小样粉体自动称量装置的研发

张振林，马美华，刘广亮

(鲁泰纺织股份有限公司，山东 淄博 255100)

纺织企业漂染实验室作为大批量染色前的关键工序，出样时间直接影响大货交期，若小样生产不出，大货将无法生产。对实验室小样生产效率和合格率的需求，促使实验室朝全流程、自动化、标准化的中央集成控制方向发展，如何提高小样的生产效率、一次合格率及重现率，降低劳动强度和减少用工，是目前亟待解决的问题。

1 存在问题

1.1 劳动效率低

a) 在漂染实验室，元明粉、纯碱以及整个流程中所用染色小样全部为手动称量。每天需称量元明粉和纯碱约1500份，若熟练打样工为12人，每分钟称量约8份，总用工时约4 h才能完成，流程繁琐，劳动强度大，自动化程度、称量精度及生产效率低。

b) 实验室称量元明粉、纯碱的传统方法是使用精密天平，根据所需用量进行手动称量，完成后放置在加料的纸片上，重复此动作直至称量完所需份数。

c) 根据生产要求需进一步缩短小样称量流程，提高工作效率，减轻工人劳动强度，减少用工人数，则需对称量方式进行优化改进，研究元明粉、纯碱自动称量装置，实现设备替代人工称量。

1.2 标准化需求和自动化程度待实现

实验室现有的染色工艺需要持续完善和简化操作，形成工艺标准化及作业标准化；计划排产、推行中央集成控制系统还存在技术瓶颈；元明粉、纯碱采用人工称量影响准确度，差异性较大。

1.3 成本损耗

人工称量过程中存在一定的撒漏，造成元明粉、纯碱损耗，增加成本。

2 小样粉体自动称量装置结构设计

针对以上问题，研发了小样粉体自动称量装置，结构示意如图1所示。

1—左右行走电机；2—搅拌+加料电机；3—料筒；4—搅拌器；5—螺旋下料口；6—纸杯；7—天平；8—同步带；9—轨道。图1 小样粉体自动称量装置结构示意

a) 使用 MODBUS 通信协议，电脑能高效下载或上传配方和记录。

b) 触摸式彩色人机界面，兼容三菱系列PLC，实现自动化控制[1]。

c) 机体使用铝合金型材，含1套防风防潮密封柜。

d) 采用单相交流电供电，电压为220 V。

e) 移动单元含3套皮带滑台和2套步进电机，实现粉体单元自动对准。

f) 称量单元含1套步进电机、1组磁力定位模组和1组磁力控制出粉模组[2]，实现小样粉体自动称量。

g) 配有操作系统软件，实现批次配方下发和记录上传，可追溯历史记录。

h) 配有ERP接口，可实现实验室生产管理系统直接控制。

3 方案与实施

a) 分别为元明粉和纯碱粉末原料设计2个容量各为1 kg的储料缸，两者分别通过伺服电机控制称重螺杆给料，在给料过程中再通过电子天平称量不断读取称重数据，并与设定的目标值进行比较。开始时采用大剂量快速出料，在接近目标值时精确微量给料，设计、安装防泪滴托盘装置[3]，应用程序编写防泪滴托盘控制程序，称量精度为±0.01 g。

b) 设计1套机械手[4]，1套伺服电机控制螺杆给料的定量称量系统，采用精密电子天平(精度为±0.01 g)，配工艺操作、调试触摸显示屏、PLC逻辑控制，电脑安装PLC应用程序输入输出数值。

c) 设计2组称量杯盘，每组称量杯盘为12个，2组共有24个，1次最多称量24份。

d) 设计专用称量器皿，将搬运、打样、加料等工作流程标准化。

e) 称量速度为平均6 min完成称量24杯，8 h最多可称量元明粉和纯碱1900份。

f) 设计制作专用防潮称量纸量杯，解决结露沾杯影响质量称量问题。

4 结语

4.1漂染实验室作为关键工序，是漂染技术的核心，其工序繁多、劳动频次高，需要标准化和自动化来支撑。小样粉体自动称量装置的研发与应用，提高了生产效率，缩短了出样时间，为实现实验室设备自动化打通技术瓶颈。

4.2元明粉、纯碱自动称量装置的应用，实现设备替代人工称量，结合皂洗设备自动化改造，节约用工1人，降低了工人的劳动强度。

4.3实现了实验室自动化中央集成控制系统的标准化生产，提高一次出样率和一次合格率，保障了实验室全流程自动化、标准化中央集成控制系统的有效实施。