引言

口罩是預(yù)防新冠肺炎疫情重要的衛(wèi)生防疫物資,佩戴口罩對防止病毒傳染具有重要作用,因此,自新冠肺炎疫情爆發(fā)以來,國內(nèi)外對口罩的需求急劇增加。中國作為制造業(yè)大國,擁有生產(chǎn)品種多樣、速度各異的口罩機的能力。目前市場上主要流行兩種自動口罩機,本文通過對比這兩種口罩機在上料、疊片、切片、輸送、耳帶剪切、熔耳帶、下料等環(huán)節(jié)的不同點,來展現(xiàn)這兩種口罩機在使用過程中各自的優(yōu)缺點。

1兩種口罩機技術(shù)特點

1.1老款一拖二口罩機

老款一拖二口罩機如圖1所示。

1.1.1上料特點

人工上料、手動輸送到三疊片部位,需嚴(yán)格遵守布料、疊片、壓花輪三點一線的原則,否則后續(xù)容易走偏。如果需要調(diào)節(jié)三疊片的位置,那么三疊片中每一片的位置都有可能變化,都需要調(diào)整。所以新手上料需要大量的時間來積累經(jīng)驗,同時壓花的時候邊路有可能因為口罩布料偏移導(dǎo)致褶皺。而且鼻梁條整卷水平放置,底部有個旋鈕式阻力調(diào)節(jié)裝置,不可自動調(diào)節(jié),后續(xù)需要人工放料?？偟膩碚f,對工人要求較高,需要熟練掌握調(diào)整技能。

1.1.2疊片壓花特點

壓花輪的周長為一個口罩的寬度,中間和兩邊同時壓花封邊。

優(yōu)點:結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便。

缺點:一旦三疊片未疊整齊,容易出現(xiàn)褶皺,需要反復(fù)調(diào)整:而且壓花輪不管是兩邊部位還是中間部位,只要有一個花紋齒輪損壞,就需要整個更換:同時,除了壓花輪,后面幾組平行輪的壓力也要根據(jù)實際走料的情況來調(diào)節(jié),否則口罩布料將逐步偏移或有壓痕,還會導(dǎo)致口罩波浪狀走形,橫切的切口處不整齊。

1.1.3切刀特點

滾輪上有1個凹槽用來裝刀片,刀片邊有3個孔用來固定鎖緊,刀背有3個貫穿滾輪的孔,用來頂?shù)侗场Ｍㄟ^左、中、右3個孔安裝頂絲來微調(diào)刀片水平,使切刀旋轉(zhuǎn)過程中能同時切斷整個物料,否則存在掛絲、切不斷的現(xiàn)象就不能實現(xiàn)自動下料。

優(yōu)點:結(jié)構(gòu)簡單易懂,刀片更換方便。

缺點:人工手動調(diào)整頂絲,不同的人調(diào)整的刀片水平狀態(tài)不同,刀片調(diào)整不平衡,壓力過大,容易導(dǎo)致刀片卷刃,影響刀片的使用壽命。

1.1.4下料特點

切好的口罩通過輸送帶一分二,通過氣缸推送分別輸送到兩臺耳帶機上,氣缸推送的速度要和料道運行速度相匹配,因為氣缸推送過快容易打彎口罩,速度過慢容易卡料。

優(yōu)點:能夠提高產(chǎn)量,節(jié)約成本,解決了疊片機和耳帶機生產(chǎn)運行速度不匹配的問題。

缺點:口罩疊片后壓合力變化,會導(dǎo)致口罩有一定彎曲變化,當(dāng)氣缸推動口罩時,會加大口罩的彎曲度,從而導(dǎo)致卡料。

1.1.5熔耳特點

采用氣缸帶動燙耳下壓到超聲波平臺。

優(yōu)點:結(jié)構(gòu)簡單,容易維修更換。

缺點:下壓高度難以精確控制:熔接后的口罩兩邊耳帶可能拉力不合格,氣壓波動容易導(dǎo)致熔接太深或太淺:燙耳的價格不便宜,如果前期安裝調(diào)整時,燙耳的水平位置未調(diào)整很好,將導(dǎo)致邊路磨損嚴(yán)重,上下未調(diào)整好,則整體磨損嚴(yán)重,均會影響使用壽命。

1.1.6耳帶剪切特點

采用氣缸推動剪刀斜剪。

優(yōu)點:結(jié)構(gòu)簡單,容易維護,能清楚地看見剪切效果。

缺點:斜剪耳帶對剪刀質(zhì)量要求很高,長時間使用后,剪刀刀片容易把耳帶帶偏離,導(dǎo)致燙耳下壓時壓偏耳帶,造成口罩拉力不合格:需要定期清潔刀面,潤滑軌道。

1.1.7夾耳特點

每個轉(zhuǎn)盤有前后兩組夾爪,夾爪夾住耳帶旋轉(zhuǎn)半圈的距離等于耳帶的長度。每組夾爪夾住耳帶的兩端,耳帶熔接完后松開耳帶。夾爪的夾緊和放松是通過彈簧來驅(qū)動的。

優(yōu)點:結(jié)構(gòu)簡單,容易更換。

缺點:耳帶卡住會導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)不到位的情況,容易碰到燙耳導(dǎo)致?lián)p壞:同時,夾爪里面的彈簧頻繁使用后也會斷裂,需要定期更換。

1.1.8封耳特點

采用兩邊氣缸連接長方形的邊框把耳帶往中間推,然后加熱后的長條壓塊下壓。

優(yōu)點:位置調(diào)整方便,結(jié)構(gòu)簡單,容易維修。

缺點:在異常急停的過程中,邊框后退和壓塊下壓容易不同步,從而導(dǎo)致兩者發(fā)生碰撞,造成推板邊框破裂。

另外,耳帶熔接后的形狀不一,使用不同型號和質(zhì)量的耳帶熔接后的形狀也不一樣,需要耗費時間根據(jù)現(xiàn)場實際情況來調(diào)整長方形推框的高度和位置。

1.1.9鼻梁條特點

通過上下兩個齒狀的壓花輪拽動鼻梁條前進,同時保持鼻梁條的同步切刀旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)一周后切斷鼻梁條,通過口罩物料帶動鼻梁條前進并封口。

優(yōu)點:結(jié)構(gòu)簡單,易于調(diào)整。

缺點:無鼻梁條檢測,一旦一卷中的鼻梁條中間纏繞卡死,如果后端人員不能及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)的口罩沒有鼻梁條,將產(chǎn)生大量的廢品。

1.2新款一拖一口罩機

新款一拖一口罩機如圖2所示。

1.2.1上料特點

同樣是人工上料,調(diào)整部分加裝了自動調(diào)整裝置,鼻梁條加裝了懸桿式阻尼調(diào)整裝置,生產(chǎn)過程中能保持拉力恒定。缺點是要定期潤滑,優(yōu)點是降低了上料難度。1.2.2壓花特點

和老款口罩機不一樣的是,它把壓花輪分成了兩部分,先由兩個邊輪封邊,然后送去疊片,最后再中間壓花。這樣做的優(yōu)點是減少了口罩偏移褶皺的問題,缺點是增加了材料成本,而且調(diào)整的時候前后都要調(diào)整到水平位置且壓力必須適中。同時,導(dǎo)向板尺寸需要依據(jù)口罩原材料的寬度來確定,一旦導(dǎo)向板成型,后續(xù)更換不同寬度的材料就需要加工新的導(dǎo)向板。

1.2.3切刀特點

相比于老款口罩機,新款口罩機的滾輪大了一倍,上下同時安裝了兩把切刀,而且裝切刀的凹槽里面沒有調(diào)整切刀水平的頂絲。一般情況下直接安裝刀片,不需要調(diào)整水平,如有需要,可通過在槽里墊壓不同厚度的銅片來調(diào)整切刀水平。凹槽兩頭有鎖緊孔,通過頂絲鎖緊孔來鎖緊刀片。

優(yōu)點:兩把切刀效率提升了一倍,而且解決了因頂絲松動而導(dǎo)致切刀不平的問題,一旦調(diào)整好切刀后,后續(xù)的加工非常穩(wěn)定。

缺點:更換刀具、墊銅片、調(diào)整切刀水平、調(diào)整壓力耗時長。

1.2.4下料特點

新機是一拖一的形式,所以無須分料,當(dāng)然也就不存在氣缸推料,需要調(diào)整和維護氣缸的問題。因為伺服電缸的引入,耳帶機熔接耳帶的速率大大提高,可以和疊片機相匹配。所以,疊片機和耳帶機之間僅僅需要一個很短的料道傳送即可,減少了配件數(shù)量,降低了輸送故障發(fā)生的頻率。

1.2.5熔耳特點

采用了伺服電動缸下壓,這樣根據(jù)熔接耳帶的效果就可以直接在觸摸屏上精確快速方便地調(diào)整燙耳的位置,而且生產(chǎn)過程中穩(wěn)定性好,氣壓變動也不會影響口罩質(zhì)量。

1.2.6耳帶剪切特點

新機采用伺服電機控制夾爪去拉伸耳帶,耳帶的長度可以在觸摸屏上修改。拉伸后由垂直剪刀剪斷,然后從水平位置旋轉(zhuǎn)909后下壓到口罩熔接位置。旋轉(zhuǎn)角度也是可調(diào)的。

優(yōu)點:縮短了因耳帶偏移或者拉力不合格而導(dǎo)致維修的時間,提高了生產(chǎn)效率。

缺點:對剪刀要求高,長時間使用,需要拆卸重新打磨剪刀刀刃,而且對氣缸提出了更高的要求,夾爪閉合不順暢時易導(dǎo)致夾爪夾住的耳帶偏短或者直接夾不住耳帶。

1.2.7夾耳特點

對比老款使用彈簧,新機改成了氣缸驅(qū)動來控制夾緊和放松,通過伺服電機旋轉(zhuǎn)角度來調(diào)整夾緊和松開耳帶的位置。在觸摸屏上可以很方便地設(shè)置伺服電機旋轉(zhuǎn)的角度。

優(yōu)點:旋轉(zhuǎn)角度可控,氣缸使用壽命遠(yuǎn)大于彈簧,減少了故障發(fā)生的頻率。

1.2.8封耳特點

對比老款口罩機,新機去掉了氣缸推耳帶和封耳帶的動作,直接采用導(dǎo)向鐵絲,口罩在移動的過程中自動把兩邊的耳帶通過鐵絲導(dǎo)向中間,加熱后的壓塊再下壓封耳。

優(yōu)點:節(jié)約成本,一旦固定成型,后續(xù)幾乎不需要改動,減少了因氣缸漏氣而增加的維修時間,而且如果更換了不同型號和質(zhì)量的耳帶,則不需要再調(diào)整。

缺點:鐵絲較粗,人工手動彎曲費力,而且不容易成型,往往需要反復(fù)微調(diào)整,才能達(dá)到最佳的效果。

1.2.9鼻梁條特點

老款口罩機沒有自動檢測鼻梁條的功能,只有靠后端人工檢查才能知道口罩里有沒有鼻梁條。如果不能及時發(fā)現(xiàn)口罩未加鼻梁條,將會產(chǎn)生大量的不合格品,造成浪費。新款口罩機在鼻梁條切斷后,有兩個傳感器專門用來檢測口罩是否包裹了鼻梁條,這樣就無須人工隨時注意,無論鼻梁條是卡住還是用完,只要有一個口罩沒有鼻梁條,設(shè)備就會停機報警,完全杜絕了此類不良品流入市場。

2兩種口罩機核心部件對比

上述兩種口罩機的核心區(qū)別在于電缸的引入,相比于傳統(tǒng)的氣缸推動燙耳壓頭,使用電缸大大提高了燙耳壓合力的穩(wěn)定性,能夠穩(wěn)定地生產(chǎn)耳帶拉力合格的口罩?，F(xiàn)對氣缸和電缸的原理進行分析。

2.1普通氣缸

如圖3所示,普通氣缸包括缸筒、端蓋、活塞、活塞桿、緩沖柱塞和緩沖節(jié)流閥。缸筒的內(nèi)徑大小決定了氣缸輸出力的大小,活塞在缸筒內(nèi)做平穩(wěn)的往復(fù)運動。當(dāng)從無桿腔輸入壓縮空氣時,有桿腔排氣,氣缸兩腔的壓力差作用在活塞上所形成的力推動活塞運動,使活塞桿伸出:當(dāng)有桿腔進氣、無桿腔排氣時,活塞桿縮回:若有桿腔和無桿腔交替進氣和排氣,則活塞桿做往復(fù)直線運動。

2.2電缸

如圖4所示,作為高精度直線運動系列的全新革命性產(chǎn)品,伺服電缸是實現(xiàn)伺服電機與絲杠一體化設(shè)計的模塊化產(chǎn)品,其能將伺服電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成直線運動,同時將伺服電機最大的優(yōu)點一精確轉(zhuǎn)速控制、精確轉(zhuǎn)數(shù)控制、精確扭矩控制轉(zhuǎn)變成精確速度控制、精確位置控制、精確推力控制。

電缸的特點如下:(1)閉環(huán)伺服控制,控制精度達(dá)到0.01mm:(2)增加壓力傳感器,實現(xiàn)精密推力控制,控制精度可達(dá)1%:(3)很容易與P1C等控制系統(tǒng)連接,實現(xiàn)高精度運動控制:(4)維護成本低,電缸在復(fù)雜環(huán)境下工作只需要定期注脂潤滑,并無易損件需要維護更換,比液壓系統(tǒng)和氣壓系統(tǒng)減少了大量的售后服務(wù)成本:(5)運動平穩(wěn),噪聲低,節(jié)能,干凈,剛性高,抗沖擊性強,超長壽命,操作維護簡單。電缸可以在惡劣環(huán)境下長期無故障運行,并實現(xiàn)高強度、高速度、高精度定位,防護等級可以達(dá)到lP66。所以,電缸可以廣泛應(yīng)用于造紙、化工、汽車、電子、機械自動化、焊接等行業(yè)。

2.3對比分析

從上述分析可知,在生產(chǎn)過程中,相鄰口罩機用氣量變化,導(dǎo)致管路氣壓變化,會影響相關(guān)氣缸的推桿力,從而有可能導(dǎo)致燙耳在單位時間內(nèi)壓力變化,造成耳帶過熔或熔接不牢。如果使用電缸,在電網(wǎng)電壓基本穩(wěn)定的情況下,就不會出現(xiàn)燙耳壓力的變化:而且在觸摸屏上很容易通過精確設(shè)置數(shù)值來改變電缸下壓的位置和時間,這樣后端質(zhì)檢的結(jié)果就能快速反映到實際生產(chǎn)中,所以使用電缸的口罩機良品率大大高于使用普通氣缸的口罩機。

從維修角度來說,燙耳氣缸是直接固定在機架上的,當(dāng)更換氣缸后,燙耳壓頭的位置其實已經(jīng)變動了,需要花大量的時間來重新調(diào)試,反復(fù)墊壓不同厚度的銅片來改變下壓的高度,從而確定最好的燙耳效果。而當(dāng)電缸更換后,只需要在觸摸屏上修改位置的數(shù)值,即可確定最合適的高度,達(dá)到最好的燙耳效果。

3結(jié)語

綜上所述,新款口罩機在保證口罩質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、減少維修時間等方面相對于老款口罩機有很大的優(yōu)勢。未來口罩設(shè)備必然逐步向智能化方向發(fā)展,自動上料、自動調(diào)節(jié)、自動檢測等功能的應(yīng)用將極大地降低人工成本,提升生產(chǎn)效率,提高產(chǎn)品的良品率。