1 概述
邯鋼二軋廠型鋼自動堆垛設(shè)備已得到應(yīng)用，滿足了型鋼自動堆垛的需要。對減輕工人的勞動強度，提高型鋼的包裝質(zhì)量，增強市場的競爭力，提高經(jīng)濟效益和社會效益創(chuàng)造了良好的條件。在我國的鋼材行業(yè)中，鋼材包裝質(zhì)量與國外同行業(yè)相比相對較差，多為人工堆垛。存在諸多缺點：
1)生產(chǎn)效率低，使軋制生產(chǎn)與包裝產(chǎn)生脫節(jié)，造成中間庫存大。
2)勞動強度大，人工費用高。
3)包裝質(zhì)量差，很難達到咬合堆垛，緊密平齊。
該套設(shè)備很好的解決了以上問題。該生產(chǎn)線采用PLC機實現(xiàn)自動控制，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，定尺長度范圍≤10m。自使用以來，效果良好。完全符合國家堆垛包裝標準GB2101-89。
2 設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計及組成
型鋼自動堆垛的生產(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；
3)鏈條式移鋼檢查臺架；
4)改尺鋼收集機構(gòu)及處理臺架；
5)堆垛移鋼臺架；
6)分組機構(gòu)；定位機構(gòu)；
7)平移堆垛機構(gòu)；翻轉(zhuǎn)堆垛機構(gòu)；
8)垛臺升降機構(gòu)；
9)鋼垛壓緊機構(gòu)；
10)升降鋼垛運輸輥道。
輸送輥道選用單傳輥道，當非連續(xù)的少數(shù)電機出現(xiàn)故障時，不影響其他電機的使用。1#、2#撥鋼機選用鏈條撥爪拽引；鏈條(平速片)速度0.34m/s。改尺鋼的收集機構(gòu)選用氣動；分組、定位機構(gòu)、平移、翻轉(zhuǎn)機構(gòu)、升降、壓緊機構(gòu)均采用液壓驅(qū)動。電機拖動全部采用交流，控制采用KJW-300N無觸點開關(guān)柜。
3 控制系統(tǒng)的設(shè)計
選用了OMRON公司的C60型PLC，其控制系統(tǒng)傳感器分布在各動作的極限位置。在PLC自動控制系統(tǒng)中，主要的檢測元件有：光電開關(guān)、電磁感應(yīng)接近開關(guān)、操作按鈕等，共計32個輸入信號。執(zhí)行部件主要有：輥道電機、分組和定位機構(gòu)、平移行走機構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機構(gòu)、垛臺升降機構(gòu)、鋼垛壓緊機構(gòu)等28個輸出點。生產(chǎn)線中執(zhí)行元件和檢測元件的種類及數(shù)量較多，PLC所選型號要能滿足其控制系統(tǒng)I/O點分配需要，并適當多空出幾個輸入點，以滿足生產(chǎn)改進的需要。
為了提高型鋼自動堆垛生產(chǎn)線運行的可靠性，保證人機結(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措施。例如：為了保證型鋼在運行過程中的可靠性，設(shè)置了編組限位光電開關(guān)和極限位牲的電磁感應(yīng)接近開關(guān)，其信號輸入PLC中，決定是否下一個程序開始，或者實現(xiàn)緊急停車。除此之外，還有變頻過流保護，液壓系統(tǒng)壓力檢測、故障指示、零位保護、安全線報警等。為了提高系統(tǒng)的可維護性，在操作盤上設(shè)置了狀態(tài)信息指示和故障顯示，并設(shè)有手動裝置，當自動出現(xiàn)故障時，可靠手動操作實現(xiàn)碼垛。在PLC系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置了故障自動診斷功能。當出現(xiàn)故障時就自動停車，實現(xiàn)自我保護，并在PLC顯示器上有燈光閃爍，提醒故障點。為了便于操作，縮短維修時間，在PLC控制軟件中，巧妙地運用了HR保持型繼電器和計數(shù)器的保持性，使得碼垛生產(chǎn)線可以在任意時刻停車，在排除故障后，不必手動調(diào)整即可繼續(xù)正常運行。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)計要點
1)保證自動堆垛系統(tǒng)連續(xù)正常工作，在矯直后的型鋼上檢查臺架時，應(yīng)保證鋼與鋼之間有一定的間距，這樣就要求1#撥鋼機每撥完一根鋼，檢查臺架上鏈條移動一定距離，以保證鋼的檢驗，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，通過平移和翻轉(zhuǎn)交替動作完成，為此需要可靠、準確的分組、定位機構(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)角鋼時使用，在槽鋼生產(chǎn)時需要打到降落位置，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)過程中0°～90°型鋼設(shè)備重力與翻轉(zhuǎn)動力方向相反，而在90°～180°時，型鋼及設(shè)備重力與翻轉(zhuǎn)動力相同，這樣就有一個向下的加速度，如果任其自然翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生劇烈抖動，容易造成事故，以至該設(shè)備不能正常使用。因此在設(shè)計中采用了液壓閥進行保壓，很好地解決了上述問題，使該設(shè)備在翻轉(zhuǎn)過程中非常平穩(wěn)。系統(tǒng)的工作壓力為8～10MPa。根據(jù)實際情況可調(diào)整。
4)型鋼堆垛時，垛臺每放一層鋼，必須自動下降一定高度，保證垛臺平面始終保持在原始高度。
5 結(jié)束語
二軋廠自行研制的型鋼自動堆垛機報警功能強，可靠性和自動化程度高；操作靈活方便；完全適應(yīng)型鋼自動堆垛的需要。自動堆垛機的投入使用，大大減輕了工人的勞動強度，并改善了工人的工作環(huán)境。使用效果良好，具有廣泛的推廣價值。
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