濾棒料盤(pán)輸送機(jī)水平移位方法研究

王傳許，黃慧鴻，王雙麗，張 紅

（紅云紅河煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司紅河卷煙廠，云南紅河 652399）

0 引言

在濾棒高架立庫(kù)存儲(chǔ)輸送系統(tǒng)中，入庫(kù)濾棒料盤(pán)輸送機(jī)通過(guò)收集上游濾棒裝盤(pán)機(jī)傳輸?shù)牧媳P(pán)，將單個(gè)料盤(pán)逐一收集整理成料盤(pán)組，滿足入庫(kù)條件后，上位系統(tǒng)調(diào)度堆垛機(jī)執(zhí)行入庫(kù)任務(wù)，將料盤(pán)組從入庫(kù)側(cè)料盤(pán)輸送機(jī)叉放至濾棒高架立庫(kù)內(nèi)。當(dāng)有濾棒出庫(kù)需求時(shí)，上位系統(tǒng)調(diào)度堆垛機(jī)執(zhí)行出庫(kù)任務(wù)，將料盤(pán)組從高架立庫(kù)內(nèi)叉放至出庫(kù)側(cè)料盤(pán)輸送機(jī)上。目前，行業(yè)濾棒高架立庫(kù)系統(tǒng)大都采取單通道料盤(pán)輸送機(jī)匹配單貨叉堆垛機(jī)的方式，料盤(pán)組出入庫(kù)效率較低，堆垛機(jī)工作頻次較高，任務(wù)負(fù)荷較大。若選用雙貨叉型式堆垛機(jī)，可極大提升濾棒料盤(pán)組的出入庫(kù)效率，但同時(shí)也要求濾棒料盤(pán)輸送機(jī)布局兩個(gè)以上通道。來(lái)自裝盤(pán)機(jī)單一通道的濾棒料盤(pán)要輸送至料盤(pán)輸送機(jī)的多個(gè)通道內(nèi)，就必須在水平方向經(jīng)過(guò)換向，換向后的料盤(pán)收集整理成料盤(pán)組后，相鄰兩個(gè)通道內(nèi)的濾棒料盤(pán)組便可在堆垛機(jī)的同一次任務(wù)中完成出入庫(kù)，從而提升濾棒料盤(pán)組的出入庫(kù)效率，降低堆垛機(jī)的工作量。

1 水平移位裝置的設(shè)計(jì)原則

通常物料水平換向可通過(guò)氣缸推動(dòng)、升降式輸送帶輸送、無(wú)桿氣缸輸送等方式實(shí)現(xiàn)。但由于濾棒重量較輕，在濾棒料盤(pán)輸送過(guò)程中抖動(dòng)劇烈將會(huì)導(dǎo)致料盤(pán)內(nèi)濾棒橫移、掉落，因此料盤(pán)輸送機(jī)對(duì)料盤(pán)傳輸平穩(wěn)性要求較高。采用氣缸推動(dòng)、輸送帶輸送等方式會(huì)造成料盤(pán)僅底部受力，受力不均導(dǎo)致料盤(pán)移動(dòng)過(guò)程中發(fā)生濾棒掉落、料盤(pán)傾倒等問(wèn)題。同時(shí)，水平移位裝置安裝后，空間上需保證濾棒料盤(pán)在直線方向上行進(jìn)而不會(huì)與移位裝置發(fā)生干涉，不影響料盤(pán)輸送機(jī)的整體結(jié)構(gòu)，能較好地與輸送機(jī)融為一體。濾棒料盤(pán)在水平換向后應(yīng)能準(zhǔn)確地的停留在料盤(pán)輸送通道的中間位置，以保證濾棒料盤(pán)繼續(xù)向前平順輸送而不會(huì)發(fā)生干涉。

鑒于以上原則，結(jié)合濾棒料盤(pán)自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種濾棒料盤(pán)水平移位裝置。通過(guò)氣缸將料盤(pán)夾緊—提升離開(kāi)料盤(pán)輸送機(jī)，再水平移動(dòng)輸送至兩側(cè)的濾棒料盤(pán)輸送通道；當(dāng)濾棒料盤(pán)被移位至相鄰?fù)ǖ赖闹虚g位置時(shí)，依靠接近開(kāi)關(guān)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟停，使濾棒料盤(pán)在中間位置時(shí)準(zhǔn)確停止；隨后氣缸將下降—釋放濾棒料盤(pán)，對(duì)應(yīng)通道料盤(pán)輸送機(jī)啟動(dòng)，濾棒料盤(pán)繼續(xù)向前輸送收集成料盤(pán)組，實(shí)現(xiàn)濾棒料盤(pán)在相鄰輸送通道間換向輸送的目的。水平移位裝置與料盤(pán)輸送機(jī)安裝布局如圖1 所示。

圖1 水平移位裝置與料盤(pán)輸送機(jī)安裝布局

2 水平移位裝置結(jié)構(gòu)原理

水平移位裝置主要由機(jī)架、滑軌、滑塊、夾緊爪、同步帶、電機(jī)、行程開(kāi)關(guān)和接近開(kāi)關(guān)等組成（圖2）。其中夾緊爪包括支撐桿、夾緊板、驅(qū)動(dòng)夾緊板水平移動(dòng)的水平氣缸和驅(qū)動(dòng)夾緊板上下移動(dòng)的豎向氣缸、節(jié)流閥、磁性開(kāi)關(guān)等，夾緊爪上的水平氣缸通過(guò)螺栓固定在豎向氣缸的推桿上，水平氣缸隨豎向氣缸上下移動(dòng)。

圖2 水平移位裝置結(jié)構(gòu)示意

水平移位裝置的兩個(gè)夾緊爪成對(duì)稱布局，兩個(gè)夾緊爪之間的距離大于所需移動(dòng)的料盤(pán)尺寸，夾緊爪通過(guò)滑塊安裝在滑軌上，夾緊爪與滑塊之間采用螺栓連接。

兩個(gè)夾緊爪通過(guò)水平氣缸和豎向氣缸實(shí)現(xiàn)對(duì)濾棒料盤(pán)的夾緊和提升，使濾棒料盤(pán)離開(kāi)輸送機(jī)。水平移位裝置滑軌的一端安裝有驅(qū)動(dòng)電機(jī)，滑軌上的滑塊與同步齒形帶連接，驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)同步齒形帶驅(qū)動(dòng)兩個(gè)夾緊爪左右同步運(yùn)動(dòng)。當(dāng)夾緊爪運(yùn)動(dòng)至相鄰料盤(pán)輸送通道的中間位置時(shí)，滑塊被接近開(kāi)關(guān)感應(yīng)，發(fā)出停止信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，夾緊爪通過(guò)豎向氣缸和水平氣缸實(shí)現(xiàn)料盤(pán)下降和釋放，料盤(pán)被準(zhǔn)確地放置在相鄰料盤(pán)輸送通道的中間位置，完成一次濾棒料盤(pán)的水平換向輸送。此外，用于向驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)出停止信號(hào)的接近開(kāi)關(guān)數(shù)量及位置，需根據(jù)所布局的濾棒料盤(pán)輸送通道數(shù)量及濾棒料盤(pán)輸送通道的寬度決定?；墐啥税惭b有行程開(kāi)關(guān)，用于當(dāng)接近開(kāi)關(guān)失效時(shí)檢查夾緊爪運(yùn)動(dòng)位置是否超出極限并停止驅(qū)動(dòng)電機(jī)，起安全保護(hù)作用。夾緊爪的氣缸夾緊、提升、下降和釋放濾棒料盤(pán)的速度利用氣缸上的節(jié)流閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)整合適的氣流量可保證夾緊爪夾取濾棒料盤(pán)的過(guò)程平穩(wěn)，避免料盤(pán)內(nèi)濾棒掉落、橫移。

3 水平移位裝置工作過(guò)程

水平移位裝置處于等待位置時(shí)，與上游裝盤(pán)機(jī)通道處于同一中心線上，來(lái)自裝盤(pán)機(jī)的濾棒料盤(pán)輸送至水平移位裝置時(shí)料盤(pán)停止前進(jìn)，水平移位裝置夾緊爪的兩個(gè)水平氣缸驅(qū)動(dòng)夾緊板夾緊料盤(pán)，兩個(gè)豎向氣缸帶動(dòng)水平氣缸向上移動(dòng)，將料盤(pán)提升離開(kāi)料盤(pán)輸送機(jī)。此時(shí)，水平移位裝置驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)同步齒形帶驅(qū)動(dòng)夾緊爪在滑軌上水平移動(dòng)，當(dāng)移動(dòng)中的滑塊遮住滑軌一側(cè)的接近開(kāi)關(guān)時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)停止，水平移位裝置到達(dá)停止位，夾緊爪的兩個(gè)豎直氣缸下降使料盤(pán)下落至料盤(pán)輸送機(jī)上，兩個(gè)水平氣缸縮回釋放料盤(pán)，此時(shí)當(dāng)前通道料盤(pán)輸送機(jī)啟動(dòng)，濾棒料盤(pán)繼續(xù)向前輸送完成料盤(pán)組盤(pán)。水平移位裝置則在驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)下重新回到等待位，完成一個(gè)工作循環(huán)。水平移位裝置工作過(guò)程如圖3 所示。

圖3 水平移位裝置工作過(guò)程示意

4 水平移位裝置的特點(diǎn)

水平移位裝置可在不改變現(xiàn)有濾棒料盤(pán)輸送機(jī)結(jié)構(gòu)的前提下，實(shí)現(xiàn)濾棒料盤(pán)的換向輸送，與料盤(pán)輸送機(jī)配合良好。其主要特點(diǎn)有：

（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝和維護(hù)方便，制造成本較低。水平移位裝置安裝在濾棒料盤(pán)輸送機(jī)的上方，對(duì)各通道料盤(pán)輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)均無(wú)影響，通過(guò)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作便可實(shí)現(xiàn)對(duì)濾棒料盤(pán)的換向功能，且加工和維護(hù)成本低。

（2）提升了濾棒料盤(pán)輸送機(jī)緩存能力，實(shí)現(xiàn)上游裝盤(pán)機(jī)單一通道與料盤(pán)輸送機(jī)多通道的柔性對(duì)接需求?？筛鶕?jù)濾棒生產(chǎn)能力與堆垛機(jī)入庫(kù)能力柔性調(diào)整濾棒料盤(pán)輸送機(jī)的通道數(shù)量，優(yōu)化了濾棒入庫(kù)需求和堆垛機(jī)工作能力的匹配度。

（3）濾棒料盤(pán)水平移位過(guò)程平穩(wěn)，不易發(fā)生傾倒。水平移位裝置的夾緊爪通過(guò)兩塊夾緊板夾持住料盤(pán)的中間部位，濾棒料盤(pán)受力均勻，穩(wěn)定性較好，移動(dòng)過(guò)程中不易出現(xiàn)劇烈晃動(dòng)、料盤(pán)傾倒等現(xiàn)象。

（4）水平移位裝置夾緊爪的夾緊板采用復(fù)合材料板制作，具有高比強(qiáng)度和高比模量，耐疲勞性高、抗斷裂能力強(qiáng)、減振性能好，使用壽命長(zhǎng)。而且由于其具備較好的減振能力，能夠?qū)α媳P(pán)起到一定的保護(hù)作用，降低料盤(pán)的損壞。

（5）驅(qū)動(dòng)夾緊爪的電機(jī)具備變頻調(diào)速功能，可延長(zhǎng)電機(jī)啟動(dòng)、停止過(guò)程，實(shí)現(xiàn)料盤(pán)在水平移動(dòng)過(guò)程中平穩(wěn)過(guò)渡，避免料盤(pán)內(nèi)濾棒在移動(dòng)過(guò)程中發(fā)生橫移、掉落。

由于水平移位裝置夾緊爪的夾緊板夾持面為平面，夾緊爪水平氣缸磨損或氣管接頭漏氣時(shí)，可能出現(xiàn)料盤(pán)夾持不穩(wěn)固現(xiàn)象，導(dǎo)致濾棒料盤(pán)移動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)歪斜，因此需定期檢查夾緊爪氣缸工作的可靠性。同時(shí)水平移位裝置的兩個(gè)夾緊爪氣缸相對(duì)獨(dú)立，但在夾取濾棒料盤(pán)動(dòng)作時(shí)要求左右同步，因此對(duì)左右兩夾緊爪上的氣缸節(jié)流閥調(diào)整技術(shù)要求較高。

5 結(jié)語(yǔ)

濾棒料盤(pán)輸送機(jī)作為濾棒高架立庫(kù)存儲(chǔ)輸送系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，增加料盤(pán)輸送通道以提高料盤(pán)輸送機(jī)緩存能力，既能提升上游裝盤(pán)機(jī)設(shè)備的運(yùn)行效率，還能降低堆垛機(jī)單位時(shí)間任務(wù)頻次，提升濾棒料盤(pán)的出入庫(kù)效率，滿足大流量濾棒料盤(pán)出入庫(kù)環(huán)境下對(duì)雙叉堆垛機(jī)的需求。此外，由于水平移位裝置能實(shí)現(xiàn)濾棒料盤(pán)在不同輸送通道間移動(dòng)，因此也同樣適用于出庫(kù)側(cè)料盤(pán)輸送機(jī)。堆垛機(jī)將料盤(pán)組叉放至出庫(kù)側(cè)料盤(pán)輸送上，水平移位裝置左右移動(dòng)將兩側(cè)通道的濾棒料盤(pán)組逐一分離移送至與卸盤(pán)機(jī)通道對(duì)應(yīng)的中間料盤(pán)通道，再輸送至下游設(shè)備，實(shí)現(xiàn)濾棒高效存儲(chǔ)和輸送。

紅云紅河煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司：基于濾棒高架庫(kù)物流系統(tǒng)模式下的物料輸送可靠性研究科技項(xiàng)目（HYHH2019GY04）資助。