發(fā)條二次電燙機設(shè)計方案與理論探討

摘 要：提出了替代人工進行二次電燙的機械設(shè)計方案。該方案分來料精定位、設(shè)備主體、出料精定位。來料和出料精定位是為前道和后道工序后期的自動化連線做準備。包頭發(fā)條位置和設(shè)備動作加裝檢測，為PLC提供必要的邏輯判斷和后期的以太網(wǎng)控制做準備。

關(guān)鍵詞：邏輯判斷；執(zhí)行單元；硬接觸

前言

在近乎全手工作業(yè)的發(fā)制品行業(yè)[1]，以智能化設(shè)備替代生產(chǎn)力幾乎成為降低成本、提高產(chǎn)品競爭力的唯一出路。二次電燙機械設(shè)計方案立足于本工序完全替代人力的目標來設(shè)計。

1.來料精定位

來料精定位由傳送帶和下壓組立組成。人工將包好頭的發(fā)條按規(guī)定放入傳送帶并向前傳送，感應(yīng)開關(guān)檢測其位置，并發(fā)出信息給PLC，PLC控制傳送帶停止轉(zhuǎn)動，同時下壓機構(gòu)氣缸向下動作，帶動壓板壓住包頭發(fā)條紙板后端，為拉發(fā)條機構(gòu)做準備。氣缸由2個感應(yīng)器檢測動作是否到位，并把信息反饋給PLC，然后做出邏輯判斷，再把信息給電磁閥，電磁閥控制執(zhí)行元件[2]。決定下壓組立氣缸與主體部分的拉發(fā)條組立是否動作。為了不使壓板與發(fā)條發(fā)生硬接觸，在壓板與氣缸之間加裝彈簧，既可實現(xiàn)軟接觸又不減小壓力

2.設(shè)備主體

設(shè)備主體由拉發(fā)條組立、電燙組立、順發(fā)組立組成。當來料傳送帶的來料感應(yīng)器檢測到包頭發(fā)條到達指定位置后，把信息反饋給PLC，PLC向拉發(fā)條組立的伺服馬達馬達發(fā)出指令，拉發(fā)條組立沿著直線導軌迅速前伸[3]，前伸位置由感應(yīng)器檢測是否到位。平行安裝在前端的二個氣動手指由PLC和電磁閥控制同時打開，到達指定位置后，氣動手指閉合，夾緊包頭一端，沿著直線導軌向后快速動作，同時由氣缸帶動氣動手指沿直線導軌向Z軸正方向移動，以避讓順發(fā)組立和電燙組立的下電燙板。

順發(fā)條組立由兩個氣動執(zhí)行元件和彎板組成，兩個氣動執(zhí)行元件在一個片面內(nèi)平行放置且運動方向相反。當拉發(fā)條組立回程運動至順發(fā)條組立時，感應(yīng)器將檢測到的信號反饋給PLC，再由其做出邏輯判斷后發(fā)出0或1。PLC通過三位五通電磁閥控制拉發(fā)條組立的常開氣動執(zhí)行元件，使其做回程運動。帶動順發(fā)板將包頭發(fā)條紙板以后的寬度控制在電燙板長度以內(nèi)。

在設(shè)備主體的臺面上平行裝有2套拉發(fā)條組立，當?shù)?套行至上述位置時，整個臺面在氣動執(zhí)行單元的作用下沿著直線導軌做Y軸方向移動，把第2套拉發(fā)條組立送至指定位置，即來料傳送帶的位置，等待PLC的指令，隨時抓取包頭發(fā)條，做與第1套拉發(fā)條組立一樣的動作。

電燙組立由上電燙板，下電燙板組成。上電燙板包括電加熱管，電燙板和帶動其上下往復(fù)運動組立構(gòu)成；下電燙板包括支座、加熱管和電燙板。當拉發(fā)條組立回程運動至電燙組立位置時，即紙板剛過下電燙板，回程速度降至0，帶動氣動手指上下運動的氣缸迅速伸出，將氣動手指運動到下端，即包頭紙板與下電燙板上面平齊，這樣使得紙板上下毛發(fā)受力均勻，減少拉力對毛發(fā)的不均傷害。傳感器給PLC反饋信號，PLC對電磁閥發(fā)出指令，氣缸向下動作，帶動上電燙板下行，與發(fā)條接觸，調(diào)整上電燙板高度可得到所需下壓的力量（人工電燙時測得壓力20-25公斤力）。上電燙板下面帶有梳齒，可在電燙同時起梳順作用。

3.出料精定位

出料精定位可3坐標任意動作，以此來對應(yīng)兩套拉發(fā)條組立沿X軸方向移動和臺面沿Y軸移動，并把包頭發(fā)條精確的送到唯一的指定位置。X軸方向，Y軸方向，Z軸方向，分別用3個伺服馬達提供動力[4]。當拉發(fā)條組立行至精定位指定位置后，感應(yīng)器檢測到其位置后，由PLC發(fā)出指令，使拉發(fā)條組立停止運動，同時精定位組立托板沿Z軸方向向上運動。這一運動由伺服馬達提供動力，經(jīng)同步帶輪，同步齒形帶將動力傳遞給滾珠絲杠，再由滾珠絲杠把圓周運動變換為直線往復(fù)運動，以此來實現(xiàn)托板的升降。

當托板升值與包頭發(fā)條頭部下面平齊時，停止運動，下壓組立下壓，壓緊后氣動平行手指動作，松開包頭發(fā)條頭部，做快速回程運動，讓開紙板后停止，氣動平行手指上升氣缸動作帶動氣動手指升至高位，等待精定位組立托板下降后，迅速前伸做好抓料準備。氣動手指脫離開發(fā)條后，下壓組立向上運動升起，精定位托板下降至臺面下，以便拉發(fā)條機構(gòu)進行下一個動作循環(huán)，托板下降到指定高度后，傳感器通過PLC向Y坐標的伺服馬達下達指令，帶動Z軸次組立和X軸次組立向Y軸中間運動；到達指定位置后，傳感器發(fā)通過PLC向X坐標提供動力的伺服馬達下動作指令，帶動Z軸次組立沿X軸方向向外動作；到達指定位置后停止動作，傳感器發(fā)出信息給PLC，PLC發(fā)出指令，Z軸次組立將托板推向后一道工序抓料所需高度，后一道工序把料取走后，托板迅速回撤至另一套拉發(fā)條組立處等待接料。為節(jié)省時間，在不發(fā)生干涉的情況下，也可采用3坐標聯(lián)動。

4.小結(jié)

通過對人工二次電燙觀察，試驗所得理論與結(jié)果為依托，以實現(xiàn)二次電燙完全脫離人工為目標，闡述二次電燙設(shè)備的可行性。在保證質(zhì)量提高生產(chǎn)率的同時，也為后期的自動化連線和最終的智能化工廠做出充分的預(yù)留。

參考文獻：

[1]中商情報網(wǎng).2012-2013年中國假發(fā)絲行業(yè)市場研究與投資預(yù)測報告。報告編碼：MW226372

[2]機械設(shè)計手冊.機械工業(yè)出版社，2004.8.

[3]李晶.工業(yè)機械手定位方式及定位誤差的幾個影響因素.《中國科技教育.理論版》2012年第1期.

[4]周定頤.電機與電力拖動.北京機械工業(yè)出版社，1996.

作者簡介：孫天星（1973.08.14-），男，許昌恒源發(fā)制品股份有限公司機械研發(fā)事業(yè)部總工程師。