錢文婷 熊先青 郭偉娟 王旭凱

隨著技術進步，木工機械水平的不斷提高，板式家具企業(yè)中全自動直線封邊機的生產水平已經大幅度提高，基本能滿足封邊過程中的質量要求，目前正朝著自動化、柔性化方向發(fā)展[1-2]。如何在保證封邊質量的前提下，優(yōu)化設備配置來提高封邊過程中的物流速度，從而提高生產效率，是家具企業(yè)目前面臨的問題。

經前期調研發(fā)現(xiàn)，常見的做法是通過增加循環(huán)設備或二聯(lián)機、四聯(lián)機，來提高封邊效率，降低人工操作強度，實現(xiàn)流水線作業(yè)[1]。但無論增加何種設備進行技術改進，都離不開循環(huán)回轉線，循環(huán)回轉線設計的好壞將會直接影響到生產過程中的物流速度。

基于此，筆者以某家具企業(yè)為例，在分析封邊工序效率影響因素的基礎上，結合封邊機循環(huán)設備的結構特點，設計了一套可行的循環(huán)回轉設計方案，并對其應用結果做出對比評價，為家具企業(yè)進行封邊設備改造和提高生產物流效率提供借鑒與參考。

1 直線封邊機運行現(xiàn)狀與回轉線改造設計的目的

1.1 基本運行情況

直線封邊機可以一次性完成板材某一側邊的涂膠、封邊、齊頭、修邊、倒角等加工。生產過程中，大多數(shù)零件往往需要4邊封邊，在封完其中的一條邊后，需回轉至封邊機前端重新上料，因此，完成一個零件的四邊封邊，至少需回轉3次，封邊機的運行過程如圖1所示，一般需要配備4名工人，其中，上料處2人負責將工件搬至工作臺面并推入進料口，下料處2人負責將末端工件搬至回轉車上擺放整齊，封完一組工件后回轉至上料處繼續(xù)下一組邊的加工，直至全部完成。由于目前大多數(shù)企業(yè)板材在上下料及回轉時，采用這種人工方法，因此會產生大量重復勞動，增加人工成本，降低生產效率[3]。

圖1 直線封邊機運行過程示意圖Fig.1 Schematic diagram of the operation of linear edge banding machine

1.2 運行效率影響因素

經調研發(fā)現(xiàn)直線封邊過程封邊機的運行效率影響因素主要體現(xiàn)在以下幾個方面[4]。

1）工件規(guī)格的影響。

由于工件在家具中的結構功能不同，板材規(guī)格具有多樣性，厚度有12、16、18、25、40、60mm等，幅面尺寸最小可為200 mm×50 mm、最大2 440 mm×1 830 mm。在搬運過程中，重量差異，小件需要碼放整齊、大件需要輕拿輕放，直接影響工人的搬運方式和搬運速度。

2）搬運過程的影響。

由于回轉車與工作臺之間存在高度差，上下料時，工人需彎腰操作，工件數(shù)量越少，工作人員彎腰幅度越大，搬運距離越長，耗時越久。同時，封邊機自身長度都較長，工件從末端運至前端需要移動很遠的距離，還需對回轉車進行90°旋轉，因此，搬運過程將直接影響運行效率。

3）輔助設備影響。

輔助設備會影響操作方式變化，主要是回轉車的操作（如圖2），其操作需要兩名工作人員協(xié)作完成。在使用手動叉車時，操作方式也會發(fā)生不同的變化，從而影響運行效率。

圖2 回轉車操作過程Fig.2 Operation of rotary vehicle

4）工人操作水平。

由于是人工搬運，受到身高、性別、疲勞程度等的影響，對不同工件規(guī)格、數(shù)量以及搬運距離等進行操作時，將直接影響運行效率。

1.3 回轉線改造設計的目的

回轉線即封邊機單循環(huán)回轉線，是通過給封邊機增加輔助設備，來實現(xiàn)工件回轉輸送[5]。單循環(huán)回轉線可實現(xiàn)不規(guī)格和大小工件的封邊回轉輸送，適用尺寸變化較大的整批工件封邊?；剞D線可省去封邊機末端接料的操作人員，加快了封邊工件的回轉速度。

隨著技術的發(fā)展，封邊機回轉線功能已經逐漸完善，如帶轉向頭式、氣浮臺式、輥筒式等，各具優(yōu)勢，成本不一。但由于企業(yè)生產模式往往已經固定，同時受吸塵裝置位置、場地面積、物流方向等固定條件約束，直接購買市場上完整的回轉線并不適用，且高度上的運輸距離仍未解決。因此對現(xiàn)有設備進行回轉線改造設計，可達到適用性強、成本低、操作簡便的目的。

2 封邊機單循環(huán)回轉線優(yōu)化設計

2.1 設計思路

優(yōu)化設計主要通過封邊過程中，上料、封邊、下料和回轉4個主要動作對封邊工序時間的影響進行考慮，在封邊機運行速度一定的情況下，利用輔助設備簡化人員操作動作并使動作標準化，縮短人工搬運距離，從而達到優(yōu)化的目的。核心是通過添加機器設備，工件可自動回轉至上料處，節(jié)省運輸時間，同時利用升降平臺實現(xiàn)工件在高度上的運輸，減少人工操作強度，提高封邊速度。

2.2 設計方案

圖3 直線封邊機回轉線設計方案Fig.3 Design scheme of rotary line for linear edge banding machine

設計方案如圖3所示，在封邊機末端添加一臺鏈式移載機連接縱向輥筒輸送線，縱向輥筒線與橫向輥筒線轉角處設有一臺移載機，工件封完一條邊后先由移載機輸送至縱向輥筒輸送線，輥筒輸送工件至轉角處，由移載機將工件移載至橫向輥筒輸送線上并移至上料處。上料處和輸送線末端各設有一臺升降平臺，平臺表面嵌有萬向滾球，工件可在平臺上實現(xiàn)自由旋轉移動，升降平臺由人工控制高度，使工件與輸送設備保持一定高度，工作人員不需要彎腰操作。上料時一名工作人員將板材推入進料口，下料時由另一名工作人員在輸送線末端將工件進行疊垛整理，同時完成工件封邊質量檢查。如果需要進行工件其他側邊加工，輸送線末端的員工則需將工件旋轉推入下一條輸送線，由輸送線將工件輸送至封邊機上料處升降臺面上。

3 效果分析

3.1 效率分析

效率分析是通過規(guī)模化生產實驗完成，不考慮調機、換膠等因素的影響，對常見規(guī)格1 200 mm×500 mm×25 mm的桌面板進行測試，封邊機速度為18 m/min，對封邊過程中的主要操作上料、封邊、下料和回轉4個工序用時進行對比分析，任意選取12組數(shù)據(jù)，取平均值。其中，上料是工人將工件搬至工作臺并推入進料口；封邊是工件在封邊機中運行過程；下料是工人將工件搬運至回轉車；回轉是工人利用回轉車將工件由下料處運至上料處。結果分別見表1、表2和表3。

表1 改進前動作時間測試表Tab.1 Action and time test chart before improvements

表2 改進后動作時間測試表Tab.2 Action and time test chart after improvement s

表3 優(yōu)化前后動作效率對比分析表Tab.3 Action efficiency contrast analysis table before and after optimization

由表3可知，通過對比分析，改進前后所用時間明顯減少，從而提升了封邊效率，其中上料和下料工序最為突出，分別提升61%和50.4%。

表4 改進前后產量對比分析表Tab.4 Output contrast analysis table before and after optimization

3.2 設備優(yōu)勢體現(xiàn)

1）產量明顯提升。

由于實際生產中封邊時間還受到調機、換膠等操作動作的因素影響，基于此，改進前后各進行一個月的數(shù)據(jù)跟蹤，并分別任意選取7 d，每天工作11 h的產量進行分析（見表4）?？梢姰a量明顯提高，平均提高達45.7%。

2）減少人工成本，降低勞動強度。

優(yōu)化前，需要工作人員 4名，上下料處各2名，優(yōu)化后上下料處各1名，減少工作人員2名，降低了人工成本。由于增加了升降平臺，工作人員彎腰操作角度由最初的實驗測得最大136°變?yōu)?0°、甚至0°，大大降低員工肌肉勞損和疲勞度。同時設備自動回轉工件，并不受工件規(guī)格和數(shù)量影響，減少了人工搬運過程，降低了勞動強度。

3）結合企業(yè)實際，滿足生產需要。

經調研發(fā)現(xiàn)，市場上帶自動轉向輸送線的封邊設備往往成本投入較高，且使用中容易出現(xiàn)故障導致停產。該設計針對企業(yè)實際情況，在減少成本投入的情況下優(yōu)化設備。同時，利用人工旋轉操作的優(yōu)勢，及時檢查封邊質量，生產品質得到保證，滿足生產需要。

4）保證封邊品質，增加企業(yè)實力。

由于封邊過程中工件需要進行多次循環(huán)加工，增加了搬運次數(shù)與運輸距離，使得工件易出現(xiàn)刮花、劃痕、變形等問題。增加回轉線后，工件自動完成運輸，人為影響因素減少，工件與設備之間的摩擦減少，破損率降低，有助于保證產品品質。

4 結語

通過優(yōu)化設備，縮短運輸距離，減少人工勞動，在封邊過程中的物流和操作上得到提升，使封邊過程生產自動化程度大幅度提高，從而大量節(jié)約生產時間及成本。在技術成熟和成本可控的范圍內，增加帶轉向設備的輸送線，可省去人工回轉動作，同時，通過升降平臺增加自動感應裝置，根據(jù)工件厚度或生產需求調整高度，另外也可在進料處增加自動進料輥等，都能不同程度地提高封邊效率。由于企業(yè)實際情況存在差異，設備使用也各不相同，因此，企業(yè)需要結合自身實際采取切實有效的措施，以提高封邊質量和操作效率。

[1]孫沛雨. 整體櫥柜直線封邊機生產線優(yōu)化及輔機設計[D]. 哈爾濱:東北林業(yè)大學, 2014.

[2]馬巖. 為板式家具機械的騰飛調整木工機械的產品結構[J]. 木工機床, 2010(3):5-9.

[3]馬巖, 郭建強, 楊春梅, 等. 基于Workbench的雙臺封邊機生產線回轉架主梁的強度分析[J]. 木材機械加工, 2014(1):1-4.

[4]顧加洲. 單邊直線封邊機生產效率研究[D]. 南京:南京林業(yè)大學,2012.

[5]孫沛雨. 數(shù)控封邊機生產線整體布局研究[J]. 林業(yè)機械與木工設備, 2014(5):51-53.