干法非织造生产线实现无需人工分拣的开包机自动喂料的研究

2024-03-27刘志涛陈治伸

纺织报告 2024年2期

李盈，刘志涛，陈治伸，张晗

（山东德润新材料科技有限公司，山东德州 253000）

目前，国内非织造生产线的原料开松上料大多以人工撕碎投料的方式实现，这样不仅增加了企业用工量，还提高了工人的劳动强度，且无法保证投料工人每次离机接触非生产原料后再次撕碎投料时双手经过清洁与消毒，进而无法确保原料的清洁度。针对现有技术的不足，本研究提供了一种非织造生产线的开包机自动喂料装置（图1）。本装置能实现全自动喂料，无需人工操作，进而节省了人工成本。

图1 非织造生产线的开包机自动喂料系统一种实施例的安装结构示意

图2 打击辊的结构示意

1 现有开包机的结构分析及具体实施方案

现有开包机的结构说明如下：开包机的机架通过地脚螺栓9固定在地面上，机架上固定安装开包机喂入平帘3、开包机平帘2、开包机斜角钉帘1，开包机喂入平帘3和开包机平帘2按照上下位置交错布置，且开包机平帘2和开包机喂入平帘3呈交叠状，但是二者不在同一高度上，开包机平帘2位于开包机喂入平帘3的下方，在开包机平帘2的前方固定安装开包机斜角钉帘1，开包机斜角钉帘1的上方设置上罩板8，开包机喂入平帘3和开包机平帘2的左右两侧分别设置左右罩板，上罩板8和左右罩板用于防止机器运行过程中出现人为伤害与生产原料外漏。上述开包机的部分结构为现有开包机已有结构。

2 开包机整体结构改进说明

2.1 结构改进整体说明

在紧靠开包机喂入平帘3的一侧设置液压升降机10，当液压升降机工作台上的原料包原料使用完时，液压升降机下降，直到液压升降机的工作台与地平线11齐平停止，这样便于工人将原料包用车推放到液压升降机的工作台上以供生产使用。在开包机喂入平帘3远离开包机斜角钉帘1的一侧上方机架上倾斜安装分料台4，分料台4向开包机喂入平帘3中心向下倾斜，分料台的下表面嵌有若干强力磁铁。在液压升降机的工作台上放置原料包5，原料包能在液压升降机的作用下上下移动，液压升降机在上下移动过程中不与开包机的机架干涉，且紧靠开包机机架，在液压升降机10上方的上罩板8上安装第一气缸7，第一气缸7向下伸出，其伸出端固定安装打击辊6，在打击辊的辊体内壁镶嵌多组强力磁铁，且打击辊的外表面还均匀镶嵌若干钢针，用于撕碎原料。打击辊能在气缸的作用下上下微调，方便工人安装、维护及上料。打击辊6采用表面经过处理的钢管作辊体，辊体外壁均匀镶嵌钢针，打击辊的长度与原料包的宽度方向一致，沿打击辊的长度方向对称固定两个第一气缸7。上罩板靠近气缸的边缘还设置了安全罩板12，原料包在上下移动过程中不与安全罩板互相干涉，且安全罩板不会干涉打击辊的旋转工作。

2.2 实现自动喂料程序

在开包机喂入平帘3上方的左右罩板上相对设置第一光电开关16和反光板（图中未标出），该第一光电开关的位置不高于打击辊的上沿，且第一光电开关位于分料台4的斜上方。如果开包机喂入平帘上原料堆积的高点位置超过第一光电开关的位置，原料会遮挡第一光电开关，导致第一光电开关检测不到对面反光板，这时第一光电开关给打击辊的伺服电机19传送停止转动的信号，命令打击辊的伺服电机停止转动，从而停止喂料；反之，如果开包机喂入平帘上原料堆积最高点低于第一光电开关的位置，第一光电开关就可以检测到对面反光板。这时打击辊的伺服电机会通过不停转动带动打击辊喂入原料，打击辊旋转产生的打击力能使打碎后的物料进入分料台，实现喂料。

在打击辊下沿附近的机架上安装第二光电开关13，分料台的上沿不高于打击辊的下沿，通过第二光电开关13监测原料包的高位，当原料包的最高点低于第二光电开关13时，液压升降机10会自动上升，将原料的最高点提升至第二光电开关位置，第二光电开关用于检测原料包是否位于打击辊作用的区域内，如果第二光电开关检测不到物料，则控制液压升降机10向上移动，自动提升原料包，实现自动补充原料。所述伺服电机19与打击辊一侧轴头用键销或者法兰直连固定，通过第一光电开关16感应原料是否堆积至最高点、伺服电机19是否转动，进而决定打击辊是否工作。

2.3 安全保护装置

在现有开包机左右罩板的上部加装延伸板，使其能保护打击辊作用区域。延伸板的下沿与第二光电开关13安装位置平齐，在延伸板和上罩板之间安装升降式透视安全门，两种方案如下。

2.3.1 方案一

左右罩板的延伸板端面沿高度方向固定安装推拉道轨，在推拉道轨之间安装一个可上下推拉式可透视安全门，把安全门拉下来，可以将打击辊完全罩在安全门内，有效防止人员接触打击辊，停机清洁时可以将门推到打击辊上方，然后完成清洁工作，并通过手动控制。

2.3.2 方案二

在左右罩板的延伸板上半部分固定安装一个安全罩板12，安全罩板12的下沿与第一气缸7的缸体下沿安装高度一致，安全罩板12的上沿直接与上罩板8紧固连接，且安全罩板12固定安装在第一气缸7外侧，安全罩板12的下沿不低于打击辊钢针的最高点。在安全罩板12外侧的上罩板8上安装第二气缸15，第二气缸15的伸出端连接可上下升降的安全门14，通过固定在上罩板8上的第二气缸的动作调节可上下升降的安全门，实现上下移动。可上下升降的安全门14的下沿不高于打击辊工作时的下沿。安全门14落下来时，正好将打击辊完全挡在安全门内。安全门14与安全罩板12叠加安装，在安全门14的两侧安装活动道轨槽，这样安全门14可以在气缸的升降作用下在活动道轨槽里上下移动，实现安全门14的打开与关闭。在安全门14的右下角安装一个安全门开关17，以此控制安全门14的打开（提升安全门为打开）与关闭（降落安全门为关闭）。安全门的覆盖范围为打击辊和第一气缸作用区域，一是起到安全防护作用，二是用于工人观察打击辊6的运行状况、是否缠花等。在安全门上安装急停按钮，便于发现异常进而停机清理，使设备恢复正常。

本装置还包括控制单元，其与两套激光控制系统或光电开关相结合，同时控制单元与两个气缸、伺服电机、液压升降机10通过电气控制程序连接，通过计算机控制整套装置。该喂料装置与行业现用的开包机联合使用，包括一台液压升降机，在液压升降机上放置原料包，且液压升降机紧靠现有开包机设置。

打击辊包括辊体、钢针和连接二者的钢针板，辊体由φ325.0 mm×8.0 mm无缝钢管构成，将8块400.0 mm宽的钢针板通过固定螺栓固定在辊体上，将钢针固定在钢针板上。打击辊的外径φ为395.0 mm，钢针长度为35.0 mm，钢针板厚度为10.0 mm，共设置4排（或4排以上）钢针板，将内壁附多块强力磁铁的打击辊安装在液压升降机正上方。两台可控升降的第一气缸7用来悬挂吊装打击辊，安装在上罩板的下方。

一组带有多块强力磁铁的不锈钢分料台4安装在开包机喂入平帘3上方，便于将被打击辊打散而掉落到分料台4上的原料中掺杂的铁质材料提取出来，不含铁质材料的原料滑落到开包机喂入平帘3上，后经开包机平帘2带入开包机斜角钉帘1。

在现有开包机前面0.1 m的位置挖一个长1.0 m、宽1.0 m、深0.8 m的方坑（大小可参考液压升降机的实际尺寸），将液压升降机10安装在方坑内，使液压升降机的上平面与地面齐平，方便用夹包小车将原料包推到液压升降机上。

3 金属剔除结构的设计、安装及其运行原理

在开包机原料输送结构开包机喂入平帘3上方加装一个斜坡式不锈钢分料台4，为了避免喂入金属，在不锈钢分料台4的底部横向安装3块长80.0 mm、宽15.0 mm的强力磁铁，磁铁长度和分料台的宽度一致，分料台的宽度与开包机的宽度一致。装置中分料台为不锈钢薄板，薄板厚度为1.0～1.2 mm，在薄板的下表面焊接用于安装固定强力磁铁的嵌槽18，沿分料台下表面长度方向均匀布置，在保证原料顺利滑落的前提下，可以将原料里的金属有效分离出来，避免喂入生产线。喂料系统需要人工定期清理，保证将原料中的金属吸出且不阻碍原料滑落过程。

所述分料台可以采用高分子材料制成，需要在表面设置嵌槽，嵌槽内安装强力磁铁，强力磁铁的上表面与分料台表面齐平。

开包机上罩板8延长至液压升降机以外，本实施例在原有开包机上罩板的基础上延长1.0 m，在液压升降机的正上方安装两只SC200-150气缸，用于吊装不锈钢打击辊6，第一气缸7可以升降打击辊6，打击辊的长度与原料包宽度相当，为800.0～1 200.0 mm。

打击辊6采用无缝钢管做辊体，不锈钢管外壁固定安装4排钢针，用于撕碎原料。打击辊由一台伺服电机19驱动，伺服电机与打击辊一侧轴头用键销或者法兰直连固定，如果原料堆积的最高点超过第一光电开关的位置，原料会遮挡第一光电开关，检测不到反光板，这时光电开关给打击辊的伺服电机传送停止转动的信号，命令打击辊的伺服电机停止转动，从而停止喂料；反之，如果原料堆积最高点低于光电开关的位置，这时光电开关可以检测到对面反光板，打击辊的伺服电机会通过不停转动带动打击辊喂入原料，通过第一光电开关感应开包机平帘2上方的原料高低位控制伺服电机的转速。