吕旭东，姜凯，高铭，俞立

（杭州浙达精益机电技术股份有限公司，浙江 杭州 310000）

1 前言

钢管自动成型打捆生产线，浙达精益公司在2006年就成功用于管加工生产线上。目前钢管自动成型打捆生产线已经广泛应用钢管生产线。钢管成型打捆设备均是采取六边形或者梯形的方式将钢管堆垛、打捆。以前三根钢管组捆是自动成型后手动打捆。随着自动化要求不断提高，宝钢、达力普、常宝都提出三根管自动成型打捆的要求。由于自动打捆需要倒三角形堆垛，先由自动成型机构进行堆垛成型，然后再输送到自动打捆机上进行打捆操作。打捆之后用输送机构输出管捆。在自动打捆时下层是单根钢管，上层是两根钢管，而正常的输送时需要下面2根钢管上面1根钢管保证管捆输送的稳定，因此需要将3根钢管的倒三角形翻过60°角，转变成下层是2根钢管，上层是1根钢管。在管捆没有离开打捆区域之前管捆外形为倒三角形，

需要用捆形保持器保持管捆稳定。管捆离开自动打捆区域后，由翻转机构将管捆翻转过60°角，管捆转变成下层是2根钢管，上层是1根钢管，管捆就可以和其他管捆一样在成型打捆生产线上进行输送、称重、储存。

2 自动成型打捆生产线

2.1 自动成型打捆生产线工艺流程

主要工作流程如下：

钢管经输送机构进入上料工位（进料）—对齐（单根）—上料（链）— 二次对齐（单根）— 一层钢管计数 —管层移位（磁盘吊）— 管层码放 — 管捆轴向输出 —

自动打捆 — 管捆经输送链运至中间库（含管捆称重台架）— 出料（天车）。

2.2 自动成型打捆生产线功能概述

2.2.1 上料、计数、对齐、管层形成机构

单层钢管的形成过程如图1所示。该过程主要由上料、计数、对齐、管层形成、管层输送至磁盘吊起吊位置等几个动作组成。单根钢管由上料送至对齐工位，对齐并计数后再通过上料链将已计数了的拔到计数链上，计数链上钢管数达到该层所需的钢管数时，转动计数链把该层钢管推到管层形成机构上。启动管层推紧机构和管排抬升机构后等待电磁吊吊运。

图1 管层形成机构

2.2.2 电磁吊吊装机构

电磁吊吊装机构如图2所示。吊装过程主要包括电磁铁的上下、水平两个方向的运动。由控制系统计数出当前管层的中心位置，并将计算值传送给伺服系统，伺服系统通过同步带驱动电磁铁水平运动机架运行到指定位置。控制系统根据不同管径、电磁铁的当前位置计算需要运动的距离，并将计算值传送给伺服系统，伺服系统通过链传动驱动电磁铁上下运动机架运行到指定位置，结合电磁铁的水平移动实现管层的组捆工作。

图2 电磁吊吊装运动机构

2.2.3 管捆输出

成形输送链上有保持管捆形状的斜支架，根据不同底层的管层长度，须手动调节成形器侧辊底边的长度。电磁吊在成形输送链上码放形成要求的管捆形状。成形结束，成形输送链将管捆轴向输送至自动打捆机处进行自动打捆。

2.2.4 自动打捆

自动打捆机主要由打捆头、机架、导带机构、蓄带机构、钢带更换辅助装置等组成。成型后的管捆由管捆输送机构，将管捆需打捆位置移动到打捆机打捆位置，系统控制自动打捆开始打捆。一道打完后系统控制管捆输送机构输送至下一道管捆打捆位置，输送到打捆机打捆位置，自动打捆开始打捆重复至该捆需打捆的位置上全部打上钢带。

2.2.5 管捆输送及储存

打完捆的管捆由几组输送链输送至管捆储存区域。整个储存区域由两组输送链组成。凸轮机构抬起输送链1的一端，使管捆从管捆输送链脱离落到输送链1上。驱动输送链1，管捆从输送链1移到输送链2上，到达储料区，等待天车将管捆吊走。

2.2.6 电气部分

图3所示为打捆机电气控制系统设计框图。电控系统实现钢管成型各个过程的协调、过程的跟踪、各种工位信息的传输、数据显示、数据管理。整个系统通过总线方式将PLC、工控机、变频器等连接起来，组成一个层次分明的控制网络。并且配置HMI人机界面，HMI与L2计算机通讯直接调取钢管参数（炉批号、合同数量、管捆数等），根据合同数量，需具备控制尾料数量，优化成捆数（比如，5根成捆的，最后8根需分成4根、4根成捆，即分配尾捆数量以不调节成型框为原则）同时HMI也可设置钢管、打捆参数。控制系统设计自动、半自动、手动检修等三种工作方式。

图3 打捆机系统电气系统组成图

2.3 捆型保持机构

捆型保持机构由二组可转动挡辊、挡辊间距调节机构、座架等组成。挡辊只在三根钢管组捆时使用，其他管捆作业时挡辊放平。挡辊上包覆橡胶，用以减少挡辊对钢管表面的损伤。气缸驱动挡辊的转动。挡辊间距调节机构是利用中间定位的丝杆一边为左旋，另一边为右旋，分别驱动左右二组挡辊，丝杆转动时左右二组挡辊同时分开或同时靠近。在三根钢管组捆使用时，通过转动丝杆让挡辊贴近管捆。对于带接箍的管捆挡辊需要接箍通过后转起，保护环接近时放下。

2.4 翻转机构

如图4所示，三根圆管的管捆侧翻装置，左侧挡辊固定在左侧挡辊座上，左侧挡辊座定位在左转轴上，左转轴固定在左滑块上。左侧挡辊座的曲柄于左气缸相连，左气缸为双行程气缸，多加一个行程用于推动管捆翻转，左气缸底座固定在左滑块上，左侧挡辊、左气缸随左滑块一起移动。右侧挡辊通过直线导轨副连接右侧挡辊座，缓冲气缸一端与右侧挡辊相连，另一端与右侧挡辊座相连，用缓冲气缸来消除管捆在翻转过程中管捆与挡辊间的相对移动，保护管捆漆膜。右侧挡辊座定位在右转轴上，右转轴固定在右滑块上。右侧挡辊座的曲柄与右气缸相连，右气缸底座固定在右滑块上，右侧挡辊、右气缸随右滑块一起移动。滑块调节机构是利用中间定位的丝杆一边为左旋，另一边为右旋，分别驱动左右滑块，丝杆转动时左右滑块同时分开或同时靠近。通过转动丝杆让挡辊贴近管捆。对于带接箍的管捆挡辊需要接箍通过后转起，其他管捆作业时挡辊放平。

图4 翻转机构

3 结语

随着捆型保持机构、翻转机构与成型打捆生产线的结合，客户需要的管捆都可以在成型打捆生产线上自动完成，直接提高了钢管厂实现全自动生产的能力。