沙青林

（云南銅業(yè)股份有限公司 冶煉加工總廠物資采購部，云南 昆明 650000）

0 引言

人工進(jìn)行陰極銅板包裝，勞動(dòng)強(qiáng)度大，安全系數(shù)低，由于銅板重量大，銅板垛配重、稱量由人工完成稱量精度低，作業(yè)效率低。為了提高生產(chǎn)效率、安全操作性能，并使每垛陰極銅板重量符合期貨交易所要求，采用先進(jìn)的自動(dòng)化配重、精稱、包裝生產(chǎn)線是十分必要的。銅板垛稱量是陰極銅包裝工藝的重要組成部分，因此，稱量自動(dòng)化也即單垛銅板粗稱配重和精稱記錄自動(dòng)化是實(shí)現(xiàn)陰極銅包裝加工生產(chǎn)自動(dòng)化的必要環(huán)節(jié)。

1 陰極銅板包裝機(jī)組概述

陰極銅板包裝機(jī)組是用于陰極銅板垛打包的集機(jī)械、液壓、電氣、控制于一體的大型自動(dòng)化包裝設(shè)備。該機(jī)組可以根據(jù)陰極銅包裝工藝要求自動(dòng)完成陰極銅上料、粗稱配重、整形、壓緊、精稱重、檢查/套袋、噴碼、貼標(biāo)、打包、下料。其中粗稱配重和精稱記錄是包裝流程中的兩個(gè)組成重要單元。

2 粗稱配重單元設(shè)計(jì)

2.1 粗稱配重原理及機(jī)構(gòu)

自動(dòng)配重稱量系統(tǒng)是一種新型的配料稱量系統(tǒng)，不能等同于單純的稱重計(jì)量系統(tǒng)，為了達(dá)到稱量的目標(biāo)值需要由配重系統(tǒng)本身完成物料的給料過程，而不僅是對(duì)已有物料的稱量。它將定量給料、稱重計(jì)量系統(tǒng)等采用分布式控制系統(tǒng)的方式集成為一個(gè)完整系統(tǒng)，系統(tǒng)在運(yùn)行中將所稱得的實(shí)際重量隨時(shí)與按生產(chǎn)工藝要求預(yù)置在控制儀器中的理論需求重量相比較，并自動(dòng)調(diào)整給料設(shè)備，對(duì)給料量進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整和補(bǔ)償，使得實(shí)際給料量緊緊跟蹤預(yù)置量，其差值在一很小范圍內(nèi)，這個(gè)差值與預(yù)定值的百分比就是給料精度。

粗稱配重主要是為使銅板垛滿足上海期貨交易所陰極銅包裝重量標(biāo)準(zhǔn)，而進(jìn)行銅板垛稱量，然后對(duì)不滿足要求的銅板垛加片或減片以保證其滿足要求。根據(jù)工藝要求設(shè)計(jì)出自動(dòng)粗稱配重機(jī)構(gòu)，如圖1 所示。

圖1 粗稱配重單元

升降鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)把銅摞板抬放到支架2-2 上，支架2-2 落在電子秤2-1 上，當(dāng)銅摞板放上后，電子秤就自動(dòng)秤出銅摞板的重量，并將信息傳給控制計(jì)算機(jī)?？刂朴?jì)算機(jī)根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，發(fā)出加片還是減片的指令。吸盤2-3 裝在吸盤架2-4 上，吸盤2-4 裝在滑車2-8 上，滑車2-8 由直線導(dǎo)軌2-5 支撐，氣缸2-6 可以推動(dòng)滑車2-8 沿導(dǎo)軌移動(dòng)。吸盤可以把秤上銅板摞的銅板吸起來放到儲(chǔ)存工位；也可以把儲(chǔ)存工位的銅板吸起來加到正在秤量的銅板摞上。儲(chǔ)存銅板摞2-9 由輸送車2-10 支撐，輸送車2-10 可以沿輕軌2-11 拉出。

2.2 粗稱配重過程

粗稱配重包括兩個(gè)動(dòng)作： 對(duì)工位上的物料進(jìn)行稱量及自動(dòng)配重。

自動(dòng)運(yùn)行過程中，檢測(cè)元件測(cè)到粗稱配重工位有料，在輸送鏈條下降到下限位后，延時(shí)5 秒開始稱量工位上物料的重量，然后進(jìn)行實(shí)際值與設(shè)定值的比較，會(huì)出現(xiàn)以下三種情況： ①重量超上限時(shí)，執(zhí)行減料動(dòng)作，將工位上的料取一塊到配重架上，并將板塊數(shù)減1。取板吸盤將重復(fù)此動(dòng)作，直到銅堆垛的重量處于設(shè)定值之內(nèi)；②重量超下限時(shí)，執(zhí)行加料動(dòng)作，從配重架上取一塊料放到工位上，并將板塊數(shù)加1。取板吸盤將重復(fù)此動(dòng)作，直到銅堆垛的重量處于設(shè)定值之內(nèi)；③重量在設(shè)定范圍內(nèi)，記錄當(dāng)前的板數(shù)量，并給出允許輸送鏈輸送標(biāo)志。

自動(dòng)配重分為： ①減料動(dòng)作過程： 自動(dòng)運(yùn)行過程中，收到減料請(qǐng)求，橫移的氣缸得電前進(jìn)；到達(dá)前限位后，升降的氣缸得電下降；吸盤物料檢測(cè)開關(guān)收到有料信號(hào)后，真空電磁閥得電，進(jìn)行吸板；延時(shí)后，升降的氣缸失電上升；到達(dá)上限位后，橫移的氣缸VS2 失電后退；到達(dá)后限位時(shí)，升降的氣缸得電下降；延時(shí)后，真空電磁閥并電放板；延時(shí)后，升降的氣缸VS3 失電上升，整個(gè)減料動(dòng)作結(jié)束；②加料動(dòng)作過程：自動(dòng)運(yùn)行過程中，收到加料請(qǐng)求，升降的氣缸得電并下降；吸盤物料檢測(cè)開關(guān)收到有料信號(hào)后，真空電磁閥得電，進(jìn)行吸板；延時(shí)后，升降的氣缸失電、上升；到達(dá)上限位后，橫移的氣缸得電、前進(jìn)；到達(dá)前限位后，升降的氣缸VS3 得電、下降；延時(shí)后，真空電磁閥VS4 失電、放板；延時(shí)后，升降的氣缸VS3 失電、上升；到達(dá)上限位，橫移的氣缸VS2 失電、后退；整個(gè)加料動(dòng)作結(jié)束。

3 精稱計(jì)量單元設(shè)計(jì)

為了對(duì)配重后符合交易重量要求的銅垛進(jìn)行在線精確計(jì)量，避免電子稱故障、零點(diǎn)飄移導(dǎo)致的物料重量偏差，精稱采用復(fù)稱工藝，將兩臺(tái)高精度的電子稱疊加在一起，同時(shí)對(duì)銅垛進(jìn)行稱量。精稱主要是將銅堆垛進(jìn)行再次稱重，以得出物料準(zhǔn)確的重量，并將重量上傳至計(jì)算機(jī)以供保存和標(biāo)簽打印。

精秤重單元機(jī)構(gòu)如圖2 所示，它由底座6-1、電子秤6-2、支架6-3 組成。底座6-1 落在地面上，電子秤6-2 安裝在底座6-1 上面。支架6-3 裝在電子秤6-2上。被秤的銅板被升降式鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)抬放到支架6-3上。電子秤自動(dòng)記錄被秤銅板的重量。并將數(shù)據(jù)存到計(jì)量統(tǒng)計(jì)計(jì)算機(jī)中。

圖2 精秤重單元

包裝機(jī)組電子秤為復(fù)式秤，可以保證在出現(xiàn)以下異常情況時(shí)，生產(chǎn)過程自動(dòng)暫停，并在計(jì)量統(tǒng)計(jì)計(jì)算機(jī)中顯示錯(cuò)誤信息并報(bào)警，在故障被處理前不能繼續(xù)生產(chǎn)：①電子秤在沒有物料時(shí)測(cè)量值不為 “0”；②主、副秤測(cè)量值超過規(guī)定偏差；③在規(guī)定時(shí)間內(nèi)測(cè)量值穩(wěn)定度不達(dá)標(biāo)；④物料重量不在預(yù)先設(shè)定的范圍之內(nèi)。主要是將銅堆垛進(jìn)行再次稱重，以得出物料準(zhǔn)確的重量，并將重量上傳至計(jì)算機(jī)以供保存和標(biāo)簽打印。

精稱工位記錄數(shù)據(jù)有自動(dòng)記錄精稱數(shù)據(jù)/人工記錄精稱數(shù)據(jù)兩種工作方式： ①自動(dòng)記錄精稱數(shù)據(jù)工作方式： 正常情況下精稱工位采用 “自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)” 模式，在T2-6 工位數(shù)據(jù)穩(wěn)定一段時(shí)間，且兩臺(tái)稱的讀數(shù)誤差在規(guī)定范圍內(nèi)時(shí)，才認(rèn)為數(shù)據(jù)有效，系統(tǒng)自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)提交到數(shù)據(jù)庫，由管理計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)確認(rèn)并打印標(biāo)簽，收到計(jì)算機(jī)的確認(rèn)信號(hào)，精稱數(shù)據(jù)才給出T2-6 工位準(zhǔn)備好信號(hào)。如得不到確認(rèn)信號(hào)T2-6 工位就一直不進(jìn)行下面的動(dòng)作；如果出現(xiàn)計(jì)算機(jī)或者PLC 與計(jì)算機(jī)的通訊故障，可點(diǎn)擊 “自動(dòng)記錄精稱數(shù)據(jù)” 按鈕將模式更改為 “人工記錄精稱數(shù)據(jù)” 模式，此時(shí)按鈕變成紅色；②人工記錄精稱數(shù)據(jù)工作方式： PLC與計(jì)算機(jī)不進(jìn)行通訊，精稱工位不受計(jì)算機(jī)確認(rèn)信號(hào)的限制，而且銅堆垛的重量也不會(huì)在計(jì)算機(jī)上保存，必須由人工記錄重量數(shù)據(jù)。

4 結(jié)束語

根據(jù)陰極銅自動(dòng)包裝機(jī)組對(duì)稱量系統(tǒng)的技術(shù)要求，設(shè)計(jì)了自動(dòng)粗稱配重、精稱系統(tǒng)。經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐證明，系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理、易于操作、維護(hù)方便、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、生產(chǎn)效率高、稱量精準(zhǔn)，具有良好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，在同類型設(shè)計(jì)中具有一定參考價(jià)值。

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