塑料板材边料切断装置的研制

南丽霞, 孙国庆

(1.扬州职业大学, 江苏 扬州 225009; 2.南京研庆精密机械有限公司, 江苏 南京 210038)

随着我国塑料工业发展和塑料复合材料的性能改进,各种新型塑料板材不断被开发出来,如增强塑料模板、中间空心塑料模板、低发泡多层结构塑料模板等[1]。塑料板材用途十分广泛，可用于制造化工容器、电绝缘材料、冰箱内衬和门衬、食品和医药包装等[2]。目前行业内塑料板材(HIPS、ABS等)均采用挤塑成型的加工方式。在挤塑过程中,由于原料特性、挤出机机头和机身的温度、压光机辊筒温度等诸多因素[3],使得板材两侧边厚度不均匀需要裁剪。两侧废料的堆积会导致出现以下问题:(1)废边料落地,不方便进行集中回收。如果主机手不停机,从设备下面取边料放入废料箱,存在安全隐患;(2)塑料废边料散落一旁,容易产生二次污染,再生使用后产生黑点,影响产品品质;(3)废边料没有切断,不能有效占用废料箱,导致需要频繁更换废料箱,生产效率下降;(4)废边料堆积,影响生产现场6S，即整理(SEIRI)、整顿(SEITON)、清扫(SEISO)、清洁(SEIKETSU)、素养(SHITSUKE)、安全(SAFETY)。为了解决上述技术问题,本文设计了一种塑料板材边料切断装置。

1 切断装置的结构设计

1.1 塑料板材边料切断装置

主要由机架、左边料切断装置和右边料切断装置三部分组成,如图1所示。机架安装在塑料板材挤出设备上,对整个塑料板材边料切断装置起固定作用。左、右边料切断装置分别放在机架两侧,间距L可根据板材产品的宽度进行调节，以满足不同宽度塑料板材生产需求，方便实现产品快速转型。

1.机架；2.左边料切断装置；3.右边料切断装置。图1 塑料板材边料切断装置结构

边料切断装置和机架之间的俯仰角θ灵活可调，如图2所示，可根据现场情况进行设置，调整范围23°<θ<53°。

图2 塑料板材边料切断装置俯仰角度调整

1.2 左右边料切断装置

由手轮、丝杆调节机构和气动切断装置组成,如图3所示。通过调整手轮,切断装置可以沿着丝杆运动,进而改变切断装置的左右位置,以满足不同宽度塑料板材的生产需求。

1.手轮；2.丝杆调节机构；3.气动切割装置；4.进料口。图3 边料切断装置结构

1.3 气动切断装置

主要由气缸、导向机构和刀具组成,该装置是实现切断动作的主要部分。刀具由上切刀和下切刀两部分组成。活塞杆带动上切刀沿导向机构运动,下切刀固定在壳体上,上下切刀配合完成切断动作。如图4所示。

1.气缸；2.安装板；3.上切刀；4.直线导轨；5.下切刀；6.滑块。图4 气动切断装置结构

2 切断装置的工作原理

首先,预设需要切断的边料长度；然后，将塑料板材的两侧边料分别放置于左、右边料切断装置的进料口中。在塑料板材挤出设备的工作过程中,两侧边料将分别沿着进料口向前进给。

边料切断装置的工作过程为：当废边料达到预设长度时,图4中气缸的电磁阀得电导通,活塞杆向下运动。安装板连接在活塞杆头部,并且两侧分别和滑块连接,安装板下部固定着上切刀,因此安装板带动上切刀跟随滑块沿着直线导轨运动,并和下方固定的下切刀配合完成切断动作。

废边料的切断长度可以有集成和独立两种控制方式。集成控制方式,可以在主设备即塑料板材挤出设备的PLC控制系统中设定,当废边料达到预设值时,PLC发出信号,使得气动切断装置中气缸的电磁阀得电导通,从而进行切断工作。独立控制方式,可以采用时间继电器进行控制,当到达设定时间时气缸的电磁阀得电工作。独立控制方式不占用主设备PLC的点数,独立于主设备控制系统,使用灵活方便。

3 切断装置样机试制与应用特点

3.1 产品样机试制

切断装置样机如图5所示。该装置可替代人工完成板材边料自动剪切工作,一组装置可以实现由自动化带来的减员1人/班,预计年收益达7万元。边料切断装置使用前后的效果对比如图6所示。

图5 切断装置样机

图6 边料切断装置使用前后效果对比

3.2 应用特点

该边料切断装置可以采用集成和独立两种控制方式。集成控制方式方便和主设备统一管理和维护。独立控制方式不占用主设备PLC资源,不受主设备PLC型号的限制。

该装置左右两侧都有调整丝杆,可以改变左右侧边料切断装置之间的距离L,如图1所示，可适应不同宽度的塑料板材的生产需求,产品换型方便快捷。

通过边料切断装置可以将切断的边料自动放入废料箱,由于它和主设备并行工作,废料回收的同时不需要主设备停机,提高了生产效率,并增强了安全性能。

该装置可配套应用在ABS、HIPS、GPPS冰箱板材生产线，PC、PMMA、GPPS、PET、MS透明板材生产线，PC、PP、PE中空格子板生产线，PP、PE、ABS、PVDF、PVC厚板挤出生产线等。

4 结论

塑料板材边料切断装置安装在塑料板材挤出设备上,装置有机结合了电气系统、气动系统、机械系统。实行了自动化控制,可以准确按照预设长度进行废边料切断,并使废料进入废料箱,方便粉碎后重新利用。装置避免了由于废料直接落地而造成的回收利用产品品质不良,而且还消除了现场操作的安全隐患,提升了现场6S管理水平。该设备可以根据塑料板材宽度的不同,调整自己的工作位置,适用于整个塑料板材加工行业，可以提高企业自动化水平，节约生产成本，具有广阔市场前景。