АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ РАСКРОЙНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ СТМЕХАНИЧЕСКИМ РЕЖУЩИМ ИНСТРУМЕНТОМ

В области раскройного оборудования в настоящее время усилия разра­ботчиков ведущих фирм направлены на повышение технического уровня оборудования и совершенствование автоматизированных технологических комплексов раскроя материалов с программным управлением режущим Инструментом.

Применение автоматизированных раскройных комплексов позволяет! устранить операции нанесения контуров лекал на настил, рассекания на-

 

156

стала на части, обеспечивает стабильное качество кроя, повышение произво­дительности труда, экономию производственных площадей и материалов.

В качестве режущего инструмента в автоматизированном оборудовании используются традиционные ножи, луч лазера, плазма или струя воды.

(Преимущественное распространение имеет оборудование с механиче­ским режущим инструментом. Его разработкой и изготовлением занима­ются такие ведущие фирмы, как Gerber (США), Bullmer, Curis (Германия), Lektra-systems (Франция), Investronika (Испания) и др. Создание этого обору­дования ведется с учетом возможности его использования на предприятиях различной мощности при работе с различными по свойствам материалами.

Автоматизированные раскройные установки (АРУ), управляемые от ЭВМ, представляют собой высшее достижение в области раскроя тек­стильных материалов. Впервые такую установку (мод. S-91) выпустила в продажу в 1979 г. фирма Gerber. С тех пор конструкция АРУ постоянно совершенствуется, а ее возможности расширяются.

Как отмечалось в п. 2.6.1, на ЭМЗ им. Мясищева (г. Жуковский) на ос­нове лицензионных соглашений освоено производство автоматизирован­ного настилочно-раскройного комплекса (АНРК), в состав которого вхо­дит АРУ «Спутник». Другие заводы стран СНГ в настоящее время подоб­ные установки не производят.

Несмотря на имеющиеся отличия, выпускаемые различными фирмами АРУ по основным функциональным возможностям однотипны и имеют примерно одинаковое устройство. Рассмотрим принцип работы и основ­ные механизмы автоматизированной раскройной установки, которыми яв­ляются: раскройный стол, режущая головка; устройство для уплотнения и фиксации настила на раскройном столе; устройство для свободного пере­мещения ножа по основанию раскройного стола.

Раскройный стол в зависимости от модели АРУ и по заказу потребителя может иметь разные размеры, приемлемые для размещения настила. Чаще всего он комплектуется из стандартных модулей. Стол 1 представляет собой

трехкоординатную сис­
тему (рис. 4.30). По ко­
ординате X вдоль стола
перемещается -портал'2,
конструкция в виде ра­
мы на всю ширину сто­
ла По порталу поперек
раскройного стола (по
оси Y) движется режу­
щая головка 3. Для вы­
краивания деталей лю-
Рис. 4.30. Автоматизированная раскройная установка бЫХ КОНТурОВ И В ЛЮ-

бом направлении головка имеет возможность вращения по оси Z. Для подъема и опускания ножа при изменении высоты настила головка также перемещается по оси Z. Раскройная головка содержит все элементы, необ­ходимые для перемещения и привода ножа. При холостом перемещении нож поднят вверх, а при рабочем - опущен.

Во время раскроя режущий инструмент может быть отключен вручную в любой точке для перемещения на друой участок настила либо для заточки. В современных АРУ имеются устройства для заточки ножей при их переме­щении. Механизм автоматической заточки позволяет затачивать нож с ин­тервалами и определять их длительность. Эти данные корректируются с пульта управления с учетом условий работы и качества материала. Скорость перемещения ножа при раскрое зависит от модели АРУ и высоты настила. На невысоких настилах она может быть выше, и наоборот. В установ­ках, выпускаемых западными фирмами, скорость резания достигает 60 м/мин, а максимальная высота настила в сжатом состоянии 80 - 90 мм.

В удобном для оператора месте смонтирован микротерминал управле­ния и отслеживания процесса раскроя. На экране появляются различные сообщения, значительно облегчающие эксплуатацию АРУ. На нем ото­бражаются также параметры раскроя, сообщения о степени износа ножа, допущенные погрешности и т. п. Электронный блок управления включает в себя анализатор для регулирования скорости перемещения головки и частоты вибрации ножа при переходе с одного направления раскроя на другое и при проходе ножа по криволинейным контурам.

Для позиционирования настила на раскройном столе и его уплотнения обычно используется вакуум-отсос. Раскройный стол имеет перфориро­ванную крышку, под которой располагается камера для создания вакуума. После размещения на раскройном столе настила его накрывают пленкой, которая может сматываться с рулона, закрепленного непосредственно на столе. Включение вакуум-отсоса создает разрежение под пленкой, и на­стил с достаточной силой прижимается к столу. Этим обеспечивается удержание материалов на столе. В фиксированном положении настила становится возможным его раскрой.

Для фиксации настила может использоваться вакуумная система с кла­панами, расположенными сбоку от настила, а не под ним. Боковой вакуум позволяет работать с материалами, даже обладающими высокой воздухо­проницаемостью.

В некоторых раскройных установках камера вакуум-отсоса связана не со всей поверхностью стола, а лишь с рабочей головкой. При этом она пе­ремещается синхронно с режущей головкой, что обеспечивает фиксацию настила непосредственно в зоне разрезания. При этом для предотвраще­ния втягивания нижних слоев и остатков в щетки под настилом распола­гают воздухопроницаемую бумагу. Для эффективного спрессовывания и фиксации настила его также покрывают сверху пленкой.

 

158

В отдельных случаях для уплотнения и удержания настила использует­ся система прижимных планок. Однако такое конструктивное решение встречается крайне редко.

Крышка вакуумного раскройного стола имеет щеточное покрытие в виде гибких ворсинок, выполненных из прочного полимерного материала, например из полиамидной нити. Покрытие обеспечивает свободный про­ход раскройного ножа, который не взаимодействует с ворсинками из-за гибкости и упругости.

Как правило, щеточное покрытие состоит из квадратных блоков, авто­номно укрепляемых на раскройном столе. При повреждении щетинок од­ного блока он удаляется, а на его место устанавливается другой.

Верхние свободные концы ворсинок могут быть расплющены так, что­бы на них образовывались площадки. В результате этого площадь контак­та настила с покрытием увеличивается.

Щеточное основание может быть выполнено в виде ленточного транс­портера, что позволяет перемещать настил и выкроенные пачки. Недоста­ток щеточного покрытия - его недолговечность.

Рассмотренные элементы являются основными и содержатся практи­чески во всех автоматизированных установках, предназначенных для рас­кроя натилов. В отдельных АРУ встречаются и другие (дополнительные) механизмы, обеспечивающие удаление отходов из зоны раскроя; очистку щеточного покрытия раскройного стола; уменьшение площади перфора­ции раскройного стола; обнаружение дефектов настилания; маркировку пачек деталей (клеймение настила).

Ранее уже отмечалось, что для удобства удаления межлекальных отхо­дов из раскроенного настила при разработке управляющих программ для АРУ предусматривается их измельчение ножом одновременно с раскроем. Удаление измельченных отходов из зоны раскроя может производить­ся с помощью сопла, закрепленного на портале с режущей головкой. Со­пло подсоединяется с помощью гибкого шланга к вакуумной системе. Ва­куумная камера и сопло связаны с вакуумным насосом через фильтры и кла­паны. В процессе раскроя положение клапанов обеспечивает подключение ва­куумного насоса к вакуумной камере, а в процессе очистки - к соплу.

Существует другой способ удаления отходов с раскройного стола. Конструктивно он реализуется следующим образом. Щеточное покрытие стола состоит из круглых элементов диаметром 15 - 20 мм, располагаю­щихся на расстоянии 20 мм. Промежутки между элементами заполнены такими же щетками. В результате после опускания отдельных щеточных элементов на столе по-прежнему остается непрерывная опорная поверхность. Круглые элементы в соответствии с заданием по раскройному маршруту опус­каются и отводят отходы от раскроенного настила. После удаления отходов они занимают первоначальное положение. Управление опускающимися ще-

точными элементами производится с центрального пульта. Удаление отходов может осуществляться в автоматическом режиме без останова АРУ.

Щеточное покрытие при раскрое загрязняется волокнами, нитями, об­резками ткани и т. п. Для периодической чистки покрытия используется специальное чистящее устройство. Оно включает несколько ножей, кото­рые входят в щеточное покрытие и движутся в направлении, перпендику­лярном к линии, на которой они расположены, удаляя мусор. Для удале­ния мусора с чистящих ножей предусматривается сопло.

Чистящее устройство может быть установлено на портале АРУ вместо ножа, тогда чистка покрытия осуществляется в то время, когда не произ­водится раскрой материалов. Если чистящее устройство смонтировано на отдельной каретке, то исключается необходимость в замене рабочих час­тей установки, а чистка может производиться во время раскроя.

При раскрое материалов, ширина которых меньше рабочей поверхно­сти раскройного стола, используется устройство для уменьшения площади перфорации стола. Устройство имеет подвижный воздуховод, который сверху перекрывает участок раскройного стола, не занятый тканью, для создания над ним разреженного воздуха. Для герметического соединения между краями воздухонепроницаемой пленки, покрывающей настил, и воздухозодом между ними размещается перфорированная синтетическая пленка, которая присасывается к краям основной пленки и воздуховода. Это создает их герметичное соединение и устраняет подсасывание наруж­ного воздуха.

При настилании материалов могут быть дефекты (складки, волнооб­разные поверхности), которые образуют утолщения на пути движения но­жа. Обнаружение таких дефектов при раскрое производится с помощью специального устройства - дефектоскопа. Устройство крепится в режу­щей головке и содержит датчик слежения за настилом. В случае обнару­жения дефекта датчик посылает сигнал в систему управления для измене­ния скорости перемещения или останова режущей головки. Применение устройства предупреждает износ или поломку ножа и обеспечивает рас­крой деталей с высокой точностью линии реза.

Автоматизированный раскрой материалов может выполняться с одно­временной маркировкой-клеймением (нанесением этикеток на пачки дета­лей). Этикетки содержат информацию, необходимую для дальнейшей об­работки пачек и их транспортировки. Этикетировочное устройство кре­пится к раскройной головке и перемещается вместе с ней. Этикетка отре­зается от рулона ножом и прикрепляется к поверхности пачки с помощью специального соленоидного механизма.

Фирма Investronica была одной го первых западных фирм, начавших вне­дрение АРУ на предприятиях бывшего Советского Союза. Ее установка Inves-cut-З до сих пор обеспечивает многим предприятиям все преимущества автоматизированного раскроя.

 

160

 

I 2

В настоящее время всемирно известными являются АРУ фирмы Gerber: S-3200, S-5200, S-7200 для раскроя настилов высотой соответст­венно до 32, 52, 72 мм. Эти установки полностью автоматизированы и снаб­жены большим цветным телеэкраном для демонстрации рабочих парамет­ров раскроя и маркировки, а также специальным прибором, контролирующим уровень вакуума для удержания настила на столе. Последние модели машин снабжены также электронными блоками для контроля раскроя.

Как показывает практика, эффективное использование АРУ на произ­водстве достигается лишь в комплексе с настилочными машинами и дру­гим специальным оборудованием, позволяющим механизировать и авто­матизировать все работы по настиланию и раскрою материалов. В связи с этим важным фактором появляется возможность последующей стыковки выпускаемого настилочного и раскройного оборудования и обеспечение его взаимодействия в одной производственной линии.

Так, упомянутый ранее автоматизированный настилочно-раскройный комплекс (АНРК), выпускаемый в г. Жуковский, кроме САПР лекал и раскладок состоит из комплекта оборудования для настилания и раскроя материалов. Настилочно-раскройная часть АНРК включает следующие элементы (рис. 4.31): два загрузочных устройства 7; два настилочных сто­ла 5 длиной 18 м, шириной 1,8 м каждый; две настилочные машины «Ко­мета» 6; два раскройных стола 2 длиной 14,4 м (из модулей 3, 6), шириной 1,8 м с вакуумной установкой; одна автоматизированная раскройная уста­новка (АРУ «Спутник») 3; два буксировочных устройства 4 для переме­щения настилов с настилочных на раскройные столы (в виде откидных плоскостей); транспортное устройство 1 в виде движущейся по рельсам тележки для перемещения раскройной головки от одного раскройного

стола к другому.

Интересные разработки в области комплектования настилочного обо­рудования и АРУ принадлежат фирме Bullmer. Ее последние модели ав­томатизированной установки CNC 2004 и CNC 2006 обеспечивают высо­кую точность раскроя, низкий шум, отсутствие вибрации; снабжены сис­темами очистки и заточки ножа, боковым вакуумом с поддержанием постоянного давления. Максимальная высота настила составляет соответ­ственно 40 и 60 мм; максимальная скорость раскроя - 45 м/мин.

Все выпускаемые фирмой модели АРУ хорошо «встраиваются» в на-стилочно-раскройные линии. Рассмотрим несколько вариантов таких ли­ний, которые комплектуются различным оборудованием и могут разме­щаться на производственных площадях цеха (рис. 4.32 - 4.38).

Рис. 4.34. Настилочно-раскройная линия 3:

/ - устройство для загрузки рулонов; 2 - промежуточный магазин; 3 ~ настилочная машина; ■/ - настилочный стол

(двухзвенный ленточный транспортер); 5 - АРУ; 6 - стол сбора кроя (ленточный транспортер)

Назначение и принцип действия большинства оборудования в насти-лочно-раскройных линиях рассмотрены в соответствующих параграфах (ниже даются ссылки на них).

На рис. 4.32, 4.33 представлены линии, в состав которых входит насти­лочный стол с воздушной подушкой, длина которого может быть различ­ной (п. 4.2.3). После изготовления настила его по воздушной подушке пе­ремещают на АРУ (линия 2) либо на специальный конвейер-магазин для временного хранения (линия 1).

 

162

 

 

Рис. 4.36. Настилочно-раскройная линия 5:

У - устройство для загрузки рулонов; 2 - промежуточный магазин; 3 - настилочная машина; 4 - настилоч­ный стол (двухзвенный ленточный транспортер); 5 - передвижной стол передачи настила (ленточный транспортер); 6 - АРУ; 7 - стол сбора кроя (ленточный транспортер)

Следует обратить внимание, что оборудование для загрузки рулонов, их временного хранения у настилочного стола и замены (выгрузки-загрузки) в настилочной машине может входить в линию в различном составе. Комплект, состоящий из устройства для загрузки рулонов, промежуточного магазина для хранения рулонов и устройства для их замены, является наиболее рациональ­ным (п. 4.2.4). Он обеспечивает максимальную механизацию погрузочно-разгрузочных работ в начале цикла настилания материалов.

Рис. 4.38. Настилочно-раскройная линия 7:

/ - настилочная машина; 2 - настилочный стол (двухзвенный транспортер); 3 - АРУ

На рис. 4.34 - 4.38 показаны настилочно-раскройные линии 3-7, со­держащие настилочные столы с двухзвенным транспортером (п. 4.2.3), лента транспортера покрыта щетиной, что обеспечивает ее хорошее сцеп­ление с материалом.

Передача настила на АРУ может осуществляться следующими способами:

■ с настилочного стола с воздушной подушкой (линия 2);

■ с магазина-конвейера (линия 1), который описан в § 4.8;

■ с двухзвенного транспортера настилочного стола (линии 3, 6, 7);

■ с промежуточного стола с ленточным транспортером, который име­
ет электрический или ручной привод (линии 4, 5).

В конце каждой линии предусматривается стол с ленточным транспор­тером. На нем можно выполнять некоторые пачковые операции и транс­портировать крой к следующему рабочему месту.

Все варианты компоновки настилочно-раскройных линий заслуживают внимания и являются приемлемыми в соответствующих производствен­ных условиях.

 

4.6.4. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ РАСКРОЯ НОВЫМИ СПОСОБАМИ РЕЗАНИЯ

Исследования в области создания оборудования для раскроя новыми способами (лазером, плазмой, струей воды) начались с начала 70-х годов. Сегодня уже можно говорить о промышленном использовании такого

оборудования.

В СССР разработкой оборудования для раскроя лучом лазера занима­лись НИИЛтекмаш (г. Москва), СПКБ легкой промышленности (г. Санкт-Петербург) и др. Последней организацией была разработана газолазерная машина «Луч», внедренная на ПШО «Волна» (г. Санкт-Петербург), одна­ко широкого применения она не нашла.

За рубежом установки для лазерного раскроя выпускает достаточно большое число фирм: Lectra systems, Laser Techique (Франция), Mitsubishi Elektrik, Matsushhita Inc. (Япония), Hughes (США). Наиболее интенсивные разработки в области лазерного раскроя проводит фирма Lectra systems. Одним из направлений в работе фирмы является повышение производи­тельности и мощности создаваемых ею лазерных установок. Среди по­следних моделей машины Focus 10C для одно- и двухслойных настилов и Focus 20C для раскроя многослойных настилов. Машины имеют широкое применение для синтетических материалов и обеспечивают высокую точ­ность вырезания и оплавление срезов, предотвращающее их осыпание.

Устройство и принцип действия установок для лазерного раскроя ана­логичны рассмотренным в предыдущем параграфе АРУ. Готовый настил подается на раскройный стол обычным способом. При раскрое материа­лов в один слой в лазерных АРУ используется специальный транспортер, который подает материал, сматываемый с рулона.

Аппаратное и программное обеспечение лазерных АРУ непосредст­венно связано с САПР лекал и раскладок.

Раскройная головка производит выкраивание деталей без предвари­тельного нанесения их контуров. Для этого используются управляющие программы, разработанные на основе раскладок лекал.

На первый взгляд лазерный раскрой материалов одиночным полотном (или малослойным настилом) является неэффективным для массового производства одежды. Однако ведущие фирмы, занимающиеся лазерным оборудованием, доказали несостоятельность этого предположения. Под­тверждением тому является довольно широкое использование лазерных АРУ за рубежом не только при индивидуальном раскрое изделий, но и в массовом производстве.

С точки зрения эффективности раскрой малослойных настилов и оди­ночных полотен, по данным фирмы Lectra systems, уменьшает размер не­завершенного производства, исключает проблемы разнооттеночности де­талей. Благодаря сочетанию большой мощности и высокой скорости реза-

 

Рис. 4.39. Схема установки для раскроя материалов плазмой

ния (до 100 м/мин) обеспечивается быстрое вы­краивание деталей, высокое качество реза. Одно­временно с раскроем выполняются различные метки и надсечки на деталях.

Преимуществом лазерного раскроя кроме мо­бильности установки является значительная эконо­мия материалов, поскольку лекала в раскладке могут располагаться вплотную один к другому, так как исключается необходимость в дополни­тельных припусках материала, которые требуются при изменении направ­лений перемещения механического режущего инструмента.

В последнее время появились промышленные установки, в которых раскрой материала осуществляется с помощью плазмы. Эта технология имеет преимущество перед лазерным способом раскроя с точки зрения безопасности эксплуатации и более простой конструкции установки, кото­рая требует минимального техобслуживания.

Принципиальная схема установки для раскроя плазмой показана на рис. 4.39. Установка представляет собой дуговую плазменную горелку-плазмотрон. Между электродами / и 3 образуется дуга, вызывающая ио­низацию газа, поступившего через отверстие 5 плазмотрона 2. Для охлаж­дения сопла, через которое истекает плазменная струя 4, используется проточная вода. В режущей головке применяется инертный газ (например, аргон), струя которого диаметром 0,7 — 1,0 мм выходит из горелки со ско­ростью около 600 м/с при температуре 10 000 - 20 000 °С. Диаметр газо­вой горелки около 1 мм, длина - 5 - 10 мм, что обеспечивает точную и чистую линию реза.

Производством установок для плазменного раскроя текстильных мате­риалов занимаются такие фирмы, как Magnetronics Ltd (Англия), In-vestronica и др. Стоимость установки для раскроя плазмой в 4 - 5 раз меньше стоимости лазерной установки, поэтому разработки в этом направлении экономически целесообразны. Эксплуатационные расходы, учитывая стоимость аргона и невысокую энергоемкость установки (100 - 200 Вт) также невелики. На расстоянии 20 см от установки температура воздуха лишь незначительно выше комнатной, а применение инертного газа (арго­на) исключает возможность возникновения пожара.

На международной выставке «Инлегмаш-88» в Москве была представ­лена автоматизированная раскройная установка «Hydro Cutter» фирмы Durkopp (Германия), в которой в качестве режущего инструмента исполь­зована струя воды.

 

166

Принципиальным отличием и преимуществом установки является от­сутствие выделения тепловой энергии при ее эксплуатации и абсолютная безопасность использования. Однако устройство сложно с технической точки зрения, поскольку необходимо обеспечить чрезвычайно высокое давление воды (4000 бр.). Раскрой осуществляется струей воды диаметром 0,1 — 0,3 мм, выходящей из сопла со скоростью 700 - 900 м/с.

Некоторые фирмы, например Flow-Systems, Bata (Канада), также зани­маются созданием установок для раскроя струей жидкости. Однако из-за технических сложностей пока такие системы не являются конкурентоспо­собными и находятся на стадии опытных образцов.