江蘇天明機(jī)械集團(tuán)有限公司 徐波 曹寅/文

一種氨綸自動(dòng)落筒成套解決方案

江蘇天明機(jī)械集團(tuán)有限公司 徐波 曹寅/文

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

氨綸 卷裝 落絲筒 自動(dòng) 紡絲 機(jī)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(fù)率。氨綸纖維自上世紀(jì)五十年代末工業(yè)化生產(chǎn)以來，經(jīng)歷了曲折的發(fā)展，現(xiàn)今全世界已達(dá)到年產(chǎn)六十多萬噸的規(guī)模。在國外，氨綸主要在發(fā)達(dá)國家生產(chǎn)，近幾年來在中等發(fā)達(dá)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(xiàn)已成為世界最大的氨綸生產(chǎn)國。

國內(nèi)外廠家差別化連續(xù)紡絲技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟，高速卷繞頭生產(chǎn)中絕大多數(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換，但是卷繞頭完成的絲餅卷裝還需要人工進(jìn)行落絲筒，人工裝空紙筒。紡絲車間噪音大，車間溫度高，化學(xué)溶劑對(duì)人體健康存在危害，操作工勞動(dòng)強(qiáng)度大的問題始終存在。一直以來人工落筒的生產(chǎn)模式，始終制約了國內(nèi)外氨綸行業(yè)自動(dòng)化水平的提高。

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

本文介紹的自動(dòng)落筒成套技術(shù)方案，能夠?qū)⒕砝@完成的氨綸卷裝自動(dòng)收集，同時(shí)更換空紙管，自動(dòng)檢驗(yàn)、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(chǎn)效率，自動(dòng)化程度高，實(shí)現(xiàn)無人工廠。

1 自動(dòng)落筒成套技術(shù)方案工作流程

1.1 自動(dòng)落絲筒小車自動(dòng)收集滿卷氨綸絲筒管，然后更換空紙管，每次三臺(tái)卷繞機(jī)一組同時(shí)完成；如果紡絲過程需要人工干預(yù)處理，小車收卷裝桿可向上旋轉(zhuǎn)90度成豎直狀態(tài)（運(yùn)行和避讓狀態(tài)），實(shí)現(xiàn)人機(jī)結(jié)合。

圖1 總體流程布局圖

輸送時(shí)間節(jié)拍及產(chǎn)能計(jì)算方法為：氨綸紡絲車間生產(chǎn)線一般采用對(duì)面排布，按最新紡絲生產(chǎn)線，每條線90臺(tái)卷繞機(jī)，兩條線總共180臺(tái)卷繞機(jī)，每三臺(tái)卷繞機(jī)為1組，總共60組，每組卷繞頭滿卷時(shí)間以2小時(shí)計(jì)算，如果采用1臺(tái)移動(dòng)小車，所需節(jié)拍時(shí)間計(jì)算為2*60*60/60=120秒，而按以上第1步流程1臺(tái)移動(dòng)小車所需周期時(shí)間最少150秒，所以采用1臺(tái)移動(dòng)小車輸送時(shí)間節(jié)拍不夠；如果采用2臺(tái)移動(dòng)小車，工作節(jié)拍時(shí)間為75秒，輸送時(shí)間節(jié)拍能夠滿足，所以需要采用2臺(tái)移動(dòng)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(nèi)，服務(wù)左右2條紡絲生產(chǎn)線。

圖2 收卷狀態(tài)示意圖

1.2 自動(dòng)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(zhuǎn)90度成豎直狀態(tài)，從紡絲車間跨過過渡區(qū)移動(dòng)到檢驗(yàn)車間與卷裝下料工位對(duì)接，將氨綸絲筒管向上推入收卷接料機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)與后道結(jié)合。需要配備專門的收卷機(jī)械手，機(jī)械手收卷能力的計(jì)算如下：

圖3 滿卷對(duì)接狀態(tài)示意圖

按照兩條線總共180臺(tái)卷繞機(jī)，每三臺(tái)卷繞機(jī)為1組，總共60組，按照每臺(tái)卷繞機(jī)同時(shí)卷取20只絲餅，采用2臺(tái)移動(dòng)小車，工作節(jié)拍時(shí)間為75秒，機(jī)械手收卷能力計(jì)算：20*3*60*60/75=2880（只/小時(shí)），所以機(jī)械手收卷能力應(yīng)該為3000（只/小時(shí)）。

1.3 自動(dòng)落筒小車下完料后，收卷裝桿翻轉(zhuǎn)90度呈水平狀態(tài)與空紙管上料工位對(duì)接，由空紙管上料機(jī)構(gòu)將空紙管補(bǔ)齊，實(shí)現(xiàn)與前道結(jié)合。需要配備專門的空紙管上料機(jī)構(gòu)，保證空紙管的及時(shí)供給?？占埞苌狭蠙C(jī)構(gòu)供料能力與機(jī)械手收卷能力相當(dāng)，同樣不小于3000（只/小時(shí)）。

圖4 空卷對(duì)接狀態(tài)示意圖

1.4 收卷接料機(jī)械手水平移動(dòng)將卷滿成品氨綸絲筒管推入成品輸送線后，首先進(jìn)行噴碼（由于噴在卷裝筒管內(nèi)壁比較特殊，需根據(jù)廠家試驗(yàn)結(jié)果出具體方案），然后進(jìn)行視覺檢驗(yàn)（相機(jī)對(duì)圓周面拍照），檢出小卷裝及亂絲的不合格品會(huì)自動(dòng)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(yùn)送到包裝輸送線，完成產(chǎn)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(bào)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(jī)械手收卷能力相當(dāng)，同樣不小于3000（只/小時(shí)），噴碼機(jī)、視覺檢驗(yàn)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(shí)）滿卷成品氨綸絲筒管，此步驟也可以根據(jù)各廠家的具體情況和使用要求進(jìn)行設(shè)置（見圖5、圖6）。

1.5 轉(zhuǎn)移到第1 步，如此不斷循環(huán)。

圖5 檢驗(yàn)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(dòng)化方案的實(shí)現(xiàn)，離不開控制系統(tǒng)的支持?？刂葡到y(tǒng)選用專業(yè)的運(yùn)動(dòng)控制器，采用高精度伺服系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)采用CANOPEN總線通信，采用觸摸屏組態(tài)監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)，用戶操作簡(jiǎn)單方便，動(dòng)作準(zhǔn)確，可靠性好。

3 結(jié)束語

氨綸自動(dòng)落筒系統(tǒng)的技術(shù)攻關(guān)，不僅大大提高國內(nèi)外紡織機(jī)械行業(yè)的自動(dòng)化水平，而且可以大大提高生產(chǎn)效率，減少用工成本，改善工作環(huán)境，對(duì)于氨綸行業(yè)的發(fā)展具有廣泛而深遠(yuǎn)的意義。本方案的提出，希望能夠起到一個(gè)拋磚引玉的作用，希望能夠?qū)π袠I(yè)專家的技術(shù)創(chuàng)新有所幫助。

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