低溫煉膠線雙螺桿壓片機自動化生產(chǎn)技術(shù)研發(fā)

樓朝輝，王飛，王國峰（杭州朝陽橡膠有限公司，浙江 杭州 310018）

低溫煉膠線雙螺桿壓片機自動化生產(chǎn)技術(shù)研發(fā)

樓朝輝，王飛，王國峰
（杭州朝陽橡膠有限公司，浙江 杭州 310018）

對低溫母煉線上某出膠位置雙螺桿壓片機實現(xiàn)自動化生產(chǎn)進行研究。通過在雙螺桿壓片機出膠側(cè)增加切刀，以及根據(jù)擠出機電流與密煉排膠信號控制壓片機與切刀的自動運行。該技術(shù)生產(chǎn)運用后，效果良好，實現(xiàn)了擠出機出片位置基本自動化生產(chǎn)。

雙螺桿擠出壓片機；低溫煉膠線；自動化；切刀

目前行業(yè)內(nèi)，輪胎母煉膠生產(chǎn)線下輔機多為雙螺桿擠出壓片機。由于其工作效率高，生產(chǎn)連續(xù)化，環(huán)保性強等優(yōu)勢，受到廣大密煉機用戶青睞。但在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)擠出機自動調(diào)速采用線性跟隨電流調(diào)節(jié)的方法并不理想。其原因在于膠量在螺桿內(nèi)成非線性變化，從而引發(fā)擠出機電流波動量大，速度無法自動調(diào)節(jié)［1～2］。再者當一車膠料快出完時， 下車膠料未達到，為了使同批次膠料連續(xù)進入膠冷機，此時需降低螺桿擠膠速度以及停壓片機處理。由于此功能在杭州朝陽橡膠有限公司一直無法完全靠自動化實現(xiàn)，雙螺桿壓片機基本上靠人工操作方式進行生產(chǎn)。

公司在引進近江度量衡的低溫補充煉膠線時，作為低溫母煉線上的某出膠機保留了原雙螺桿擠出壓片機。然而在與傳送線聯(lián)動控制中發(fā)現(xiàn)，手動操作生產(chǎn)形式已無法滿足低溫線的生產(chǎn)效率。相比原先的生產(chǎn)形式，現(xiàn)要求每車膠料都要區(qū)分，以便進入低溫單元。同時每車膠料快出完時，由操作工手動割斷膠料，以預(yù)留小部分料在螺桿上，確保下車同批次料出片平整。故目前此位置的操作勞動力強，生產(chǎn)中也無暇顧及低溫單元的煉膠情況，產(chǎn)量一直上不去。本文就如何降低此處勞動量以及如何提高生產(chǎn)效率進行研究，通過在輥筒上方增加切刀等手段，實現(xiàn)膠片的自動裁切及壓片機自動出片。

1　壓片機新增切刀的運用

現(xiàn)生產(chǎn)中膠料經(jīng)過擠出機出片后，自動進入低溫線入膠輸送帶，無需人工牽引膠頭，減輕了勞動力。但是當膠料快出完時，還需要人工進行切斷。經(jīng)現(xiàn)場對雙螺桿壓片機的結(jié)構(gòu)研究，提出在壓片機輥筒上方增加切刀裝置。此裝置可對雙螺桿擠出的熱膠片進行裁切，一來用于膠料批次區(qū)分，二來降低員工勞動量，為實現(xiàn)擠出機出片位置自動化生產(chǎn)做好基礎(chǔ)，其大致結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　雙螺桿壓片機增加切刀示意圖

主要技術(shù)參數(shù)如下采用氣動切刀結(jié)構(gòu)：

（1）切刀氣缸采用Ф125×400帶夾緊模塊氣缸，帶夾緊模塊的氣缸在氣缸斷氣時可停止動作，以保證氣缸在缺氣狀態(tài)下不動作，以保證安全。

（2）切刀寬度：900 mm。

（3）切刀兩側(cè)采用直線導(dǎo)軌導(dǎo)向。

（4）增加三位五通中封式電磁閥（DC24 V，3/8）1只，用于控制切刀的動作。

（5）切刀收回位置，兩側(cè)增加防護設(shè)施。當設(shè)備檢修時，除了有氣動抱閘外，還必須增設(shè)安全銷。

2　電氣系統(tǒng)設(shè)計

2.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

低溫線的工作原理是當密煉機下排的膠料經(jīng)過雙螺桿擠出壓片后，由低溫線的入膠輸送線把膠料輸送到各開煉機單元中。故雙螺桿壓片機與入膠線必須有嚴謹?shù)穆?lián)動控制。為了使雙方的聯(lián)絡(luò)信號及時傳送以及減少布線量，把雙螺桿壓片機PLC系統(tǒng)設(shè)為傳送線的一個本地站，兩者之間采用CC-Link現(xiàn)場總線連接［3］，相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2　低溫線與擠出壓片機的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

2.2控制流程

該系統(tǒng)控制對象主要有兩部分：一是切刀，二是壓片機，兩者的控制流程大致如下。

（1）壓片機工作方式分為自動和手動，人工可自由選擇。壓片機自動運行條件有三方面，一是擠出機有膠料，通過擠出機電流的大小以及密煉機排膠信號共同來確認擠出機是否有膠；二是擠出機電流大于等于180 A；三是入膠線有出膠請求；當上述三個條件都滿足時，系統(tǒng)自動啟動壓片機出膠。當一車膠料快出完時，擠出機的電流會急速下降，當電流小于等于70 A時，可判斷擠出機內(nèi)膠料已經(jīng)很少。此時系統(tǒng)自動停止壓片機，延時2 s，系統(tǒng)啟動切刀下降，切斷膠片，一車料出膠動作完成。

（2）當擠出機有2車膠料堆積時，當壓片機出完一車料，擠出機電流還是大于180 A，這時需要根據(jù)設(shè)置的出片時間來控制壓片機與切刀。當出片時間到達設(shè)定值時，壓片機自動停止，切刀延時4 s下降，切斷膠料，一車料出片動作完成，等待入膠線請求下車料出片。

2.3阻料系統(tǒng)

為了阻止擠出機井筒料槽堆積膠料，該控制系統(tǒng)設(shè)有阻料功能，可設(shè)置阻料車次小于等于3車。當密煉機排膠一次，自動累計一個排膠車次。當排膠車次大于等于阻料車次時，系統(tǒng)會自動阻料，避免人工操作失誤導(dǎo)致膠料堆滿。同時壓片機有出膠動作時，系統(tǒng)會自動減去1車次，前提是排膠車次顯示大于等于0。

2.4報警系統(tǒng)

（1）當壓片機出膠15 s，入膠線感應(yīng)開關(guān)沒有檢測到膠料時，系統(tǒng)會報警，提示操作人員檢查壓片機出膠狀態(tài)是否正常。

（2）當壓片機一車料出膠完成，擠出機內(nèi)還有料，當運轉(zhuǎn)電流超過120 A，如果在120 s后壓片機還未運轉(zhuǎn)出膠，系統(tǒng)會報警，停止擠出機運轉(zhuǎn)，以保護擠出機。

2.5參數(shù)界面

系統(tǒng)涉及的出片時間、切膠時間、阻料車次等相關(guān)參數(shù)都將在三菱人機界面上設(shè)置完成，根據(jù)不同的膠料選擇合適的參數(shù)。同時壓片機、擠出機運行情況，密煉機的阻料信息都在界面上直觀顯示，畫面如圖3所示。

圖3　系統(tǒng)可視化人機界面

3　總結(jié)

通過設(shè)計在雙螺桿壓片機上增加切刀，實現(xiàn)壓片

機自動出片以及膠片自動切斷功能。該方案經(jīng)實際運用后，效果良好，有效減輕了員工的勞動力，同時提高了生產(chǎn)效率，基本實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。

[1] 王寬田．雙螺桿擠出壓片機調(diào)速系統(tǒng)改進[J]. 電子世界，2012，11:37～39.

[2] 游錦標. 密煉機下輔機控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].橡塑技術(shù)與裝備，2004，30:47～49.

[3] 朱凌云 . 基于CC-Link現(xiàn)場總線的遠程控制系統(tǒng)[J].自動化與儀表，2005，5:32～35.

[4] 劉貴寶.三菱觸摸屏在PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用[J].可編程控制器與工廠自動化，2010，11:80～82.

Research and development of automatic production technology of cold mixing line twin screw extruder

TQ330.493

1009-797X（2015）17-0033-02

B DOI：10.13520/j.cnki.rpte.2015.17.008

樓朝輝，男，畢業(yè)于蘇州大學(xué)機械設(shè)計與制造專業(yè)，主要從事設(shè)備的技術(shù)管理工作。

2015-07-14