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摘要：随着挤出生产线主机的产能不断提升，其下游设备的能力也需要持续提升才满足要求。本文介绍德科摩利用TRIZ创新理论解决切割机进刀机构调节困难、进刀速度难以控制等问题的方法。

关键词：TRIZ挤出生产线切割机

01行业常用的进刀机构主要使用问题

行业常用的切割机进刀机构由一组油泵提供压力油，一组油缸控制刀臂摆动，实现进刀退刀的工艺要求。

为了切割管径大小不同，壁厚要求不一样的管材。一方面需要调节进刀的初始位置，同时也需要有效控制刀臂进刀量；另一方面进刀量一般由进刀的油缸行程控制，进刀的初始位置则由油缸支撑组件的调节丝杆前后调节来实现。

再次，针对不同切割方式，进刀速度也需要控制。进刀速度是通过在油路增加流量控制阀来实现的，速度过快会极易出现刀片或锯片损坏的情况。

（1）刀臂初始位置调节困难

刀臂初始位置是通过油缸支撑组件的调节丝杆进行前后调节，需要松开或锁紧螺母，旋转多圈调节丝杆。因为没有合适的刻度尺，只能初步调节后，进行进退刀的动作，观察是否可以完成切割厚度，最后锁紧螺钉。但此方法调节起来，操作空间有限，导致非常不方便。

（2）刀臂进给难以控制速度

刀臂进给通过流量控制阀调节，难以获得合适的进刀速度，容易过快或过慢。操作人员需多次调节合适的进刀速度，这对他们的技术水平要求较高。

（3）进刀速度较慢

进刀速度通过流量控制阀时只有一个速度，特别是在进刀速度要求比较慢的工况下，刀臂在空行程所耗费时间较多。以40mm的进刀行程为例，其中20mm为空行程，所需时间30s；剩余的20mm工作行程所需时间也是30s，总共需要1min才可走完油缸行程。

02运用TRIZ理论解决问题

TRIZ理论是由苏联科学家根里奇·阿奇舒勒最先提出、总结归纳出来的。TRIZ理论包含着许多系统、科学而又富有可操作性的创造性思维方法和发明问题的分析方法。经过多年发展，TRIZ理论已经成为一套解决产品开发实际问题的成熟经典理论体系。

TRIZ理论解决问题的一般方法是：首先将要解决的特殊问题抽象成标准问题；再根据TRIZ理论提供的方法、工具，得出解决方案的通解；最后根据使用者的经验，得出最终的解决方案。

重载无屑切割机DKM-PO

（1）发现并分析问题——抽象成标准问题

德科摩工程师们通过分析进刀机构的动作可知，在空行程的时候，希望进刀速度加快，这样可以减少进刀时间，提升效率；而在工作行程的时候，又希望进刀速度减慢。一方面是为了降低油缸的负载阻力，另一方面可以降低机构整体的刚性要求，使刀片的使用寿命提升。由此分析可以得到，进刀速度既要快，又要慢，形成了一对物理矛盾。

（2）资源分析，找出矛盾

TRIZ理论按照空间、时间、条件、系统级别概括为4种分离原理，分别是：空间分离、时间分离、条件分离、整体与部分分离。

其中，时间分离原理是将矛盾双方在不同的时间段分离出来，以获得解决问题或降低问题难度。德科摩工程师们根据分析，正好利用此原理解决进刀速度在不同时间需要不同速度的问题。

对比时间分离原理中对应的12个创新原理，“快速原理”以最快的速度完成有害的操作，是12个创新原理中最有效的。对于进刀机构而言，慢速走空行程可以当作有害的操作，其对于效率的提升是非常有害的。

（3）解决问题

为了快速完成有害的操作，选用“快速原理”来解决进刀空行程的问题。德科摩引进减速油缸，在空行程动作时，油缸快速进油回油以便完成动作。到了工作行程时，油缸回油通过减速来降低工作行程的速度，以满足工艺需求。

03新型分段控制进刀机构的主要优点

为了改善行业常用的进刀机构所遇到的问题，满足挤出生产线操作便捷性，更换不同管材规格所需周期的缩减，德科摩工程师们研发了新型的分段控制进刀机构，其主要优点和原理如下：

（1）快速调节刀臂初始位置

通过夹紧式刀臂组件，实现快速调节刀臂位置。操作方法如下：松开夹紧块固定螺钉，可以快速根据标牌所示的刻度，将刀臂摆动到所需生产的规格刻度线上，再锁紧夹紧块固定螺钉，即完成了刀臂初始位置的调整。

（2）通过减速油缸对油液进行控制

由此可形成快慢速两段进刀速度，在空行程时用快速进刀，工作行程时慢速进刀，有效缩短刀臂进给周期。以40mm的进刀行程为例，其中20mm为空行程，空行程快速进刀所需时间为1s，工作行程慢速进刀所需时间为30s，共需31s完成进刀行程，较原来的机构能节省约一半时间。

（3）通过减速油缸和进刀油缸配置的弹簧

可以主动将油缸复位，使退刀的动作能够更快速的完成，进一步缩减了整个工序的时间，提升了动作的稳定性。

新进刀机构简图

04进退刀的各个工序——进刀油缸和减速油缸动作说明

（1）快速进刀

进刀油缸无杆腔进油，有杆腔油缸回油进入减速油缸，在减速油缸活塞达到限位点前，活塞可以快速移动，活塞回油通过阀体进入油箱。

（2）低速进刀

减速油缸活塞往前移动接触到限位点后，活塞不再移动，油液只能通过节流阀回到油箱，从而油缸的前进速度大大降低，进入低速运动段，直到进刀到位为止。

（3）快速退刀

减速油缸活塞和油缸都设置了复位弹簧，油液通过减速油缸活塞，受到弹簧复位推力，快速推动减速油缸活塞回到位，油缸也受到弹簧力作用而实现快速回退动作。

（4）退刀到位

减速油缸活塞到位后，油液经过单向阀，活塞设置了单向阀，可以让油液快速通过活塞，进入有杆腔推动刀臂快速回位到原点。

05结语

通过运用TRIZ理论的发明原理，德科摩提出了解决进刀分段控制问题的思路，提高进刀机构油缸的动作性能，提升各工序的节拍时间。

德科摩研发的新型分段控制进刀机构，使进刀速度成倍提升，退刀动作的稳定性与可靠性更加有保障，作为挤出生产线一部分的切割机更加能匹配好整线的生产率！

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