于善平 劉德全 劉長宏 唐建波 吳斌

該文介紹了玉石顆粒保健床墊的產(chǎn)品優(yōu)勢，分析了制約該產(chǎn)品擴大生產(chǎn)存在的問題，提出了床墊玉石顆粒自動化填充設(shè)備的技術(shù)難點和解決方案，并對研制該自動化生產(chǎn)設(shè)備可為生產(chǎn)企業(yè)所帶來的經(jīng)濟效益進(jìn)行了分析并簡要闡述了其社會效益。

隨著生活水平的提高，人們對健身保健產(chǎn)品提出了越來越高的要求，玉石顆粒保健床墊是一幣嘟適且環(huán)保的新產(chǎn)品，其生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵問題亟待解決。

1玉石床墊功能及介紹

玉石顆粒填充保健床墊是利用玉石顆粒作為填料物生產(chǎn)的一手汪石保健新產(chǎn)品，與傳統(tǒng)的整塊玉石片料為主要原料制作的保健床墊產(chǎn)品具有許多不同之處并具有獨特的優(yōu)點。1）玉石顆粒填充保健床墊的玉石顆粒原料是利用生產(chǎn)各幣壓石產(chǎn)品的邊角余料經(jīng)破碎和去除尖角等工藝處理后制作而成，不需要整塊的玉石原材料。2）顆粒填充的保健床墊其柔軟性遠(yuǎn)比整塊玉石片料制成的保健床墊要好，與身體接觸的貼合性更高，因此其舒適勝和保健效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的片料制成的保健床墊。3）對玉石產(chǎn)品加工產(chǎn)生的廢料進(jìn)行二次利用，原材料來源豐富，成本低廉并可以節(jié)約寶貴的資源。4）降低玉石廢料排放對環(huán)境的影響，對環(huán)保起到了積極的作用，具有很好的社會效益。

2市場調(diào)研及分析

由于玉石顆粒填充保健床墊諸多的特點使其深受國內(nèi)市場歡迎，并銷往韓國、日本等國家。為了調(diào)研保健床墊玉石顆粒填充機產(chǎn)品開發(fā)的市場前景，我們走訪了我國著名的玉石產(chǎn)地岫巖滿族自治縣。岫巖是滿族文化聚集地，具有滿族文化底蘊與風(fēng)土人情，玉石開采和加工是當(dāng)?shù)氐囊粋€支柱產(chǎn)業(yè)，企業(yè)利用玉石資源不斷開發(fā)出各類玉石產(chǎn)品。全縣玉石資源豐富，但玉石產(chǎn)品的加工生產(chǎn)多以作坊模式進(jìn)行，生產(chǎn)的玉石產(chǎn)品多以當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)文化體裁為主，工藝流程和技術(shù)開發(fā)不十分先進(jìn)、生產(chǎn)裝備及自動化程度相對落后。企業(yè)數(shù)量多但規(guī)模型企業(yè)很少的現(xiàn)狀造成了寶貴的玉石資源浪費的同時產(chǎn)生了大量的邊角廢料，嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)赜袷a(chǎn)業(yè)的發(fā)展。開發(fā)利用玉石廢料經(jīng)簡單加工而成的玉石顆粒生產(chǎn)的保健床墊是充分利用玉石資源的一種有益嘗試，而玉石顆粒自動填充設(shè)備是提高生產(chǎn)效率實現(xiàn)產(chǎn)品自動化的關(guān)鍵。

以當(dāng)?shù)匾患移髽I(yè)為例，玉石顆粒保健床墊的年產(chǎn)量1萬套左右，銷售價格約為1200元/套，年銷售收入1200萬元左右。由于該床墊具有的舒適性等特點，據(jù)企業(yè)估計市場對此產(chǎn)品需求量有很大空間，年銷量可達(dá)10萬套以上。企業(yè)迫切希望提高產(chǎn)能，計劃用兩年時間將年產(chǎn)量盡快提高到3至4萬套，床墊的玉石顆粒填充過程成為了限制產(chǎn)品產(chǎn)量大幅提高的瓶頸。目前玉石顆粒裝填的過程完全由工人手工操作完成，這種玉石顆粒工人手工填充的生產(chǎn)工藝造成了企業(yè)擴大再生產(chǎn)的諸多問題：1）擴大再生產(chǎn)，企業(yè)必須增加招工數(shù)量，招工難是企業(yè)遇到的難題之一，2）工人手工操作勞動強度大、生產(chǎn)效率低，同時也對生產(chǎn)場地的空間有更大的需求，增加了產(chǎn)品成本，消弱了價格的競爭優(yōu)勢，3）手工操作難以精確控制玉石顆粒的填充量，對產(chǎn)品的舒適度等造成影響降低了產(chǎn)品的質(zhì)量。

目前每套床墊中生產(chǎn)過程中玉石顆粒填充的人工費用約為五、六十元。如實現(xiàn)充填工序生產(chǎn)機械化和自動化，可以大幅降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，以年產(chǎn)量4萬套計算，企業(yè)1年可節(jié)省資金200萬元左右，如以年產(chǎn)量10萬套計算，企業(yè)1年可節(jié)省資金500萬元左右，同時可以節(jié)省不必要的擴大生產(chǎn)場地所需費用，并提高了生產(chǎn)效率和縮短產(chǎn)品市場供貨周期更好地滿足客戶。隨著我國勞動力成本的不斷提高，機械化自動化的玉石顆粒裝填設(shè)備在提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低對環(huán)境的污染等方面具有較好的經(jīng)濟和社會效益。

3產(chǎn)品現(xiàn)狀及技術(shù)可行性

由于這種玉石顆粒床墊產(chǎn)品上市的時間較短，且床墊的顆粒填充設(shè)備屬于專業(yè)性很強的自動化專用產(chǎn)品，目前市場上還沒有發(fā)現(xiàn)有現(xiàn)成的產(chǎn)品可用。通過對床墊的材料和填充空間結(jié)構(gòu)及玉石顆粒幾何特征和物理特性的分析，床墊的玉石顆粒填充過程完全可以利用機械設(shè)備自動完成，該設(shè)備研制中存在的關(guān)鍵技術(shù)問題及解決方案主要有：

1）玉石顆粒是由各種玉石產(chǎn)品的廢料經(jīng)破碎、篩選及去圓角等工藝加工而成，顆粒的尺寸變化較大，形狀不規(guī)則，因此流動性較差，而保健床墊的縫制工藝結(jié)構(gòu)要求玉石顆粒填充過程需要采用細(xì)長管路引導(dǎo)才能完成，在細(xì)長管路中輸送玉石顆粒容易出現(xiàn)卡阻現(xiàn)象。通過前期的各幣川式驗驗證，提出了通過在細(xì)長管路中增加氣體壓力從而增強其流動性的技術(shù)方案。這項技術(shù)的關(guān)鍵是對氣流的速度和流量加以準(zhǔn)確控制，同時控制導(dǎo)管的運動與物料流量相匹配，并采用機械振動消除堵塞，這樣可以有效解決物料在導(dǎo)管中堵塞或堆積的問題。

2）不同床墊產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)不盡相同，每種床墊用于填充玉石顆粒所縫制的單元格大小規(guī)格不一，即便是同一種產(chǎn)品其上面的單元格規(guī)格也不一定一致。每個單元格玉石顆粒的填充量直接影響床墊外觀是否均勻一致，是消費者評價保健床墊質(zhì)量的主要外觀評價指標(biāo)，也是影響床墊舒適度的重要指標(biāo)。玉石顆粒的原料來源決定了各手博須粒的密度不盡相同，加之顆粒尺寸不均勻，利用重量定量方法無法保證其產(chǎn)品質(zhì)量，可以采用體積定量并輔助以容杯定量修正方法可以解決玉石顆粒定量的可靠性和精確性問題。

3）充填運動控制主要是控制輸料導(dǎo)管的退出運動與物料流量的匹配，以避免物料在導(dǎo)管處出現(xiàn)堆積。本項目采用PLC控制和驅(qū)動步進(jìn)電機或伺服電機實現(xiàn)填充運動的控制，技術(shù)非常成熟，可以實現(xiàn)復(fù)雜的運動規(guī)律控制。

通過市場調(diào)研、前期試驗及技術(shù)分析，玉石顆粒保健床墊是一種可以充分利用玉石廢料，具有舒適、環(huán)保等優(yōu)點的新型保健產(chǎn)品。利用先進(jìn)技術(shù)研制玉石顆粒的自動化填充設(shè)備是解決該產(chǎn)品生產(chǎn)效率低等瓶頸問題的有效途徑。