全自動(dòng)免扣打捆機(jī)在鋅熔鑄中的應(yīng)用

熊洪波，呂亞彪，張 春

(云南馳宏鋅鍺股份有限公司會(huì)澤冶煉分公司，云南 會(huì)譯 654200)

0 引 言

在當(dāng)今市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的情況下，產(chǎn)品的質(zhì)量和形象是企業(yè)生存和發(fā)展的決定性因素之一，在有色金屬的國(guó)際期貨交易市場(chǎng)，對(duì)交易產(chǎn)品都有嚴(yán)格的捆扎包裝要求，既要打包牢固，又要求在運(yùn)輸過程中有足夠緩沖保護(hù)貨物，還要避免有色金屬不被打包帶污染，影響美觀、質(zhì)量。鋅錠是一種貴重的、稀缺性的工業(yè)產(chǎn)品，其單件重量大、搬運(yùn)頻率高、長(zhǎng)途運(yùn)輸、高純度等特點(diǎn)，鋅錠捆包質(zhì)量直接影響鋅錠的質(zhì)量與銷售，成品的包裝質(zhì)量已逐步成為影響企業(yè)升級(jí)和獲得經(jīng)濟(jì)效益的重要因素。鋅錠的精整包裝作為鋅冶煉生產(chǎn)的最后一道工序，鋅錠打捆機(jī)是捆扎鋅錠金屬材料必須的關(guān)鍵設(shè)備。傳統(tǒng)的人工包裝效率低，工作強(qiáng)度大，作業(yè)環(huán)境差，而且易產(chǎn)生散捆、混號(hào)的情況，從而大大制約了鋅錠產(chǎn)量的提高。

為了更好地適應(yīng)市場(chǎng)需求，提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，在現(xiàn)有技術(shù)和生產(chǎn)條件下，引進(jìn)全自動(dòng)免扣鋼帶打捆機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的人工包裝進(jìn)行改造是非常有必要和有意義的。

1 全自動(dòng)免扣鋼帶打捆機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理

1.1 系統(tǒng)構(gòu)成

免扣全自動(dòng)鋼帶打捆機(jī)是通過PLC控制系統(tǒng)控制設(shè)備打捆機(jī)頭升降和打捆機(jī)頭工作，并配合輸送線及頂升旋轉(zhuǎn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)鋅錠自動(dòng)打捆功能的一種自動(dòng)化設(shè)備。其主要由旋轉(zhuǎn)頂升工件臺(tái)、橫移機(jī)構(gòu)、打捆機(jī)頭升降機(jī)構(gòu)、穿帶導(dǎo)槽及穿箭機(jī)構(gòu)、導(dǎo)帶機(jī)構(gòu)、帶盤機(jī)構(gòu)、氣動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成。其總體結(jié)構(gòu)見圖1。

1.1.1 旋轉(zhuǎn)頂升工件臺(tái)

主體由伺服馬達(dá)、渦輪旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，頂升油缸、工件平臺(tái)組成，主要負(fù)責(zé)鋅垛的頂升旋轉(zhuǎn)，配合打捆機(jī)實(shí)現(xiàn)鋅垛井字捆帶打包。

1.橫移機(jī)構(gòu)；2.減速電機(jī)；3.穿箭機(jī)構(gòu)；4.導(dǎo)帶槽1；5.導(dǎo)帶槽2；6.打捆機(jī)頭；7.機(jī)頭升降機(jī)構(gòu)；8.導(dǎo)帶槽2；9.穿帶導(dǎo)槽機(jī)構(gòu)；10.導(dǎo)帶輪機(jī)構(gòu)

圖1 免扣全自動(dòng)鋼帶打捆機(jī)結(jié)構(gòu)總圖

Fig.1 General Structure of Full-automaticBuckle-free Baler with Steel Belt

1.1.2 橫移機(jī)構(gòu)

主體由方鋼管焊接構(gòu)成，美觀牢固。主框架通過其本身安裝的驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)齒輪與底座上安裝的齒條的嚙合在導(dǎo)軌上進(jìn)行平移。通過行程開關(guān)檢測(cè)其所在位置。

1.1.3 打捆機(jī)頭升降機(jī)構(gòu)

打捆機(jī)頭升降機(jī)構(gòu)由壓垛到位檢測(cè)機(jī)構(gòu)和機(jī)頭浮動(dòng)安裝支架等組成。升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝到直線導(dǎo)軌上，用氣缸驅(qū)動(dòng)其上下移動(dòng)

1.1.4 打捆機(jī)頭

打捆機(jī)頭主要由以下單元組成：

1)捆帶輸送單元：用于捆帶的送帶及收帶。使用伺服電機(jī)或氣馬達(dá)驅(qū)動(dòng)送帶輪，實(shí)現(xiàn)捆帶按設(shè)定長(zhǎng)度送帶并收帶至包裹被打包物體表面。

2)張緊單元：用于捆帶的張緊。使用氣馬達(dá)通過減速箱驅(qū)動(dòng)張緊輪實(shí)現(xiàn)捆帶最終張緊，達(dá)到設(shè)定拉力。

3)咬扣單元：用于捆帶咬合做扣切斷。使用二合一氣缸驅(qū)動(dòng)咬扣夾鉗實(shí)現(xiàn)對(duì)捆帶的夾緊、切斷及咬扣，完成打包功能。內(nèi)置吹掃裝置每次做扣后吹掃清理雜質(zhì)。

4)導(dǎo)帶門單元：用于捆帶的導(dǎo)向送帶。使用氣缸帶動(dòng)導(dǎo)帶門翻轉(zhuǎn)開合，實(shí)現(xiàn)送帶時(shí)形成捆帶輸送通道，并內(nèi)置到位傳感器檢測(cè)捆帶送帶結(jié)束。

5)附加夾緊單元：用于對(duì)捆帶的附加夾緊。使用氣缸對(duì)機(jī)頭捆帶入口處的捆帶施加制動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)對(duì)捆帶的額外夾緊。

6)電磁閥島單元：用于控制各單元的氣動(dòng)元件。

1.1.5 穿帶導(dǎo)槽及穿箭機(jī)構(gòu)

穿帶導(dǎo)槽及穿箭機(jī)構(gòu)是鋼帶行走的軌道，其中穿箭機(jī)構(gòu)部分的導(dǎo)槽是可伸縮的，在穿帶時(shí)伸出，在輸送線移動(dòng)時(shí)縮回。穿帶導(dǎo)槽、穿箭機(jī)構(gòu)及打捆機(jī)頭三個(gè)部分組成了一個(gè)閉環(huán)回路，使自動(dòng)打捆機(jī)頭能夠完成一個(gè)完整的送帶打包過程。

1.1.6 導(dǎo)帶機(jī)構(gòu)

送帶導(dǎo)槽機(jī)構(gòu)分為三部分，分別是導(dǎo)向輪機(jī)構(gòu)，導(dǎo)帶管機(jī)構(gòu)和導(dǎo)帶機(jī)構(gòu)。從帶盤車穿出的捆帶通過導(dǎo)向輪機(jī)構(gòu)穿入導(dǎo)帶管中，再經(jīng)過導(dǎo)帶機(jī)構(gòu)的兩個(gè)導(dǎo)向輪最終穿入打包機(jī)頭入帶口。

1.1.7 帶盤機(jī)構(gòu)

帶盤機(jī)構(gòu)用于捆帶的儲(chǔ)存及供帶。帶盤機(jī)構(gòu)由支架、定輪組、動(dòng)輪組、送帶盤機(jī)構(gòu)、減速電機(jī)等組成。帶盤車儲(chǔ)帶盤上可以安裝外購(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)捆帶帶卷，儲(chǔ)帶盤通過帶抱閘的減速電機(jī)的正反轉(zhuǎn)功能實(shí)現(xiàn)捆帶的送帶收帶。

1.1.8 氣動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成。

氣動(dòng)系統(tǒng)由氣源處理單元、閥島、氣缸及執(zhí)行元件組成。自動(dòng)運(yùn)行依靠PLC給出的電平指令驅(qū)動(dòng)閥島閥片切換實(shí)現(xiàn)氣缸的往復(fù)動(dòng)作。

1.1.9 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)選用德國(guó)西門子的SIMATICS7—1200系列PLC，該系列具有緊湊的、模塊化、可擴(kuò)展性強(qiáng)、靈活度高等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)最高標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)通信的通信接口以及一整套強(qiáng)大的集成技術(shù)功能，使該控制器成為完整、全面的自動(dòng)化解決方案的重要組成部分。

人機(jī)交互采用的是西門子SIMATIC HMI KTP1200系列人機(jī)界面，該系列具有集成和兼容性強(qiáng)、環(huán)境耐受力強(qiáng)、功能強(qiáng)大等優(yōu)點(diǎn)。通過人機(jī)交互界面可以實(shí)現(xiàn)對(duì)打捆機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)查看、位置校準(zhǔn)、參數(shù)設(shè)置、輸入輸出查看、故障報(bào)警查詢、查看幫助文件功能。

圖2 人機(jī)界面

1.2 全自動(dòng)免扣鋼帶打捆機(jī)工作原理

打捆機(jī)又稱打包機(jī)或捆包機(jī)，是使用捆扎帶纏繞產(chǎn)品或包裝件，然后咬緊捆扎帶接頭，收緊多余捆扎帶，并通過張緊裝置使捆扎帶緊緊纏繞在產(chǎn)品或包裝件表面，再使咬扣夾鉗實(shí)現(xiàn)對(duì)捆帶的夾緊、切斷及咬扣，完成打包功能。打捆機(jī)的功用是使鋼帶能緊貼于被捆扎包件表面，保證包件在運(yùn)輸、貯存中不因捆扎不牢而散落，同時(shí)還應(yīng)捆扎整齊美觀。其工作流程見圖3。

圖3 全自動(dòng)免扣鋼帶打捆機(jī)工作流程

2 結(jié) 語

經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)踐證明，該全自動(dòng)免扣鋼帶打捆機(jī)作為整條鋅熔鑄生產(chǎn)線比較重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，具有工作效率高、產(chǎn)能大、自動(dòng)化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn)，不僅節(jié)約了生產(chǎn)成本也改善了員工的操作環(huán)境及勞動(dòng)強(qiáng)度，能夠滿足150 kt/a電解鋅熔鑄生產(chǎn)線的需要，實(shí)現(xiàn)了安全、高效的大規(guī)模鋅熔鑄自動(dòng)化作業(yè)。