基于機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)旋切機(jī)磨刀系統(tǒng)搭建探究

石付盛

（柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車工程學(xué)院，廣西 柳州 545005）

社會(huì)生產(chǎn)發(fā)展越來越高效、安全，每個(gè)企業(yè)都要從促進(jìn)企業(yè)高效運(yùn)轉(zhuǎn)、保證企業(yè)人員安全角度思考生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變，以適應(yīng)社會(huì)快速發(fā)展。旋切機(jī)是企業(yè)重要的生產(chǎn)設(shè)備，通過創(chuàng)新發(fā)展，搭建更安全、高效的旋切機(jī)磨刀系統(tǒng)，讓企業(yè)管理更加人性化、安全化，變得越來越重要。旋切機(jī)應(yīng)用區(qū)域廣，企業(yè)技術(shù)人員能熟練操作旋切機(jī)，并且熟悉旋切機(jī)結(jié)構(gòu)及維護(hù)，因此，技術(shù)人員通過創(chuàng)新研究，搭建更便于旋切機(jī)刀具磨刀的自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)上是可行的。目前，國內(nèi)外旋切機(jī)磨刀仍單一采用人工拆卸及安裝、人工調(diào)校磨刀平衡方式完成。采用此方式不是一個(gè)完整系統(tǒng)，效率低、安全隱患大。本文通過對比旋切機(jī)傳統(tǒng)磨刀與機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)磨刀優(yōu)劣，探討搭建旋切機(jī)機(jī)械自動(dòng)化磨刀系統(tǒng)的可行性。

1 機(jī)械自動(dòng)化的意義

自動(dòng)化是指機(jī)器或裝置在無人干預(yù)的情況下按預(yù)定的程序或指令自動(dòng)進(jìn)行操作或控制的過程，而機(jī)械自動(dòng)化就是機(jī)器或者裝置通過機(jī)械方式來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的過程[1]。

根據(jù)2016—2021 年中國旋切機(jī)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與投資戰(zhàn)略規(guī)劃可行性報(bào)告，機(jī)械自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)將機(jī)械生產(chǎn)引向新的領(lǐng)域發(fā)展，通過自動(dòng)控制系統(tǒng)，真正實(shí)現(xiàn)大工業(yè)生產(chǎn)及降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)效率，縮短企業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，降低勞動(dòng)成本。同時(shí)，機(jī)械自動(dòng)化大大提升了企業(yè)生產(chǎn)的安全性，減少了事故發(fā)生率，使整個(gè)旋切機(jī)行業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀發(fā)生了質(zhì)的改變。

2 旋切機(jī)及其傳統(tǒng)磨刀裝置概述

2.1 旋切機(jī)概述及分類

旋切機(jī)是將木材段料旋切成薄板的設(shè)備，如圖1所示，旋切機(jī)按照木材斷料是否繞自身軸線旋轉(zhuǎn)分為同心旋切和偏心旋切兩類。同心旋切機(jī)又分為卡軸旋切機(jī)和無卡軸旋切機(jī)兩種[2]。根據(jù)市場調(diào)查，隨著科技的發(fā)展，數(shù)字伺服控制技術(shù)也運(yùn)用到旋切機(jī)生產(chǎn)中，近年來市場上出現(xiàn)了數(shù)控旋切機(jī)。數(shù)控旋切機(jī)的出現(xiàn)不但提高了生產(chǎn)單板的質(zhì)量和精度，而且還大大提高了生產(chǎn)效率和整機(jī)的自動(dòng)化程度，使用較廣泛。

圖1 旋切機(jī)生產(chǎn)狀態(tài)及刀具安裝位置圖

2.2 傳統(tǒng)旋切機(jī)磨刀裝置介紹

旋切機(jī)磨刀裝置是保證旋切機(jī)在生產(chǎn)過程中高效旋切出符合標(biāo)準(zhǔn)單板的磨刀設(shè)備，如圖2 所示，是生產(chǎn)過程不可缺少的裝置，其主要包括刀槽、履帶、砂輪、電機(jī)等。傳統(tǒng)磨刀流程包括人工拆卸、刀具轉(zhuǎn)運(yùn)、安裝及人工調(diào)校擺正刀具、磨刀等四個(gè)步驟。傳統(tǒng)旋切機(jī)的磨刀系統(tǒng)操作不便，占用時(shí)間多，安全隱患大。積極改進(jìn)旋切機(jī)磨刀系統(tǒng)有助于企業(yè)提升效率，減少安全隱患。

圖2 傳統(tǒng)旋切機(jī)單一磨刀機(jī)圖

3 旋切機(jī)旋切生產(chǎn)過程問題分析

3.1 拆裝不便，安全隱患大

旋切機(jī)刀具長時(shí)間旋切木材段料后，刀刃變鈍，旋切出的板材帶有紋路，影響板材外觀和質(zhì)量，此時(shí)需要人工將刀具從機(jī)架上拆卸后放置于磨刀裝置中磨刀。由于設(shè)計(jì)位置狹窄，工人拆裝不便，整個(gè)拆裝流程占用時(shí)間多，耽誤生產(chǎn)進(jìn)度。同時(shí)，因刀具體積大，質(zhì)量大，拆卸及搬運(yùn)過程易導(dǎo)致安全事故發(fā)生。

3.2 缺乏自動(dòng)測量工具，無法快速確定刀具縫隙

將旋切刀具安裝到機(jī)架時(shí)，因缺少統(tǒng)一、自動(dòng)化、快速的測量工具，每次安裝刀具時(shí)只能靠人工肉眼觀察刀具與滾筒之間的縫隙是否一致，最后確定旋切出的材料是否合格，需要等刀具安裝好后再旋切薄板測量，根據(jù)測量數(shù)據(jù)才能確認(rèn)刀具是否調(diào)整到位。如此反復(fù)調(diào)校刀具與滾筒之間的相對位置，降低了生產(chǎn)效率。

4 旋切機(jī)機(jī)械自動(dòng)化磨刀系統(tǒng)搭建

要解決旋切機(jī)生產(chǎn)過程中的問題，就要實(shí)現(xiàn)旋切機(jī)磨刀系統(tǒng)的機(jī)械自動(dòng)化[3]。磨刀系統(tǒng)機(jī)械自動(dòng)化后，不需要大量的人工參與其中，減少了安全隱患，同時(shí)也提高了企業(yè)生產(chǎn)總體效率。因此，搭建旋切機(jī)自動(dòng)化磨刀系統(tǒng)是有效的方式之一。要實(shí)現(xiàn)旋切機(jī)磨刀系統(tǒng)的自動(dòng)化，就要整合各種機(jī)械裝置，將它們組合在一起形成一個(gè)統(tǒng)一協(xié)調(diào)的整體[4]。旋切機(jī)機(jī)械自動(dòng)化磨刀系統(tǒng)包括點(diǎn)動(dòng)液壓系統(tǒng)、感應(yīng)接收刀具系統(tǒng)、刀具轉(zhuǎn)運(yùn)軌道系統(tǒng)、自動(dòng)調(diào)校平衡磨系統(tǒng)以及自動(dòng)電磁磨刀機(jī)系統(tǒng)。旋切機(jī)機(jī)械自動(dòng)化磨刀系統(tǒng)工作過程如圖3 所示。本文主要從以下5 個(gè)方面闡述旋切機(jī)磨刀系統(tǒng)的搭建。

圖3 旋切機(jī)機(jī)械自動(dòng)化磨刀系統(tǒng)流程

4.1 建立點(diǎn)動(dòng)液壓系統(tǒng)，將人工安裝拆卸改為液壓卸載鎖緊

將旋切機(jī)刀具拆裝由螺絲鎖緊方式改為液壓鎖緊方式，如圖4 所示，不再需要人工進(jìn)刀具安裝位置，直接點(diǎn)動(dòng)卸載即可，有效改進(jìn)工人安全防護(hù)水平。同時(shí)，采用液壓鎖緊方式，保證刀具受力均勻[5]。點(diǎn)動(dòng)卸刀系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)人工向自動(dòng)化轉(zhuǎn)變，改變旋切機(jī)刀具拆卸的方式。中國工業(yè)的配套發(fā)展已相當(dāng)成熟，要實(shí)現(xiàn)旋切機(jī)刀具鎖緊方式轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤烘i緊方式，只需進(jìn)行刀具受力分析評估，得出合理的受力數(shù)據(jù)，再選擇合適的液壓傳動(dòng)設(shè)備即可。

圖4 螺絲鎖緊改為液壓鎖緊

4.2 組建感應(yīng)接收系統(tǒng)，接收卸載后的刀具

卸載旋切機(jī)刀具時(shí)，需要有接收刀具的裝置，如圖5 所示。建立感應(yīng)接收裝置主要是判斷刀具卸載后是否完全落入刀槽，以便及時(shí)啟動(dòng)下一步動(dòng)作。感應(yīng)接收裝置包括刀槽、帶輪、拉壓力傳感器[6]。因刀具卸載時(shí)，需要間隔一定時(shí)間才落到接收平臺(tái)，因此將接收平臺(tái)設(shè)置在帶有感應(yīng)功能的裝置上。在旋切機(jī)刀具完全落下時(shí)，感應(yīng)裝置根據(jù)所受重力判斷，延遲2 s～3 s啟動(dòng)，由同步帶輪將刀具帶出旋切機(jī)機(jī)架。

圖5 刀具從機(jī)床上脫落至感應(yīng)裝置同步帶輪上刀槽示意圖

4.3 安裝轉(zhuǎn)運(yùn)軌道系統(tǒng)，將刀具轉(zhuǎn)運(yùn)至磨刀機(jī)

感應(yīng)裝置接收刀具后，需要由軌道將刀具運(yùn)轉(zhuǎn)至自動(dòng)電磁磨刀機(jī)系統(tǒng)。因企業(yè)設(shè)置旋切機(jī)與磨刀機(jī)一般都有較長距離，為保證安全，省去人工搬運(yùn)，需要設(shè)置轉(zhuǎn)運(yùn)軌道——平車導(dǎo)軌，如圖6 所示，以便將從液壓鎖緊系統(tǒng)卸載下來的刀具轉(zhuǎn)運(yùn)至自動(dòng)電磁磨刀機(jī)系統(tǒng)。轉(zhuǎn)運(yùn)軌道的設(shè)置應(yīng)考慮生產(chǎn)現(xiàn)場的便利性，否則會(huì)因設(shè)置軌道而阻礙生產(chǎn)[7]。轉(zhuǎn)運(yùn)軌道占地面積比較大，但從企業(yè)長遠(yuǎn)的角度考慮，特別是規(guī)模化生產(chǎn)的企業(yè)，建立軌道轉(zhuǎn)運(yùn)刀具既減少了安全隱患，又提升了整體效率，對企業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展利大于弊。因此對于有一定規(guī)模的企業(yè)建議采用建立軌道的方式完成刀具搬運(yùn)工作，否則一旦出現(xiàn)安全事故，將給企業(yè)帶來巨大損失。

圖6 刀具從感應(yīng)裝置轉(zhuǎn)運(yùn)至平車導(dǎo)軌示意圖

4.4 開設(shè)凹形槽，采用磁吸式鎖緊方式

原人工調(diào)校磨刀雖然采用的是電磁全自動(dòng)磨刀裝置，但需要人工搬到磨刀機(jī)，再進(jìn)行磨刀。將磨刀機(jī)刀槽的兩端改成凹形口，如圖7 所示，刀槽直接與平車導(dǎo)軌連接在一起，刀具從平車導(dǎo)軌處直接運(yùn)送至刀槽，省去人工搬運(yùn)，提升安全性能。一般磨刀機(jī)的刀槽設(shè)成傾斜面，刀具鎖緊可采用點(diǎn)動(dòng)磁吸式鎖緊，更加便于操作。

圖7 電磁自動(dòng)磨刀裝置刀槽兩端改進(jìn)圖

4.5 加裝傾角傳感器，自動(dòng)檢測刀具安裝平衡性

傾角傳感器又被稱作傾斜儀、測斜儀、水平儀、傾角計(jì)，經(jīng)常被用于系統(tǒng)的水平角度變化測量，水平儀從過去簡單的水泡水平儀到現(xiàn)在的電子水平儀是自動(dòng)化和電子測量技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。在磨刀機(jī)里面，刀具鎖緊在具有一定傾斜角度的刀槽，將傾角傳感器與刀槽連接在一起可快速確保刀具安置在規(guī)定精度范圍內(nèi)，保證磨刀精確性。

自動(dòng)調(diào)校裝置的組建在整個(gè)磨刀系統(tǒng)流程里是比較復(fù)雜的一環(huán)，既要保證自動(dòng)調(diào)校平衡，使得刀具的刀口切屑面與砂輪平行，又要設(shè)置好砂輪的進(jìn)給量。保證這兩個(gè)功能的正確運(yùn)行是實(shí)現(xiàn)旋切機(jī)磨刀系統(tǒng)自動(dòng)化的關(guān)鍵一步。

旋切機(jī)磨刀系統(tǒng)自動(dòng)化采用把刀具從機(jī)架轉(zhuǎn)運(yùn)至磨刀機(jī)全程自動(dòng)運(yùn)行的閉環(huán)系統(tǒng)。其完全通過整合社會(huì)現(xiàn)有不同功能的單元器件得以實(shí)現(xiàn)，不需要研發(fā)新設(shè)備，對于企業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展具有促進(jìn)作用。

5 旋切機(jī)機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)搭建優(yōu)勢

5.1 磨刀系統(tǒng)自動(dòng)化

通過搭建旋切機(jī)自動(dòng)化磨刀系統(tǒng)，使磨刀由單一磨刀裝置轉(zhuǎn)變?yōu)槟サ断到y(tǒng)，系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到了轉(zhuǎn)變企業(yè)生產(chǎn)方式的目的，解放了生產(chǎn)力，促進(jìn)了企業(yè)自動(dòng)化運(yùn)行。同時(shí)，提升了企業(yè)生產(chǎn)競爭力，讓機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)得以深入運(yùn)用于旋切機(jī)行業(yè)[8]。

5.2 降低企業(yè)生產(chǎn)成本

對于旋切機(jī)企業(yè)，尤其是規(guī)?；髽I(yè)，采用自動(dòng)化磨刀系統(tǒng)后，企業(yè)可以大幅度減少人工成本。同時(shí)，減少生產(chǎn)安全隱患，使企業(yè)有更多的精力應(yīng)用于提升產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)競爭力。

5.3 推動(dòng)行業(yè)及人才發(fā)展

中國是發(fā)展中國家，工業(yè)發(fā)展水平與歐美等發(fā)達(dá)國家相比還有很大距離。要實(shí)現(xiàn)彎道超車，需要國家在各行各業(yè)大力培育行業(yè)優(yōu)秀人才，提升企業(yè)發(fā)展整體實(shí)力。旋切機(jī)行業(yè)發(fā)展在一定程度上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，可以有效推動(dòng)旋切機(jī)行業(yè)人才技術(shù)的提升，通過對行業(yè)人才進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，人才反哺行業(yè)發(fā)展，形成良性循環(huán)，促進(jìn)整個(gè)行業(yè)的發(fā)展。

5.4 保障企業(yè)人才穩(wěn)定

企業(yè)要長期發(fā)展，人才流動(dòng)性小是關(guān)鍵。在旋切機(jī)行業(yè)存在人工搬運(yùn)設(shè)備、材料，工作量大，安全隱患大等問題，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化可有效解決這些問題。通過自動(dòng)化提高企業(yè)的吸引力，使經(jīng)驗(yàn)豐富、優(yōu)秀的工人安心在企業(yè)工作，保障企業(yè)生產(chǎn)的長期穩(wěn)定[9]。

6 結(jié)語

綜上所述，與傳統(tǒng)的旋切機(jī)磨刀方式相比，機(jī)械自動(dòng)化磨刀系統(tǒng)省去了人工拆卸、安裝以及搬運(yùn)步驟，在直接點(diǎn)動(dòng)卸刀后自動(dòng)完成整個(gè)過程。整個(gè)自動(dòng)化過程不需要研發(fā)新技術(shù)和新設(shè)備，僅通過整合各種設(shè)備的功能、形成有機(jī)的統(tǒng)一體即可。因此，實(shí)現(xiàn)旋切機(jī)磨刀系統(tǒng)自動(dòng)化是可行的，也易于操作。木材板料生產(chǎn)企業(yè)通過搭建旋切機(jī)機(jī)械自動(dòng)化磨刀系統(tǒng)，既能提升企業(yè)的競爭力，又能提升企業(yè)的形象，保證企業(yè)更好更快地發(fā)展[10]。大力推動(dòng)機(jī)械自動(dòng)化磨刀系統(tǒng)在旋切機(jī)生產(chǎn)企業(yè)的搭建，可提高整個(gè)旋切機(jī)行業(yè)的機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展水平。