陰極銅自動包裝生產線的稱量系統設計

沙青林

（云南銅業股份有限公司 冶煉加工總廠物資采購部，云南 昆明 650000）

0 引言

人工進行陰極銅板包裝，勞動強度大，安全系數低，由于銅板重量大，銅板垛配重、稱量由人工完成稱量精度低，作業效率低。為了提高生產效率、安全操作性能，并使每垛陰極銅板重量符合期貨交易所要求，采用先進的自動化配重、精稱、包裝生產線是十分必要的。銅板垛稱量是陰極銅包裝工藝的重要組成部分，因此，稱量自動化也即單垛銅板粗稱配重和精稱記錄自動化是實現陰極銅包裝加工生產自動化的必要環節。

1 陰極銅板包裝機組概述

陰極銅板包裝機組是用于陰極銅板垛打包的集機械、液壓、電氣、控制于一體的大型自動化包裝設備。該機組可以根據陰極銅包裝工藝要求自動完成陰極銅上料、粗稱配重、整形、壓緊、精稱重、檢查/套袋、噴碼、貼標、打包、下料。其中粗稱配重和精稱記錄是包裝流程中的兩個組成重要單元。

2 粗稱配重單元設計

2.1 粗稱配重原理及機構

自動配重稱量系統是一種新型的配料稱量系統，不能等同于單純的稱重計量系統，為了達到稱量的目標值需要由配重系統本身完成物料的給料過程，而不僅是對已有物料的稱量。它將定量給料、稱重計量系統等采用分布式控制系統的方式集成為一個完整系統，系統在運行中將所稱得的實際重量隨時與按生產工藝要求預置在控制儀器中的理論需求重量相比較，并自動調整給料設備，對給料量進行實時調整和補償，使得實際給料量緊緊跟蹤預置量，其差值在一很小范圍內，這個差值與預定值的百分比就是給料精度。

粗稱配重主要是為使銅板垛滿足上海期貨交易所陰極銅包裝重量標準，而進行銅板垛稱量，然后對不滿足要求的銅板垛加片或減片以保證其滿足要求。根據工藝要求設計出自動粗稱配重機構，如圖1 所示。

圖1 粗稱配重單元

升降鏈式輸送機把銅摞板抬放到支架2-2 上，支架2-2 落在電子秤2-1 上，當銅摞板放上后，電子秤就自動秤出銅摞板的重量，并將信息傳給控制計算機。控制計算機根據實測數據，發出加片還是減片的指令。吸盤2-3 裝在吸盤架2-4 上，吸盤2-4 裝在滑車2-8 上，滑車2-8 由直線導軌2-5 支撐，氣缸2-6 可以推動滑車2-8 沿導軌移動。吸盤可以把秤上銅板摞的銅板吸起來放到儲存工位；也可以把儲存工位的銅板吸起來加到正在秤量的銅板摞上。儲存銅板摞2-9 由輸送車2-10 支撐，輸送車2-10 可以沿輕軌2-11 拉出。

2.2 粗稱配重過程

粗稱配重包括兩個動作： 對工位上的物料進行稱量及自動配重。

自動運行過程中，檢測元件測到粗稱配重工位有料，在輸送鏈條下降到下限位后，延時5 秒開始稱量工位上物料的重量，然后進行實際值與設定值的比較，會出現以下三種情況： ①重量超上限時，執行減料動作，將工位上的料取一塊到配重架上，并將板塊數減1。取板吸盤將重復此動作，直到銅堆垛的重量處于設定值之內；②重量超下限時，執行加料動作，從配重架上取一塊料放到工位上，并將板塊數加1。取板吸盤將重復此動作，直到銅堆垛的重量處于設定值之內；③重量在設定范圍內，記錄當前的板數量，并給出允許輸送鏈輸送標志。

自動配重分為： ①減料動作過程： 自動運行過程中，收到減料請求，橫移的氣缸得電前進；到達前限位后，升降的氣缸得電下降；吸盤物料檢測開關收到有料信號后，真空電磁閥得電，進行吸板；延時后，升降的氣缸失電上升；到達上限位后，橫移的氣缸VS2 失電后退；到達后限位時，升降的氣缸得電下降；延時后，真空電磁閥并電放板；延時后，升降的氣缸VS3 失電上升，整個減料動作結束；②加料動作過程：自動運行過程中，收到加料請求，升降的氣缸得電并下降；吸盤物料檢測開關收到有料信號后，真空電磁閥得電，進行吸板；延時后，升降的氣缸失電、上升；到達上限位后，橫移的氣缸得電、前進；到達前限位后，升降的氣缸VS3 得電、下降；延時后，真空電磁閥VS4 失電、放板；延時后，升降的氣缸VS3 失電、上升；到達上限位，橫移的氣缸VS2 失電、后退；整個加料動作結束。

3 精稱計量單元設計

為了對配重后符合交易重量要求的銅垛進行在線精確計量，避免電子稱故障、零點飄移導致的物料重量偏差，精稱采用復稱工藝，將兩臺高精度的電子稱疊加在一起，同時對銅垛進行稱量。精稱主要是將銅堆垛進行再次稱重，以得出物料準確的重量，并將重量上傳至計算機以供保存和標簽打印。

精秤重單元機構如圖2 所示，它由底座6-1、電子秤6-2、支架6-3 組成。底座6-1 落在地面上，電子秤6-2 安裝在底座6-1 上面。支架6-3 裝在電子秤6-2上。被秤的銅板被升降式鏈式輸送機抬放到支架6-3上。電子秤自動記錄被秤銅板的重量。并將數據存到計量統計計算機中。

圖2 精秤重單元

包裝機組電子秤為復式秤，可以保證在出現以下異常情況時，生產過程自動暫停，并在計量統計計算機中顯示錯誤信息并報警，在故障被處理前不能繼續生產：①電子秤在沒有物料時測量值不為 “0”；②主、副秤測量值超過規定偏差；③在規定時間內測量值穩定度不達標；④物料重量不在預先設定的范圍之內。主要是將銅堆垛進行再次稱重，以得出物料準確的重量，并將重量上傳至計算機以供保存和標簽打印。

精稱工位記錄數據有自動記錄精稱數據/人工記錄精稱數據兩種工作方式： ①自動記錄精稱數據工作方式： 正常情況下精稱工位采用 “自動記錄數據” 模式，在T2-6 工位數據穩定一段時間，且兩臺稱的讀數誤差在規定范圍內時，才認為數據有效，系統自動記錄數據，并將數據通過以太網提交到數據庫，由管理計算機進行數據確認并打印標簽，收到計算機的確認信號，精稱數據才給出T2-6 工位準備好信號。如得不到確認信號T2-6 工位就一直不進行下面的動作；如果出現計算機或者PLC 與計算機的通訊故障，可點擊 “自動記錄精稱數據” 按鈕將模式更改為 “人工記錄精稱數據” 模式，此時按鈕變成紅色；②人工記錄精稱數據工作方式： PLC與計算機不進行通訊，精稱工位不受計算機確認信號的限制，而且銅堆垛的重量也不會在計算機上保存，必須由人工記錄重量數據。

4 結束語

根據陰極銅自動包裝機組對稱量系統的技術要求，設計了自動粗稱配重、精稱系統。經生產實踐證明，系統設計合理、易于操作、維護方便、運行穩定可靠、生產效率高、稱量精準，具有良好的實際應用價值，在同類型設計中具有一定參考價值。

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