钢带打捆机技术研究的现状及发展

吴玉月，徐　鹏，苗登雨，唐　辰

(合肥通用机械研究院，合肥230088)



钢带打捆机技术研究的现状及发展

吴玉月，徐鹏，苗登雨，唐辰

(合肥通用机械研究院，合肥230088)

摘要：综述了近年来国内外钢带打捆机的技术发展及装备现状，介绍了自动钢带打捆机的工艺流程，根据我国国情和发展现状，分析了适合我国国情的全自动钢带打捆机的发展趋势，以促进全自动钢带打捆机的进一步研究。

关键词：全自动；钢带；打捆机

0引言

钢带打捆机的主要作用是应用钢带打捆包装货物，保证货物在运输、储存中集中和结实，确保打捆货物整齐划一美观，具有防止货物摆放混乱，节省仓储空间等优点。全自动钢带打捆机是一种集系统技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术、机械传动与气动技术等多个学科技术领域综合交叉的技术密集型系统工程[1-3]。目前，国内钢带打捆包装主要采用人工方式完成，与国外先进的钢带打捆机相比还存在不少缺点：(1)打捆过程人工完成，自动化水平低，无法适应现代化工业发展；(2)打捆过程缺乏专门的工具，不能保证每道包装带的受力基本相同，也不能保证包装质量；(3)钢管捆外形不能得到保证。这就很容易使捆扎管捆的各道包装带受力不均匀，导致包装带的破坏，甚至造成包装物的散捆；(4)不能适应恶劣环境的包装，例如高温，灰尘污染；(5)打捆夹头材料和结构的不合理。

1全自动钢带打捆机的工艺现状

全自动钢带打捆机与自动化输送线配合，形成自动化流水线。型材通过输送线进入打捆机位置时进行打捆包装。钢带打捆机利用钢带将轧制好的型材捆紧，并用锁扣将结合处扣紧，最后将钢带切断，完成型材打捆[4-5]。

不同钢带打捆机根据不同型材或钢材类型进行打捆时，每个工艺动作或流程不一定完全相同，但主要工艺流程一致，其具体流程如下。(1)型材就位。型材经过输送线上到达打捆位置经检测后，由固定装置将型材脱离输送链，并进行简要固定就位；(2)打捆准备。型材就位后，打捆机机头向型材移动，以便打捆；(3)送带。型材进入打捆工位后，发出送带信号，送带通过导向机构完成送带，送带停止；(4)带头压紧。送带完成后，钢带头在锁扣处有一重叠。此时通过锁扣机构将钢带头部压紧，以便于多余的钢带通过反向收回拉紧；(5)回收拉紧。钢带带头被抓紧后，送带机构反向驱动，回收多余钢带，将型材捆紧；(6)二次拉紧。通过前步收回多余钢带后，最后，采用低速慢抽大拉力拉紧钢带，将型材拉紧停止；(7)锁扣、切带。收带完成后，锁扣机构工作，将钢带重叠处锁紧，锁紧后切断连接钢带，完成打捆动作；(8)换位打捆(多带)。型材打捆有的是多个打捆带，要根据包装物需求不同，进行不同位置的打捆，要重复送带等过程，如果多一个带重复一次，多几个重复几次；(9)打捆机系统复位。打捆机打捆后，机头复位，打捆机头部的机构复位，送带机构准备好蓄带，固定装置复位，准备下一次的动作。

2国外发展现状

自20世纪60年代以来各国竞相展开了对打捆机的研制。国外发达国家钢铁企业钢卷打捆包装技术已经非常成熟。全球知名包装设备企业对型材的打捆质量都有比较严格的要求，都分别制定了打捆装备企业标准。

进入20世纪90年代，发达国家为了维护本国的钢管打捆机市场和扩大出口能力，积极采用其他的领域的新技术(如微电子、激光、新材料等)，开创了钢材打捆机研究发展的新局面。欧美国家的钢管打捆机研究,已不再太注重产品的品种，而是注重在原有品种的基础上继续研究改进性能，具有代表性的公司有美国SIGNODE公司、德国的TITANPACK公司、瑞典的Sund Birsta公司、意大利的Danieli公司和FROMM公司[6-8]、日本潼川工艺公司、荷兰的TEBULO公司、芬兰Pesmel公司等[9]，这些公司的包装设备都有侧重，产品也各具特色。如瑞典的Sund Birsta公司研制的钢材打捆机可以对不同包装形式的线材、棒材及型材进行打捆包装,钢材打捆机主要由捆扎机组、液压机组、储线仓；机座；控制器、开关、电器线路板、继电器等组成。其中KNRA型打捆机使用3～5mm的退火盘条，最短捆扎时间达到9s。2004年9月山钢集团莱芜钢铁新疆公司从瑞典SUND-BIRSTA公司引进的PCH-4KNB/5000P型打捆机[10]。再如SIGNODE公司开发的周向和卷眼打捆机M20RN-F。意大利的富朗公司开发的AM100系立式钢带全自动包装机列打包机和MH200系列打包机。

3 国内发展现状

20世纪60年代初期国外研制的聚丙烯塑料打包机开始进入我国，我国的打捆包装机械行业自此开始形成，此后因为轻工领域内的需求，才使得打包机得到迅速发展。在上世纪80年代中期，由于我国经济建设的进一步发展，促进着我国打包机械行业的不断发展，这在一定程度上使得钢带打包机更早地进入了人们的生活中。经过30多年的发展，我国已初步形成门类比较齐全、比较配套的产业，但是在打包装备技术方面，特别是钢带打包的技术发展方面还是比较薄弱的。

目前，一些生产厂家通过采用国际标准和吸收国外先进技术的特点，在标准水平、设计制造技术和产品质量上都有很大地提高，比如早期上海农药厂研发的双钢带冲模式自动打包机试制成功[11]，实现了农药包装流水线一条龙；河北联合大学也对钢带打包做了系统的研究[12]；浙江大学也对大尺寸和大重量的全自动钢管打捆机进行了设计开发[13]，并取得较好效果；西安重型机械研究所设计6条成套钢卷包装机组[14]，成功研制后，已在钢铁企业得到相关应用；以及许春虎的棒材打捆机等[15-18]。

综合分析我国钢管打捆机的发展现状，阻碍其发展的主要原因在于：(1)对打捆包装辅助机械的设计知识缺乏研究[19-20]。打捆包装辅助机械设计是打包机至关重要的部分,它设计的先进与否直接影响到打捆的进度和质量；(2)对打捆机的关键部件—打包机机头的机械设计知识缺乏研究[21-22]。在这个方面同时也暴露出我国在材料、制造等多方面的欠缺与不足，还将有赖于我国材料、制造等基础工业整体水平的提高；(3)主要控制部件与执行部件—如气动元件、各种执行部件性能、与检测元器件的可靠性还有待于提高。这部分元件目前国内的产品性能与国外的产品性能还具有一定的差距。

4展望

(1)打包机关键结构仍将是今后研究的重点和热点。目前，钢带打捆机的关键结构打捆连接方式主要分为点焊型、免扣型和锁扣型，它是完成压带、锁扣、切带、复位动作的关键部分，对于不同场合和要求，机构是决定实现连接形式最可靠的保证。

(2)锁扣机构作为打捆机正常运动的最主要部件，由于受到较大压力，磨损较为严重，需要经常更换，因此，如何实现关键材料的研究很重要。

(3)打捆包装机械的标准化、通用化和系列化，具备适应一定范围产品规格、品种变化的要求是社会发展的必然需求之一。

(4)系统的无人化操控，实现包装生产的经济安全性好，高效益，就要实现包装车间的综合自动化和生产过程的信息化集成，自动包装生产线经济、高效的现场总线控制系统。钢带打包机向全自动化、高级化和多样化及集约化的延伸是今后发展的重点方向之一。

5结束语

钢带打捆包装应用技术专业性较强，需要技术人员在实践过程中不断总结和完善，现今钢带打捆机随着在书籍、报刊和网络的推广下，已经被广泛应用在钢铁、有色金属、建材工业、轻工、外贸、化工等行业。相信只要制定合理的政策，加之提升自身的竞争策略和技术支持，相信我国的钢带打包机行业必定会得到长足发展。

参考文献:

[1] 倪敬.钢管打捆机的研制[D].杭州：浙江大学,2013.

[2] 安玉静.热窄带卷多卷打捆机液压控制系统研究[D].秦皇岛：燕山大学，2014.

[3] 尉海东.铜自动包装生产线控制及其称重系统的研究[D].兰州：兰州理工大学，2011.

[4] 周海东.铜板包装线配种机械手及铜板智能抓取研究[D].兰州：兰州理工大学，2012.

[5] 伍昕忠，孙瑞涛，刘明利，等.CPL01半自动钢卷包装机组的设计研究[J].冶金设备，2005(4):46-48.

[6] Alberto C,Nicola R,Englund O.,et al.Latest generation equipment,processes and technologies in wire rod production.Opportunities galore for the world steel market[C].Proceedings of the 10th International Conference on Steel Rolling.2010:1218-1225.

[7] Piemonte C P,Pigani A.DANIELI concepts and experiences in thin slab casting and rolling technology for HRC production-the evolution of a winning process route to face increasing market requirements[J].Baosteel Technical Research,2010(S1):106.

[8] Maestrutti L，Gori L.Roberto Cecutti The 750000 Stpy SBQ Rolling Mill,Part of the Complete Minimill at Nucor Steel Memphis Inc[C].北京：第八届(2011)中国钢铁年会论文集.2011.

[9] 刘海江，段思斌.Pesmel全自动钢卷包装生产线工艺研究分析[J].包装工程，2013,34(21)：61-65.

[10]徐刚.莱钢新疆公司全自动线材打包机常见故障分析及机械调整方法总结[J].山东工业技术，2014(7):36-39.

[11]必定中，鲍永昕.双钢带冲模式自动打包机[J].医药农药工业设计，1978(3)：1-5.

[12]高亮.钢带打捆机器人的研究[D].廊坊：河北联合大学，2013.

[13]沈鑫刚.全自动钢管打捆机的研究与开发[D].杭州：浙江大学，2005.

[14]王荆.冷轧生产线钢卷包装机组监控系统设计及研究[D].重庆：重庆大学，2007.

[15]许春虎.棒材自动打捆机:中国，CN200320112639.6[P].2003-10-30.

[16]许春虎.棒材自动打捆方法及棒材自动打捆机:中国，200310109966.0[P].2003-10-30.

[17]章志明，陈国金，陈昌.多方位传动输送链设计与仿真研究[J].机电工程，2015，32(1)：56-59.

[18]台湾开发免铁扣钢带打包机[N].中国包装报，2003-06-24.

[19]程铭，许平，刘军，等.钢带锁扣装置运动结构仿真分析[J].重型机械，2012(2):68-71.

[20]蔡林智，付永领，彭朝琴.全自动钢卷打捆机机头摆臂机构优化设计[J].制造业自动化，2013,36(6)：47-49.

[21]莫韶斌,森德斯.打捆机新型打包头KNB的结构和维护要点[J].机床与液压,2005(6):202-203.

[22]张兰娣，王建军，张龙君.钢材包装打捆机的研究[J].制造业自动化，2010,32(6):234-235.

Present Situation and Development Trend of Steel Strapping Machine Technology

WU Yu-yue,XU Peng,MIAO Deng-yu,TANG Chen

(Hefei General Machinery Research Institute,Hefei 230088,China)

Abstract:The development of technology and equipment of steel strapping machine were described at home and abroad in recent years,and the working process was elaborated.In order to further study the technology of steel strapping machine,the development trend of steel strapping machine were analyzed based on development status and the condition in China.

Key words:automatic；steel stripping；packing machine

doi:10.3969/j.issn.1005-1295.2016.01.016

中图分类号：TB486

文献标志码：A

文章编号：1005-1295(2016)01-0061-03

作者简介：吴玉月(1981-)，男，硕士，工程师，研究方向为主要从事自动化及非标设备研究开发，

通信地址：230088 安徽合肥市高新区天湖路29号 合肥通用机械研究院，E-mail:wyygmri@126.com。

收稿日期：2015-04-28;修稿日期： 2015-08-24