時(shí)順勢(shì)將包覆膜拉出。

圖6 圓棉模去包裝物實(shí)例3

（三）圓棉模去包裝物實(shí)例4、5、6

如圖7、8所示實(shí)例4，圓棉模去包裝物設(shè)備是和喂棉機(jī)前端的床身結(jié)合在一起的。兩個(gè)類似手臂的機(jī)械手將圓棉模“抱起”，在頂端有“飛刀”迅速沿軸向切開包覆膜，圓棉模轉(zhuǎn)動(dòng)，人工將包覆膜收起。完成收集棉模后機(jī)械手張開雙臂放到床身上向前進(jìn)給。

圖7 圓棉模去包裝物實(shí)例4

圖8 圓棉模去包裝物實(shí)例4

如圖9、10所示實(shí)例5、6，圓棉模向前進(jìn)給時(shí)被床身上的刀將包覆膜縱向切開。圖10兩個(gè)類似手臂的機(jī)械手將圓棉?！氨稹?，圓棉模轉(zhuǎn)動(dòng)，人工將包覆膜收起，隨后機(jī)械手張開雙臂放到床身上繼續(xù)向前進(jìn)給。圖11類似實(shí)例5，只是在兩側(cè)使用了兩直臂將圓棉模托起，人工將包覆膜卷在托臂上，托臂向后撤時(shí)將包覆膜拉出。

圖9 圓棉模去包裝物實(shí)例5

圖10 圓棉模去包裝物實(shí)例5

圖11 圓棉模去包裝物實(shí)例6

（四）圓棉模去包裝物實(shí)例7

如圖12、13所示實(shí)例7，圓棉模向前進(jìn)給時(shí)被機(jī)械臂“抱起”并轉(zhuǎn)換方向?qū)⒚弈Ａ⒎?，機(jī)械臂靠磨擦力向上將包覆膜脫去。

圖12 圓棉模去包裝物實(shí)例7

圖13 圓棉模去包裝物實(shí)例7

（五）綜述

所述的實(shí)例1去包覆膜方法是國(guó)外較早期的、純?nèi)斯さ姆椒?，目前我們的方法也處在這個(gè)水平；實(shí)例2、3是利用改裝夾包車在放置棉模時(shí)，人工輔助去除的，可以看出是由實(shí)例1發(fā)展的，比由純?nèi)斯さ慕档土藙趧?dòng)量；實(shí)例4、5、6完成了機(jī)械化，但還需要人工輔助；實(shí)例7最先進(jìn)，基本不需要人工。從以上實(shí)例看出，美國(guó)的圓棉模去包裝物技術(shù)是在不斷快速發(fā)展的。借鑒和參考國(guó)外先進(jìn)技術(shù)工藝也有助于我國(guó)棉花加工行業(yè)的進(jìn)步。

三、圓棉模去包裝物的設(shè)計(jì)探討

由實(shí)例1的純?nèi)斯ど仙綄?shí)例2、3較容易，而上升至實(shí)例4、5、6在我國(guó)就存在性價(jià)比不高的問(wèn)題。其原因是設(shè)備成本較高，并且較實(shí)例1并沒有節(jié)省很多人工，只是一定程度降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。實(shí)例7雖然最先進(jìn)，但機(jī)械動(dòng)作較復(fù)雜，設(shè)備投入過(guò)高，在相對(duì)不重要的工藝點(diǎn)大量投入，不符合我們目前軋花行業(yè)的經(jīng)濟(jì)狀況。筆者根據(jù)行業(yè)大型化、自動(dòng)化的需求，設(shè)計(jì)了貨場(chǎng)去包裝喂模系統(tǒng)和業(yè)界共同探討。

圖14 貨場(chǎng)去包裝喂模系統(tǒng)示意圖

如圖14，運(yùn)模車1將圓棉模2放置縱向模床3上，縱向模床3是由數(shù)量較多的主動(dòng)光輥組成。根據(jù)需要縱向模床3越長(zhǎng)越好，可存放較多的棉模，也可同時(shí)供多輛運(yùn)模車1施放以增加卸車的效率。圓棉模2在縱向模床3上向上運(yùn)動(dòng)，被收縮板4將圓棉?！皵D”向右側(cè)墻板，在右側(cè)墻板圓棉模2的中心軸向位置上固定有切刀5，圓棉模2經(jīng)過(guò)時(shí)被切刀5將所包覆的包裝膜沿軸向切開。圓棉模2繼續(xù)向前一個(gè)工位到達(dá)去膜系統(tǒng)6。當(dāng)圓棉模2觸動(dòng)限位開關(guān)7時(shí)啟動(dòng)，去膜系統(tǒng)6進(jìn)行去除包裝膜的動(dòng)作。去除包裝膜后的棉模沿橫向模床8進(jìn)入開模機(jī)9，輸棉管10將初步開松的籽棉輸送進(jìn)車間進(jìn)行加工。

如圖15，當(dāng)圓棉模2觸動(dòng)限位開關(guān)7時(shí)，啟動(dòng)去膜系統(tǒng)6進(jìn)行去除包裝膜的動(dòng)作?？烧{(diào)滾床11在頂桿12的作用下被頂起一定的角度。圓棉模2隨即向下滾動(dòng)至橫向模床8，在向下滾動(dòng)時(shí)由具有一定傾角構(gòu)成的齒輥14向前接觸或刺破棉模外包裝。齒輥14的鉤拉轉(zhuǎn)動(dòng)和圓棉模2的滾動(dòng)使包裝膜脫離圓棉模2表面。刺釘輥15的線速度高于齒輥14，將齒輥14上的包裝膜剝離，進(jìn)入鋼輥16和橡膠輥17組成的夾持輥。在兩夾持輥的作用下將包裝膜全部拉出，并自動(dòng)疊放在一起完成整個(gè)動(dòng)作。

圖15 去膜系統(tǒng)立面示意圖

四、后記

以上設(shè)計(jì)在貨場(chǎng)去包裝物方面實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，并考慮到了喂棉系統(tǒng)和管理的方便實(shí)用。在目前貨場(chǎng)開模機(jī)已經(jīng)普遍配備的情況下，客戶只需考慮去膜和傳送系統(tǒng)即可。因?yàn)樵O(shè)備都是模塊化設(shè)計(jì)，可根據(jù)需要進(jìn)行組合，所以設(shè)備成本較低?！?/p>