1 概述

    邯鋼二軋廠型鋼自動(dòng)堆垛設(shè)備已得到應(yīng)用，滿足了型鋼自動(dòng)堆垛的需要。對(duì)減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高型鋼的包裝質(zhì)量，增強(qiáng)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益創(chuàng)造了良好的條件。在我國(guó)的鋼材行業(yè)中，鋼材包裝質(zhì)量與國(guó)外同行業(yè)相比相對(duì)較差，多為人工堆垛。存在諸多缺點(diǎn)：

    1)生產(chǎn)效率低，使軋制生產(chǎn)與包裝產(chǎn)生脫節(jié)，造成中間庫(kù)存大。

    2)勞動(dòng)強(qiáng)度大，人工費(fèi)用高。

    3)包裝質(zhì)量差，很難達(dá)到咬合堆垛，緊密平齊。

    該套設(shè)備很好的解決了以上問(wèn)題。該生產(chǎn)線采用PLC機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，其碼垛方式槽鋼是3根/層，8層/垛，角鋼為3根，2根交替式堆垛結(jié)構(gòu)，堆垛速度約為5min/捆，堆垛的型鋼品種為14#～20#槽，12.5#～14#角鋼，定尺長(zhǎng)度范圍≤10m。自使用以來(lái)，效果良好。完全符合國(guó)家堆垛包裝標(biāo)準(zhǔn)GB2101-89。

2 設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及組成

    型鋼自動(dòng)堆垛的生產(chǎn)線，主要由以下設(shè)備組成：

    1)幾組輸送輥道；

    2)1#、2#撥鋼機(jī)；

    3)鏈條式移鋼檢查臺(tái)架；

    4)改尺鋼收集機(jī)構(gòu)及處理臺(tái)架；

    5)堆垛移鋼臺(tái)架；

    6)分組機(jī)構(gòu)；定位機(jī)構(gòu)；

    7)平移堆垛機(jī)構(gòu)；翻轉(zhuǎn)堆垛機(jī)構(gòu)；

    8)垛臺(tái)升降機(jī)構(gòu)；

    9)鋼垛壓緊機(jī)構(gòu)；

    10)升降鋼垛運(yùn)輸輥道。

    輸送輥道選用單傳輥道，當(dāng)非連續(xù)的少數(shù)電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，不影響其他電機(jī)的使用。1#、2#撥鋼機(jī)選用鏈條撥爪拽引；鏈條(平速片)速度0.34m/s。改尺鋼的收集機(jī)構(gòu)選用氣動(dòng)；分組、定位機(jī)構(gòu)、平移、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、升降、壓緊機(jī)構(gòu)均采用液壓驅(qū)動(dòng)。電機(jī)拖動(dòng)全部采用交流，控制采用KJW-300N無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)柜。

3 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

    選用了OMRON公司的C60型PLC，其控制系統(tǒng)傳感器分布在各動(dòng)作的極限位置。在PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)中，主要的檢測(cè)元件有：光電開(kāi)關(guān)、電磁感應(yīng)接近開(kāi)關(guān)、操作按鈕等，共計(jì)32個(gè)輸入信號(hào)。執(zhí)行部件主要有：輥道電機(jī)、分組和定位機(jī)構(gòu)、平移行走機(jī)構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、垛臺(tái)升降機(jī)構(gòu)、鋼垛壓緊機(jī)構(gòu)等28個(gè)輸出點(diǎn)。生產(chǎn)線中執(zhí)行元件和檢測(cè)元件的種類及數(shù)量較多，PLC所選型號(hào)要能滿足其控制系統(tǒng)I/O點(diǎn)分配需要，并適當(dāng)多空出幾個(gè)輸入點(diǎn)，以滿足生產(chǎn)改進(jìn)的需要。

    為了提高型鋼自動(dòng)堆垛生產(chǎn)線運(yùn)行的可靠性，保證人機(jī)結(jié)合工作方式下的人身安全，除選用優(yōu)質(zhì)元件外，還采用了許多有效的保護(hù)措施。例如：為了保證型鋼在運(yùn)行過(guò)程中的可靠性，設(shè)置了編組限位光電開(kāi)關(guān)和極限位牲的電磁感應(yīng)接近開(kāi)關(guān)，其信號(hào)輸入PLC中，決定是否下一個(gè)程序開(kāi)始，或者實(shí)現(xiàn)緊急停車。除此之外，還有變頻過(guò)流保護(hù)，液壓系統(tǒng)壓力檢測(cè)、故障指示、零位保護(hù)、安全線報(bào)警等。為了提高系統(tǒng)的可維護(hù)性，在操作盤(pán)上設(shè)置了狀態(tài)信息指示和故障顯示，并設(shè)有手動(dòng)裝置，當(dāng)自動(dòng)出現(xiàn)故障時(shí)，可靠手動(dòng)操作實(shí)現(xiàn)碼垛。在PLC系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置了故障自動(dòng)診斷功能。當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)就自動(dòng)停車，實(shí)現(xiàn)自我保護(hù)，并在PLC顯示器上有燈光閃爍，提醒故障點(diǎn)。為了便于操作，縮短維修時(shí)間，在PLC控制軟件中，巧妙地運(yùn)用了HR保持型繼電器和計(jì)數(shù)器的保持性，使得碼垛生產(chǎn)線可以在任意時(shí)刻停車，在排除故障后，不必手動(dòng)調(diào)整即可繼續(xù)正常運(yùn)行。其控制系統(tǒng)的工作流程如圖1所示。

圖1 控制系統(tǒng)的工作流程

4 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

    1)保證自動(dòng)堆垛系統(tǒng)連續(xù)正常工作，在矯直后的型鋼上檢查臺(tái)架時(shí)，應(yīng)保證鋼與鋼之間有一定的間距，這樣就要求1#撥鋼機(jī)每撥完一根鋼，檢查臺(tái)架上鏈條移動(dòng)一定距離，以保證鋼的檢驗(yàn)，改尺鋼的收集，鋼材單根或雙根送入輸送輥道。

    2)由于型鋼中槽鋼堆垛要求每層三根相咬合在一起，角鋼堆垛需要先三根后兩根，通過(guò)平移和翻轉(zhuǎn)交替動(dòng)作完成，為此需要可靠、準(zhǔn)確的分組、定位機(jī)構(gòu)。以滿足不同品種、規(guī)格型鋼的堆垛。其中角鋼分組僅在生產(chǎn)角鋼時(shí)使用，在槽鋼生產(chǎn)時(shí)需要打到降落位置，然后停角鋼分組的控制柜，以免誤操作。

    3)由于型鋼堆垛在翻轉(zhuǎn)過(guò)程中0°～90°型鋼設(shè)備重力與翻轉(zhuǎn)動(dòng)力方向相反，而在90°～180°時(shí)，型鋼及設(shè)備重力與翻轉(zhuǎn)動(dòng)力相同，這樣就有一個(gè)向下的加速度，如果任其自然翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生劇烈抖動(dòng)，容易造成事故，以至該設(shè)備不能正常使用。因此在設(shè)計(jì)中采用了液壓閥進(jìn)行保壓，很好地解決了上述問(wèn)題，使該設(shè)備在翻轉(zhuǎn)過(guò)程中非常平穩(wěn)。系統(tǒng)的工作壓力為8～10MPa。根據(jù)實(shí)際情況可調(diào)整。

    4)型鋼堆垛時(shí)，垛臺(tái)每放一層鋼，必須自動(dòng)下降一定高度，保證垛臺(tái)平面始終保持在原始高度。

5 結(jié)束語(yǔ)

    二軋廠自行研制的型鋼自動(dòng)堆垛機(jī)報(bào)警功能強(qiáng)，可靠性和自動(dòng)化程度高；操作靈活方便；完全適應(yīng)型鋼自動(dòng)堆垛的需要。自動(dòng)堆垛機(jī)的投入使用，大大減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，并改善了工人的工作環(huán)境。使用效果良好，具有廣泛的推廣價(jià)值。

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