收排線機(jī)在海工電纜預(yù)裁中的應(yīng)用和探討

鮑遠(yuǎn)枝，陸 祥

（啟東中遠(yuǎn)海運(yùn)海洋工程有限公司，江蘇啟東 226251）

0 引言

海洋工程行業(yè)中電纜預(yù)裁工作是電纜敷設(shè)的前置工序，電纜預(yù)裁的效率高低直接關(guān)系到電纜設(shè)計(jì)和電纜采購(gòu)的周期。原先電纜預(yù)裁工作都是采用人工作業(yè)的方式，首先把電纜盤(pán)用起重機(jī)吊到工裝支架上，用人工拉出電纜，排在地上，然后用人工測(cè)量電纜長(zhǎng)度，測(cè)量好長(zhǎng)度切斷以后再用人工卷繞到電纜盤(pán)上，做好標(biāo)識(shí)。整個(gè)過(guò)程不僅需要較大的場(chǎng)地，工人勞動(dòng)強(qiáng)度非常大，如果工人拉線過(guò)程中步調(diào)不一致情況下容易出現(xiàn)安全事故。傳統(tǒng)方法效率很低、勞動(dòng)強(qiáng)度大且安全風(fēng)險(xiǎn)高。

為了解決以上問(wèn)題，借鑒電纜行業(yè)中常用的電纜收排線機(jī)，可以把電纜整齊地排列到電纜盤(pán)上，既節(jié)省場(chǎng)地和人工，又消除安全隱患。針對(duì)船舶海工的行業(yè)特點(diǎn)，組合地輥式放線線、計(jì)米器等裝置、五軸校直器。覆蓋船舶海工行業(yè)大部分規(guī)格的電纜盤(pán)規(guī)格，基本實(shí)現(xiàn)電纜預(yù)裁自動(dòng)化。

1 電纜預(yù)裁組合設(shè)備的布置

電纜預(yù)裁組合設(shè)備包含龍門(mén)式收放線機(jī)、地輥式收放線機(jī)、履帶式計(jì)米器、纜芯導(dǎo)向較直裝置以及對(duì)中導(dǎo)向架。能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)收線、自動(dòng)測(cè)量、自動(dòng)校直、自動(dòng)放線等功能。各設(shè)備的布局如圖1 所示。

圖1 電纜預(yù)裁組合設(shè)備布局

2 各設(shè)備功能原理

（1）龍門(mén)式收排線機(jī)是組合設(shè)備中的核心設(shè)備，它可以實(shí)現(xiàn)和成品電纜效果相同的功效，能把需要的電纜整齊的排列在線盤(pán)上。其工作原理如下：首先把需要排線電纜直徑和排線節(jié)距輸入觸摸屏，然后根據(jù)線盤(pán)寬度把龍門(mén)立柱分開(kāi)至合適距離，再把收排線機(jī)主軸頂針插入線盤(pán)中心孔并夾緊，然后遙控抬升電纜盤(pán)至適當(dāng)高度，兩臺(tái)升降機(jī)構(gòu)可分別抬升或同時(shí)抬升至合適高度。此過(guò)程不需要起重機(jī)配合工作。線盤(pán)由主電機(jī)：Y2VP132M-4I-7.5 kW 帶失電制動(dòng)；1450 r/min 交流變頻電機(jī)經(jīng)三擋齒輪箱驅(qū)動(dòng)，由西門(mén)子G120 控制器及變頻控制調(diào)速電位器實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，便于隨時(shí)調(diào)整收線速度。收線張力控制采用力矩和速度方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。收線速度的張力由恒力矩方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。整機(jī)采用S7-1200 PLC 管理，采用7 寸觸摸屏及排線三菱伺服MR-JE-A 調(diào)速裝置組成控制系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)HG-SN102J-S100-1 kW 交流伺服電機(jī)，經(jīng)擺線針輪減速器（BWED121-35×17-1 kW），鏈輪驅(qū)動(dòng)龍門(mén)架行走輪滾動(dòng)旋轉(zhuǎn)，按照操作工設(shè)定的排線節(jié)距，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤排線。操作面板設(shè)有左排、右排、左補(bǔ)、右補(bǔ)按鈕，以便收（放）線架在收線過(guò)程中根據(jù)生產(chǎn)線的需要調(diào)整收線架的工作位置。同時(shí)根據(jù)實(shí)現(xiàn)設(shè)定的電纜直徑，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤排線。龍門(mén)架的工作行程根據(jù)線盤(pán)寬度調(diào)整，采用接近開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)工作行程自動(dòng)往復(fù)，接近開(kāi)關(guān)的位置可用手柄隨時(shí)調(diào)整。龍門(mén)式收排線機(jī)結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 龍門(mén)式收排線機(jī)

（2）履帶式計(jì)米器是測(cè)量裝置，其工作是設(shè)定收線長(zhǎng)度多少米，確定剩余多少米。到剩余長(zhǎng)度時(shí)，用電鈴提醒用戶準(zhǔn)備做好標(biāo)記，到達(dá)設(shè)定長(zhǎng)度時(shí)電鈴?fù)Ｖ?，同時(shí)當(dāng)前長(zhǎng)度清零，重復(fù)工作，累計(jì)長(zhǎng)度為總長(zhǎng)度計(jì)數(shù)。計(jì)米器本體由機(jī)座、機(jī)架、上履帶結(jié)構(gòu)、進(jìn)出口導(dǎo)輥、氣缸壓緊機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和電控部分組成。其工作原理是由上、下一條圓弧齒同步履帶壓緊線纜，采用被動(dòng)運(yùn)行方式，在上、下同步輪軸上設(shè)有兩只編碼器，一只本機(jī)使用、一只給用戶使用。上部調(diào)節(jié)手輪可調(diào)節(jié)上部壓緊履帶的高度，以適應(yīng)不同大小的線纜規(guī)格要求；下部氣缸浮動(dòng)頂緊下部履帶，以保證線纜壓緊狀態(tài)；調(diào)節(jié)調(diào)壓閥的壓力，以適應(yīng)不同規(guī)格的線纜。在計(jì)米器的進(jìn)出口均設(shè)有水平和垂直導(dǎo)輥，在使用中應(yīng)根據(jù)纜徑調(diào)節(jié)導(dǎo)輥的間距和高度。每組同步帶均設(shè)有履帶張緊調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，更換履帶后應(yīng)仔細(xì)調(diào)節(jié)之，以防止履帶在運(yùn)行中“跑偏”。計(jì)米器結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

圖3 計(jì)米器

（3）地輥式放線機(jī)主要用于大卷和大直徑電纜的放線。由7.5 kW 變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)減速箱和傳動(dòng)地輥組成。能滿足較大載重線盤(pán)的放線。可以正、反轉(zhuǎn)和大范圍速度調(diào)節(jié)。滿足大部分線盤(pán)放線需要。放線機(jī)是由交流變頻電機(jī)、螺傘—斜齒輪減速箱和兩根傳動(dòng)地輥組成；整個(gè)驅(qū)動(dòng)由電機(jī)（帶制動(dòng)器）帶螺傘減速箱驅(qū)動(dòng)地輥轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)纜盤(pán)實(shí)現(xiàn)放線功能。

3 對(duì)電纜收排線組合設(shè)備效率的測(cè)算

經(jīng)過(guò)多次的生產(chǎn)實(shí)踐使用，該組合設(shè)備的生產(chǎn)效率可達(dá)到人工效率的6 倍以上。例如，要排放一卷3×90 的電纜5000 m，分為10 盤(pán)，按照簡(jiǎn)單的100 m 一根的計(jì)算。首先需要把電纜盤(pán)吊到電纜架上，然后再人工放出約100 m 的長(zhǎng)度，人工測(cè)量長(zhǎng)度然后剪斷，然后再人工卷入空盤(pán)上。1 根100 m 的電纜需要4 個(gè)人工作2 h，如果采用電纜排放裝置，只需要2 個(gè)人。開(kāi)始時(shí)候把電纜盤(pán)上電纜拉到收放線裝置內(nèi)（經(jīng)過(guò)計(jì)米器和壓緊裝置），然后確定參數(shù)開(kāi)啟機(jī)器就可以自動(dòng)完成100 m 電纜的收線和排線工作。2 個(gè)人40 min 即可完成100 m 電纜的放線和收線工作。大約相當(dāng)于人工效率的6 倍，如果長(zhǎng)度更長(zhǎng)一些則效率會(huì)更高。相對(duì)于人工拉電纜，工作輕松愉快，工人更愿意操作機(jī)器。

4 電纜預(yù)裁設(shè)備在船舶海洋工程的應(yīng)用發(fā)展方向

電纜預(yù)裁組合設(shè)備的使用可顯著提高生產(chǎn)效率，但是在信息化、智能化的大背景下，此設(shè)備還有提升的空間，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，可以從以下4 個(gè)方面提升。

（1）增加電纜自動(dòng)裁斷設(shè)備，目前還采用人工裁斷電纜?？梢愿鶕?jù)長(zhǎng)度數(shù)據(jù)自動(dòng)測(cè)量計(jì)算后用機(jī)器自動(dòng)裁斷電纜。此功能需要增加一套自動(dòng)裁斷設(shè)備。

（2）參考鋼板無(wú)余量切割的套料設(shè)計(jì)方式。由設(shè)計(jì)部門(mén)在辦公室對(duì)各種規(guī)格電纜進(jìn)行套料（結(jié)合每盤(pán)電纜長(zhǎng)度），套料好的電纜規(guī)格表格通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)筋A(yù)裁設(shè)備的車間，然后由車間根據(jù)生產(chǎn)進(jìn)度進(jìn)行生產(chǎn)安排，減少車間相關(guān)人員的計(jì)算錯(cuò)誤概率。該套料軟件適合前期采購(gòu)時(shí)確定電纜盤(pán)的裝盤(pán)長(zhǎng)度，以及后期電纜預(yù)裁余量最小化的電纜長(zhǎng)度組合。其是減少浪費(fèi)的利器。

（3）電纜預(yù)裁設(shè)備的生產(chǎn)數(shù)據(jù)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)被生產(chǎn)管理系統(tǒng)軟件提取，形成生產(chǎn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)報(bào)表，供生產(chǎn)或成本部門(mén)采用分析。其是實(shí)現(xiàn)信息化、智能化車間的基礎(chǔ)。

（4）設(shè)備及時(shí)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，再好的設(shè)備如果沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行保養(yǎng)也會(huì)罷工。設(shè)備本身根據(jù)生產(chǎn)時(shí)間的積累，達(dá)到一定周期后就可以提醒生產(chǎn)部門(mén)對(duì)相應(yīng)的保養(yǎng)部位進(jìn)行保養(yǎng)。使設(shè)備保持在一個(gè)穩(wěn)定的良好狀態(tài)。

完成以上軟硬件技術(shù)提升后，在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)完全能實(shí)現(xiàn)電纜預(yù)裁信息化、智能化。