自动拆带机在常化酸洗机组的应用

摘要：随着德国“工业4.0”，“中国制造2025”等概念的到来，智能制造已经成为当今制造业的发展趋势。工业机器人替代人工生产是未来制造业重要的发展趋势，是实现智能化的基础，也是未来实现工业自动化、数字化、智能化的保障。为此，首钢智新电磁材料（迁安）股份有限公司投巨资对常化酸洗产线进行智能化改造，引入自动拆带机、自动打捆机、自动贴标机、智能仓储等。本文主要结合自身工作实践，对自动拆带机在常化酸洗机组的应用现状及优势进行分析。

关键词：智能制造；工业机器人；自动拆带机；

前言

首钢智新电磁材料（迁安）股份有限公司的常化酸洗机组主要负责中高牌号无取向硅钢和取向硅钢轧制前的常化热处理和酸洗。生产过程需要生产线操作人员在入口处对每个钢卷上的捆带人工拆除，便于后续打开钢卷。人工拆除捆带不仅劳动强度大、作业效率低，而且还存在较大安全隐患，特别是带头上翘钢卷人工拆捆，极易弹开伤人。自动拆带机的引入可以很好的减小工人劳动强度，降低作业风险，保障作业的效率。

1.自动拆带机的组成和技术参数

1.1 自动拆带机的组成

自动拆带机由机械系统、驱动系统、控制系统和感知系统四大部分。

（1）机械系统。自动拆带机的机械系统包括机身、臂部、拆带机头，构成一个多自由度的机械系统。拆带机头是直接装在手腕上的一个重要部件，它是执行捆带拆除具体执行部位。

（2）驱动系统。自动拆带机的驱动系统是指驱动拆带机运动部件动作的装置，也就是其动力装置，驱动装置主要是驱动机械系统动作的。驱动源的执行部件大多安装在操作机的运动部件上，所以要求它的结构小巧、重量轻、工作平稳。电气驱动系统是工业机器人中应用最普遍的，可以分为步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机三种驱动形式。

（3）控制系统。自动拆带机的控制系统相当于机器人的“大脑”，它操纵机器人是通过各种控制电路硬件和软件的结合，并协调机器人与生成系统中其他设备的关系。控制系统主要是根据自动拆带机的作业指令程序及从传感器反馈回来的信号来完成任务，控制拆带机的执行机构，使其完成规定的运动和功能。

1.2自动拆带机的技术参数

钢卷外径：900-2100㎜，捆带尺寸：厚度0.9㎜*31.75㎜*3.14m-6.6m，捆带强度：930Mpa，捆带材质：Q345B，捆带方向：周向，捆带道数：周向最多3道（左中右），捆带扣形式：半自动打包扣1*32*55压紧。

2.自动拆带机的工作流程及关键技术

2.1自动拆带机的工作流程

自动拆捆带机是将人工智能、视觉识别、工业控制和工程机械等技术充分融合的智能集成系统。具体拆带流程如下：

自动拆带机的动作以工业六轴机器人为基础，根据设备及生产需求编订程序来实现自动捆带拆除。当钢卷运送到拆捆工位（地辊站）后，L1将“钢卷运输锁定”，带 “开始拆捆”命令发送至自动拆带机后，启动拆捆作业。拆带机携带机头移动到钢卷正上方，机器人先通过安装在机头上的的激光测距传感器检测钢卷的外径，之后拆带机发送 “地辊旋转”命令给L1，地辊转动，通过激光和视觉系统，综合判断带头位置，最终带头旋转至规定位置。之后通过激光检测捆带数量、位置、捆带扣位置信息，确认为单根捆带在地辊凹槽位置且拆除部位无捆带扣后，启动拆除捆带，并将钢卷运输至收集装置，缠绕正体积小的圆盘后排至废钢斗，至此，捆带拆除结束。

2.2自动拆带机的关键技术

为保证拆捆带及捆带收集的成功率、安全性和可靠性，该机器人在一代拆带机器人基础上，引入多项关键技术，这些技术包括：采用工业六轴机器人，提高系统的柔性和智能性；采用2D激光扫描成像技术，自动检测钢卷外径、捆带数量及位置、钢卷带头位置，引导机器人精准定位至捆带，精准避开捆带扣；创新开发了拆捆头与机器人浮动连接装置，在拆捆头接触钢卷前，拆捆头与机器人的大刚度确保拆捆头定位精准；在拆捆头接触钢卷后，拆捆头与机器人的小刚度确保拆捆头与钢卷贴服紧密，提高剪切及铲除成功率；将捆带铲起和夹持装置合并组合，开发了捆带铲起检测装置，提高捆带拆除的成功率及可靠性；捆带收集装置创新性采用“三辊”矫弯方式，将捆带缠绕成圆盘，体积更小，效率更高，大幅提高捆带收集的可靠性和安全性。

3.自动拆带机的使用方法及常见故障故障处置

3.1自动拆带机的使用方法

在主操作界面查看拆带启动条件，确认拆带机具备启动条件，若条件不满足，根据提示信息逐项恢复，待条件全部满足启动拆带即可。

拆带机包含自动操作和手动操作两种模式：

（1）自动操作：机器人启动后，系统处于待命状态，接收到产线PLC系统发送的拆带请求，开始出声预警，2秒后系统开始拆带，声音报警持续20秒，完成一个循环之后，又进入待命状态，等待拆带请求信号。

（2）手动操作：手动点动主操作盘上的“启动拆带流程”按钮或者操作界面上的“拆带开始”选项，拆带机启动拆带，完成一个完整工作过程。

3.2 自动拆带机常见故障处置

拆带机出现报警后，大部分情况会自动回到原位；如果未自动回到原始位，则人工确认现场设备状态，确认无干涉后，执行机器人回原始位操作，同时，将主操作箱的转换开关转到【禁用】模式（注意：请以触摸屏上的投入和禁用状态为准，不要以旋钮位置确认，因旋钮不到位，状态信号是发不到PLC的），按照操作手册排查问题原因及故障排除，一下介绍几种发生频率高的故障及处理方法。

3.2.1钢带不在凹槽内报警处理方法

（1）出现钢带不在凹槽内报警机器人会自动回到作业原点位置并将报警信号发给产线L1系统。

（2）此时可以在确保安全的前提下手动操作运卷小车挪动钢卷至捆带在凹槽内，重新启动拆带机自动拆带，或者选择人工拆带。

（3）及时恢复拆带机至自动模式。

3.2.2机头压在钢卷不动

发生机头压在钢卷不动的情况是，可通过拆带机示教器将拆带机操作到原始位置，再将系统投入使用，具体步骤如下

（1）在拆带机手操器上点击“确认”机器人报警

（2）按主操作箱上拆带系统的【复位】按钮

（3）把主操作箱拆带系统切为【本地】

（4）按拆带机回原位按钮（机器人延时3秒动作，请等待）

（5）拆带机动作停止前把主操作箱切为【远程】，拆带机回到原位即可。

（6）系统恢复完成。

3.2.3收集装置卡带处理方法

（1）将主操作箱切为【禁用】。

（2）出现收集装置卡带情况，拆带机不动作时，将主操作箱切为【本地】，将刀铲收回，拆带机会自动回到原位。

（3）将收集相关设备恢复到初始状态（切为【远程】，可按自动恢复初始状态；切为【本地】，可手动控制所有单体设备动作恢复到原位，切记保护插销要插好，关闭气源，下缠绕电机供电），人工处理卡带。

（4）处理完成后，可切为【远程】、【投入】状态。

注意：人工处理现场故障时，须将系统切为禁用，将转到本地模式，将机器人回原位后，再处理机头或收集装置的相关报警。

4.结束语

自动拆带机在常化酸洗机组的应用具有作业周期短、运行速度快、高稳定性和高可靠性等优点，能大幅提升工业生产效率，降低生产成本，替代人工重复性劳动，降低工人劳动强度，应用前景十分广阔。为了增强自动拆带机为代表的智能化设备的应用，需要加强人才培养，技术创新与性能优化等工作，推动智能化设备更好地服务生产，提质创效。

参考文献：

《智能化技术在电气工程自动化中的应用价值研究[J]》-------------------------王卓娅2014年

《工业机器人在智能制造中的应用研究[J]》-------------------------孙红英2020年

《工业机器人技术的发展与应用综述[J]》-------------------------计时鸣，黄希欢2015年