阴极铜自动包装生产线的称量系统设计

沙青林

（云南铜业股份有限公司 冶炼加工总厂物资采购部，云南 昆明 650000）

0 引言

人工进行阴极铜板包装，劳动强度大，安全系数低，由于铜板重量大，铜板垛配重、称量由人工完成称量精度低，作业效率低。为了提高生产效率、安全操作性能，并使每垛阴极铜板重量符合期货交易所要求，采用先进的自动化配重、精称、包装生产线是十分必要的。铜板垛称量是阴极铜包装工艺的重要组成部分，因此，称量自动化也即单垛铜板粗称配重和精称记录自动化是实现阴极铜包装加工生产自动化的必要环节。

1 阴极铜板包装机组概述

阴极铜板包装机组是用于阴极铜板垛打包的集机械、液压、电气、控制于一体的大型自动化包装设备。该机组可以根据阴极铜包装工艺要求自动完成阴极铜上料、粗称配重、整形、压紧、精称重、检查/套袋、喷码、贴标、打包、下料。其中粗称配重和精称记录是包装流程中的两个组成重要单元。

2 粗称配重单元设计

2.1 粗称配重原理及机构

自动配重称量系统是一种新型的配料称量系统，不能等同于单纯的称重计量系统，为了达到称量的目标值需要由配重系统本身完成物料的给料过程，而不仅是对已有物料的称量。它将定量给料、称重计量系统等采用分布式控制系统的方式集成为一个完整系统，系统在运行中将所称得的实际重量随时与按生产工艺要求预置在控制仪器中的理论需求重量相比较，并自动调整给料设备，对给料量进行实时调整和补偿，使得实际给料量紧紧跟踪预置量，其差值在一很小范围内，这个差值与预定值的百分比就是给料精度。

粗称配重主要是为使铜板垛满足上海期货交易所阴极铜包装重量标准，而进行铜板垛称量，然后对不满足要求的铜板垛加片或减片以保证其满足要求。根据工艺要求设计出自动粗称配重机构，如图1 所示。

图1 粗称配重单元

升降链式输送机把铜摞板抬放到支架2-2 上，支架2-2 落在电子秤2-1 上，当铜摞板放上后，电子秤就自动秤出铜摞板的重量，并将信息传给控制计算机。控制计算机根据实测数据，发出加片还是减片的指令。吸盘2-3 装在吸盘架2-4 上，吸盘2-4 装在滑车2-8 上，滑车2-8 由直线导轨2-5 支撑，气缸2-6 可以推动滑车2-8 沿导轨移动。吸盘可以把秤上铜板摞的铜板吸起来放到储存工位；也可以把储存工位的铜板吸起来加到正在秤量的铜板摞上。储存铜板摞2-9 由输送车2-10 支撑，输送车2-10 可以沿轻轨2-11 拉出。

2.2 粗称配重过程

粗称配重包括两个动作： 对工位上的物料进行称量及自动配重。

自动运行过程中，检测元件测到粗称配重工位有料，在输送链条下降到下限位后，延时5 秒开始称量工位上物料的重量，然后进行实际值与设定值的比较，会出现以下三种情况： ①重量超上限时，执行减料动作，将工位上的料取一块到配重架上，并将板块数减1。取板吸盘将重复此动作，直到铜堆垛的重量处于设定值之内；②重量超下限时，执行加料动作，从配重架上取一块料放到工位上，并将板块数加1。取板吸盘将重复此动作，直到铜堆垛的重量处于设定值之内；③重量在设定范围内，记录当前的板数量，并给出允许输送链输送标志。

自动配重分为： ①减料动作过程： 自动运行过程中，收到减料请求，横移的气缸得电前进；到达前限位后，升降的气缸得电下降；吸盘物料检测开关收到有料信号后，真空电磁阀得电，进行吸板；延时后，升降的气缸失电上升；到达上限位后，横移的气缸VS2 失电后退；到达后限位时，升降的气缸得电下降；延时后，真空电磁阀并电放板；延时后，升降的气缸VS3 失电上升，整个减料动作结束；②加料动作过程：自动运行过程中，收到加料请求，升降的气缸得电并下降；吸盘物料检测开关收到有料信号后，真空电磁阀得电，进行吸板；延时后，升降的气缸失电、上升；到达上限位后，横移的气缸得电、前进；到达前限位后，升降的气缸VS3 得电、下降；延时后，真空电磁阀VS4 失电、放板；延时后，升降的气缸VS3 失电、上升；到达上限位，横移的气缸VS2 失电、后退；整个加料动作结束。

3 精称计量单元设计

为了对配重后符合交易重量要求的铜垛进行在线精确计量，避免电子称故障、零点飘移导致的物料重量偏差，精称采用复称工艺，将两台高精度的电子称叠加在一起，同时对铜垛进行称量。精称主要是将铜堆垛进行再次称重，以得出物料准确的重量，并将重量上传至计算机以供保存和标签打印。

精秤重单元机构如图2 所示，它由底座6-1、电子秤6-2、支架6-3 组成。底座6-1 落在地面上，电子秤6-2 安装在底座6-1 上面。支架6-3 装在电子秤6-2上。被秤的铜板被升降式链式输送机抬放到支架6-3上。电子秤自动记录被秤铜板的重量。并将数据存到计量统计计算机中。

图2 精秤重单元

包装机组电子秤为复式秤，可以保证在出现以下异常情况时，生产过程自动暂停，并在计量统计计算机中显示错误信息并报警，在故障被处理前不能继续生产：①电子秤在没有物料时测量值不为 “0”；②主、副秤测量值超过规定偏差；③在规定时间内测量值稳定度不达标；④物料重量不在预先设定的范围之内。主要是将铜堆垛进行再次称重，以得出物料准确的重量，并将重量上传至计算机以供保存和标签打印。

精称工位记录数据有自动记录精称数据/人工记录精称数据两种工作方式： ①自动记录精称数据工作方式： 正常情况下精称工位采用 “自动记录数据” 模式，在T2-6 工位数据稳定一段时间，且两台称的读数误差在规定范围内时，才认为数据有效，系统自动记录数据，并将数据通过以太网提交到数据库，由管理计算机进行数据确认并打印标签，收到计算机的确认信号，精称数据才给出T2-6 工位准备好信号。如得不到确认信号T2-6 工位就一直不进行下面的动作；如果出现计算机或者PLC 与计算机的通讯故障，可点击 “自动记录精称数据” 按钮将模式更改为 “人工记录精称数据” 模式，此时按钮变成红色；②人工记录精称数据工作方式： PLC与计算机不进行通讯，精称工位不受计算机确认信号的限制，而且铜堆垛的重量也不会在计算机上保存，必须由人工记录重量数据。

4 结束语

根据阴极铜自动包装机组对称量系统的技术要求，设计了自动粗称配重、精称系统。经生产实践证明，系统设计合理、易于操作、维护方便、运行稳定可靠、生产效率高、称量精准，具有良好的实际应用价值，在同类型设计中具有一定参考价值。

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