南麗霞, 孫國(guó)慶

(1.揚(yáng)州職業(yè)大學(xué), 江蘇 揚(yáng)州 225009; 2.南京研慶精密機(jī)械有限公司, 江蘇 南京 210038)

隨著我國(guó)塑料工業(yè)發(fā)展和塑料復(fù)合材料的性能改進(jìn),各種新型塑料板材不斷被開(kāi)發(fā)出來(lái),如增強(qiáng)塑料模板、中間空心塑料模板、低發(fā)泡多層結(jié)構(gòu)塑料模板等[1]。塑料板材用途十分廣泛，可用于制造化工容器、電絕緣材料、冰箱內(nèi)襯和門(mén)襯、食品和醫(yī)藥包裝等[2]。目前行業(yè)內(nèi)塑料板材(HIPS、ABS等)均采用擠塑成型的加工方式。在擠塑過(guò)程中,由于原料特性、擠出機(jī)機(jī)頭和機(jī)身的溫度、壓光機(jī)輥筒溫度等諸多因素[3],使得板材兩側(cè)邊厚度不均勻需要裁剪。兩側(cè)廢料的堆積會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)以下問(wèn)題:(1)廢邊料落地,不方便進(jìn)行集中回收。如果主機(jī)手不停機(jī),從設(shè)備下面取邊料放入廢料箱,存在安全隱患;(2)塑料廢邊料散落一旁,容易產(chǎn)生二次污染,再生使用后產(chǎn)生黑點(diǎn),影響產(chǎn)品品質(zhì);(3)廢邊料沒(méi)有切斷,不能有效占用廢料箱,導(dǎo)致需要頻繁更換廢料箱,生產(chǎn)效率下降;(4)廢邊料堆積,影響生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)6S，即整理(SEIRI)、整頓(SEITON)、清掃(SEISO)、清潔(SEIKETSU)、素養(yǎng)(SHITSUKE)、安全(SAFETY)。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題,本文設(shè)計(jì)了一種塑料板材邊料切斷裝置。

1 切斷裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 塑料板材邊料切斷裝置

主要由機(jī)架、左邊料切斷裝置和右邊料切斷裝置三部分組成,如圖1所示。機(jī)架安裝在塑料板材擠出設(shè)備上,對(duì)整個(gè)塑料板材邊料切斷裝置起固定作用。左、右邊料切斷裝置分別放在機(jī)架兩側(cè),間距L可根據(jù)板材產(chǎn)品的寬度進(jìn)行調(diào)節(jié)，以滿(mǎn)足不同寬度塑料板材生產(chǎn)需求，方便實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品快速轉(zhuǎn)型。

1.機(jī)架；2.左邊料切斷裝置；3.右邊料切斷裝置。圖1 塑料板材邊料切斷裝置結(jié)構(gòu)

邊料切斷裝置和機(jī)架之間的俯仰角θ靈活可調(diào)，如圖2所示，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行設(shè)置，調(diào)整范圍23°<θ<53°。

圖2 塑料板材邊料切斷裝置俯仰角度調(diào)整

1.2 左右邊料切斷裝置

由手輪、絲桿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和氣動(dòng)切斷裝置組成,如圖3所示。通過(guò)調(diào)整手輪,切斷裝置可以沿著絲桿運(yùn)動(dòng),進(jìn)而改變切斷裝置的左右位置,以滿(mǎn)足不同寬度塑料板材的生產(chǎn)需求。

1.手輪；2.絲桿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；3.氣動(dòng)切割裝置；4.進(jìn)料口。圖3 邊料切斷裝置結(jié)構(gòu)

1.3 氣動(dòng)切斷裝置

主要由氣缸、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和刀具組成,該裝置是實(shí)現(xiàn)切斷動(dòng)作的主要部分。刀具由上切刀和下切刀兩部分組成?；钊麠U帶動(dòng)上切刀沿導(dǎo)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng),下切刀固定在殼體上,上下切刀配合完成切斷動(dòng)作。如圖4所示。

1.氣缸；2.安裝板；3.上切刀；4.直線(xiàn)導(dǎo)軌；5.下切刀；6.滑塊。圖4 氣動(dòng)切斷裝置結(jié)構(gòu)

2 切斷裝置的工作原理

首先,預(yù)設(shè)需要切斷的邊料長(zhǎng)度；然后，將塑料板材的兩側(cè)邊料分別放置于左、右邊料切斷裝置的進(jìn)料口中。在塑料板材擠出設(shè)備的工作過(guò)程中,兩側(cè)邊料將分別沿著進(jìn)料口向前進(jìn)給。

邊料切斷裝置的工作過(guò)程為：當(dāng)廢邊料達(dá)到預(yù)設(shè)長(zhǎng)度時(shí),圖4中氣缸的電磁閥得電導(dǎo)通,活塞桿向下運(yùn)動(dòng)。安裝板連接在活塞桿頭部,并且兩側(cè)分別和滑塊連接,安裝板下部固定著上切刀,因此安裝板帶動(dòng)上切刀跟隨滑塊沿著直線(xiàn)導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng),并和下方固定的下切刀配合完成切斷動(dòng)作。

廢邊料的切斷長(zhǎng)度可以有集成和獨(dú)立兩種控制方式。集成控制方式,可以在主設(shè)備即塑料板材擠出設(shè)備的PLC控制系統(tǒng)中設(shè)定,當(dāng)廢邊料達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí),PLC發(fā)出信號(hào),使得氣動(dòng)切斷裝置中氣缸的電磁閥得電導(dǎo)通,從而進(jìn)行切斷工作。獨(dú)立控制方式,可以采用時(shí)間繼電器進(jìn)行控制,當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定時(shí)間時(shí)氣缸的電磁閥得電工作。獨(dú)立控制方式不占用主設(shè)備PLC的點(diǎn)數(shù),獨(dú)立于主設(shè)備控制系統(tǒng),使用靈活方便。

3 切斷裝置樣機(jī)試制與應(yīng)用特點(diǎn)

3.1 產(chǎn)品樣機(jī)試制

切斷裝置樣機(jī)如圖5所示。該裝置可替代人工完成板材邊料自動(dòng)剪切工作,一組裝置可以實(shí)現(xiàn)由自動(dòng)化帶來(lái)的減員1人/班,預(yù)計(jì)年收益達(dá)7萬(wàn)元。邊料切斷裝置使用前后的效果對(duì)比如圖6所示。

圖5 切斷裝置樣機(jī)

圖6 邊料切斷裝置使用前后效果對(duì)比

3.2 應(yīng)用特點(diǎn)

該邊料切斷裝置可以采用集成和獨(dú)立兩種控制方式。集成控制方式方便和主設(shè)備統(tǒng)一管理和維護(hù)。獨(dú)立控制方式不占用主設(shè)備PLC資源,不受主設(shè)備PLC型號(hào)的限制。

該裝置左右兩側(cè)都有調(diào)整絲桿,可以改變左右側(cè)邊料切斷裝置之間的距離L,如圖1所示，可適應(yīng)不同寬度的塑料板材的生產(chǎn)需求,產(chǎn)品換型方便快捷。

通過(guò)邊料切斷裝置可以將切斷的邊料自動(dòng)放入廢料箱,由于它和主設(shè)備并行工作,廢料回收的同時(shí)不需要主設(shè)備停機(jī),提高了生產(chǎn)效率,并增強(qiáng)了安全性能。

該裝置可配套應(yīng)用在ABS、HIPS、GPPS冰箱板材生產(chǎn)線(xiàn)，PC、PMMA、GPPS、PET、MS透明板材生產(chǎn)線(xiàn)，PC、PP、PE中空格子板生產(chǎn)線(xiàn)，PP、PE、ABS、PVDF、PVC厚板擠出生產(chǎn)線(xiàn)等。

4 結(jié)論

塑料板材邊料切斷裝置安裝在塑料板材擠出設(shè)備上,裝置有機(jī)結(jié)合了電氣系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)。實(shí)行了自動(dòng)化控制,可以準(zhǔn)確按照預(yù)設(shè)長(zhǎng)度進(jìn)行廢邊料切斷,并使廢料進(jìn)入廢料箱,方便粉碎后重新利用。裝置避免了由于廢料直接落地而造成的回收利用產(chǎn)品品質(zhì)不良,而且還消除了現(xiàn)場(chǎng)操作的安全隱患,提升了現(xiàn)場(chǎng)6S管理水平。該設(shè)備可以根據(jù)塑料板材寬度的不同,調(diào)整自己的工作位置,適用于整個(gè)塑料板材加工行業(yè)，可以提高企業(yè)自動(dòng)化水平，節(jié)約生產(chǎn)成本，具有廣闊市場(chǎng)前景。