一种氨纶自动落筒成套解决方案

江苏天明机械集团有限公司 徐波 曹寅/文

一种氨纶自动落筒成套解决方案

江苏天明机械集团有限公司 徐波 曹寅/文

针对氨纶行业纺丝生产线卷装人工落丝筒现状，阐述了一种替代人工的自动化落丝筒成套解决方案。

氨纶 卷装 落丝筒 自动 纺丝 机械手 落筒小车 空纸筒 无人工厂

前言

氨纶在国外称斯潘德克斯(Spandex)，我国称氨纶，是一种弹性纤维，具有高延伸性、低弹性模量和弹性回复率。氨纶纤维自上世纪五十年代末工业化生产以来，经历了曲折的发展，现今全世界已达到年产六十多万吨的规模。在国外，氨纶主要在发达国家生产，近几年来在中等发达国家和发展中国家也有较大发展。我国氨纶工业起步较晚，但发展速度迅猛，现已成为世界最大的氨纶生产国。

国内外厂家差别化连续纺丝技术已经相对成熟，高速卷绕头生产中绝大多数实现自动切换，但是卷绕头完成的丝饼卷装还需要人工进行落丝筒，人工装空纸筒。纺丝车间噪音大，车间温度高，化学溶剂对人体健康存在危害，操作工劳动强度大的问题始终存在。一直以来人工落筒的生产模式，始终制约了国内外氨纶行业自动化水平的提高。

截至目前，由北京机械工业自动化研究所自主开发，应用于涤纶化纤行业的自动落丝系统已经开发成功，主要解决任何自动将满卷丝筒管由卷绕头上取下再运送出车间的问题，广泛使用于涤纶纺丝车间；但是应用于氨纶行业的自动落筒系统仍属于行业空白。

本文介绍的自动落筒成套技术方案，能够将卷绕完成的氨纶卷装自动收集，同时更换空纸管，自动检验、喷码，然后直接输送至包装线，能够最大程度减少纺丝工段操作人员，提高生产效率，自动化程度高，实现无人工厂。

1 自动落筒成套技术方案工作流程

1.1 自动落丝筒小车自动收集满卷氨纶丝筒管，然后更换空纸管，每次三台卷绕机一组同时完成；如果纺丝过程需要人工干预处理，小车收卷装杆可向上旋转90度成竖直状态（运行和避让状态），实现人机结合。

图1 总体流程布局图

输送时间节拍及产能计算方法为：氨纶纺丝车间生产线一般采用对面排布，按最新纺丝生产线，每条线90台卷绕机，两条线总共180台卷绕机，每三台卷绕机为1组，总共60组，每组卷绕头满卷时间以2小时计算，如果采用1台移动小车，所需节拍时间计算为2*60*60/60=120秒，而按以上第1步流程1台移动小车所需周期时间最少150秒，所以采用1台移动小车输送时间节拍不够；如果采用2台移动小车，工作节拍时间为75秒，输送时间节拍能够满足，所以需要采用2台移动小车。落丝工作由两辆小车共同完成，两辆小车轮换工作在环形轨道内，服务左右2条纺丝生产线。

图2 收卷状态示意图

1.2 自动落丝小车收好满卷氨纶丝筒管、换好空纸管后，收卷装杆向上旋转90度成竖直状态，从纺丝车间跨过过渡区移动到检验车间与卷装下料工位对接，将氨纶丝筒管向上推入收卷接料机械手，实现与后道结合。需要配备专门的收卷机械手，机械手收卷能力的计算如下：

图3 满卷对接状态示意图

按照两条线总共180台卷绕机，每三台卷绕机为1组，总共60组，按照每台卷绕机同时卷取20只丝饼，采用2台移动小车，工作节拍时间为75秒，机械手收卷能力计算：20*3*60*60/75=2880（只/小时），所以机械手收卷能力应该为3000（只/小时）。

1.3 自动落筒小车下完料后，收卷装杆翻转90度呈水平状态与空纸管上料工位对接，由空纸管上料机构将空纸管补齐，实现与前道结合。需要配备专门的空纸管上料机构，保证空纸管的及时供给。空纸管上料机构供料能力与机械手收卷能力相当，同样不小于3000（只/小时）。

图4 空卷对接状态示意图

1.4 收卷接料机械手水平移动将卷满成品氨纶丝筒管推入成品输送线后，首先进行喷码（由于喷在卷装筒管内壁比较特殊，需根据厂家试验结果出具体方案），然后进行视觉检验（相机对圆周面拍照），检出小卷装及乱丝的不合格品会自动落入NG输送线由人工集中处理（如剥丝、分拣等），最后合格品直接运送到包装输送线，完成产成品包装（晚班如果没有人工处理NG品，NG品由收集箱收集，满料报警后由巡检人员更换收集箱），此处成品输送线的输送能力与机械手收卷能力相当，同样不小于3000（只/小时），喷码机、视觉检验装置与成品输送线能力匹配，包装输送线包装能力也是不小于3000（只/小时）满卷成品氨纶丝筒管，此步骤也可以根据各厂家的具体情况和使用要求进行设置（见图5、图6）。

1.5 转移到第1 步，如此不断循环。

图5 检验包装过程示意图

图6 NG品处置状态示意图

2 控制系统

整套自动化方案的实现，离不开控制系统的支持。控制系统选用专业的运动控制器，采用高精度伺服系统，整个系统采用CANOPEN总线通信，采用触摸屏组态监控整个系统的状态，用户操作简单方便，动作准确，可靠性好。

3 结束语

氨纶自动落筒系统的技术攻关，不仅大大提高国内外纺织机械行业的自动化水平，而且可以大大提高生产效率，减少用工成本，改善工作环境，对于氨纶行业的发展具有广泛而深远的意义。本方案的提出，希望能够起到一个抛砖引玉的作用，希望能够对行业专家的技术创新有所帮助。

[1] 吴振强 王勇 邱野 王峰年 李云翾，化纤用自动落丝车控制系统，中国科技期刊数据库 工业B ，2015年4月