XF-610-1220全自动高速吸塑成型机电气线路改造 |
| 2012-08-15 10:20 作者：丁俊纳 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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硅谷网8月15日消息 《硅谷》杂志2012年第13期刊文称，针对XF-610-1220全自动高速吸塑成型机原材料损耗大、故障率高的情况，介绍采用可编程序控制器、编码器改造全自动高速吸塑成型机电气线路的方法，达到节约能耗，提高生产效率的目的。
吸塑成型又叫热塑成型，这种成型工艺主要是利用真空泵产生的真空吸力将加热软化后的PVC、PET、PETG、APTT、PP、PE、PS等热可塑性塑料片材经过模具吸塑成各种形状的真空罩、吸塑托盘、泡壳等。目前常见的产品有：日用品、小五金、汽车用品、电子产品、食品、化妆品、电脑周边设备、玩具、体育用品、文具用品等。
XF-610-1220全自动高速吸塑成型机是揭阳宏兴吸塑厂2002年购进的生产设备，是该系列型号的早期产品。该吸塑成型机送料动力采用气动装置，特别是气头气尾（压缩空气压力的上项和下项）的送料行程误差大，原材料损耗大，能耗大；前闸气动装置动作和送料气动装置动作配合不一致，导致经常把料片拉伤；其电气控制线路采用24V直流电压，电气元件较多且可靠性差，线路及元器件老化造成电气故障频繁。针对以上问题，如何改进、完善该设备的电气控制线路成为较为迫切的问题。
1吸塑成型机工艺流程介绍
全自动高速吸塑成型机整机结构简图如图1所示，主要由以下组成：松料架、主机架、送料拉片部份、加热电炉、装模底盘、压缩供气系统、真空系统、冷却喷水系统、成品切断分离部分、电器控制箱等。
其工作过程如下：松料机构是由二台电机分别带动二个装料轴转动，由一转换开关选择任一台电机单独工作，通过松料行程开关控制松料长度，松料行程开关是由一松料棒端部控制。送胶片入口装有两条自由转轴，利用其适当的自身重量压紧胶片，防止胶片过于自由松动，造成松紧不一致。松料机构电气控制线路如图2所示。
送料拉片部份是由送料导轨，双排尖针滚动链条、链轮、单向制动器、拉片气缸、拉片齿条、齿轮等组成。其工作原理为：胶片加热变软→温度合适→拉片气缸连带链条动作→带动拉片链轮轴转动→由链轮带动插入胶片的尖针双排滚子链用时行走，实现整个拉片过程。拉片气缸齿条的行程长度取决于拉片长度，所以齿长正端装有齿条行程长度调节装置，能灵活准确地调节拉片长度，以适应加工条种不同长度产品的要求。拉片过程中，在电炉与成型底盘（模具）交界处装有一个前闸（或叫下闸）。拉片时前闸打开，使加热胶片适量下垂也能顺利通过。拉片结束，前闸中闸合上，其作用有三个，一是隔开加热电炉热量，二是防止吸塑成型时拉动加热前胶片，三是防止真空漏气。
加热电炉部分采用平面远外线陶瓷发热砖组装，共有64块，每块均可独立调节电流大小，或任意通断，并有自动控温系统。在胶片入口前边，还装有一块挡热板以配合电炉改变加热胶片的长度。以增减加热炉加热面积，适应加工各类胶片的不同长度与宽度的要求。
底盘部分主要用于安装模具并把加热的胶片利用真空按模具外型吸塑成型，底盘底部装有一个底盘气缸，当吸塑成型后再立即喷水，及吹风冷却成品恢复原来硬度后，脱模时通过空气换向阀向底盘注入压缩空气，然后气缸下降进行底盘脱模。
压缩空气是靠自配空气压缩机供给，作用主要通过各个空气换向阀按规定程序时间供各气缸动作和用于脱模，以及冷却喷头工作等。
真空系统是用真空泵抽真空箱达到负压，接入底盘作真空吸塑成型之用。
冷却喷水系统主要由压缩空气将自来水送到雾化喷头，喷洒到吸塑成型胶片上进行冷却，吹风机与喷水同时开始进行，把吸塑成型的胶片热量冷却，并起吹干作用，所以实际吹风时间长于喷水时间。
成品切断分离部份由尾箱中的刀闸（尾闸），切料气缸，切料刀架及托放料板，装料箱体等部件组成。尾箱主要用作存放切断分离的成品，在叠高到规定高度时必须及时搬走，以免阻障机器正常工作。尾箱可以前后移动，以调整切断位置必须在两板成品交界之中。刀闸的作用则是作为夹紧成品协助切料刀切断分离。切料刀气缸主要作切料刀横向行程的动力源，带动切料刀架摆杆推动切料刀作直线运动切断成品。其基本工艺流程框图如图三所示：
2改造方案的确定及实施
为了有针对性的解决问题，而尽量减少新的投入。松料机构和电炉加热部分能适应生产需求，决定这两部分保留原来状态；还有调较设备的需要，原来的手动功能予以保留。经过协商最终确定：
1）前闸气动装置动作和送料气动装置动作配合不一致，经常把胶片拉伤。胶片拉伤现象是随机出现的，它导致的结果是：由于胶片拉伤后产生破洞，抽真空环节出现漏气，结果整一版料全部报废。通过观察，发现胶片加热后产生一定程度的下垂，而前闸气缸动作和送料气缸动作是同时进行，前闸下降（放松）同时送料气动装置动作，胶片加热后下垂，送料过程割磨来不及下降到位的闸板所造成。解决的方法：首先考虑是如何让送料气缸动作比前闸气缸动作慢一点，增加一个时间继电器，可使送料气缸延时动作；最后选择增加一个行程开关，装设在前闸闸板下方，前闸闸板下降到位，触发行程开关去控制送料装置动作。
2）2）送料动力采用气动装置，特别是气头气尾的送料行程误差大，原材料损耗大，能耗大。气头气尾的送料行程比较每板有3~5厘米的误差，如果把压缩空气的压差调小，又造成压缩机频繁启动；同时，采用电能→压缩空气→带动机械动作的办法，也是一种能耗较高方式。它优点是机械设计简单，电路控制方便，但换来的是原材料损耗和电能损耗。而原材料损耗和电能损耗是一项长期的投入。
3）采用变频伺服控制技术电控拉片，是目前最佳的方法，可调节不同速度和长度，准确、快速、稳定。但最终选择比较折中的方案：动力采用一台2.2kW三相交流异步电动机，通过对轴型电磁离合制动器组，再经过一变速箱、链轮、链条、链轮，带动双排尖针滚动链条运行。在双排尖针滚动链条的链轮轴端安装一编码器，编码器输出信号送给计数器，然后由计数器控制对轴型电磁离合制动器组的离合和制动。图4为送料拉片部份电气控制线路。该项目改造需拆除拉片气缸、拉片齿条、齿轮、单向制动器等。
4）电磁离合器采用台湾研新EFUL-Z-100对轴型电磁离合器制动器组，主要参数：额定转矩10kg/M，电源电压24V、电流1.5A。离合制动器组内有离合及刹车功能，安装方便、定位准确、工作效率高、动作灵敏、无空载力矩、噪声低等特点；计数器选用JDM15预置式数显计数器，计数器有五位预置数，最高计数速度达到1000次/秒。有自动复位功能（时间可调节），正、倒计数，并且有多种工作模式，内置EEPROM停电记忆可达十年，可直接与光电并关，接近开关、编码器或接点信号等连接；编码器日本NEMICON（内密控）旋转编码器，OSS系列编码器旋转编码器主要分为增量型和绝对值型。NEMICON通用的编码器的输出脉冲数从60到500P/R，输出电路有集电极开路，电压，推拉，长线驱动，正弦及pnp等输出方式。型号为OSS-01-1、主要参数：脉冲数100P/R、电源电压+4.5~13.2V
5）3）电气控制线路主要采用24V直流电压，由于低电压控制线路电气元件（继电器）较多且可靠性差，线路及元器件老化造成电气故障频繁出现，经常停机检修。使用可编程序控制器代替原来控制电路是最佳的方案。
3结论
经过近半年的运行，其结果证明改造效果良好。料片拉伤的现象，再也没有发生；而送料行程误差大的问题，也得到相应的解决，从改造前的3~5厘米到改造后不到0.5厘米，大大提高了送料的精度，从而提高了成型产品的质量；此外，PLC的应用，提高了工作可靠性，改进了原控制系统的缺点和多故障问题。该厂XF-610-1220全自动高速吸塑成型机电气线路完成改造后，取得了显著的效益。达到了提高产品质量、降低成本、设备运行稳定可靠的目的。（原文载于《硅谷》杂志2012年第13期，硅谷网及《硅谷》杂志版权所有，未经允许禁止转载）
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