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导爆管数控剪切机及集散控制管理系统的改进设计
来源:互联网 qikanw | 朱维璐1 刘建业1 赵志广2 刘庆瑞 河北科技大学电气信息学院
【分  类】 化工与理学
【关 键 词】 导爆管, 封尾,打把,电气控制
【来  源】 互联网
【收  录】 中国学术期刊网
正文:
摘要: 为提高导爆管的剪切工作效率和剪切设备的自动化程度,在原剪切机的基础上,增设了封尾装置和打把箱,将导爆管的切断、封尾和打把三大工艺步骤融为一体;文章在介绍剪切机工作原理的基础上,重点描述了新增的封尾装置和打把箱的机械结构和工作原理,并给出了具体的电气控制电路;同时通过对放线机构的改进,解决了原剪切机长米数切断误差大的难题,使之达到了设计要求;实际运行表明该自动剪切系统工作效率高,同时也提高了自动化水平和管理水平。
关键词:导爆管, 封尾,打把,电气控制
The Improved Design of Numerical Controlled Shearing Machine for Cup-type Lead and the Distributed Control Management System

Abstract In order to improve the shearing efficiency and automation level of shearing machine for cup-type lead, based on existing equipment, the seal tail machine and the bundling equipment are newly designed. The new system make three mainly process steps (cutting, sealing tail and bundling) become one body. The paper expounds the working principles of shearing machine, and emphatically introduces the mechanical structure and principle of operation for new seal tail machine and bundling equipment. The detailed circuit of electric control system is given. In addition, by improving the mechanical structure of wire releasing equipment, the technical problem of large cutting error for long size shearing is solved, and reaches the design requirement. The actual application of the control system indicated that it can raise the shearing efficiency and the automation management level than before.
Keywords Cup-type Lead; seal tail; bundlingelectric control

 
塑料导爆管是一种在挠性塑料内壁上附有猛炸药的管材,由它与工业火雷管组成的非电起爆系统具有传爆速度快,起爆时间准确,是定向爆破和顺序爆破的理想传爆媒介;但由于爆破网络规模不同,起爆要求不同,使用场合不同,因此用户对导爆管长度的要求也不同[1]
国内民爆企业中,导爆管的定长分割大多数采用手工完成,效率低,材料浪费严重,工人劳动强度大,笔者所在的科研团队曾在2004年研制出了“塑料导爆管自动分切机”
[2]之后,使生产效率得到了很大的提高,材
 
料浪费少,操作简单。2006年又对其进行改
 
型,研制出了“导爆管数控剪切机及其集散控制管理[3]”系统,使其功能和性能有很大的提高,经过几年的使用发现也有一些不足,主要表现在:长米数的切断误差大,不能进行封尾和打把;为此我们对其进行了改进,使其功能和性能有了明显的改善。
1 自动剪切机
1.1 主要功能与性能
  1)切断长度:1~100m以内的任意长度,
  2)同时切断根数:最多6根
  3)切口无毛刺,不变形,
  4)切断误差:≤国家标准
  5)具有自动封尾功能
  6)具有自动打把功能
  7)具有远程控制和现场控制功能
1.2 主要工作原理
   能够进行剪切长度的设定,且具有记忆、修改的功能;具有是否封尾,是否打把的设
 
定;有自动和手动两种控制模式,同时考虑
 
到现代数字化、网络化、CMIS化的发展趋势要求,系统配置了上下位机,通过RS485进行通讯,用于生产任务的上传下达等。剪切机动作原理示意图如图1所示。

      图1 剪切机机械动作原理示意图
 Fig.1 the mechanical schematic diagram of shearing machine
 
将已成盘状的塑料导爆管放在放线机构上,拽出抽头后经过剪切机的导向管后,由剪切机的机械手牵引经纠偏辊,引导辊,主、从牵引辊,送入切断机出口后,引导辊、从动牵引辊压下,机械手松开,剪切机起动,按预先设置好的程序及参数运行,当光码计数盘送入单片机的长度与设定值相等时,单片机发出指令,进线暂停,封尾装置快速封口,延时2秒后切刀落下,将其切断;尔后打把箱起动进行打把,打把完成后在单片机的控制下,进线再次运行,如此循环下去。由于文献[3]已对剪切机作了详细的描述,现主要分析改进和增设部分的工作原理。
2 放线装置的改进
原放线装置主要是依靠剪切机的主动牵引辊拉动导爆管,导爆管再拉动放线盘而放线的;当线盘中的管线出现上下交叉、甚至出现上下错位而被“卡死”时,虽然剪切机也能通过检测装置停机,但由于导爆管与主动牵引辊之间已出现了打滑,同时导爆管也被拉长变形,当恢复正常后,导爆管势必要收缩恢复原形(只管不能完全复原),从而造成切断长度产生误差。为此对放线装置进行了以下改进,机械结构原理图如图2所示。

图2 放线装置原理结构示意图
Fig.2 the principle schematic diagram of wire releasing equipment
 
放线牵引辊通过传动装置与剪切机的主动牵引辊同轴连接,因而能够同步转动,正常运行时放线牵引辊主要是拉动导爆管及放线盘转动使放线盘放线,而剪切机的主动牵引辊主要是带动导爆管向前运行,重锤2的作用是使两个牵引辊之间有一定的长度缓冲,防止由于两个辊之间的转动误差使导爆管产生张力而变形,同时也可以防止导爆管和主动牵引辊之间的打滑,这样可有效的消除正常运行时产生的误差。
当放线盘中的导爆管出现上下交叉(或错位)而被“卡住”时,由于放线牵引辊的牵引作用,导爆管被拉紧,克服弹簧的拉力后,使重锤1上移,此时弹簧的拉力也在增大,若“卡住”被拉开后,重锤1恢复原位,此时剪切机仍能继续正常运行;若“卡住”现象没有解除,则重锤1继续上移,当移到接近开关附近时,接近开关动作,使整机停止工作,而此时由于重锤2仍能起缓冲作用,使剪切机的主动牵引辊和导爆管之间仍不会出现打滑现象,也不会使导爆管拉长变形,故较好的解决了剪切误差问题。
3封尾装置的设计
   原剪切机不具备封尾功能,当导爆管按所需长度切断后,只能采用其他设备或人工封尾,由于是两个独立的工序完成的,不利于半自动化或自动化的实现。现增加的封尾装置采用超声波器件,将封尾装置的压头和底座的中间加工出一个缝隙,切刀就安装在这个缝隙中,如图3所示,并将它们二者安装在剪切机的出口处,由于切刀的位置是位于封尾位置的中部,封尾的压合处被一分为二,故切断的导爆管就可以实现两端封尾了。

  图3.封尾与切刀位置示意图
 Fig.3 the schematic diagram of seal tail machine and cutter position
 
由于在一定的压力下,超声波能在0.1~2s的时间里将被焊塑料管的两个界面迅速熔融而固化[4][5],因此切刀的动作时间只要能延时3s就足够了(动作没必要太快,因还要兼顾打把时间),相应的控制电路见图4所示。
  其中:K1离合器电磁阀,K2封尾电磁阀,KT2延时继电器, K3剪切电磁阀,K4刹车电磁阀, XK6绞线开关,J6停车继电器
图4 离合、刹车、剪切和封尾电气控制电路
Fig.4 the electric control circuit of clutch coupling, braking, shearing and sealing tail
4、自动打把箱的设计
所谓打把就是将按长度要求切断的导爆管按一定直径的大小盘成盘状,再用扎线扎紧的过程。原切断机的打把是通过人工来完成的,每台切断机需专配2名工人进行打把,采用自动打把箱后就不在需要专人打把了,打把箱的结构原理示意图如图5所示。工作原理如下:

   图5.打把箱原理结构示意图
Fig.5 the schematic diagram of bundling equipment
 
从剪切机出口处送出来的导爆管顺着导向槽进入打把箱的外筒与内腔之间后,内腔传感器动作,电磁阀1得电,气缸1动作,通过张缩机构,内腔膨胀(直径增大),将导爆管加紧在内腔与外筒之间,尔后电磁抱闸松开,打把电机开始转动,将导爆管缠绕在内腔的外圆上,当切断长度达到后,在封尾、切断期间,打把电机停转同时电磁抱闸抱紧,以做到与剪切机主动牵引辊的转动同步;同时固定于内腔的步进电机正转,通过

其中:K5—电磁阀1,XK3—压力继电器,
K6—电磁抱闸及打把电机继电器,K7、
 K8--步进电机正反转继电器, XK4—夹紧块加紧开关,切换阀转换开关,XK6—拧紧到位开关
图6 打把箱电气控制电路
Fig.6 the electric control circuit of bundling equipment
半圆形机械手将扎线绕过已缠绕在内腔上的导爆管上(相间120°,共缠三根),当夹紧块夹住扎线的两端时后,步进电机反转,
机械手退回;切换阀动作,步进电机再次起动,带动夹紧块旋转三周,将扎线拧紧;接着电磁阀1失电,气缸1回位,内腔收缩(直径减小),使已打好把的导爆管线盘处于自由状态,此时气动阀打开,气缸2瞬时动作,将线盘从内腔上推出,完成退把过程,控制电路如图6所示。
气缸2将导爆管的线盘推出内腔,通过点动开关接通剪切机的离合,剪切机重新运行,进入下一个循环。
5 结论
    在上述改进中由于将导爆管的牵引由剪切机的主轴牵引辊前移到了放线牵引辊上,使剪切机的主动牵引辊不再承受较大的拉力,再加上在两个牵引辊之间导爆管还有一定长度的缓冲,这就就消除了导爆管与主动牵引辊之间的打滑及导爆管的涨缩现象,因而长米数的切断误差得到了保障,这是改进的目的之一;目的之二是由于增加了封尾和打把功能,提高了工作效率(约25%),节约了人力(由3人减少到了1人,该名工人兼顾上线盘、排除故障、拾取已打好把的线盘等)。实际运行表明:不但达到了设计要求,提高了生产效率,还可以提高工厂的自动化水平和管理水平。
 
参考文献
[1] 何文元,张海峰,许利生.导爆管网络安全传爆的技术研究与应用[J].矿业快报,2008,(10):15~18
[2] 金清肃,刘建业,朱维璐,等.塑料导爆管自动分切机[J].火工品,2006,(1):52~54
[3] 刘建业,朱维璐,赵志广,等.导爆管数控剪切机及其集散控制管理[J].火工品,2006,(4):47~50
[4] 高阳,陈风波,赵元峰.塑料超声波焊接质量影响因素的研究进展[J].宇航材料工艺,2006,(10):9~13
[5] 候旭.超声波塑料焊接工艺参数的研究[D].哈尔滨工业大学硕士论文,2001
 
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