呂旭東，姜凱，高銘，俞立

（杭州浙達精益機電技術(shù)股份有限公司，浙江 杭州 310000）

1 前言

鋼管自動成型打捆生產(chǎn)線，浙達精益公司在2006年就成功用于管加工生產(chǎn)線上。目前鋼管自動成型打捆生產(chǎn)線已經(jīng)廣泛應(yīng)用鋼管生產(chǎn)線。鋼管成型打捆設(shè)備均是采取六邊形或者梯形的方式將鋼管堆垛、打捆。以前三根鋼管組捆是自動成型后手動打捆。隨著自動化要求不斷提高，寶鋼、達力普、常寶都提出三根管自動成型打捆的要求。由于自動打捆需要倒三角形堆垛，先由自動成型機構(gòu)進行堆垛成型，然后再輸送到自動打捆機上進行打捆操作。打捆之后用輸送機構(gòu)輸出管捆。在自動打捆時下層是單根鋼管，上層是兩根鋼管，而正常的輸送時需要下面2根鋼管上面1根鋼管保證管捆輸送的穩(wěn)定，因此需要將3根鋼管的倒三角形翻過60°角，轉(zhuǎn)變成下層是2根鋼管，上層是1根鋼管。在管捆沒有離開打捆區(qū)域之前管捆外形為倒三角形，

需要用捆形保持器保持管捆穩(wěn)定。管捆離開自動打捆區(qū)域后，由翻轉(zhuǎn)機構(gòu)將管捆翻轉(zhuǎn)過60°角，管捆轉(zhuǎn)變成下層是2根鋼管，上層是1根鋼管，管捆就可以和其他管捆一樣在成型打捆生產(chǎn)線上進行輸送、稱重、儲存。

2 自動成型打捆生產(chǎn)線

2.1 自動成型打捆生產(chǎn)線工藝流程

主要工作流程如下：

鋼管經(jīng)輸送機構(gòu)進入上料工位（進料）—對齊（單根）—上料（鏈）— 二次對齊（單根）— 一層鋼管計數(shù) —管層移位（磁盤吊）— 管層碼放 — 管捆軸向輸出 —

自動打捆 — 管捆經(jīng)輸送鏈運至中間庫（含管捆稱重臺架）— 出料（天車）。

2.2 自動成型打捆生產(chǎn)線功能概述

2.2.1 上料、計數(shù)、對齊、管層形成機構(gòu)

單層鋼管的形成過程如圖1所示。該過程主要由上料、計數(shù)、對齊、管層形成、管層輸送至磁盤吊起吊位置等幾個動作組成。單根鋼管由上料送至對齊工位，對齊并計數(shù)后再通過上料鏈將已計數(shù)了的拔到計數(shù)鏈上，計數(shù)鏈上鋼管數(shù)達到該層所需的鋼管數(shù)時，轉(zhuǎn)動計數(shù)鏈把該層鋼管推到管層形成機構(gòu)上。啟動管層推緊機構(gòu)和管排抬升機構(gòu)后等待電磁吊吊運。

圖1 管層形成機構(gòu)

2.2.2 電磁吊吊裝機構(gòu)

電磁吊吊裝機構(gòu)如圖2所示。吊裝過程主要包括電磁鐵的上下、水平兩個方向的運動。由控制系統(tǒng)計數(shù)出當前管層的中心位置，并將計算值傳送給伺服系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)通過同步帶驅(qū)動電磁鐵水平運動機架運行到指定位置?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)不同管徑、電磁鐵的當前位置計算需要運動的距離，并將計算值傳送給伺服系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)通過鏈傳動驅(qū)動電磁鐵上下運動機架運行到指定位置，結(jié)合電磁鐵的水平移動實現(xiàn)管層的組捆工作。

圖2 電磁吊吊裝運動機構(gòu)

2.2.3 管捆輸出

成形輸送鏈上有保持管捆形狀的斜支架，根據(jù)不同底層的管層長度，須手動調(diào)節(jié)成形器側(cè)輥底邊的長度。電磁吊在成形輸送鏈上碼放形成要求的管捆形狀。成形結(jié)束，成形輸送鏈將管捆軸向輸送至自動打捆機處進行自動打捆。

2.2.4 自動打捆

自動打捆機主要由打捆頭、機架、導(dǎo)帶機構(gòu)、蓄帶機構(gòu)、鋼帶更換輔助裝置等組成。成型后的管捆由管捆輸送機構(gòu)，將管捆需打捆位置移動到打捆機打捆位置，系統(tǒng)控制自動打捆開始打捆。一道打完后系統(tǒng)控制管捆輸送機構(gòu)輸送至下一道管捆打捆位置，輸送到打捆機打捆位置，自動打捆開始打捆重復(fù)至該捆需打捆的位置上全部打上鋼帶。

2.2.5 管捆輸送及儲存

打完捆的管捆由幾組輸送鏈輸送至管捆儲存區(qū)域。整個儲存區(qū)域由兩組輸送鏈組成。凸輪機構(gòu)抬起輸送鏈1的一端，使管捆從管捆輸送鏈脫離落到輸送鏈1上。驅(qū)動輸送鏈1，管捆從輸送鏈1移到輸送鏈2上，到達儲料區(qū)，等待天車將管捆吊走。

2.2.6 電氣部分

圖3所示為打捆機電氣控制系統(tǒng)設(shè)計框圖。電控系統(tǒng)實現(xiàn)鋼管成型各個過程的協(xié)調(diào)、過程的跟蹤、各種工位信息的傳輸、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)管理。整個系統(tǒng)通過總線方式將PLC、工控機、變頻器等連接起來，組成一個層次分明的控制網(wǎng)絡(luò)。并且配置HMI人機界面，HMI與L2計算機通訊直接調(diào)取鋼管參數(shù)（爐批號、合同數(shù)量、管捆數(shù)等），根據(jù)合同數(shù)量，需具備控制尾料數(shù)量，優(yōu)化成捆數(shù)（比如，5根成捆的，最后8根需分成4根、4根成捆，即分配尾捆數(shù)量以不調(diào)節(jié)成型框為原則）同時HMI也可設(shè)置鋼管、打捆參數(shù)?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計自動、半自動、手動檢修等三種工作方式。

圖3 打捆機系統(tǒng)電氣系統(tǒng)組成圖

2.3 捆型保持機構(gòu)

捆型保持機構(gòu)由二組可轉(zhuǎn)動擋輥、擋輥間距調(diào)節(jié)機構(gòu)、座架等組成。擋輥只在三根鋼管組捆時使用，其他管捆作業(yè)時擋輥放平。擋輥上包覆橡膠，用以減少擋輥對鋼管表面的損傷。氣缸驅(qū)動擋輥的轉(zhuǎn)動。擋輥間距調(diào)節(jié)機構(gòu)是利用中間定位的絲桿一邊為左旋，另一邊為右旋，分別驅(qū)動左右二組擋輥，絲桿轉(zhuǎn)動時左右二組擋輥同時分開或同時靠近。在三根鋼管組捆使用時，通過轉(zhuǎn)動絲桿讓擋輥貼近管捆。對于帶接箍的管捆擋輥需要接箍通過后轉(zhuǎn)起，保護環(huán)接近時放下。

2.4 翻轉(zhuǎn)機構(gòu)

如圖4所示，三根圓管的管捆側(cè)翻裝置，左側(cè)擋輥固定在左側(cè)擋輥座上，左側(cè)擋輥座定位在左轉(zhuǎn)軸上，左轉(zhuǎn)軸固定在左滑塊上。左側(cè)擋輥座的曲柄于左氣缸相連，左氣缸為雙行程氣缸，多加一個行程用于推動管捆翻轉(zhuǎn)，左氣缸底座固定在左滑塊上，左側(cè)擋輥、左氣缸隨左滑塊一起移動。右側(cè)擋輥通過直線導(dǎo)軌副連接右側(cè)擋輥座，緩沖氣缸一端與右側(cè)擋輥相連，另一端與右側(cè)擋輥座相連，用緩沖氣缸來消除管捆在翻轉(zhuǎn)過程中管捆與擋輥間的相對移動，保護管捆漆膜。右側(cè)擋輥座定位在右轉(zhuǎn)軸上，右轉(zhuǎn)軸固定在右滑塊上。右側(cè)擋輥座的曲柄與右氣缸相連，右氣缸底座固定在右滑塊上，右側(cè)擋輥、右氣缸隨右滑塊一起移動。滑塊調(diào)節(jié)機構(gòu)是利用中間定位的絲桿一邊為左旋，另一邊為右旋，分別驅(qū)動左右滑塊，絲桿轉(zhuǎn)動時左右滑塊同時分開或同時靠近。通過轉(zhuǎn)動絲桿讓擋輥貼近管捆。對于帶接箍的管捆擋輥需要接箍通過后轉(zhuǎn)起，其他管捆作業(yè)時擋輥放平。

圖4 翻轉(zhuǎn)機構(gòu)

3 結(jié)語

隨著捆型保持機構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機構(gòu)與成型打捆生產(chǎn)線的結(jié)合，客戶需要的管捆都可以在成型打捆生產(chǎn)線上自動完成，直接提高了鋼管廠實現(xiàn)全自動生產(chǎn)的能力。