諸小麗

（南寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院，南寧530008）

1 引言

竹簽在我們?nèi)粘Ｉ钪袘?yīng)用得非常廣泛，使用最多的是燒烤簽、葫蘆串簽、牙簽、棉簽、香簽、鐵炮串、球拍串等各種用途的圓竹簽。雖然小小的竹簽只是竹制品產(chǎn)業(yè)鏈中的很小一環(huán)，但圍繞竹資源可做大文章。據(jù)悉，目前廣東韶關(guān)新豐、龍門等地大力發(fā)展竹子生產(chǎn)，并以竹簽系列產(chǎn)品為主導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)了竹制品深加工增值，每年出口意大利、加拿大、美國、中東、新加坡等國，小小的竹簽等竹制品做到了上億元的產(chǎn)值，并賺取了不少外匯。然而不少企業(yè)雖然每年有大量的出口訂單，卻因?yàn)樯a(chǎn)效率低，產(chǎn)品不合格而損失了很多機(jī)會(huì)。本文僅針對廣西玉林一家竹簽生產(chǎn)企業(yè)目前存在的問題提出了全自動(dòng)化改造建議。

2 竹簽加工企業(yè)目前加工狀況

目前我國竹簽生產(chǎn)企業(yè)主要集中在廣東、四川、湖北、廣西等地，以家庭小作坊為主，生產(chǎn)主要依靠半自動(dòng)化機(jī)械及大量的人力操作來完成，因此生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品質(zhì)量很難得到保證。目前加工的工藝流程為：長度鋸截→開竹片→沖簽（拉絲）→拋光→選簽→削尖→點(diǎn)數(shù)（稱重）→裝箱。

目前所使用的半自動(dòng)化機(jī)械主要有破竹機(jī)、拉絲機(jī)（沖簽機(jī)）、拋光機(jī)、削尖機(jī)等。

破竹機(jī)的工作流程：即將竹子原材料根據(jù)長短裁截成（不能帶節(jié)）150、200、250、300、350、400mm 等若干竹筒段，工人手持竹筒段放在破竹機(jī)的刀口處，再由破竹機(jī)靠沖擊力將竹筒破成竹片，可以根據(jù)竹筒的直徑大小，用不同的刀具將竹筒破成不同數(shù)量的竹片（平均破幾片）。

拉絲簽機(jī)工作流程：工人把破竹機(jī)破成的若干小竹片憑目測按厚薄、長短分類：直徑大于2.5mm小于3.0mm的拉2.5mm竹簽；大于3.0mm小于3.5mm的拉3.0mm竹簽；大于3.5mm小于4.0mm的拉3.5mm竹簽；2.0mm、4.0mm、4.5mm、5.0mm等同理。如果竹片的直徑分類不合理，將會(huì)造成很大的浪費(fèi)。破竹后分好大小的竹片（是否熏硫磺依客戶要求而定）放到烤爐烤干或曬干。工人再將一根接一根的竹片放入拉絲機(jī)作業(yè)，更換不同的刀具可以加工出不同規(guī)格的圓粗簽。

拋光機(jī)工作流程：將在拉絲機(jī)上拉好的圓粗簽放入拋光機(jī)，此道工序全靠人力搬運(yùn)，工人從倉庫拉各種規(guī)格的竹簽進(jìn)車間→人工放料（工人手工把竹簽抱起放進(jìn)拋光機(jī)的竹簽槽內(nèi)）→竹簽拋光（拋光機(jī)工作）→人工起料（工人手工把竹簽抱起放到手推車上）。

削尖機(jī)工作流程：將拋光好的圓竹簽放入削尖機(jī)，要將機(jī)器進(jìn)行調(diào)整，將不同直徑的圓竹簽的一端磨尖。在此環(huán)節(jié)中工人對拋光機(jī)拋光完的竹簽進(jìn)行人工起料（手工把竹簽抱起放到削尖機(jī)進(jìn)料口）。削尖完成后再進(jìn)行人工起料送去點(diǎn)數(shù)與稱重。

3 困擾竹簽企業(yè)生產(chǎn)效率的瓶頸問題

根據(jù)以上圓竹簽加工的工作流程可知，企業(yè)要為人們提供各種環(huán)保且物美價(jià)廉的竹類產(chǎn)品，必須在經(jīng)營、管理、工藝方面進(jìn)行深入研究。目前影響圓竹簽生產(chǎn)效率、質(zhì)量與成本的關(guān)鍵因素主要為：

（1）在破竹環(huán)節(jié)中工人手持竹筒段放在破竹機(jī)的刀口處存在極大的安全隱患，且要根據(jù)目測竹筒的直徑來更換竹筒刀具，目測不正確會(huì)造成很大的浪費(fèi)。

（2）在拉絲工序中一般一人操作，且一臺(tái)一天只能生產(chǎn)500kg左右。如果前面開竹片的工人開竹片時(shí)開得過大或過小都會(huì)造成很大損耗。此過程關(guān)鍵在于開竹片和分竹片，竹片大小厚薄適中的話，損耗小，成數(shù)高，成本低；反之，損耗大，成數(shù)低，成本高。

（3）在拋光機(jī)工作流程中人工放料、人工起料是一個(gè)很費(fèi)力的工作，勞動(dòng)強(qiáng)度很大，效率非常低。

（4）在削尖機(jī)工作流程中，如存在不合格簽（非圓簽），必然出現(xiàn)削尖不呈圓錐狀，且浪費(fèi)此道工序，在隨后的人工挑選中又浪費(fèi)很多人工，影響生產(chǎn)效率。

（5）點(diǎn)數(shù)與稱重為竹簽生產(chǎn)的最后一道工序，根據(jù)用戶要求，將合格的竹簽按一定數(shù)量或一定重量進(jìn)行打包捆扎。此工序用人工進(jìn)行點(diǎn)數(shù)、稱重、捆扎，既費(fèi)工又費(fèi)時(shí)。

4 竹簽加工設(shè)備全自動(dòng)化改造設(shè)想

廣西玉林竹簽生產(chǎn)企業(yè)及目前國內(nèi)竹簽生產(chǎn)企業(yè)急需解決的問題為：（1）自動(dòng)竹簽成型機(jī)（半成品）改進(jìn)設(shè)想：竹筒厚薄及長短分類機(jī)、開片沖簽（拉絲）機(jī)。（2）磨（批）尖分選機(jī)改進(jìn)設(shè)想：在現(xiàn)有磨尖功能的基礎(chǔ)上，能把尖頭好的簽分選出來而又不會(huì)損壞尖頭，做出口簽時(shí)還能把兩頭都夠圓度的簽分選出來，次度簽作內(nèi)銷，盡力避免塵煙飛揚(yáng)及廢簽亂飛。（3）點(diǎn)數(shù)（稱重）包裝機(jī)改進(jìn)設(shè)想：此機(jī)既能滿足以支數(shù)計(jì)算的客戶，又能滿足按重量來計(jì)量的客戶，即客戶若要求以支數(shù)包裝則可調(diào)為以支數(shù)為單位，若要求按重量包裝的則可調(diào)為以斤為單位包裝。能自動(dòng)用繩子捆扎（也有客戶要求用塑料袋包）點(diǎn)好支數(shù)或稱好重量的竹簽。（4）設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低的拋光起、落料裝置，竹簽存放過程不落地，減少工人無效勞動(dòng)，不但實(shí)現(xiàn)自動(dòng)放料、自動(dòng)起料，極大降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，還方便竹簽裝運(yùn)和周轉(zhuǎn)，使在制竹簽在工藝流程中運(yùn)轉(zhuǎn)更加流暢，確保均衡生產(chǎn)。

針對企業(yè)提高生產(chǎn)效率和降低成本的要求，利用光、機(jī)、電、氣技術(shù)來完成自動(dòng)化生產(chǎn)線的一條龍生產(chǎn)是最佳方案。圖1所示為我們提出的全自動(dòng)化生產(chǎn)改進(jìn)方案。

圖1

新增工序主要完成如下功能：

（1）根據(jù)產(chǎn)品長度規(guī)格，將竹子原材料用電鋸裁截成（不帶節(jié)）150、200、250、300、350、400mm等若干竹筒段。

（2）根據(jù)竹筒直徑選刀。在原破竹機(jī)的一邊安裝一個(gè)3自由度氣動(dòng)機(jī)械手［1］，機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測裝置等所組成，使用點(diǎn)位控制，通過可編程序控制器（PLC）對機(jī)械手［2］進(jìn)行控制。當(dāng)機(jī)械手的動(dòng)作流程改變時(shí)，改善了工人手持竹子生產(chǎn)的不安全隱患。要提高效率實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，在原破竹機(jī)的另一邊安裝一個(gè)送料裝置。之后可根據(jù)竹筒直徑進(jìn)行選刀，就可完成破竹。

（3）自動(dòng)化分揀竹片厚度。利用光電分揀裝置［3］自動(dòng)檢測竹子的厚薄長短，如要生產(chǎn)2.5mm×200mm的竹簽，它能自動(dòng)把長200mm、厚2.5～2.9mm的竹子歸類出來。

（4）自動(dòng)化裝卸。將自動(dòng)分揀出來厚薄長短的竹簽通過自動(dòng)傳動(dòng)帶輸送到盛裝竹簽的吊框，使竹簽存放過程不落地，減少工人無效勞動(dòng)，不但實(shí)現(xiàn)自動(dòng)放料、自動(dòng)起料，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，還方便竹簽裝運(yùn)和周轉(zhuǎn)，使竹簽在拋光的工藝流程中運(yùn)轉(zhuǎn)更加流暢，確保均衡生產(chǎn)。

（5）自動(dòng)化分揀合格竹簽。經(jīng)過拋光后的竹簽表面粗糙度較低，自動(dòng)分檢機(jī)可以將截面不合格竹簽（非圓簽）采用光電傳感技術(shù)和步進(jìn)電機(jī)等先進(jìn)技術(shù)自動(dòng)分檢出來［4］，大幅度提高竹簽分檢速度減少大量的人工和后續(xù)工序，從而極大地提高產(chǎn)品質(zhì)量和效率。

（6）自動(dòng)化運(yùn)輸。將拋光后的竹簽通過自動(dòng)傳動(dòng)帶輸送到盛裝削尖機(jī)的進(jìn)料口，使竹簽存放過程不落地，減少工人無效勞動(dòng)，不但實(shí)現(xiàn)自動(dòng)放料、降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，而且確保生產(chǎn)過程的自動(dòng)化。

（7）自動(dòng)點(diǎn)數(shù)控制。將削尖完成的竹簽通過自動(dòng)傳動(dòng)帶輸送到自動(dòng)點(diǎn)數(shù)機(jī)上，根據(jù)100根為一扎，自動(dòng)點(diǎn)數(shù)機(jī)在點(diǎn)數(shù)到100根時(shí)，傳感器發(fā)出信號，通過PLC控制點(diǎn)數(shù)機(jī)下降進(jìn)行自動(dòng)包裝。

（8）自動(dòng)裝箱。將100根為一扎進(jìn)行自動(dòng)包裝的竹簽通過自動(dòng)傳動(dòng)帶進(jìn)行自動(dòng)裝箱、裝車。

5 結(jié)論

如何把一塊竹片或一截竹子經(jīng)過一系列機(jī)械加工變成一根根竹簽，通過以上新增工序完全可以達(dá)到實(shí)現(xiàn)竹簽全自動(dòng)化的生產(chǎn)，但這是一個(gè)復(fù)雜的技改系統(tǒng)工程，因此企業(yè)可以根據(jù)資金情況、設(shè)備情況、當(dāng)?shù)貏诹η闆r等進(jìn)行選擇性改造：（1）如企業(yè)資金有限，但又要解決竹簽質(zhì)量和生產(chǎn)效率問題的，可以增加自動(dòng)化分揀合格竹簽設(shè)備。（2）如企業(yè)資金較寬裕，又要解決竹簽質(zhì)量和生產(chǎn)效率問題，以及要減少人工勞力的，可以增加自動(dòng)化分揀合格竹簽、自動(dòng)點(diǎn)數(shù)控制、拋光自動(dòng)化裝、卸設(shè)備。（3）如企業(yè)資金非常充裕，又想實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化竹簽生產(chǎn)，可以選擇所有新增的工序設(shè)備。

［1］ 許善新.立式擠壓鑄造機(jī)用三自由度三功能機(jī)械手［J］.中國制造業(yè)信息化，2012（8）：52-54.

［2］ 王亮，李虹.PLC對機(jī)械手的定位控制［J］.機(jī)械工程與自動(dòng)化，2012（4）：135-137.

［3］ 劉薇娜，徐煦平.多功能光電檢測系統(tǒng)研究［J］.長春光學(xué)精密機(jī)械學(xué)院學(xué)報(bào)，1997（20）：7-12.

［4］ 張海馨，趙洋.軸類零件直徑尺寸的光電檢測系統(tǒng)［J］.科技資訊，2012（14）：4-4.

［5］ 張?zhí)茩?，張?四輪全向小車慣性傳感裝置的設(shè)計(jì)［J］.傳感器世界，2012（18）：10-13.