废油桶打包自动化设计

陈志阳

（宝武环科武汉金属资源有限责任公司，湖北 武汉 430000）

更新生产技术，优化产能，是企业可持续发展的重要组成部分。为此我们需紧盯行业中的薄弱板块，通过创新设计、技引进术、提高产线自动化程度，解决生产中的实际问题。

1 废油桶打包生产线作业现状及弊端分析

1.1 废油桶、小油漆桶打包作业现状

当前，宝武环科武汉金属资源有限责任公司废油桶加工在一座半开放式厂房内完成，由天车工操作1台16 t天车吊装上料，利用磁盘通过多次往返将废油桶原料吊运到1台1250 t打包机的压缩仓内。压缩仓内废油桶装满时，进行挤压打包，形成长方体的压块。再由职工操作柴油叉车将打包压块成品逐一转运至成品区，堆码好。

1.2 当前废油桶打包作业弊端分析

(1)自动化程度低：整个加工过程需天车工、指吊工、打包机操作工、叉车司机、清洁工等诸多人员参与。

(2)经济效益差：打包机原来是用于打包废钢，不是用于废油桶打包的专用设备。设备陈旧，操作复杂，功率过大，能耗高，运维成本高。

(3)环保不达标：打包过程产生的扬尘、刺激性气体污染作业环境，损害职工身体健康；成品压块残油溢流，污染环境。

2 废油桶自动化打包方案设计与实施

设计一条185 L大油桶压扁打包生产线，一条5～10 L小桶压缩打包生产线，将大油桶及小油漆桶区分打包处理。

大油桶压扁打包加工生产线采用机器人上料；废油桶爬坡输送、压扁打包、出料输送采用PLC自动控制平台操作模式，实现一键式联动连续运行；成品压饼由机器人抓取，装斗收集。

小油桶压缩打包、出料输送、采用PLC自动控制平台操作模式，一键式联动运行；成品压块由机器人抓取装斗收集，连续性自动化作业[1]。

2.1 大油桶自动化压扁打包加工线设计

2.1.1 大油桶上料设计

定制1台由PLC控制的6轴关节气动机器人1，为废油桶压扁打包机爬坡皮带上料，避免繁重的人工重复性上料作业。设备外围安装安全围栏，配备安全光栅、急停按钮等，与控制系统互锁，确保补料人员安全性。

上料机器人1的自动控制流程设计：运行中的爬坡皮带上端油桶掉落后，光电开关触发，爬坡皮带停止运行，皮带处静止状态时，上料机器人1从三个工件定位台上抓取物料（工件定位放置台由人工利用手推叉车补料），放置到爬坡皮带上的指定位置。在安全光栅被遮挡或急停按钮被按下时，机器人暂停作 业[2]。

2.1.2 爬坡皮带传送、大油桶压扁打包及水平皮带传送作业设计

大油桶打包采用主缸公称推力2000 KN,液压系统工作压力25 MPa的压扁打包机。大油桶爬坡、水平传送皮带均采用链式皮带，爬坡皮带宽度B=1.2 m，长度L=9 m；水平皮带宽度B=1.0 m，长度L=3 m。

爬坡皮带传送、大油桶压扁打包及水平皮带传送采用PLC自动控制平台设计，实现一键式联动运行，自动控制流程设计：按下启动按钮后，爬坡输送带、水平输送带电机开始工作，皮带开始运转，当爬坡输送带将油桶运送到皮带顶端（油桶压扁机上方），油桶从皮带输送机掉落，爬坡皮带顶端的光电开关触发，给PLC一个输入信号，PLC控制爬坡皮带输送机电机停止运转,爬坡皮带处于静止状态，同时使大油桶压扁打包机油泵电机在延迟5 s后采用Y-△降压启动方式开始工作，压缩仓开始压缩，对油桶进行穿刺挤压，大油桶压扁成饼后，压力到达25 MPa，触发打包机压力继电器，给PLC一个输入信号，通过PLC控制压缩仓在延迟2 s后，开始回位打开，压饼从打包机压缩仓底部掉落到水平输送带上，由连续运行的水平皮带运送到指定位置，压缩仓压板回位至极限位置时，触发接近开关，再给PLC一输入个信号，PLC程序控制爬坡皮带输送机开始运转，输送下一个油桶，实现连续性自动输送及打包作业[3]。

2.1.3 大油桶打包压饼自动搬运设计

定制1台由PLC控制的6轴关节气动机器人2，将打包好的大油桶压饼成品搬运至料斗中收集，避免人工重复拾取压饼成品的工作。设备外围安装安全围栏，配备安全光栅、急停按钮等，与控制系统互锁。

搬运机器人2的自动控制流程设计：当大桶压饼通过水平输送带运送到机器人2的定位位置时，触发光电感应开关，搬运机器人2的磁盘从压饼定位位置上吸取打包压饼，搬运到料斗中,并按程序码垛。料斗中压饼码满（48个）后，由工人驾驶叉车将料斗转运至成品区。

针对少数废油桶打包成的压饼不是标准件，呈现厚度不同、桶盖脱落顶底开口、边角毛刺几种类型的不规则形状时，在机械臂吸盘的基础上加装抓手，采用抓、吸并用的方式，保证了机器人抓手抓取压饼的成功率。

2.2 小油漆桶自动化压缩打包生产线设计

2.2.1 小油漆桶上料设计小桶原料采用叉车及托盘上料，压缩仓每次装60～80个小桶。

2.2.2 小桶压缩打包及水平皮带传送作业设计

小油桶打包采用主缸公称推力1600 KN,液压系统工作压力21 MPa小桶压缩打包机。小桶水平传送皮带宽度B=1.0 m，长度L=2 m。

小桶压缩打包及水平皮带传送自动控制流程设计：在机旁操作台或通过遥控器操作按下侧盖操作按钮，侧盖向下运动，盖好后触发接近开关停止。向打包机压缩仓内装小桶原料，当压缩仓装满后，在机旁操作台或通过遥控器操作按下启动按钮，通过PLC控制开始盖顶盖，盖好顶盖后，触发顶盖极限开关，通过PLC控制主油泵电机开始工作，压缩仓开始压缩，从水平方向对小桶进行挤压，形成压块后，压力到达21 MPa时，触发打包机压力继电器，通过PLC控制压缩仓在延迟2 s后（保持压力21 MPa），压缩仓水平方向压板开始回位200 mm，侧盖向上运动打开，触发接近开关后，再由PLC控制水平压板将压块推出压缩仓，通过水平皮带滑行至机器人3定位轨道上，同时水平压板回位至极限位置，实现小桶自动控制打包、运输作业。

2.2.3 小桶打包压块自动搬运设计

定制1台由PLC控制的6轴关节气动机器人3，替代人工不断将压缩打包好的小桶打包压块成品搬运到料斗中。

搬运机器人3的自动控制流程设计：当小桶压块成品通过水平输送带，到达机器人3的取料定位轨道上时，沿水平皮带方向机械定位，触发接近开关1，PLC控制沿垂直水平输送带方向的定位气缸开始压缩，将打包压块定位后复位，触发接近开关2，PLC控制机器人3从定位轨道上抓取打包压块，搬运到料斗中码垛。料斗中打包压块码满（12个）后，由工人驾驶叉车将料斗转运至成品区（叉车作业遮挡光栅时，机器人3暂停作业）[4]。

3 结论

废油桶打包自动化项目实施后,具有以下几方面的优势：

3.1 实现产线自动化

采用PLC及各类传感器，串联油桶原料上料、传送、打包、成品压块搬运等工序，优化多名岗位操作人员。

3.2 环保达标

厂房油桶打包间内实现无人化连续性作业，废油液自动收集，粉尘、VOCs有害刺激性气体通过除尘系统环保化处理，避免了人员在存在有害因素的空间内作业。

3.3 经济效益提升

改变了原生产线打包机设备陈旧、功率大、能耗高、维护成本高的现状，同时降低了人工成本。

3.4 社会效益提升

本项目设计，可实现武钢厂区内的废油桶自动化无害处置，符合城市钢厂发展需求。项目产能设计可回收武汉市汽车、化工等行业产生的废油桶，并实现其环保处置、资源化利用。