鄭瑞鈺 劉建章 吳承文 張章秀 周茂彬

(1 尤溪縣竹業(yè)工作站 福建尤溪 365100；2 三明德立環(huán)保有限公司 福建尤溪 365100；3 尤溪縣林業(yè)局 福建尤溪 365100)

竹木勺子在國內(nèi)外已普遍應用，但竹木勺子加工機械化程度不高，其內(nèi)弧磨光多以手工為主，自動化程度低，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，勞動強度大，粉塵多，幾何尺寸難以達到客戶要求，次品率高，生產(chǎn)效率低，成本高[1]。因此，竹木勺子生產(chǎn)廠家迫切需要開發(fā)一種可以取代手工作業(yè)的自動化機器設備。

福建省尤溪縣竹業(yè)工作站與三明市德立環(huán)保技術開發(fā)有限公司，依靠高校和福建省林科院技術力量，完成了竹木勺子內(nèi)弧可編程自動磨光機設備的設計、加工、安裝、調(diào)試，并獲得一次性試驗成功。本研究根據(jù)尤溪縣竹木勺子生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的實際情況和迫切需要，以及竹木勺子對生產(chǎn)工藝的不同要求，針對現(xiàn)有磨光設備在實際生產(chǎn)應用中存在的缺陷和問題，通過優(yōu)化設計、工藝改良、系統(tǒng)集成等技術途徑進行技術創(chuàng)新和改造，設計制造出可編程、一次磨光成型的新型自動化竹木勺內(nèi)弧磨光生產(chǎn)設備，可實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化程序控制，達到了提高生產(chǎn)效率，降低竹木勺子生產(chǎn)成本的目標。該成果對尤溪縣進一步推廣應用竹木勺子內(nèi)弧磨光技術，實現(xiàn)竹木勺子生產(chǎn)規(guī)?；妥詣踊哂兄匾饬x。目前，竹木勺子內(nèi)弧可編程自動磨光機制備的竹木勺子已售往歐美國家，得到了客戶的青睞。

1 研制背景

經(jīng)濟的快速發(fā)展及科學技術的不斷進步，為人們提供了豐富的物質(zhì)消費品，而勺子就是人們生活中諸多物質(zhì)消費品中的一種。隨著人們環(huán)保意識的不斷增強，竹木類材質(zhì)的勺子開始被廣泛應用和普及。但是，目前竹木勺類凹槽的打磨仍是依靠人工打磨，工作效率低，打磨不精確，邊緣粗糙和凹凸不平，尺寸不統(tǒng)一，無法工業(yè)化生產(chǎn)，很難投放于市場上銷售。為了達到打磨的目的，避免人工打磨出現(xiàn)打磨不精確、損壞勺子、降低勺子質(zhì)量的問題，急需設計一種竹木勺類凹槽打磨的專用設備。

2 研究開發(fā)內(nèi)容

2.1 研發(fā)目的

針對現(xiàn)有技術存在的不足，提供一種竹木勺類凹槽自動打磨機，以解決上述研制背景中提出的問題。

2.2 研發(fā)具體內(nèi)容

研制新型竹木勺子內(nèi)弧可編程自動化磨光成型機，亦即設計制造出可編程、一次磨光的自動化竹木勺子內(nèi)弧磨光生產(chǎn)設備，實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化程序控制[2]。

2.3 技術方案和實施

竹木勺類凹槽自動打磨機，包括機架、縱向滑移組件、橫向滑移組件、立向滑移組件和工件打磨輪。縱向滑移組件安裝在機架上，橫向滑移組件安裝在縱向滑移組件上方，橫向滑移組件上安裝有立向滑移組件，立向滑移組件側面安裝有工件打磨底板，工件打磨底板上方設有工件打磨輪(圖1)。結合結構示意圖，對技術方案和具體實施做如下說明。

圖中標記：1-機架，2-縱向?qū)к墸?-縱向滑塊，4-縱向托板，5-縱向絲桿螺母支座，6-縱向絲桿螺母，7-縱向絲桿，8-縱向絲桿支座，9-縱向連軸器，10-縱向控制電機，11-縱向控制電機座，12-橫向?qū)к墸?3-橫向滑塊，14-橫向滑塊墊高塊，15-立向移動底板，16-橫向絲桿螺母支座，17-橫向絲桿螺母，18-橫向絲桿，19-橫向絲桿支座，20-橫向連軸器，21-橫向控制電機，22-橫向控制電機座，23-立向底板，24-立向?qū)к墸?5-立向滑塊，26-立向滑塊墊高塊，27-立向移動托板，28-工件打磨底板，29-立向絲桿螺母支座，30-立向絲桿螺母，31-立向絲桿，32-立向絲桿支座，33-立向連軸器，34-立向控制電機，35-立向控制電機座，36-工件打磨輪，37-主軸電機，38-主軸電機座，39-系統(tǒng)控制柜。圖1 竹木勺類凹槽自動打磨機結構示意圖(右為自動打磨機的俯視圖)

2.3.1 縱向滑移組件

縱向滑移組件包括縱向?qū)к?、縱向滑塊3、縱向托板4、縱向絲桿螺母支座5、縱向絲桿螺母6、縱向絲桿7、縱向絲桿支座8、縱向連軸器9、縱向控制電機10和縱向控制電機座11。

縱向?qū)к?通過螺釘固定在機架1上，縱向滑塊3通過螺釘固定在縱向托板4上，縱向滑塊3可在縱向?qū)к?上前后滑動，縱向絲桿螺母支座5用螺釘固定在縱向托板4上，縱向絲桿螺母6用螺釘固定在縱向絲桿螺母支座5上，縱向絲桿7通過軸承安裝在兩端縱向絲桿支座8上，縱向絲桿支座8通過螺釘固定在機架1上，通過縱向絲桿7的旋轉可帶動縱向托板4前后滑動。

縱向控制電機10固定在縱向控制電機座11上，縱向控制電機座11固定在機架1上，縱向連軸器9兩端把縱向控制電機10和縱向絲桿7連接起來。

2.3.2 橫向滑移組件

橫向滑移組件包括橫向?qū)к?2、橫向滑塊13、橫向滑塊墊高塊14、橫向絲桿螺母支座16、橫向絲桿螺母17、橫向絲桿18、橫向絲桿支座19、橫向連軸器20、橫向控制電機21和橫向控制電機座22。

橫向?qū)к?2通過螺釘固定在縱向托板4上，橫向滑塊13固定在橫向滑塊墊高塊14上，橫向滑塊墊高塊14固定在立向移動底板15上，橫向滑塊13可在橫向?qū)к?2上左右滑動，橫向絲桿螺母支座16用螺釘固定在立向移動底板15上，橫向絲桿螺母17用螺釘固定在橫向絲桿螺母支座16上，橫向絲桿18通過軸承安裝在橫向絲桿支座19上，橫向絲桿支座19通過螺釘固定在立向移動底板15上，通過橫向絲桿18的旋轉可帶動立向移動底板15左右滑動。橫向控制電機21固定在橫向控制電機座22上，橫向控制電機座22固定在縱向托板4上，橫向連軸器20兩端把橫向控制電機21和橫向絲桿18連接起來。

2.3.3 立向滑移組件

立向滑移組件包括立向移動底板15、立向底板23、立向?qū)к?4、立向滑塊25、立向滑塊墊高塊26、立向移動托板27、立向絲桿螺母支座29、立向絲桿螺母30、立向絲桿31、立向絲桿支座32、立向連軸器33、立向控制電機34和立向控制電機座35。

立向?qū)к?4通過螺釘固定在立向底板23上，立向滑塊25固定在立向滑塊墊高塊26上，立向滑塊墊高塊26固定在立向移動托板27上，立向滑塊25可在立向?qū)к?4上下滑動，工件打磨底板28通過螺釘固定在立向移動托板27上，立向絲桿螺母支座29用螺釘固定在立向底板23上，立向絲桿螺母30用螺釘固定在立向絲桿螺母支座29上，立向絲桿31通過軸承安裝在立向絲桿支座32上，立向絲桿支座32通過螺釘固定在立向底板23上，通過立向絲桿31的旋轉可帶動立向移動托板27上下滑動，立向控制電機34固定在立向控制電機座35上，立向控制電機座35固定在立向底板23上，立向連軸器33兩端把立向控制電機34和立向絲桿31連接起來。

2.3.4 工件打磨輪

工件打磨輪36固定在主軸電機37上，主軸電機37固定在主軸電機座38上，主軸電機座38固定在機架1上，系統(tǒng)控制柜39固定在機架1上。

3 工作原理

通過系統(tǒng)控制柜39數(shù)控編程控制主軸電機37的旋轉方向和快慢，以及縱向、橫向和立向3個方向的移動軌跡達到精準打磨的效果；工件打磨輪36可根據(jù)不同形狀的產(chǎn)品更換不同的成型輪。

自動打磨機的優(yōu)勢在于：系統(tǒng)控制柜39的數(shù)控編程采用現(xiàn)有技術，通過縱向滑移組件、橫向滑移組件和立向滑移組件的移動使得工件打磨輪36達到精準打磨，從而有效解決了目前竹木勺類凹槽打磨依靠人工打磨、工作效率低、打磨不精確尺寸不統(tǒng)一和不能工業(yè)化生產(chǎn)的問題。

4 與現(xiàn)有設備的對比

自動打磨機與現(xiàn)有技術相比具有以下有益效果：竹木勺類凹槽自動打磨機結構穩(wěn)固，操作方便，通過縱向滑移組件、橫向滑移組件和立向滑移組件的移動使得工件打磨輪到達精準打磨位置，在主軸電機的旋轉方向和快慢的調(diào)節(jié)下以及縱向、橫向和立向3個方向的移動軌跡達到精準打磨的效果，打磨精確度高，工作效率高，省時省力，能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)化批量生產(chǎn)。

5 主要創(chuàng)新點與技術指標

1) 采用新型進料方式，實現(xiàn)可編程磨光自動化一次性完成。

2) 采用新型模具進料自動一次性磨光方式，解決了手工進料半機械化多次磨光方式的產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、勞動強度大、粉塵多、幾何尺寸未能達到客戶要求、次品率高、生產(chǎn)效率低、成本高的弊端。

3) 設備適用性廣，能夠?qū)崿F(xiàn)多種竹木勺子類型磨光的生產(chǎn)，適合在規(guī)?；凸S化竹木勺子生產(chǎn)中推廣應用。

4) 竹木勺子生產(chǎn)效率≥550個/h。

6 產(chǎn)業(yè)化前景及經(jīng)濟社會效益

本研究根據(jù)福建省竹木勺子生產(chǎn)的實際情況和迫切需要，以及竹木勺子內(nèi)弧磨光對生產(chǎn)工藝的不同要求，針對現(xiàn)有竹木勺子磨光設備存在的不足之處，通過優(yōu)化設計、工藝改良、系統(tǒng)集成等技術途徑進行創(chuàng)新和改進，以達到提高生產(chǎn)效率、降低竹木勺子磨光生產(chǎn)成本的目標，將產(chǎn)生良好的經(jīng)濟效益[3]；同時可以大大提高竹木勺子生產(chǎn)能力和竹木勺子質(zhì)量，對推動竹木勺子的工廠化、標準化生產(chǎn)具有重要意義。竹木勺子可編程自動化內(nèi)弧磨光方式改變傳統(tǒng)手工半機械化的磨光方式，可以大大提高竹木勺子內(nèi)弧磨光數(shù)量與質(zhì)量，節(jié)約勞動成本，降底磨光成本，對推動使用生態(tài)環(huán)保的竹木勺子具有積極的意義，產(chǎn)品具有良好的產(chǎn)業(yè)化前景與社會經(jīng)濟效益。