全自動免扣打捆機在鋅熔鑄中的應(yīng)用

熊洪波，呂亞彪，張 春

(云南馳宏鋅鍺股份有限公司會澤冶煉分公司，云南 會譯 654200)

0 引 言

在當今市場經(jīng)濟的情況下，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，在有色金屬的國際期貨交易市場，對交易產(chǎn)品都有嚴格的捆扎包裝要求，既要打包牢固，又要求在運輸過程中有足夠緩沖保護貨物，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、搬運頻率高、長途運輸、高純度等特點，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)升級和獲得經(jīng)濟效益的重要因素。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，工作強度大，作業(yè)環(huán)境差，而且易產(chǎn)生散捆、混號的情況，從而大大制約了鋅錠產(chǎn)量的提高。

為了更好地適應(yīng)市場需求，提高企業(yè)的競爭力，在現(xiàn)有技術(shù)和生產(chǎn)條件下，引進全自動免扣鋼帶打捆機的關(guān)鍵技術(shù)對傳統(tǒng)的人工包裝進行改造是非常有必要和有意義的。

1 全自動免扣鋼帶打捆機系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理

1.1 系統(tǒng)構(gòu)成

免扣全自動鋼帶打捆機是通過PLC控制系統(tǒng)控制設(shè)備打捆機頭升降和打捆機頭工作，并配合輸送線及頂升旋轉(zhuǎn)設(shè)備實現(xiàn)鋅錠自動打捆功能的一種自動化設(shè)備。其主要由旋轉(zhuǎn)頂升工件臺、橫移機構(gòu)、打捆機頭升降機構(gòu)、穿帶導(dǎo)槽及穿箭機構(gòu)、導(dǎo)帶機構(gòu)、帶盤機構(gòu)、氣動系統(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

主體由伺服馬達、渦輪旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，頂升油缸、工件平臺組成，主要負責鋅垛的頂升旋轉(zhuǎn)，配合打捆機實現(xiàn)鋅垛井字捆帶打包。

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

圖1 免扣全自動鋼帶打捆機結(jié)構(gòu)總圖

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

1.1.2 橫移機構(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)動電機帶動齒輪與底座上安裝的齒條的嚙合在導(dǎo)軌上進行平移。通過行程開關(guān)檢測其所在位置。

1.1.3 打捆機頭升降機構(gòu)

打捆機頭升降機構(gòu)由壓垛到位檢測機構(gòu)和機頭浮動安裝支架等組成。升降傳動機構(gòu)安裝到直線導(dǎo)軌上，用氣缸驅(qū)動其上下移動

1.1.4 打捆機頭

打捆機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。使用伺服電機或氣馬達驅(qū)動送帶輪，實現(xiàn)捆帶按設(shè)定長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。使用氣馬達通過減速箱驅(qū)動張緊輪實現(xiàn)捆帶最終張緊，達到設(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)動咬扣夾鉗實現(xiàn)對捆帶的夾緊、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。使用氣缸帶動導(dǎo)帶門翻轉(zhuǎn)開合，實現(xiàn)送帶時形成捆帶輸送通道，并內(nèi)置到位傳感器檢測捆帶送帶結(jié)束。

5)附加夾緊單元：用于對捆帶的附加夾緊。使用氣缸對機頭捆帶入口處的捆帶施加制動力，實現(xiàn)對捆帶的額外夾緊。

6)電磁閥島單元：用于控制各單元的氣動元件。

1.1.5 穿帶導(dǎo)槽及穿箭機構(gòu)

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

1.1.6 導(dǎo)帶機構(gòu)

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

1.1.7 帶盤機構(gòu)

帶盤機構(gòu)用于捆帶的儲存及供帶。帶盤機構(gòu)由支架、定輪組、動輪組、送帶盤機構(gòu)、減速電機等組成。帶盤車儲帶盤上可以安裝外購的標準捆帶帶卷，儲帶盤通過帶抱閘的減速電機的正反轉(zhuǎn)功能實現(xiàn)捆帶的送帶收帶。

1.1.8 氣動系統(tǒng)構(gòu)成。

氣動系統(tǒng)由氣源處理單元、閥島、氣缸及執(zhí)行元件組成。自動運行依靠PLC給出的電平指令驅(qū)動閥島閥片切換實現(xiàn)氣缸的往復(fù)動作。

1.1.9 控制系統(tǒng)

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

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

圖2 人機界面

1.2 全自動免扣鋼帶打捆機工作原理

打捆機又稱打包機或捆包機，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，再使咬扣夾鉗實現(xiàn)對捆帶的夾緊、切斷及咬扣，完成打包功能。打捆機的功用是使鋼帶能緊貼于被捆扎包件表面，保證包件在運輸、貯存中不因捆扎不牢而散落，同時還應(yīng)捆扎整齊美觀。其工作流程見圖3。

圖3 全自動免扣鋼帶打捆機工作流程

2 結(jié) 語

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