圓棉模去包裝物技術的設計探討

■ 王澤武 孫亞楠 胡之浩

〔1鄭州棉麻工程技術設計研究所，河南鄭州450004〕

〔2鄭州人造金剛石及制品工程技術研究中心有限公司，河南鄭州450004〕

一、引言

近幾年新疆機采棉呈快速增長的態勢，釆棉機的數量也迅速增加。據統計，截至2015年，新疆擁有釆棉機2 900臺，其中80%以上是從國外進口的。采棉機作業時，儲存箱采滿后要將籽棉“倒”給打模機，打模機將松散的籽棉預壓成具有一定密度呈立方體的棉模，人工在棉模上覆蓋包裝袋后暫放田間地頭或用專用運模車轉運到軋花廠加工。近年，我國又引進了更先進的采棉機（圖1），能一邊采摘，一邊打成圓模，并自動覆蓋包裝膜（圖2）。由于這種設備不再需要打模工藝，也不用采棉機在棉田里來回折返清空儲存箱，因此效率更高。因為圓模比方模體積小很多，并且被包裝膜緊緊包裹，所以不需要特制的運模車也能進行運輸。這種先進的采棉機在北疆個別團場一經試用，便引起了特別是兵團軋花行業的特別關注。從美國的情況看，打方模的采棉機已經普遍被自動成圓模的采棉機代替。我國棉花加工行業會緊跟世界最先進水平的趨勢發展，可以預見得到，這種自動成圓模的采棉機會在近幾年的新疆棉區得到爆發式增長。

圖1 新型采棉機

圖2 新型采棉機與采后成形的圓模

二、圓棉模去包裝物技術概況

圓棉模外包裹一層強度較高的塑料膜，起到緊裹圓模成形和防雨防潮的作用。在進行棉花加工的過程中，將棉模放入喂棉機前必須去除其包裝物。因為這種自動成圓模的采棉機在我國剛引進，所以圓棉模去包裝物的技術還沒有跟進。目前，筆者觀察的方法是：由兩名工人和運模車司機配合，一般在平板車上放置多個圓模，卸車時，由一名工人從車尾走過，用美工刀將車尾圓棉模上的塑料膜沿著軸向劃開，這個動作要快，以防圓模滾落傷人。這時圓模兩側各有一名工人，抓住塑料膜后給司機指令，司機將車底板前端升起形成坡度，圓模靠重力自然滾落至喂棉機的床身，在滾落時棉模和外覆包裝脫離，人工將外覆包裝收起后再重復上述動作，完成連續喂棉。

由于美國的整體科研、制造等綜合能力超強，因此，棉花加工時在圓棉模去包裝物工序也由純人工迅速實現了機械化，在該工序也出現了種類繁多的工藝和設備。就現有的資料看，國外這些設備大多在使用時還需要人工輔助，設備投入昂貴，目前看來性價比不高，但以發展的眼光看，我國的棉花加工行業必將緊跟世界最先進水平，全線向實現機械化、自動化、智能化邁進，為此，提前分析國外技術預研圓棉模去包裝物技術具有一定意義。

（一）圓棉模去包裝物實例1

如圖3、4所示，國外早期的去包裝物也是由人工完成的。先用叉車將圓棉模立放于喂棉機的床身上，工人持鉤桿將圓棉模上包覆膜鉤劃開。圓棉模隨床身向前進給，由兩個工人在高處向上將包覆膜拉出完成這一工序。

圖3 圓棉模去包裝物實例1

圖4 圓棉模去包裝物實例1

（二）圓棉模去包裝物實例2、3

如圖5所示實例2，用叉車夾持圓棉模兩側，由工人持鉤桿將圓棉模上包覆膜鉤劃開再將包覆膜拉出完成這一工序。

圖5 圓棉模去包裝物實例2

如圖6所示實例3，用專用車輛“環抱”夾持圓棉模，由工人將圓棉模上包覆膜鉤橫向劃開，再將包覆膜夾持到機械臂上，機械臂伸展放下圓模時順勢將包覆膜拉出。

圖6 圓棉模去包裝物實例3

（三）圓棉模去包裝物實例4、5、6

如圖7、8所示實例4，圓棉模去包裝物設備是和喂棉機前端的床身結合在一起的。兩個類似手臂的機械手將圓棉模“抱起”，在頂端有“飛刀”迅速沿軸向切開包覆膜，圓棉模轉動，人工將包覆膜收起。完成收集棉模后機械手張開雙臂放到床身上向前進給。

圖7 圓棉模去包裝物實例4

圖8 圓棉模去包裝物實例4

如圖9、10所示實例5、6，圓棉模向前進給時被床身上的刀將包覆膜縱向切開。圖10兩個類似手臂的機械手將圓棉模“抱起”，圓棉模轉動，人工將包覆膜收起，隨后機械手張開雙臂放到床身上繼續向前進給。圖11類似實例5，只是在兩側使用了兩直臂將圓棉模托起，人工將包覆膜卷在托臂上，托臂向后撤時將包覆膜拉出。

圖9 圓棉模去包裝物實例5

圖10 圓棉模去包裝物實例5

圖11 圓棉模去包裝物實例6

（四）圓棉模去包裝物實例7

如圖12、13所示實例7，圓棉模向前進給時被機械臂“抱起”并轉換方向將棉模立放，機械臂靠磨擦力向上將包覆膜脫去。

圖12 圓棉模去包裝物實例7

圖13 圓棉模去包裝物實例7

（五）綜述

所述的實例1去包覆膜方法是國外較早期的、純人工的方法，目前我們的方法也處在這個水平；實例2、3是利用改裝夾包車在放置棉模時，人工輔助去除的，可以看出是由實例1發展的，比由純人工的降低了勞動量；實例4、5、6完成了機械化，但還需要人工輔助；實例7最先進，基本不需要人工。從以上實例看出，美國的圓棉模去包裝物技術是在不斷快速發展的。借鑒和參考國外先進技術工藝也有助于我國棉花加工行業的進步。

三、圓棉模去包裝物的設計探討

由實例1的純人工上升到實例2、3較容易，而上升至實例4、5、6在我國就存在性價比不高的問題。其原因是設備成本較高，并且較實例1并沒有節省很多人工，只是一定程度降低了勞動強度。實例7雖然最先進，但機械動作較復雜，設備投入過高，在相對不重要的工藝點大量投入，不符合我們目前軋花行業的經濟狀況。筆者根據行業大型化、自動化的需求，設計了貨場去包裝喂模系統和業界共同探討。

圖14 貨場去包裝喂模系統示意圖

如圖14，運模車1將圓棉模2放置縱向模床3上，縱向模床3是由數量較多的主動光輥組成。根據需要縱向模床3越長越好，可存放較多的棉模，也可同時供多輛運模車1施放以增加卸車的效率。圓棉模2在縱向模床3上向上運動，被收縮板4將圓棉模“擠”向右側墻板，在右側墻板圓棉模2的中心軸向位置上固定有切刀5，圓棉模2經過時被切刀5將所包覆的包裝膜沿軸向切開。圓棉模2繼續向前一個工位到達去膜系統6。當圓棉模2觸動限位開關7時啟動，去膜系統6進行去除包裝膜的動作。去除包裝膜后的棉模沿橫向模床8進入開模機9，輸棉管10將初步開松的籽棉輸送進車間進行加工。

如圖15，當圓棉模2觸動限位開關7時，啟動去膜系統6進行去除包裝膜的動作。可調滾床11在頂桿12的作用下被頂起一定的角度。圓棉模2隨即向下滾動至橫向模床8，在向下滾動時由具有一定傾角構成的齒輥14向前接觸或刺破棉模外包裝。齒輥14的鉤拉轉動和圓棉模2的滾動使包裝膜脫離圓棉模2表面。刺釘輥15的線速度高于齒輥14，將齒輥14上的包裝膜剝離，進入鋼輥16和橡膠輥17組成的夾持輥。在兩夾持輥的作用下將包裝膜全部拉出，并自動疊放在一起完成整個動作。

圖15 去膜系統立面示意圖

四、后記

以上設計在貨場去包裝物方面實現了自動化，并考慮到了喂棉系統和管理的方便實用。在目前貨場開模機已經普遍配備的情況下，客戶只需考慮去膜和傳送系統即可。因為設備都是模塊化設計，可根據需要進行組合，所以設備成本較低。☆