廢油桶打包自動化設計

陳志陽

（寶武環科武漢金屬資源有限責任公司，湖北 武漢 430000）

更新生產技術，優化產能，是企業可持續發展的重要組成部分。為此我們需緊盯行業中的薄弱板塊，通過創新設計、技引進術、提高產線自動化程度，解決生產中的實際問題。

1 廢油桶打包生產線作業現狀及弊端分析

1.1 廢油桶、小油漆桶打包作業現狀

當前，寶武環科武漢金屬資源有限責任公司廢油桶加工在一座半開放式廠房內完成，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。壓縮倉內廢油桶裝滿時，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運至成品區，堆碼好。

1.2 當前廢油桶打包作業弊端分析

(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備。設備陳舊，操作復雜，功率過大，能耗高，運維成本高。

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

2 廢油桶自動化打包方案設計與實施

設計一條185 L大油桶壓扁打包生產線，一條5～10 L小桶壓縮打包生產線，將大油桶及小油漆桶區分打包處理。

大油桶壓扁打包加工生產線采用機器人上料；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，實現一鍵式聯動連續運行；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，一鍵式聯動運行；成品壓塊由機器人抓取裝斗收集，連續性自動化作業[1]。

2.1 大油桶自動化壓扁打包加工線設計

2.1.1 大油桶上料設計

定制1臺由PLC控制的6軸關節氣動機器人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性上料作業。設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的自動控制流程設計：運行中的爬坡皮帶上端油桶掉落后，光電開關觸發，爬坡皮帶停止運行，皮帶處靜止狀態時，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[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設計

大油桶打包采用主缸公稱推力2000 KN,液壓系統工作壓力25 MPa的壓扁打包機。大油桶爬坡、水平傳送皮帶均采用鏈式皮帶，爬坡皮帶寬度B=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自動控制平臺設計，實現一鍵式聯動運行，自動控制流程設計：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，當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觸發，給PLC一個輸入信號，PLC控制爬坡皮帶輸送機電機停止運轉,爬坡皮帶處于靜止狀態，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，觸發接近開關，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，輸送下一個油桶，實現連續性自動輸送及打包作業[3]。

2.1.3 大油桶打包壓餅自動搬運設計

定制1臺由PLC控制的6軸關節氣動機器人2，將打包好的大油桶壓餅成品搬運至料斗中收集，避免人工重復拾取壓餅成品的工作。設備外圍安裝安全圍欄，配備安全光柵、急停按鈕等，與控制系統互鎖。

搬運機器人2的自動控制流程設計：當大桶壓餅通過水平輸送帶運送到機器人2的定位位置時，觸發光電感應開關，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運至成品區。

針對少數廢油桶打包成的壓餅不是標準件，呈現厚度不同、桶蓋脫落頂底開口、邊角毛刺幾種類型的不規則形狀時，在機械臂吸盤的基礎上加裝抓手，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線設計

2.2.1 小油漆桶上料設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設計

小油桶打包采用主缸公稱推力1600 KN,液壓系統工作壓力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計：在機旁操作臺或通過遙控器操作按下側蓋操作按鈕，側蓋向下運動，蓋好后觸發接近開關停止。向打包機壓縮倉內裝小桶原料，當壓縮倉裝滿后，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，觸發頂蓋極限開關，通過PLC控制主油泵電機開始工作，壓縮倉開始壓縮，從水平方向對小桶進行擠壓，形成壓塊后，壓力到達21 MPa時，觸發打包機壓力繼電器，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，側蓋向上運動打開，觸發接近開關后，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，實現小桶自動控制打包、運輸作業。

2.2.3 小桶打包壓塊自動搬運設計

定制1臺由PLC控制的6軸關節氣動機器人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的自動控制流程設計：當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，觸發接近開關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位，觸發接近開關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運至成品區（叉車作業遮擋光柵時，機器人3暫停作業）[4]。

3 結論

廢油桶打包自動化項目實施后,具有以下幾方面的優勢：

3.1 實現產線自動化

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

3.2 環保達標

廠房油桶打包間內實現無人化連續性作業，廢油液自動收集，粉塵、VOCs有害刺激性氣體通過除塵系統環保化處理，避免了人員在存在有害因素的空間內作業。

3.3 經濟效益提升

改變了原生產線打包機設備陳舊、功率大、能耗高、維護成本高的現狀，同時降低了人工成本。

3.4 社會效益提升

本項目設計，可實現武鋼廠區內的廢油桶自動化無害處置，符合城市鋼廠發展需求。項目產能設計可回收武漢市汽車、化工等行業產生的廢油桶，并實現其環保處置、資源化利用。