DOI: 10. 3969 / j. issn. 1009-9492. 2020. 08. 045

倪明堂，赵健州，方浩贤，等.基于模块化设计的KN95全自动折叠口罩生产线关键技术研究［J］.机电工程技术，2020，49（08）：141-144.

基金项目：广东省制造装备数字化重点实验室项目（编号：2017B030314146）

基于模块化设计的KN95全自动折叠口罩生产线关键技术研究*
倪明堂1，2，赵健州2，方浩贤2， 郭正元2
（1. 广东华中科技大学工业技术研究院广东省制造装备数字化重点实验室， 广东东莞523808；
2．广东省智能机器人研究院， 广东东莞523808）

摘要：目前，行业中KN95口罩机多种多样，但设备通用性和稳定性较差。设计一种基于模块化设计的KN95全自动折叠口罩生产线，整机由送料机、本体成型机、耳带焊接机、折叠熔切机等4个模块单元组成，各单元既可以作为一台独立设备，又能快速集成组合成自动化生产线实现全自动化生产；既能满足手工、半自动、全自动等多种生产方式的设备功能需求，又可以实现对整条生产线的并行调试和快速维护。通过客户现场的实际使用，整个生产线稳定后，良品率可达到98%以上。
关键词：模块化；KN95口罩；全自动；生产线
中图分类号：TP23     文献标志码：A     文章编号：1009－9492 ( 2020 ) 08－0141－04

 

引言
2020 年初，新冠肺炎疫情突然爆发。根据相关权威研究，新型冠状病毒肺炎主要通过飞沫、直接接触等途径传播[1-3]，佩戴口罩是目前人民群众预防该病毒的主要途径之一。在疫情防控期间，市民外出至公共场所或出现发热等症状均需戴口罩，既是道德义务，也是法律义务。因此，国家及各地政府均要求市民在疫情期间外出需佩戴口罩。KN95口罩机是目前抗击疫情紧缺的防疫物品生产设备，全国乃至全球需求量巨大且是刚需。现在行业的口罩机多种多样，且大同小异，有一拖一口罩机、一拖二口罩机等，也有全自动折叠口罩机、全自动杯型口罩等，由于疫情爆发之前，口罩产能相对过剩，因此口罩机存货不多，但设备通用性和稳定性较差，通常是3、4个操作员配1台生产设备。生产过程中存在的问题有：超声波工作不稳定；耳线带焊接不牢固，容易掉；耳带绕线转盘远点位易丢失，使得转盘转动不到位，容易撞剪刀；启动剪刀结构复杂，价格高且易坏；滚切不稳定，容易切不断等。经常需要设备维护人员来保证口罩机的正常生产与运行。
有鉴于此，本文设计一种面向模块化设计的KN95全自动折叠口罩生产线，将整机设计为由送料机、本体成型机、耳带焊接机、折叠熔切机4个模块单元组成，各单元既可以独立为一台独立设备，又能快速集成组合成自动化生产线全自动化生产，既能满足手工、半自动、全自动等多种生产方式的设备功能需求，又可以实现对整条生产线的并行调试和快速维护。可自动完成布料稳定输送、鼻梁条定长裁切，并导入至布料中，超声波焊接压花和耳带焊接，折叠，封边，裁切及废料回收，最后将成型口罩输送出料。

 

结束语
本文设计一种面向模块化设计的KN95全自动折叠口罩生产线，将整机设计为送料机、本体成型机、耳带焊接机、折叠熔切机4个模块单元组成，通过验证及实际使用，得出的主要结论如下。
（1） 采用单元模块化设计技术，可实现整线单元设备的快速拆分和组合集成，各单元既可以独立为一台独立设备，又能快速集成组合成自动化生产线全自动化生产，既能满足手工、半自动、全自动等多种生产方式的设备功能需求，又可以实现对整条生产线的并行调试和快速维护。
（2） 设计开发的布料放卷机构具备布料纠偏调节和张力调节功能，避免在生产过程中出现布料对齐度差及跑偏问题。张力控制装置设计有检测摆杆摆动角度的接近开关传感器，通过感知传感器信号可控制放卷电机进行放料，以维持布料张力的稳定。当缺料时亦可通过该传感器的检测信号进行报警提示。
（3） 设计开发了凸轮机构控制鼻梁条的定长进给与切断。同时为保证鼻梁条稳定快速插入布料，设计了曲柄滑块机构实现鼻梁条的插入与快速返回。曲柄滑块与凸轮分割器的巧妙结合使用实现了鼻梁推板的间歇推料，与鼻梁送料交错配合，完美稳定地实现了鼻梁条的送料、切断与推料插入。
（4） 为节省耳带焊接时间，设计开发了伺服驱动的丝杆直线运动平台，在布料运动的同时，左、右两套焊接系统追随布料同步进行耳带旋转拉线、剪断、下压焊接等操作，实现布料不停留焊接，极大地提高整个生产线的生产效率。