廢油桶打包自動化設(shè)計

陳志陽

（寶武環(huán)科武漢金屬資源有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430000）

更新生產(chǎn)技術(shù)，優(yōu)化產(chǎn)能，是企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分。為此我們需緊盯行業(yè)中的薄弱板塊，通過創(chuàng)新設(shè)計、技引進術(shù)、提高產(chǎn)線自動化程度，解決生產(chǎn)中的實際問題。

1 廢油桶打包生產(chǎn)線作業(yè)現(xiàn)狀及弊端分析

1.1 廢油桶、小油漆桶打包作業(yè)現(xiàn)狀

當(dāng)前，寶武環(huán)科武漢金屬資源有限責(zé)任公司廢油桶加工在一座半開放式廠房內(nèi)完成，由天車工操作1臺16 t天車吊裝上料，利用磁盤通過多次往返將廢油桶原料吊運到1臺1250 t打包機的壓縮倉內(nèi)。壓縮倉內(nèi)廢油桶裝滿時，進行擠壓打包，形成長方體的壓塊。再由職工操作柴油叉車將打包壓塊成品逐一轉(zhuǎn)運至成品區(qū)，堆碼好。

1.2 當(dāng)前廢油桶打包作業(yè)弊端分析

(1)自動化程度低：整個加工過程需天車工、指吊工、打包機操作工、叉車司機、清潔工等諸多人員參與。

(2)經(jīng)濟效益差：打包機原來是用于打包廢鋼，不是用于廢油桶打包的專用設(shè)備。設(shè)備陳舊，操作復(fù)雜，功率過大，能耗高，運維成本高。

(3)環(huán)保不達標(biāo)：打包過程產(chǎn)生的揚塵、刺激性氣體污染作業(yè)環(huán)境，損害職工身體健康；成品壓塊殘油溢流，污染環(huán)境。

2 廢油桶自動化打包方案設(shè)計與實施

設(shè)計一條185 L大油桶壓扁打包生產(chǎn)線，一條5～10 L小桶壓縮打包生產(chǎn)線，將大油桶及小油漆桶區(qū)分打包處理。

大油桶壓扁打包加工生產(chǎn)線采用機器人上料；廢油桶爬坡輸送、壓扁打包、出料輸送采用PLC自動控制平臺操作模式，實現(xiàn)一鍵式聯(lián)動連續(xù)運行；成品壓餅由機器人抓取，裝斗收集。

小油桶壓縮打包、出料輸送、采用PLC自動控制平臺操作模式，一鍵式聯(lián)動運行；成品壓塊由機器人抓取裝斗收集，連續(xù)性自動化作業(yè)[1]。

2.1 大油桶自動化壓扁打包加工線設(shè)計

2.1.1 大油桶上料設(shè)計

定制1臺由PLC控制的6軸關(guān)節(jié)氣動機器人1，為廢油桶壓扁打包機爬坡皮帶上料，避免繁重的人工重復(fù)性上料作業(yè)。設(shè)備外圍安裝安全圍欄，配備安全光柵、急停按鈕等，與控制系統(tǒng)互鎖，確保補料人員安全性。

上料機器人1的自動控制流程設(shè)計：運行中的爬坡皮帶上端油桶掉落后，光電開關(guān)觸發(fā)，爬坡皮帶停止運行，皮帶處靜止?fàn)顟B(tài)時，上料機器人1從三個工件定位臺上抓取物料（工件定位放置臺由人工利用手推叉車補料），放置到爬坡皮帶上的指定位置。在安全光柵被遮擋或急停按鈕被按下時，機器人暫停作 業(yè)[2]。

2.1.2 爬坡皮帶傳送、大油桶壓扁打包及水平皮帶傳送作業(yè)設(shè)計

大油桶打包采用主缸公稱推力2000 KN,液壓系統(tǒng)工作壓力25 MPa的壓扁打包機。大油桶爬坡、水平傳送皮帶均采用鏈?zhǔn)狡В榔缕挾菳=1.2 m，長度L=9 m；水平皮帶寬度B=1.0 m，長度L=3 m。

爬坡皮帶傳送、大油桶壓扁打包及水平皮帶傳送采用PLC自動控制平臺設(shè)計，實現(xiàn)一鍵式聯(lián)動運行，自動控制流程設(shè)計：按下啟動按鈕后，爬坡輸送帶、水平輸送帶電機開始工作，皮帶開始運轉(zhuǎn)，當(dāng)爬坡輸送帶將油桶運送到皮帶頂端（油桶壓扁機上方），油桶從皮帶輸送機掉落，爬坡皮帶頂端的光電開關(guān)觸發(fā)，給PLC一個輸入信號，PLC控制爬坡皮帶輸送機電機停止運轉(zhuǎn),爬坡皮帶處于靜止?fàn)顟B(tài)，同時使大油桶壓扁打包機油泵電機在延遲5 s后采用Y-△降壓啟動方式開始工作，壓縮倉開始壓縮，對油桶進行穿刺擠壓，大油桶壓扁成餅后，壓力到達25 MPa，觸發(fā)打包機壓力繼電器，給PLC一個輸入信號，通過PLC控制壓縮倉在延遲2 s后，開始回位打開，壓餅從打包機壓縮倉底部掉落到水平輸送帶上，由連續(xù)運行的水平皮帶運送到指定位置，壓縮倉壓板回位至極限位置時，觸發(fā)接近開關(guān)，再給PLC一輸入個信號，PLC程序控制爬坡皮帶輸送機開始運轉(zhuǎn)，輸送下一個油桶，實現(xiàn)連續(xù)性自動輸送及打包作業(yè)[3]。

2.1.3 大油桶打包壓餅自動搬運設(shè)計

定制1臺由PLC控制的6軸關(guān)節(jié)氣動機器人2，將打包好的大油桶壓餅成品搬運至料斗中收集，避免人工重復(fù)拾取壓餅成品的工作。設(shè)備外圍安裝安全圍欄，配備安全光柵、急停按鈕等，與控制系統(tǒng)互鎖。

搬運機器人2的自動控制流程設(shè)計：當(dāng)大桶壓餅通過水平輸送帶運送到機器人2的定位位置時，觸發(fā)光電感應(yīng)開關(guān)，搬運機器人2的磁盤從壓餅定位位置上吸取打包壓餅，搬運到料斗中,并按程序碼垛。料斗中壓餅碼滿（48個）后，由工人駕駛叉車將料斗轉(zhuǎn)運至成品區(qū)。

針對少數(shù)廢油桶打包成的壓餅不是標(biāo)準(zhǔn)件，呈現(xiàn)厚度不同、桶蓋脫落頂?shù)组_口、邊角毛刺幾種類型的不規(guī)則形狀時，在機械臂吸盤的基礎(chǔ)上加裝抓手，采用抓、吸并用的方式，保證了機器人抓手抓取壓餅的成功率。

2.2 小油漆桶自動化壓縮打包生產(chǎn)線設(shè)計

2.2.1 小油漆桶上料設(shè)計小桶原料采用叉車及托盤上料，壓縮倉每次裝60～80個小桶。

2.2.2 小桶壓縮打包及水平皮帶傳送作業(yè)設(shè)計

小油桶打包采用主缸公稱推力1600 KN,液壓系統(tǒng)工作壓力21 MPa小桶壓縮打包機。小桶水平傳送皮帶寬度B=1.0 m，長度L=2 m。

小桶壓縮打包及水平皮帶傳送自動控制流程設(shè)計：在機旁操作臺或通過遙控器操作按下側(cè)蓋操作按鈕，側(cè)蓋向下運動，蓋好后觸發(fā)接近開關(guān)停止。向打包機壓縮倉內(nèi)裝小桶原料，當(dāng)壓縮倉裝滿后，在機旁操作臺或通過遙控器操作按下啟動按鈕，通過PLC控制開始蓋頂蓋，蓋好頂蓋后，觸發(fā)頂蓋極限開關(guān)，通過PLC控制主油泵電機開始工作，壓縮倉開始壓縮，從水平方向?qū)π⊥斑M行擠壓，形成壓塊后，壓力到達21 MPa時，觸發(fā)打包機壓力繼電器，通過PLC控制壓縮倉在延遲2 s后（保持壓力21 MPa），壓縮倉水平方向壓板開始回位200 mm，側(cè)蓋向上運動打開，觸發(fā)接近開關(guān)后，再由PLC控制水平壓板將壓塊推出壓縮倉，通過水平皮帶滑行至機器人3定位軌道上，同時水平壓板回位至極限位置，實現(xiàn)小桶自動控制打包、運輸作業(yè)。

2.2.3 小桶打包壓塊自動搬運設(shè)計

定制1臺由PLC控制的6軸關(guān)節(jié)氣動機器人3，替代人工不斷將壓縮打包好的小桶打包壓塊成品搬運到料斗中。

搬運機器人3的自動控制流程設(shè)計：當(dāng)小桶壓塊成品通過水平輸送帶，到達機器人3的取料定位軌道上時，沿水平皮帶方向機械定位，觸發(fā)接近開關(guān)1，PLC控制沿垂直水平輸送帶方向的定位氣缸開始壓縮，將打包壓塊定位后復(fù)位，觸發(fā)接近開關(guān)2，PLC控制機器人3從定位軌道上抓取打包壓塊，搬運到料斗中碼垛。料斗中打包壓塊碼滿（12個）后，由工人駕駛叉車將料斗轉(zhuǎn)運至成品區(qū)（叉車作業(yè)遮擋光柵時，機器人3暫停作業(yè)）[4]。

3 結(jié)論

廢油桶打包自動化項目實施后,具有以下幾方面的優(yōu)勢：

3.1 實現(xiàn)產(chǎn)線自動化

采用PLC及各類傳感器，串聯(lián)油桶原料上料、傳送、打包、成品壓塊搬運等工序，優(yōu)化多名崗位操作人員。

3.2 環(huán)保達標(biāo)

廠房油桶打包間內(nèi)實現(xiàn)無人化連續(xù)性作業(yè)，廢油液自動收集，粉塵、VOCs有害刺激性氣體通過除塵系統(tǒng)環(huán)保化處理，避免了人員在存在有害因素的空間內(nèi)作業(yè)。

3.3 經(jīng)濟效益提升

改變了原生產(chǎn)線打包機設(shè)備陳舊、功率大、能耗高、維護成本高的現(xiàn)狀，同時降低了人工成本。

3.4 社會效益提升

本項目設(shè)計，可實現(xiàn)武鋼廠區(qū)內(nèi)的廢油桶自動化無害處置，符合城市鋼廠發(fā)展需求。項目產(chǎn)能設(shè)計可回收武漢市汽車、化工等行業(yè)產(chǎn)生的廢油桶，并實現(xiàn)其環(huán)保處置、資源化利用。