全自动免扣打捆机在锌熔铸中的应用

2020-06-17熊洪波吕亚彪

有色金属设计 2020年1期

熊洪波，吕亚彪，张春

(云南驰宏锌锗股份有限公司会泽冶炼分公司，云南会译 654200)

0 引言

在当今市场经济的情况下，产品的质量和形象是企业生存和发展的决定性因素之一，在有色金属的国际期货交易市场，对交易产品都有严格的捆扎包装要求，既要打包牢固，又要求在运输过程中有足够缓冲保护货物，还要避免有色金属不被打包带污染，影响美观、质量。锌锭是一种贵重的、稀缺性的工业产品，其单件重量大、搬运频率高、长途运输、高纯度等特点，锌锭捆包质量直接影响锌锭的质量与销售，成品的包装质量已逐步成为影响企业升级和获得经济效益的重要因素。锌锭的精整包装作为锌冶炼生产的最后一道工序，锌锭打捆机是捆扎锌锭金属材料必须的关键设备。传统的人工包装效率低，工作强度大，作业环境差，而且易产生散捆、混号的情况，从而大大制约了锌锭产量的提高。

为了更好地适应市场需求，提高企业的竞争力，在现有技术和生产条件下，引进全自动免扣钢带打捆机的关键技术对传统的人工包装进行改造是非常有必要和有意义的。

1 全自动免扣钢带打捆机系统构成及工作原理

1.1 系统构成

免扣全自动钢带打捆机是通过PLC控制系统控制设备打捆机头升降和打捆机头工作，并配合输送线及顶升旋转设备实现锌锭自动打捆功能的一种自动化设备。其主要由旋转顶升工件台、横移机构、打捆机头升降机构、穿带导槽及穿箭机构、导带机构、带盘机构、气动系统、控制系统等组成。其总体结构见图1。

1.1.1 旋转顶升工件台

主体由伺服马达、涡轮旋转机构，顶升油缸、工件平台组成，主要负责锌垛的顶升旋转，配合打捆机实现锌垛井字捆带打包。

1.横移机构；2.减速电机；3.穿箭机构；4.导带槽1；5.导带槽2；6.打捆机头；7.机头升降机构；8.导带槽2；9.穿带导槽机构；10.导带轮机构

图1 免扣全自动钢带打捆机结构总图

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

1.1.2 横移机构

主体由方钢管焊接构成，美观牢固。主框架通过其本身安装的驱动电机带动齿轮与底座上安装的齿条的啮合在导轨上进行平移。通过行程开关检测其所在位置。

1.1.3 打捆机头升降机构

打捆机头升降机构由压垛到位检测机构和机头浮动安装支架等组成。升降传动机构安装到直线导轨上，用气缸驱动其上下移动

1.1.4 打捆机头

打捆机头主要由以下单元组成：

1)捆带输送单元：用于捆带的送带及收带。使用伺服电机或气马达驱动送带轮，实现捆带按设定长度送带并收带至包裹被打包物体表面。

2)张紧单元：用于捆带的张紧。使用气马达通过减速箱驱动张紧轮实现捆带最终张紧，达到设定拉力。

3)咬扣单元：用于捆带咬合做扣切断。使用二合一气缸驱动咬扣夹钳实现对捆带的夹紧、切断及咬扣，完成打包功能。内置吹扫装置每次做扣后吹扫清理杂质。

4)导带门单元：用于捆带的导向送带。使用气缸带动导带门翻转开合，实现送带时形成捆带输送通道，并内置到位传感器检测捆带送带结束。

5)附加夹紧单元：用于对捆带的附加夹紧。使用气缸对机头捆带入口处的捆带施加制动力，实现对捆带的额外夹紧。

6)电磁阀岛单元：用于控制各单元的气动元件。

1.1.5 穿带导槽及穿箭机构

穿带导槽及穿箭机构是钢带行走的轨道，其中穿箭机构部分的导槽是可伸缩的，在穿带时伸出，在输送线移动时缩回。穿带导槽、穿箭机构及打捆机头三个部分组成了一个闭环回路，使自动打捆机头能够完成一个完整的送带打包过程。

1.1.6 导带机构

送带导槽机构分为三部分，分别是导向轮机构，导带管机构和导带机构。从带盘车穿出的捆带通过导向轮机构穿入导带管中，再经过导带机构的两个导向轮最终穿入打包机头入带口。

1.1.7 带盘机构

带盘机构用于捆带的储存及供带。带盘机构由支架、定轮组、动轮组、送带盘机构、减速电机等组成。带盘车储带盘上可以安装外购的标准捆带带卷，储带盘通过带抱闸的减速电机的正反转功能实现捆带的送带收带。

1.1.8 气动系统构成。

气动系统由气源处理单元、阀岛、气缸及执行元件组成。自动运行依靠PLC给出的电平指令驱动阀岛阀片切换实现气缸的往复动作。

1.1.9 控制系统

控制系统选用德国西门子的SIMATICS7—1200系列PLC，该系列具有紧凑的、模块化、可扩展性强、灵活度高等优点，可实现最高标准工业通信的通信接口以及一整套强大的集成技术功能，使该控制器成为完整、全面的自动化解决方案的重要组成部分。

人机交互采用的是西门子SIMATIC HMI KTP1200系列人机界面，该系列具有集成和兼容性强、环境耐受力强、功能强大等优点。通过人机交互界面可以实现对打捆机的运行状态查看、位置校准、参数设置、输入输出查看、故障报警查询、查看帮助文件功能。

图2 人机界面

1.2 全自动免扣钢带打捆机工作原理

打捆机又称打包机或捆包机，是使用捆扎带缠绕产品或包装件，然后咬紧捆扎带接头，收紧多余捆扎带，并通过张紧装置使捆扎带紧紧缠绕在产品或包装件表面，再使咬扣夹钳实现对捆带的夹紧、切断及咬扣，完成打包功能。打捆机的功用是使钢带能紧贴于被捆扎包件表面，保证包件在运输、贮存中不因捆扎不牢而散落，同时还应捆扎整齐美观。其工作流程见图3。