中厚板厂钢板机械手热喷印机械手应用

中厚板厂钢板机械手热喷印机械手应用

许振翔

宝钢集团八钢公司中厚板厂

摘要

八钢中厚板2008年投产以来，轧制完成后采用矫直机后钢板标识人工方式，效率较低；而且喷号岗位人员一直在高温的环境下作业，且作业强度较高，夏季岗位作业过程中温度基本保持在50℃左右。劳动强度大，工作环境恶劣，增加了安全的不稳定性；人为标识存在操作的不确定性，不易识别，且喷号不完全等问题。

为解决人工标识钢板效率低、人员安全、标识信息不易识别等问题，替换人工使用机械手代替人工自动热喷印钢板标识。

关键词：人工 自动 高温 机械手 喷印标识

1、现状分析及改造的必要性

响应国家2025智能制造战略规划，结合八钢公司“2018年智慧制造项目”的总体思路，结合中厚板现状为防止钢板混号事故，在热矫直机设置一次描号。2017年新增钢板火焰分段设备后，每班有1名操作工负责钢板描号和分段设备操作。人工写钢板号，直接接触热钢板，工作环境差，安全风险高；标识确定性差，不易识别；钢板热分段剪项目实施后，该操作工可由热喷印机代替。

国内中厚板产线多在热矫后建有钢板热喷印设备，技术装备成熟。利用机械手自动喷号，可代替人工作业，有效解决质量、安全问题，完全契合增效提质的目标。

通过现场操作和技术人员多年生产和维护的经验总结。发现热矫直机后钢板人工标识钢板存在以下问题：

1）人工标识钢板效率低；由于人工标识钢板时，需要钢板在辊道处于停止状态，一定程度上降低了生产节奏。

2) 工作环境处于高温状态：喷号岗位人员一直在高温的环境下作业，且作业强度较高，夏季岗位作业过程中温度基本保持在50℃左右。劳动强度大，工作环境恶劣，增加了安全的不稳定性。

3）标识不统一：人为标识存在操作的不确定性，不易识别，手写标识不清晰。

2、实施改造达到的目标

本项目将在2019年4月15日前完成机械手热喷印稳定运行基础功能恢复完善项目；在项目实施完成验收合格后，将达到如下目标：

减员：减员3人

增效：质量效率，减少编码出错的几率，提高产品质量追踪的可靠性

工作效率目标：喷号合格率≥98%

安全目标：零事故

劳动强度：自动化设备，无需配备人员

3、改造方案：

在中厚板热矫直机后新增钢板热喷印设备，替代人工描号。系统采用工业机器人作为执行机构，运行稳定，故障率低。涂料系统包含喷涂机构、涂料柜、控制阀和清洗机构，可持续恒压输出涂料，配合机器人动作，在钢板运行过程中完成写字功能。

3.1设备安装要求：

3.2系统安装布局：

3.2系统工作流程：

喷印机系统工作流程示意图

激光钢板运行到达喷印位置，并发送钢板到位信号给喷印系统；

喷头组件靠近钢板并自动调整位置；

系统将从工控机或厂方二级接收到标识号码发送到喷印系统

钢板继续运行，当喷印条件全部满足后进行喷码标示。

标识完成后发送完成信号到二级系统，喷头组件退回原位等待下一块需标识的钢板。

3.3系统组成：

喷印机总体由以下部分组成：机械手平台、操作台及工控机、电控系统、涂料系统、隔热护栏、安装底座六部分组成，如下图所示：

图示 系统组成

机械手平台包括机械手本体、示教器及机械手控制柜；

工控机配有操作台、工控机、工业显示器等部分；

电控系统包括电气控制柜及器件、现场检测器件、摄像系统；

电气控制柜主要包括电气控制器件、PLC、工业空调以及机械手控制柜

现场检测器件包括热金属检测仪、声光报警器

摄像系统包括摄像机及镜头，主要作用在于实时监控喷印机运行状态及喷印效果

涂料系统包括涂料输送系统、涂料存储装置、气动控制系统、喷射和清洗装置、涂料余量监测装置、升降台；

3.3.1喷印机参数：

3.3.2能源介质参数：

水：清洁、无杂质

压缩空气： 干燥清洁， 0.5MPa -0.6 MPa，2.0NM3/min

电源 ： 动力380V AC，三相五线, 12KVA

        控制UPS220V±10% ，1KVA；

频率：50±0.5Hz，

控制电源 : 24V  DC

电磁阀电源：24V  DC

总功率 ：大约13KVA

3.3.2涂料参数：

性能：属水性物质，无异气味，无毒，无闪点，不会燃烧。

色泽：白色（喷射在线钢上冷却后呈现为本色并保持长久不变）。

搅拌均匀后使用，长时间停喷，用清水清洗以防止喷枪堵塞。

涂料：密度为1.41g/cm3  

颗粒大小不大于100nm 

粘度33-34mm2/s

4.机械手热喷印后效果：

1）通过实施“机械手热喷印”项目推进，实现无人自动化钢板标记功能。

钢板自动喷印准备                        钢板标记喷涂过程中

2）本厂员工在也不需要一直持续高温工作，钢板标记工作由机械手自动喷号解决。

3）喷号清晰，全面，利于质量跟踪和可追溯性管理，提升企业产品品质

人工钢板标记                        机械手喷印标记

5、小结

通过对钢板标记无人化机械手热喷印智慧制造项目推进工作，取消人工标记，提升生产效率，提升设备运行指标、提升本质化安全、改善产品质量等方面。解决钢板标记人员工作环境差和产品质量风险主要问题。参与钢板标记无人化机械手热喷印智慧制造项目的人员在项目实施过程中也学习到许多，总结经验拥有如下心得：

1、在落实机械手热喷印智慧制造项目的过程中，不仅生产效率得到了提升，钢标记质量也做到标准化，人员工作岗位得以调换更换到更需要的岗位。

2、机械手热喷印是中厚板厂第一个机械手应用项目，对本厂使用和维护机械手提供了宝贵的经验人才储备。

6、下一步行动计划：

1）制定机械手热喷印，安全、操作、维护、管理标准和管理制度跟进；

2）在机械手热喷印使用过程中改进优化，全面完善无人化功能。

3）结合中厚板操作室合并项目，实现远程自动化操控，进一步推进生产效率提升；

4）将机械手热喷印的减速机、电机、保护开关等保护信号、运行电流等实时状态数据，并入中厚板厂生产主干工业网数据共享。实现自动联锁保护报警功能，逐步实操控、点检智能化。

参考文献

1、《工业机器人应用基础-基于ABB机器人》魏志丽、林燕文主编

2、《工业机器人编程及操作-ABB机器人》张明文主编 哈尔滨工业大学出版社

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