江蘇天明機械集團有限公司 徐波 曹寅/文

一種氨綸自動落筒成套解決方案

江蘇天明機械集團有限公司 徐波 曹寅/文

針對氨綸行業(yè)紡絲生產線卷裝人工落絲筒現狀，闡述了一種替代人工的自動化落絲筒成套解決方案。

氨綸 卷裝 落絲筒 自動 紡絲 機械手 落筒小車 空紙筒 無人工廠

前言

氨綸在國外稱斯潘德克斯(Spandex)，我國稱氨綸，是一種彈性纖維，具有高延伸性、低彈性模量和彈性回復率。氨綸纖維自上世紀五十年代末工業(yè)化生產以來，經歷了曲折的發(fā)展，現今全世界已達到年產六十多萬噸的規(guī)模。在國外，氨綸主要在發(fā)達國家生產，近幾年來在中等發(fā)達國家和發(fā)展中國家也有較大發(fā)展。我國氨綸工業(yè)起步較晚，但發(fā)展速度迅猛，現已成為世界最大的氨綸生產國。

國內外廠家差別化連續(xù)紡絲技術已經相對成熟，高速卷繞頭生產中絕大多數實現自動切換，但是卷繞頭完成的絲餅卷裝還需要人工進行落絲筒，人工裝空紙筒。紡絲車間噪音大，車間溫度高，化學溶劑對人體健康存在危害，操作工勞動強度大的問題始終存在。一直以來人工落筒的生產模式，始終制約了國內外氨綸行業(yè)自動化水平的提高。

截至目前，由北京機械工業(yè)自動化研究所自主開發(fā)，應用于滌綸化纖行業(yè)的自動落絲系統(tǒng)已經開發(fā)成功，主要解決任何自動將滿卷絲筒管由卷繞頭上取下再運送出車間的問題，廣泛使用于滌綸紡絲車間；但是應用于氨綸行業(yè)的自動落筒系統(tǒng)仍屬于行業(yè)空白。

本文介紹的自動落筒成套技術方案，能夠將卷繞完成的氨綸卷裝自動收集，同時更換空紙管，自動檢驗、噴碼，然后直接輸送至包裝線，能夠最大程度減少紡絲工段操作人員，提高生產效率，自動化程度高，實現無人工廠。

1 自動落筒成套技術方案工作流程

1.1 自動落絲筒小車自動收集滿卷氨綸絲筒管，然后更換空紙管，每次三臺卷繞機一組同時完成；如果紡絲過程需要人工干預處理，小車收卷裝桿可向上旋轉90度成豎直狀態(tài)（運行和避讓狀態(tài)），實現人機結合。

圖1 總體流程布局圖

輸送時間節(jié)拍及產能計算方法為：氨綸紡絲車間生產線一般采用對面排布，按最新紡絲生產線，每條線90臺卷繞機，兩條線總共180臺卷繞機，每三臺卷繞機為1組，總共60組，每組卷繞頭滿卷時間以2小時計算，如果采用1臺移動小車，所需節(jié)拍時間計算為2*60*60/60=120秒，而按以上第1步流程1臺移動小車所需周期時間最少150秒，所以采用1臺移動小車輸送時間節(jié)拍不夠；如果采用2臺移動小車，工作節(jié)拍時間為75秒，輸送時間節(jié)拍能夠滿足，所以需要采用2臺移動小車。落絲工作由兩輛小車共同完成，兩輛小車輪換工作在環(huán)形軌道內，服務左右2條紡絲生產線。

圖2 收卷狀態(tài)示意圖

1.2 自動落絲小車收好滿卷氨綸絲筒管、換好空紙管后，收卷裝桿向上旋轉90度成豎直狀態(tài)，從紡絲車間跨過過渡區(qū)移動到檢驗車間與卷裝下料工位對接，將氨綸絲筒管向上推入收卷接料機械手，實現與后道結合。需要配備專門的收卷機械手，機械手收卷能力的計算如下：

圖3 滿卷對接狀態(tài)示意圖

按照兩條線總共180臺卷繞機，每三臺卷繞機為1組，總共60組，按照每臺卷繞機同時卷取20只絲餅，采用2臺移動小車，工作節(jié)拍時間為75秒，機械手收卷能力計算：20*3*60*60/75=2880（只/小時），所以機械手收卷能力應該為3000（只/小時）。

1.3 自動落筒小車下完料后，收卷裝桿翻轉90度呈水平狀態(tài)與空紙管上料工位對接，由空紙管上料機構將空紙管補齊，實現與前道結合。需要配備專門的空紙管上料機構，保證空紙管的及時供給?？占埞苌狭蠙C構供料能力與機械手收卷能力相當，同樣不小于3000（只/小時）。

圖4 空卷對接狀態(tài)示意圖

1.4 收卷接料機械手水平移動將卷滿成品氨綸絲筒管推入成品輸送線后，首先進行噴碼（由于噴在卷裝筒管內壁比較特殊，需根據廠家試驗結果出具體方案），然后進行視覺檢驗（相機對圓周面拍照），檢出小卷裝及亂絲的不合格品會自動落入NG輸送線由人工集中處理（如剝絲、分揀等），最后合格品直接運送到包裝輸送線，完成產成品包裝（晚班如果沒有人工處理NG品，NG品由收集箱收集，滿料報警后由巡檢人員更換收集箱），此處成品輸送線的輸送能力與機械手收卷能力相當，同樣不小于3000（只/小時），噴碼機、視覺檢驗裝置與成品輸送線能力匹配，包裝輸送線包裝能力也是不小于3000（只/小時）滿卷成品氨綸絲筒管，此步驟也可以根據各廠家的具體情況和使用要求進行設置（見圖5、圖6）。

1.5 轉移到第1 步，如此不斷循環(huán)。

圖5 檢驗包裝過程示意圖

圖6 NG品處置狀態(tài)示意圖

2 控制系統(tǒng)

整套自動化方案的實現，離不開控制系統(tǒng)的支持?？刂葡到y(tǒng)選用專業(yè)的運動控制器，采用高精度伺服系統(tǒng)，整個系統(tǒng)采用CANOPEN總線通信，采用觸摸屏組態(tài)監(jiān)控整個系統(tǒng)的狀態(tài)，用戶操作簡單方便，動作準確，可靠性好。

3 結束語

氨綸自動落筒系統(tǒng)的技術攻關，不僅大大提高國內外紡織機械行業(yè)的自動化水平，而且可以大大提高生產效率，減少用工成本，改善工作環(huán)境，對于氨綸行業(yè)的發(fā)展具有廣泛而深遠的意義。本方案的提出，希望能夠起到一個拋磚引玉的作用，希望能夠對行業(yè)專家的技術創(chuàng)新有所幫助。

[1] 吳振強 王勇 邱野 王峰年 李云翾，化纖用自動落絲車控制系統(tǒng)，中國科技期刊數據庫 工業(yè)B ，2015年4月