車間自動剝片機組產線建設

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項目背景

某公司是特大型采、選、冶、化、深加工聯合企業,主要生產貴金屬及有色金屬壓延加工產品、化工產品、有色金屬化學品、有色金屬新材料等。該公司銅冶煉廠目前有兩個大型電解銅生產車間,主要生產陰極銅板和始極片銅片,始極片生產線主要環節依靠人工手動完成,實現方式較為原始落后,工人施工強度非常大,效率低下,并且人工開邊和剝離容易造成始極片廢品率增加,這種作業方式對銅電解的生產非常不利,與始極片加工制備機組的工作也不相適應。

項目主要針對以上痛點問題,對關鍵工序進行自動化升級,改進各環節工藝流程,通過各工位時序邏輯分析,建設自動剝離始極片生產線,拓展機組功能,全面綜合提升剝片工作效率和質量。

項目建設內容

自動剝片機組產線主要由上、下板機器人、剝片機、輸送機、壓平機、裝箱機器人等設備組成。機組以剝片機為中心,兩側橫向安裝兩臺裝箱機器人,縱向兩側分別安裝一臺上板、下板機器人,在剝片機和裝箱機器人周圍,安裝一臺環形始極片輸送機,環形輸送機兩側,分別對稱安裝兩臺上板輸送機和兩臺排板輸送機,使物料在各工位之間的轉運速度更快、定位更精準、自動化程度更高。產線整體示意圖如下圖所示。

自動剝片機組產線示意圖

(一)剝片機設計

 

剝片機的主要作用是將鈦種板上的始極片剝離下來,是該項目的核心組件,機器人工作主要圍繞剝片機進行。剝片機能很好的完成開邊和剝離的工作流程,避免了以往人工操作時造成彎曲,損壞等現象。剝片機的整體設計如下圖所示。

剝片機示意圖

(二)裝箱機器人設計

 

裝箱機器人采用ABB的110kg 4軸機器人,機器人手腕上安裝一套稱重吸片裝置,采用6個小真空吸盤進行始極片的抓取。如下圖所示。

裝箱機器人

(三)上板和下板機器人設計

 

上板機器人和下板機器人一樣,采用ABB的180kg 4軸機器人,機器人手腕上安裝一套種板抓取裝置,抓取裝置上安裝兩對夾爪,每對夾爪由兩個氣缸驅動。如下圖所示。

上板和下板機器人

(四)上板和排板輸送機改造

 

對上板輸送機和排板輸送機張緊裝置進行了改造升級,把原來“L型張緊”改為“U型張緊”,克服了張緊行程過長的缺點,提高張緊效果。如下圖所示。

上板和排板輸送機示意圖

(五)電氣控制系統改造

 

控制系統采用PLC控制器(AB1756)和主控觸摸屏通過通訊模塊、交換機和機器人控制系統聯系起來。PLC控制器是剝片機組運行控制的核心,負責系統的輸入輸出信號處理,第三方設備控制參數通訊、人機操作參數交互、設備狀態監控管理以及向智能管理系統提供統計分析數據,并接收顯示統計分析故障信息。輸入擴展模塊負責剝片機組數字量、模擬量等所有信號的采集,輸出擴展模塊負責向剝片機組被控電磁閥、驅動電機等機構輸出執行信號,通訊模塊通過交換機將工業機器人、主控觸摸屏、智能管理系統進行數據交互。控制系統結構原理圖如下圖所示。

控制系統結構原理圖

電氣控制系統具備基本的機組運行狀態檢測功能,記錄并提供機組單個部件的運行故障的查詢功能。機組能夠完成自動統計合格始極片數量和不合格始極片數量等基本功能,并可生成基本的數據報表。

實施效果
該項目實施完成之后,整個生產過程全部實現自動化作業,自動實現鈦種板轉運及始極片的剝離、裝箱、自動稱重與分片堆垛等,機組速度可達1200片/小時,減少現場工作人員6人,降低人工成本,減輕勞動強度,提升工作效率。
生產工藝得到很大改善,廢品率明顯降低,陰極銅質量大幅度提高。
整條自動化生產線預留后期擴展接口,與后續始極片加工制備機組能很好的對接,提高產線可擴展性。