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[摘 要]在产量增加，设备使用年限长，设备老化的情况下，进口设备双裁切运输机中间运输带故障率高，备件不足等问题严重凸显，严重影响了生产能力，提高了使用成本；我们在保留原系统优点的前提下，对运输部分进行了改造，提高了系统的稳定性，降低了使用成本，也解决了备件紧缺问题。
[关键词]运输机；裁切；传动系统
中图分类号：TH222 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）31-0031-02
前言
在覆铜板行业中，最后一段工序，一般采用裁切生产线将上一段工序生产的双幅板材裁切成单幅板材或者更小的幅宽，并且裁切掉双幅板的四条废边，行业内一般称之为外观自动剪切线。从上道工序运输过来的多张板材，经过吸吊车分捡成单张板材放到自动剪切线上进行运输裁切成相应规格的板材，在整个工序中裁切板材左右两条废边，一般采用双裁切运输机同时进行左右两条废边裁切。
1 现状及存在问题
我司早期采用的是日本的外观自动剪切线，目前仍然有多条外观自动剪切线在使用。随着设备年龄的增加，设备部分部件老化严重，部分进口部件已无法采购到备件或是替代品，其中以双裁切运输机（如图1所示）中间运输带表现得最为明显，主要问题如下：
1）维修工作量巨大，影响产能。日本外观自动剪切线中的运输带整体框架采用一体成型的铝框架，为适合薄型板材在运输机之间的过渡，转向辊轴采用30辊轴，驱动部件设置在铝框架内部，只要其中一个部件老化或损坏，整体框架须整体拆散检修，工作量巨大。
2）易损件使用寿命短。裁切运输机中采用30辊轴进行转向，运输带转弯半径小，折弯严重，使用寿命基本在1-2个月之间。
3）备件短缺。此进口设备最少的也是使用了10年以上，部分零件已采购不到备件（电机、减速机等），库存严重不足，一旦库存的备件用完，即面临的整条生产线停产的危险。
4）输送能力不足。双裁切运输机在整个外观剪切线当中，节拍动作最多，造成了双裁切运输机为整条生产线的生产瓶颈，其它运输单元经常出现长时间的等待现象。随着产能增加的要求，此部分改造亦迫在眉睫。
2 原设计分析
根据设备的现状及问题，我们分析可知此进品生产线主要存在如下缺点：
1）转向辊轴直径过小，导致运输带使用寿命较短。
2）驱动电机等设计在整体框架内部，维修困难。
3）采用一体成型铝框架，整体轻便，但一处损坏，须整体更换，使用成本较高，维修工作量较大。
但此日本生产线中双裁切为适应裁切不同规格的板材，左右两侧裁刀可根据不同宽度的板材进行变宽变窄，从而保证在裁切薄板时，不会因板材与裁刀距离过大而引起裁切尺寸的变化，保证了系统的稳定性。双裁切运输机中间两个运输带，各个采用独立的驱动系统，通过在前端配置位置感应器分别控制各个的驱动系统，从而保证了裁切板材的方正性。以上2个设计优点在做改造的过程中应予以保留。
查得此设备规格书及相关零件铭牌，测算分析过程如下：
电机功率：P=120w；电机转速：ω=1400rpm；减速机速比：i=9；驱动辊直径：D=60mm
输送速度：Vmax=29.3m/min
因双裁切运输机为此外观剪切线的瓶颈单元，根据现场实测分析，要解决此速度瓶颈，输送速度须达到32m/min以上，方能满足外观剪切线产能要求。
3 改造方案制定和分析
根据公式V=3.14*Dω/1000i可知，要提高输送速度，可通过提高电机转速、增大驱动辊直径、减少减速机速比来解决。在类似的单元结构中，经常采用如图3所示结构的运输机，采用电机+减速机+驱动辊方式，此结构的最大特点是结构简单，采用整体驱动结构，两条运输带同步驱动，运输带同步性较好，驱动辊直径较大，可有效延长运输带使用寿命。但缺点亦同样明显，此结构整体偏笨重，在双裁切运输机中，如采用一个电机驱动2条运输带，则无法保留原结构上运输带单独驱动的优点，亦无法让运输带与裁切刀口的距离保持不变，影响裁切稳定性，整体控制系统须进行更改，改造工作量大。如采用两条运输带分别采用两个电机驱动，此结构太大，增加维护困难，空间上又不允许。
因空间结构上的限制，必须采用较小、简便的结构方能在保留原结构特点的前提下实现改造。而广泛运用在安检机的电动滚筒+从动滚筒结构（如图4所示）刚好能够满足空间上的要求，电动滚筒结构占用空间小、噪音低、运行效率高，而双裁切运输机上的调偏结构则可通过辅助设计得上实现。
4 设计和实施
根据现场双裁切运输机上运输带宽度尺寸、滚筒尺寸、输送速度（32m/min）对电动滚筒进行选型定制。为最大地减少改造工作量，尽量在选跟原结构同等功率的电动滚筒，这样原控制系统中的变频器、控制器等均可通用，不用再做更换。最终选定国内某知名品牌电动滚筒，规格如下，选用了电压、功率、频率均原结构驱动电机一样的参数，这样在改造时即只可只做替换结构部分，原系统控制不须再做改造。图5为定制电动滚筒尺寸。
电动滚筒：3*400v/50Hz，0.12KW，33.6m/min，82。
根据选定电动滚筒规格尺寸，进行改造方案细节设计，整体设计布局如下图6所示。整体框架采用标准铝型材拼接而成，轻便简捷，即使其中一个部件损坏，也不用整体更换。通过工件13和15将运输框架固定到左右两侧裁切机构上，保留了原机构的设计优点。通过调节装置来控制运输带偏向，保证运输带在运输过程中不走偏。如下图7为改造后运输带，图8为运输带与裁切机连接
5 取得效果
通过对双裁切运输机的改造，达到了预期的效果。设备设计选型零件的国产化，消除备件风险，降低使用成本，缩短了采购时间，而拆下的设备零件，亦可做为其它外观剪切线的备件使用，一举两得。驱动辊、从动辊、转向辊直径增大，减少了运输带弯曲，极大地延长了运输带寿命增加。整体结构稳定，方便拆装，降低了维修时间，运输带更换时间由原来的3小时减少了1小时，间接提高了产能。双裁切运输机运输瓶颈得了解决，提高了整体剪切线的生產效率。表1为改造前后裁切运输机故障处理次数和运输带更换次数的对比，由统计可知，改造效果显著。
6 结束语
随着科技的进步，产品的更新换代，智能制造的新要求，设备改造升级不可避免，在做技术改造时还应与时俱进。在进行旧设备改造升级时，应考虑到原设备的优缺点，选型时应考虑到零件的互换性和可替代性，避免出现后续备件短缺情形。综合以上考虑，设备的技术改造方通体现其最大的价值。
参考文献
[1] 张西涛，王培.大型运输机重型货物连续空投控制律设计及仿真[J].飞行力学.2013（06）.
[2] 郜磊.基于PLC技术对皮带机集中控制系统的优化设计[J].中小企业管理与科技（上旬刊）.2010（02）.
[关键词]运输机；裁切；传动系统
中图分类号：TH222 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）31-0031-02
前言
在覆铜板行业中，最后一段工序，一般采用裁切生产线将上一段工序生产的双幅板材裁切成单幅板材或者更小的幅宽，并且裁切掉双幅板的四条废边，行业内一般称之为外观自动剪切线。从上道工序运输过来的多张板材，经过吸吊车分捡成单张板材放到自动剪切线上进行运输裁切成相应规格的板材，在整个工序中裁切板材左右两条废边，一般采用双裁切运输机同时进行左右两条废边裁切。
1 现状及存在问题
我司早期采用的是日本的外观自动剪切线，目前仍然有多条外观自动剪切线在使用。随着设备年龄的增加，设备部分部件老化严重，部分进口部件已无法采购到备件或是替代品，其中以双裁切运输机（如图1所示）中间运输带表现得最为明显，主要问题如下：
1）维修工作量巨大，影响产能。日本外观自动剪切线中的运输带整体框架采用一体成型的铝框架，为适合薄型板材在运输机之间的过渡，转向辊轴采用30辊轴，驱动部件设置在铝框架内部，只要其中一个部件老化或损坏，整体框架须整体拆散检修，工作量巨大。
2）易损件使用寿命短。裁切运输机中采用30辊轴进行转向，运输带转弯半径小，折弯严重，使用寿命基本在1-2个月之间。
3）备件短缺。此进口设备最少的也是使用了10年以上，部分零件已采购不到备件（电机、减速机等），库存严重不足，一旦库存的备件用完，即面临的整条生产线停产的危险。
4）输送能力不足。双裁切运输机在整个外观剪切线当中，节拍动作最多，造成了双裁切运输机为整条生产线的生产瓶颈，其它运输单元经常出现长时间的等待现象。随着产能增加的要求，此部分改造亦迫在眉睫。
2 原设计分析
根据设备的现状及问题，我们分析可知此进品生产线主要存在如下缺点：
1）转向辊轴直径过小，导致运输带使用寿命较短。
2）驱动电机等设计在整体框架内部，维修困难。
3）采用一体成型铝框架，整体轻便，但一处损坏，须整体更换，使用成本较高，维修工作量较大。
但此日本生产线中双裁切为适应裁切不同规格的板材，左右两侧裁刀可根据不同宽度的板材进行变宽变窄，从而保证在裁切薄板时，不会因板材与裁刀距离过大而引起裁切尺寸的变化，保证了系统的稳定性。双裁切运输机中间两个运输带，各个采用独立的驱动系统，通过在前端配置位置感应器分别控制各个的驱动系统，从而保证了裁切板材的方正性。以上2个设计优点在做改造的过程中应予以保留。
查得此设备规格书及相关零件铭牌，测算分析过程如下：
电机功率：P=120w；电机转速：ω=1400rpm；减速机速比：i=9；驱动辊直径：D=60mm
输送速度：Vmax=29.3m/min
因双裁切运输机为此外观剪切线的瓶颈单元，根据现场实测分析，要解决此速度瓶颈，输送速度须达到32m/min以上，方能满足外观剪切线产能要求。
3 改造方案制定和分析
根据公式V=3.14*Dω/1000i可知，要提高输送速度，可通过提高电机转速、增大驱动辊直径、减少减速机速比来解决。在类似的单元结构中，经常采用如图3所示结构的运输机，采用电机+减速机+驱动辊方式，此结构的最大特点是结构简单，采用整体驱动结构，两条运输带同步驱动，运输带同步性较好，驱动辊直径较大，可有效延长运输带使用寿命。但缺点亦同样明显，此结构整体偏笨重，在双裁切运输机中，如采用一个电机驱动2条运输带，则无法保留原结构上运输带单独驱动的优点，亦无法让运输带与裁切刀口的距离保持不变，影响裁切稳定性，整体控制系统须进行更改，改造工作量大。如采用两条运输带分别采用两个电机驱动，此结构太大，增加维护困难，空间上又不允许。
因空间结构上的限制，必须采用较小、简便的结构方能在保留原结构特点的前提下实现改造。而广泛运用在安检机的电动滚筒+从动滚筒结构（如图4所示）刚好能够满足空间上的要求，电动滚筒结构占用空间小、噪音低、运行效率高，而双裁切运输机上的调偏结构则可通过辅助设计得上实现。
4 设计和实施
根据现场双裁切运输机上运输带宽度尺寸、滚筒尺寸、输送速度（32m/min）对电动滚筒进行选型定制。为最大地减少改造工作量，尽量在选跟原结构同等功率的电动滚筒，这样原控制系统中的变频器、控制器等均可通用，不用再做更换。最终选定国内某知名品牌电动滚筒，规格如下，选用了电压、功率、频率均原结构驱动电机一样的参数，这样在改造时即只可只做替换结构部分，原系统控制不须再做改造。图5为定制电动滚筒尺寸。
电动滚筒：3*400v/50Hz，0.12KW，33.6m/min，82。
根据选定电动滚筒规格尺寸，进行改造方案细节设计，整体设计布局如下图6所示。整体框架采用标准铝型材拼接而成，轻便简捷，即使其中一个部件损坏，也不用整体更换。通过工件13和15将运输框架固定到左右两侧裁切机构上，保留了原机构的设计优点。通过调节装置来控制运输带偏向，保证运输带在运输过程中不走偏。如下图7为改造后运输带，图8为运输带与裁切机连接
5 取得效果
通过对双裁切运输机的改造，达到了预期的效果。设备设计选型零件的国产化，消除备件风险，降低使用成本，缩短了采购时间，而拆下的设备零件，亦可做为其它外观剪切线的备件使用，一举两得。驱动辊、从动辊、转向辊直径增大，减少了运输带弯曲，极大地延长了运输带寿命增加。整体结构稳定，方便拆装，降低了维修时间，运输带更换时间由原来的3小时减少了1小时，间接提高了产能。双裁切运输机运输瓶颈得了解决，提高了整体剪切线的生產效率。表1为改造前后裁切运输机故障处理次数和运输带更换次数的对比，由统计可知，改造效果显著。
6 结束语
随着科技的进步，产品的更新换代，智能制造的新要求，设备改造升级不可避免，在做技术改造时还应与时俱进。在进行旧设备改造升级时，应考虑到原设备的优缺点，选型时应考虑到零件的互换性和可替代性，避免出现后续备件短缺情形。综合以上考虑，设备的技术改造方通体现其最大的价值。
参考文献
[1] 张西涛，王培.大型运输机重型货物连续空投控制律设计及仿真[J].飞行力学.2013（06）.
[2] 郜磊.基于PLC技术对皮带机集中控制系统的优化设计[J].中小企业管理与科技（上旬刊）.2010（02）.