كيف تقوم آلات التكديس بالتحميل بمناولة وتكديس وتغليف أنابيب الصلب تلقائيًا؟

تدمج آلات التكديس بالتحميل الهياكل الميكانيكية، وتكنولوجيا الاستشعار، وأنظمة التحكم، والخوارزميات الآلية لأتمتة عملية نقل أنابيب الصلب، ومسكها، وتكديسها، وتغليفها. فيما يلي طرق التنفيذ والتفاصيل الفنية المحددة:

1. المناولة الآلية: توصيل دقيق من خط الناقل إلى منطقة التكديس بالتحميل.

تكامل خط الناقل.

ناقلات السلسلة/الأسطوانة: تنقل أنابيب الصلب من معدات الإنتاج (مثل آلات القطع واللحام) أو المستودعات إلى منطقة عمل آلة التكديس بالتحميل، عادةً بسرعة تتراوح بين 0.5 و2 متر/ثانية، بالتزامن مع إيقاع مسك آلة التكديس.

مقسمات المسارات: حواجز تعمل بالهواء المضغوط أو مشغلات كهربائية تحول أنابيب الصلب ذات المواصفات المختلفة (القطر والطول) إلى مسارات مخصصة لمنع اختلاطها.

التموضع والمحاذاة
مستشعرات كهروضوئية: تكتشف وصول الأنبوب إلى وضعية الإمساك وتُشغّل جهاز التكديس.
عجلات التوجيه/الحواجز الجانبية: اضبط وضعية الأنبوب بحيث يكون محوره موازيًا لاتجاه النقل، مما يقلل من أخطاء الميل أثناء الإمساك (عادةً في حدود ±2 درجة). التخزين المؤقت والتخزين المؤقت
منصة الرفع: أثناء انشغال جهاز التكديس بالتكديس، تُخزّن منصة الرفع أنابيب الصلب مؤقتًا لتجنب ازدحام خط الناقل.
وظيفة العد: تحسب عدد أنابيب الصلب باستخدام مُشفّر أو نظام رؤية، مما يضمن دقة تكديس كل طبقة.

II. الإمساك التلقائي: تتكيف أنواع متعددة من المشغلات مع مختلف الظروف.
الإمساك المغناطيسي
المبدأ: تُستخدم المغناطيسات الكهربائية لجذب سطح أنابيب الصلب، وهي مناسبة للمواد المغناطيسية مثل الفولاذ الكربوني.
المزايا: قوة إمساك عالية (مغناطيس كهربائي واحد يتحمل وزنًا يتراوح بين 50 و200 كجم)، وعدم وجود تلامس ميكانيكي، وعدم وجود خدوش على السطح.

التطبيقات: ورش أنابيب الصلب المدرفلة على الساخن (البيئات ذات درجات الحرارة العالية)، وأنابيب الصلب الدقيقة ذات متطلبات أسطح عالية.

مسكة القابض

الهيكل: قابضات هوائية ثنائية/ثلاثية الأصابع، مطلية بالمطاط أو البولي يوريثان لتقليل الانزلاق.

منطق التحكم:

مستشعر الضغط: مراقبة آنية لقوة الشد لمنع تشوه أنبوب الصلب بسبب الضغط الزائد.

ضبط الزاوية: يُحرك محرك سيرفو القابض ليدور، ويتكيف مع متطلبات التكديس الأفقي أو الرأسي.

التطبيقات: أنابيب الصلب غير المغناطيسية مثل الفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك الألومنيوم، أو حيثما يتطلب الأمر تحديدًا دقيقًا للموضع.

مسكة كأس الشفط الفراغي

المبدأ: يُولّد مولد التفريغ ضغطًا سلبيًا للإمساك بأنابيب الصلب ذات الأسطح الملساء.
المزايا: قبضة بدون علامات، مناسبة لأنابيب الصلب المعالجة سطحيًا مثل الجلفنة والطلاء.

القيود: يجب أن يكون سطح أنبوب الصلب مستويًا. يتراوح قطر كوب الشفط عادةً بين 50 و150 مم، وتبلغ قوة شفط كوب الشفط الواحد حوالي 10-50 كجم.

ثالثًا: التكديس التلقائي: تحسين المساحة والتحكم في الثبات

تصميم التكديس

التعبئة المربعة: تُرتب أنابيب الصلب أفقيًا، مع تكديس متدرج بين الطبقات. مناسبة للتطبيقات التي تتطلب ثباتًا عاليًا في النقل.

التعبئة السداسية: تُرتب أنابيب الصلب عموديًا، مُشكلةً مقطعًا عرضيًا سداسيًا، مما يوفر المساحة (يزيد من سعة التكديس بنسبة 15%-20% مقارنةً بالتعبئة المربعة).

التعبئة الهجينة: تضمن الطبقة السفلية من التعبئة المربعة والطبقة العلوية من التعبئة السداسية الثبات واستغلال المساحة.

تقنية محاذاة الطبقات
محدد المدى بالليزر: مراقبة فورية لفرق الارتفاع بين كل طبقة من الأنابيب الفولاذية، مع ضبط للأخطاء في حدود ±3 مم. التوجيه البصري: تلتقط كاميرا صناعية صورًا للطبقات المكدسة، وتُحلل خوارزمية موضع حواف الأنابيب الفولاذية لضبط إحداثيات طبقة التكديس التالية.

استراتيجية التعديل الديناميكي

تعويض الوزن: تُضبط سرعة نزول المنصة بناءً على وزن الأنابيب الفولاذية (عبر الوزن المسبق أو الوصول إلى قاعدة البيانات) لمنع سحق الطبقات السفلية.

التبطين المرن: تُركّب نوابض أو مصدات هيدروليكية في أسفل منطقة التكديس لتقليل قوى الاصطدام.

رابعًا: التغليف الآلي: الحماية والتحضير للنقل

اختيار مواد الربط

ربط الفولاذ: قدرة تحمل عالية (قوة كسر ≥ 8000 نيوتن)، مناسبة للأنابيب الفولاذية الثقيلة (قطرها > 100 مم).

الربط البلاستيكي: منخفض التكلفة (حوالي 0.5 يوان/متر)، مناسب لأنابيب الصلب الخفيفة (قطرها أقل من 50 مم) أو عبوات التصدير (مقاومة للصدأ).

الربط المنسوج: مرن للغاية، مناسب لربط أنابيب الصلب ذات الأشكال الخاصة.

عملية الربط

الربط أحادي المرور: يُمرر شريط واحد في منتصف الأنبوب الصلب، وهو مناسب للنقل لمسافات قصيرة.

الربط ثنائي المرور: يُمرر شريطان على الأنبوب في وضعي 1/3 و2/3 لتحسين مقاومة الانسكاب (وهو أمر ضروري للنقل لمسافات طويلة). الربط المتقاطع: يُجرى الربط أفقيًا ورأسيًا، وهو مناسب للأكوام العالية جدًا (أكثر من مترين).

تكامل آلة الربط الآلي

آلية تغذية الشريط: يتم التحكم في الربط الفولاذي/البلاستيكي بواسطة محرك متدرج، بسرعة تتوافق مع إيقاع التكديس في منصة التحميل.
جهاز اللحام/اللصق:
ربط الفولاذ: يُستخدم اللحام بالمقاومة أو الضغط الهوائي، مع زمن لحام أقل من 0.5 ثانية.

ربط البلاستيك: يُستخدم الترابط بالصهر الساخن، مع التحكم في درجة الحرارة عند 200-250 درجة مئوية.

التحكم في الشد: يضبط مستشعر عزم الدوران قوة الربط لمنع الشد الزائد (إتلاف الأنبوب الفولاذي) أو التخفيف الزائد (إرخاء الحزمة).

خامسًا: نظام التحكم: تعاون متعدد الوحدات واتخاذ قرارات ذكية

وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC)
الوظيفة الأساسية: تنسيق توقيت خط الناقل، والممسك، وآلية التكديس، وآلة التكديس.

منطق العينة:
عندما يكتشف المستشعر الكهروضوئي أن الأنبوب الفولاذي قد وصل إلى وضع الإمساك، تُشغّل وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة الممسك للإغلاق، وترتفع منصة الرفع في الوقت نفسه إلى ارتفاع التكديس. بمجرد اكتمال التكديس، تُشغّل وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة آلة التكديس. برنامج حاسوبي مضيف
إعداد المعلمات: إدخال معلمات مثل مواصفات أنابيب الصلب، وعدد طبقات التكديس، وطريقة الربط من خلال واجهة المستخدم (HMI).

إمكانية تتبع البيانات: تسجيل كمية التكديس، والوقت، ومعلومات المشغل لكل دفعة، مما يدعم تتبع الجودة.

نظام تشخيص الأعطال

مراقبة المستشعر: مراقبة آنية لمعلمات مثل ضغط الهواء، ودرجة حرارة المحرك، وقوة الإمساك، مع إطلاق إنذارات في حالة وجود أي خلل.

وظيفة الاستعادة الذاتية: إذا فشل الماسك في الإمساك بالأنبوب، يُعيد النظام المحاولة تلقائيًا ثلاث مرات. إذا استمر العطل، يتوقف مؤقتًا ويطالب بالتدخل اليدوي.

سادسًا: حالة تطبيق نموذجية: ترقية أتمتة مصنع أنابيب الصلب

السيناريو: خط إنتاج أنابيب الصلب غير الملحومة المدرفلة على الساخن، بإنتاج يومي يبلغ 500 طن (حوالي 2000 أنبوب، قطر 50-200 مم، طول 6-12 مترًا).

قبل: التكديس اليدوي، ومعالجة 80 أنبوبًا في الساعة، وتطلب الأمر أربعة عمال في نوبات عمل، مما أدى إلى معدل انحراف في التكديس بنسبة 15% ومعدل فشل في الربط بنسبة 8%.
بعد:
تكوين المعدات: جهاز تكديس مغناطيسي (قوة شد 150 كجم) + آلة ربط فولاذية أوتوماتيكية. تحسين الكفاءة: يمكن معالجة 180 أنبوبًا في الساعة، بمعدل انحراف في التكديس أقل من 2% ومعدل رفض للحزم أقل من 1%.

التوفير في التكاليف: تم توفير 480,000 يوان سنويًا من تكاليف العمالة (4 عمال × 120,000 يوان سنويًا)، وانخفض هدر مواد الحزم بنسبة 30%.

سابعًا: التحديات والحلول التقنية
التكيف مع مواصفات أنابيب فولاذية متعددة
التحدي: يحتاج خط الإنتاج نفسه إلى معالجة أنابيب فولاذية بأقطار 20 مم و200 مم.
الحل: ملاقط قابلة للتبديل (لتغيير عرض الملاقط بسرعة) + نظام رؤية للتعرف التلقائي على الحجم.

حماية السطح

التحدي: أنابيب الفولاذ المجلفنة قابلة للخدش بسهولة بواسطة الملاقط.

الحل: الملاقط مطلية بالسيليكون أو البولي يوريثان، بصلابة تتراوح بين 60 و80 درجة شور أ.

ثبات الحركة عالية السرعة

التحدي: عند تشغيل آلة التكديس بسرعة 5 مرات في الثانية، يتسبب الاهتزاز الميكانيكي في عدم محاذاة المكدس.

الحل: تحسين الهيكل الميكانيكي (مثل استخدام أذرع من ألياف الكربون لتقليل الوزن) + إضافة نظام تحكم بحلقة مغلقة بمحرك سيرفو.