小樣粉體自動稱量裝置的研發(fā)

張振林，馬美華，劉廣亮

(魯泰紡織股份有限公司，山東 淄博 255100)

紡織企業(yè)漂染實驗室作為大批量染色前的關鍵工序，出樣時間直接影響大貨交期，若小樣生產不出，大貨將無法生產。對實驗室小樣生產效率和合格率的需求，促使實驗室朝全流程、自動化、標準化的中央集成控制方向發(fā)展，如何提高小樣的生產效率、一次合格率及重現(xiàn)率，降低勞動強度和減少用工，是目前亟待解決的問題。

1 存在問題

1.1 勞動效率低

a) 在漂染實驗室，元明粉、純堿以及整個流程中所用染色小樣全部為手動稱量。每天需稱量元明粉和純堿約1500份，若熟練打樣工為12人，每分鐘稱量約8份，總用工時約4 h才能完成，流程繁瑣，勞動強度大，自動化程度、稱量精度及生產效率低。

b) 實驗室稱量元明粉、純堿的傳統(tǒng)方法是使用精密天平，根據(jù)所需用量進行手動稱量，完成后放置在加料的紙片上，重復此動作直至稱量完所需份數(shù)。

c) 根據(jù)生產要求需進一步縮短小樣稱量流程，提高工作效率，減輕工人勞動強度，減少用工人數(shù)，則需對稱量方式進行優(yōu)化改進，研究元明粉、純堿自動稱量裝置，實現(xiàn)設備替代人工稱量。

1.2 標準化需求和自動化程度待實現(xiàn)

實驗室現(xiàn)有的染色工藝需要持續(xù)完善和簡化操作，形成工藝標準化及作業(yè)標準化；計劃排產、推行中央集成控制系統(tǒng)還存在技術瓶頸；元明粉、純堿采用人工稱量影響準確度，差異性較大。

1.3 成本損耗

人工稱量過程中存在一定的撒漏，造成元明粉、純堿損耗，增加成本。

2 小樣粉體自動稱量裝置結構設計

針對以上問題，研發(fā)了小樣粉體自動稱量裝置，結構示意如圖1所示。

1—左右行走電機；2—攪拌+加料電機；3—料筒；4—攪拌器；5—螺旋下料口；6—紙杯；7—天平；8—同步帶；9—軌道。圖1 小樣粉體自動稱量裝置結構示意

a) 使用 MODBUS 通信協(xié)議，電腦能高效下載或上傳配方和記錄。

b) 觸摸式彩色人機界面，兼容三菱系列PLC，實現(xiàn)自動化控制[1]。

c) 機體使用鋁合金型材，含1套防風防潮密封柜。

d) 采用單相交流電供電，電壓為220 V。

e) 移動單元含3套皮帶滑臺和2套步進電機，實現(xiàn)粉體單元自動對準。

f) 稱量單元含1套步進電機、1組磁力定位模組和1組磁力控制出粉模組[2]，實現(xiàn)小樣粉體自動稱量。

g) 配有操作系統(tǒng)軟件，實現(xiàn)批次配方下發(fā)和記錄上傳，可追溯歷史記錄。

h) 配有ERP接口，可實現(xiàn)實驗室生產管理系統(tǒng)直接控制。

3 方案與實施

a) 分別為元明粉和純堿粉末原料設計2個容量各為1 kg的儲料缸，兩者分別通過伺服電機控制稱重螺桿給料，在給料過程中再通過電子天平稱量不斷讀取稱重數(shù)據(jù)，并與設定的目標值進行比較。開始時采用大劑量快速出料，在接近目標值時精確微量給料，設計、安裝防淚滴托盤裝置[3]，應用程序編寫防淚滴托盤控制程序，稱量精度為±0.01 g。

b) 設計1套機械手[4]，1套伺服電機控制螺桿給料的定量稱量系統(tǒng)，采用精密電子天平(精度為±0.01 g)，配工藝操作、調試觸摸顯示屏、PLC邏輯控制，電腦安裝PLC應用程序輸入輸出數(shù)值。

c) 設計2組稱量杯盤，每組稱量杯盤為12個，2組共有24個，1次最多稱量24份。

d) 設計專用稱量器皿，將搬運、打樣、加料等工作流程標準化。

e) 稱量速度為平均6 min完成稱量24杯，8 h最多可稱量元明粉和純堿1900份。

f) 設計制作專用防潮稱量紙量杯，解決結露沾杯影響質量稱量問題。

4 結語

4.1漂染實驗室作為關鍵工序，是漂染技術的核心，其工序繁多、勞動頻次高，需要標準化和自動化來支撐。小樣粉體自動稱量裝置的研發(fā)與應用，提高了生產效率，縮短了出樣時間，為實現(xiàn)實驗室設備自動化打通技術瓶頸。

4.2元明粉、純堿自動稱量裝置的應用，實現(xiàn)設備替代人工稱量，結合皂洗設備自動化改造，節(jié)約用工1人，降低了工人的勞動強度。

4.3實現(xiàn)了實驗室自動化中央集成控制系統(tǒng)的標準化生產，提高一次出樣率和一次合格率，保障了實驗室全流程自動化、標準化中央集成控制系統(tǒng)的有效實施。