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(nèi)非織造生產(chǎn)線的原料開松上料大多以人工撕碎投料的方式實(shí)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(qiáng)度，且無法保證投料工人每次離機(jī)接觸非生產(chǎn)原料后再次撕碎投料時雙手經(jīng)過清潔與消毒，進(jìn)而無法確保原料的清潔度。針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本研究提供了一種非織造生產(chǎn)線的開包機(jī)自動喂料裝置（圖1）。本裝置能實(shí)現(xiàn)全自動喂料，無需人工操作，進(jìn)而節(jié)省了人工成本。

圖1 非織造生產(chǎn)線的開包機(jī)自動喂料系統(tǒng)一種實(shí)施例的安裝結(jié)構(gòu)示意

圖2 打擊輥的結(jié)構(gòu)示意

1 現(xiàn)有開包機(jī)的結(jié)構(gòu)分析及具體實(shí)施方案

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

2 開包機(jī)整體結(jié)構(gòu)改進(jìn)說明

2.1 結(jié)構(gòu)改進(jìn)整體說明

在緊靠開包機(jī)喂入平簾3的一側(cè)設(shè)置液壓升降機(jī)10，當(dāng)液壓升降機(jī)工作臺上的原料包原料使用完時，液壓升降機(jī)下降，直到液壓升降機(jī)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(jī)的工作臺上以供生產(chǎn)使用。在開包機(jī)喂入平簾3遠(yuǎn)離開包機(jī)斜角釘簾1的一側(cè)上方機(jī)架上傾斜安裝分料臺4，分料臺4向開包機(jī)喂入平簾3中心向下傾斜，分料臺的下表面嵌有若干強(qiáng)力磁鐵。在液壓升降機(jī)的工作臺上放置原料包5，原料包能在液壓升降機(jī)的作用下上下移動，液壓升降機(jī)在上下移動過程中不與開包機(jī)的機(jī)架干涉，且緊靠開包機(jī)機(jī)架，在液壓升降機(jī)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(nèi)壁鑲嵌多組強(qiáng)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(diào)，方便工人安裝、維護(hù)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?qū)ΨQ固定兩個第一氣缸7。上罩板靠近氣缸的邊緣還設(shè)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(zhuǎn)工作。

2.2 實(shí)現(xiàn)自動喂料程序

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

在打擊輥下沿附近的機(jī)架上安裝第二光電開關(guān)13，分料臺的上沿不高于打擊輥的下沿，通過第二光電開關(guān)13監(jiān)測原料包的高位，當(dāng)原料包的最高點(diǎn)低于第二光電開關(guān)13時，液壓升降機(jī)10會自動上升，將原料的最高點(diǎn)提升至第二光電開關(guān)位置，第二光電開關(guān)用于檢測原料包是否位于打擊輥?zhàn)饔玫膮^(qū)域內(nèi)，如果第二光電開關(guān)檢測不到物料，則控制液壓升降機(jī)10向上移動，自動提升原料包，實(shí)現(xiàn)自動補(bǔ)充原料。所述伺服電機(jī)19與打擊輥一側(cè)軸頭用鍵銷或者法蘭直連固定，通過第一光電開關(guān)16感應(yīng)原料是否堆積至最高點(diǎn)、伺服電機(jī)19是否轉(zhuǎn)動，進(jìn)而決定打擊輥是否工作。

2.3 安全保護(hù)裝置

在現(xiàn)有開包機(jī)左右罩板的上部加裝延伸板，使其能保護(hù)打擊輥?zhàn)饔脜^(qū)域。延伸板的下沿與第二光電開關(guān)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(nèi)，有效防止人員接觸打擊輥，停機(jī)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(cè)，安全罩板12的下沿不低于打擊輥鋼針的最高點(diǎn)。在安全罩板12外側(cè)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(diào)節(jié)可上下升降的安全門，實(shí)現(xiàn)上下移動?？缮舷律档陌踩T14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(nèi)。安全門14與安全罩板12疊加安裝，在安全門14的兩側(cè)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(shí)現(xiàn)安全門14的打開與關(guān)閉。在安全門14的右下角安裝一個安全門開關(guān)17，以此控制安全門14的打開（提升安全門為打開）與關(guān)閉（降落安全門為關(guān)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(hù)作用，二是用于工人觀察打擊輥6的運(yùn)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(jìn)而停機(jī)清理，使設(shè)備恢復(fù)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(guān)相結(jié)合，同時控制單元與兩個氣缸、伺服電機(jī)、液壓升降機(jī)10通過電氣控制程序連接，通過計算機(jī)控制整套裝置。該喂料裝置與行業(yè)現(xiàn)用的開包機(jī)聯(lián)合使用，包括一臺液壓升降機(jī)，在液壓升降機(jī)上放置原料包，且液壓升降機(jī)緊靠現(xiàn)有開包機(jī)設(shè)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(gòu)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(shè)置4排（或4排以上）鋼針板，將內(nèi)壁附多塊強(qiáng)力磁鐵的打擊輥安裝在液壓升降機(jī)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(qiáng)力磁鐵的不銹鋼分料臺4安裝在開包機(jī)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(zhì)材料提取出來，不含鐵質(zhì)材料的原料滑落到開包機(jī)喂入平簾3上，后經(jīng)開包機(jī)平簾2帶入開包機(jī)斜角釘簾1。

在現(xiàn)有開包機(jī)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(jī)的實(shí)際尺寸），將液壓升降機(jī)10安裝在方坑內(nèi)，使液壓升降機(jī)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(jī)上。

3 金屬剔除結(jié)構(gòu)的設(shè)計、安裝及其運(yùn)行原理

在開包機(jī)原料輸送結(jié)構(gòu)開包機(jī)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(qiáng)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(jī)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(qiáng)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(chǎn)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(shè)置嵌槽，嵌槽內(nèi)安裝強(qiáng)力磁鐵，強(qiáng)力磁鐵的上表面與分料臺表面齊平。

開包機(jī)上罩板8延長至液壓升降機(jī)以外，本實(shí)施例在原有開包機(jī)上罩板的基礎(chǔ)上延長1.0 m，在液壓升降機(jī)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(dāng)，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(jī)19驅(qū)動，伺服電機(jī)與打擊輥一側(cè)軸頭用鍵銷或者法蘭直連固定，如果原料堆積的最高點(diǎn)超過第一光電開關(guān)的位置，原料會遮擋第一光電開關(guān)，檢測不到反光板，這時光電開關(guān)給打擊輥的伺服電機(jī)傳送停止轉(zhuǎn)動的信號，命令打擊輥的伺服電機(jī)停止轉(zhuǎn)動，從而停止喂料；反之，如果原料堆積最高點(diǎn)低于光電開關(guān)的位置，這時光電開關(guān)可以檢測到對面反光板，打擊輥的伺服電機(jī)會通過不停轉(zhuǎn)動帶動打擊輥喂入原料，通過第一光電開關(guān)感應(yīng)開包機(jī)平簾2上方的原料高低位控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

4 結(jié)語

本裝置用一套能升降且可調(diào)速的不銹鋼針板打擊輥與液壓升降機(jī)配合開機(jī)使用，可以將之前的人工上料改為機(jī)械上料，既能有效降低工人勞動強(qiáng)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(shí)現(xiàn)全機(jī)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(jī)帶動打擊輥轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)自動喂料。

（2）內(nèi)壁附有多組打擊輥與鑲嵌強(qiáng)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(jī)聯(lián)合使用，可以實(shí)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(qiáng)度。

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