德國柯樂開卷矯平落料生產線

文/鳳巢

德國柯樂是金屬板材加工領域生產矯平機和整套機組的專業生產商，生產并銷售到世界各地的矯平機已超過6000臺，有超過50年生產矯平設備的經驗，核心技術和拳頭產品就是各類為客戶量身定制的板帶矯平剪切生產線。德國柯樂在零件矯平機生產上的獨特技術是機電伺服控制矯平間隙的控制功能，矯平效率高且不使用任何液壓裝置。

本文以鋼材加工配送中心使用的開卷矯平落料線為例。鋼材加工配送中心對板材開卷矯平落料線設備的要求往往很高，因為他們需要加工的材料種類非常豐富。同時，要求得到最好的表面加工質量、精密的矯平板型控制、鋒利的剪切邊、精確的剪切角度以及無損傷并整齊的堆垛，這些都是鋼材加工配送中心的主要質量要求。德國柯樂可以提供最大寬度2200mm，料卷的直徑φ2100mm，料卷重量最大32t的開卷矯平落料線。需要加工的板帶種類不局限于鋼材，也可能是有色金屬，如鋁材或者銅材。

德國柯樂的設備完全滿足了用戶的要求：設備穩定性和生產效率高、板料表面加工質量好、提高板型質量、平整度高。柯樂公司的開卷矯平落料線可以根據客戶加工材料的特點靈活組成短型生產線和長型生產線。⑴材料較厚的，要求設備占地空間節約緊湊的——可以選擇結構緊湊的、無板帶活套緩沖裝置的、帶有飛剪的短型生產線。⑵材料較薄的可以選擇帶有板帶活套緩沖裝置、輥式步進送料裝置和液壓停剪或者飛剪、旋剪等的長型生產線。

這里具體介紹一下長型生產線的主要設備組成：上料小車、開卷機、進料輔助裝置、矯平機、料頭剪、薄膜覆膜裝置、板帶活套裝置、送料裝置、橫剪機和堆垛機。圖1為德國柯樂長型生產線。

 

多卷料上料小車、開卷機和進料輔助裝置

 

使用叉車或者車間里的天車將卷料放在上料小車的中央。上卷料小車上最多可以放置5個卷料。上卷料小車駛近開卷機，高度可液壓調節的上卷料小車將卷料抬高到開卷機卷筒的高度。

為了盡量縮短卷料上載的時間，德國柯樂提供的是帶有卷料預裝載軸芯的旋轉式開卷機，多個卷料可以同時裝載在開卷機上，一個個依次開卷加工。此外，可以實現卷料換卷和寬度居中對齊的全自動化。

圖1 德國柯樂長型生產線

開卷機卷筒通過滑動楔塊脹緊芯軸（70mm的脹開范圍）或者齒形脹緊芯軸（170mm的脹開范圍）將卷料脹緊。齒形脹緊芯軸是由4個互相交錯的齒狀圓弧板組成的。這種交錯的齒狀結構可以避免卷料料尾被卷芯擴張裝置勾住。

開卷機配備了一個功率強大的電機，可以任意選擇適合每種卷料橫截面的最佳開卷力。卷芯上方的液壓壓力輥壓住卷料，當卷料捆綁封條松開時，防止卷帶發條式彈起。開卷機的測量臂測量當前卷料的直徑，使卷料的開卷速度與矯平機的加工速度同步。

上料小車上的帶防反彈裝置的壓輥和卷芯上方的液壓式壓臂能夠全方位預防開卷區域的各種卷料開卷危險。對于生產直角型落料的用戶，開卷機可以配置居中定位功能，保證板帶一直是居中通過設備的。由此可以保證板帶在后道工序中被剪切的角度都是直角。

卷料的料頭通常會有向內和向下的卷曲情況，進料輔助裝置的進料口安裝有一個保持輥，向下壓住料頭，使其向上反向翹起。同時保持輥下方的楔形導板抬起，托住板帶料頭。為了最大程度承受板帶的重量，導板可以延伸至卷料，直接托住從卷料上打開的板帶。保持輥和楔形導板共同作用，輔助板帶進入后續的送料輥。圖2為上卷料小車、開卷機和進料輔助裝置。

 

核心設備：精密矯平機

 

此類生產線配置的一般都是帶21根矯平輥子的矯平機。為了滿足尺寸繁多的加工材料，矯平機可以配置矯平輥盒更換裝置。通過更換輥盒，用戶在一臺矯平機上使用不同直徑的矯平輥進行生產，從而擴大生產能力。

這套換裝系統可以對整套矯平輥進行快速更換，快速換入其他輥徑的第二套輥架，使機床立即加工其他尺寸的板材。上輥架和下輥架也可以各自單獨開出機床，用于清潔和保養。

生產過程中如果有污漬顆粒留在矯平機內部，可以使用毛氈清潔裝置進行清潔處理。合理利用卷料更換的時間，在更換卷料的同時清潔裝置開進矯平機進行清潔。毛氈在矯平輥之間擺動，清除殘留在這個區域的污漬顆粒。

要解決板帶的裙邊和中間浪形缺陷，可以采用矯平輥彎曲功能。矯平輥彎曲功能的原理是通過調節下輥架的支撐輥子的高度，使下矯平輥子到達要求的彎曲，從而矯正裙邊或者中間浪形。圖3是選自德國柯樂生產線的板帶精密矯平機。

圖2 上卷料小車、開卷機和進料輔助裝置（選自德國柯樂的生產線）

圖3 板帶精密矯平機（選自德國柯樂的生產線）

 

料頭剪、薄膜覆膜裝置、板帶活套裝置和步進送料裝置

 

料頭剪用于切除卷料的端部。德國柯樂的料頭剪可以進行自動剪切的角度和行程的調整，適應不同厚度和寬度的板帶。剪刃的間隙也可以按照板帶的厚度自動設置，達到最小毛刺高度。

德國柯樂的長型開卷矯平落料線還可以配置薄膜覆膜裝置或者覆紙張裝置，用于保護表面敏感度高的板帶。此外，板帶清洗機可以去除板帶表面的污垢或者殘油，之后再在板帶表面涂上一層均勻的保護油膜。配置上覆膜裝置和清洗裝置的落料線，其加工的材料種類又增加很多。

板帶活套裝置的作用是：緩解因板帶步進運動等產生的振蕩，并保持板帶活套固定的高度。超聲波傳感器被安裝在板帶活套下方的中間位置。板帶活套和傳感器之間的距離決定了板帶的進料速度。間距越小，板帶進料的速度就越小；間距增加，速度就相應提高了。當板帶活套太大，裝置底部的光感應器感應到活套時，矯平機會自動停機，以便操作員檢查是否是后續設備產生故障。當板帶活套太小，裝置半空中的接觸臂觸碰到活套時，后續設備自動停機，防止板帶被拉扯壞。板帶輸送裝置的出料口的高度可以被調節，使出料口的高度與后續設備的進料口的高度相協調。

由于活套的重量，板帶活套裝置出料口的板帶有一個向下和向后的慣性。為了防止這個慣性對橫剪機的剪刃產生拉扯力，在板帶活套裝置和橫剪機之間安裝有一個步進送料裝置。步進送料裝置的送料輥對從板帶活套裝置出來的板帶有一個拉力，配合橫剪機的加工速度，將板帶平穩地送入橫剪機。圖4是選自德國柯樂生產線的薄膜覆膜裝置。圖5是選自德國柯樂生產線的板帶活套裝置。

圖4 薄膜覆膜裝置（選自德國柯樂的生產線）

圖5 板帶活套裝置（選自德國柯樂的生產線）

 

橫剪機

 

德國柯樂的橫剪機有停剪、飛剪和擺剪等不同種類。⑴停剪適用于非連續工作的生產線，以啟動→停止→啟動→停止的模式剪切。⑵飛剪在卷料以連續模式剪切時使用。通過齒輪齒條驅動機構，使剪切機做線性運動。此剪切機的剪切速度受運動慣量的限制，它取決于卷料的厚度。這種剪切機適用于厚度最大為20mm的卷料。⑶擺剪用于切割梯形或菱形的工件，使用專用工具，還可以進行弧形切割。

橫剪機后方的傳送帶可以將測試料、廢料、二等料等有選擇地分向送到廢料箱。在自動運行模式下，傳送帶可以通到每個廢料箱。這樣，用戶可以在不停機的情況下做任何一種測試。圖6是選自德國柯樂生產線的橫剪機。圖7是選自德國柯樂生產線的料頭剪和廢料箱。

圖6 橫剪機（選自德國柯樂的生產線）

圖7 料頭剪和廢料箱（選自德國柯樂的生產線）

 

堆垛機

 

一條傳送帶將落料送到堆垛機區域。這條傳送帶也同時具有質量檢測的功能。至于堆垛機的選擇，根據落料材質和應用范圍的不同可以采用不同的堆垛機：電刷式堆垛機、吹洗空氣—毛刷式堆垛機、磁性皮帶堆垛機以及真空堆垛機。比如鋁合金梯形落料就需要使用真空堆垛機。不同的堆垛機可以堆垛的落料長度不同，最短的300mm不到，最長的可以超過8000 mm。

吹洗空氣—毛刷式堆垛機的空氣流量大小、毛刷的運行狀態以及位置都可以自由設置。空的托盤被放在一個移動工作臺上，自動送到堆垛位置。堆垛好的落料被自動稱重，并被自動綁上包裝帶，然后從堆垛平臺上被運送出生產線。每個堆垛平臺都配置有獨立的升降臺，所以可以各自獨立地進行堆垛或者下料。由此，在整個堆垛區域內堆垛平臺之間可以快速地更換、反復使用，提高了設備的生產效率。每個小的裝好垛料的托盤由一個包裝機械手堆放到大的運輸托盤上，被捆綁好，如果需要可以被立即裝車發貨，整個過程自動而快速。圖8是選自德國柯樂生產線的堆垛機。

圖8 堆垛機（選自德國柯樂的生產線）

 

結束語

 

德國柯樂設備的標準配置：對不同卷料參數和測量數據的儲存可以通過一個集成的數據管理系統實現。觸摸式操作顯示屏，實現了可視化的數據讀取和輸入。

所有主電機都和中間電路連接，由此可以調節所有設備的速度，也可以保證快速而安全的停機。開卷機產生的制動能量被儲存在中間電路，可以直接供應給矯平機的驅動電機。再加上一個可調節的液壓裝置，整個生產線的每個環節都實現了最大限度的高效節能。

在中國，這類長型生產線中的上料小車、開卷機、矯平機、橫剪機等設備被成功運用于鋼材加工中心，如鞍鋼、寶鋼；以及汽車制造行業，如一汽大眾、通用、寶馬、長城汽車等等。