葡萄酒灌裝線自動(dòng)碼垛機(jī)的技術(shù)改造

王忠等

摘 要：介紹了自動(dòng)碼垛機(jī)的概念、分類，重點(diǎn)闡述了葡萄酒灌裝線碼垛機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作過(guò)程及原理，分析了葡萄酒灌裝過(guò)程中自動(dòng)碼垛機(jī)在對(duì)小箱（1×6瓶）進(jìn)行碼垛后出現(xiàn)的掉箱現(xiàn)象的原因，并進(jìn)行了技術(shù)改造。改造后在不增加托盤尺寸的條件下，每垛箱子數(shù)量由120箱增加到145箱，提高了箱垛的穩(wěn)定性，大大降低了掉箱的概率，同時(shí)減少了倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)的占地面積。

關(guān)鍵詞：葡萄酒；灌裝線；自動(dòng)碼垛機(jī)

中圖分類號(hào)：TS223 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2014.04.014

1980年以前，碼垛工作都是由人工堆垛，工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大促使了碼垛自動(dòng)化的發(fā)展，加快了物流的速度，保護(hù)了工人的安全和健康，同時(shí)也能獲得整齊一致的物垛，減少物料的破損和浪費(fèi)[1]。碼垛機(jī)的出現(xiàn)，在很大程度上解決了制造速度快而搬運(yùn)速度慢的矛盾，也解決了重載貨物的碼垛問(wèn)題，同時(shí)碼垛的質(zhì)量也大大提高[2]。

自動(dòng)碼垛機(jī)是葡萄酒灌裝線上的重要生產(chǎn)設(shè)備，它是機(jī)、電一體化高新技術(shù)產(chǎn)品，它的快慢直接影響到整條灌裝線的效率。碼垛機(jī)碼放箱子的形式和層數(shù)直接影響碼放箱數(shù)和箱垛的穩(wěn)定性及外觀。公司現(xiàn)有的自動(dòng)碼垛機(jī)在對(duì)小箱（1×6瓶）進(jìn)行碼垛時(shí)，因?yàn)榕帕蟹绞讲粔蚝侠?，造成箱體間縫隙過(guò)大，從而出現(xiàn)掉箱現(xiàn)象，故對(duì)它進(jìn)行技術(shù)改造十分必要。

1 碼垛機(jī)的概念及分類

1.1 碼垛機(jī)的概念

碼垛就是按照集成單元化的思想，將單一的物件，按照一定的模式，一件件地堆碼成垛，以便使單元化的物垛實(shí)現(xiàn)物料的搬運(yùn)、存儲(chǔ)、裝卸運(yùn)輸?shù)任锪骰顒?dòng)。所謂碼垛機(jī)是把已包裝的料袋或料箱按一定的排列模式自動(dòng)編組、自動(dòng)堆碼成所需垛形以便擺放和運(yùn)輸。

1.2 碼垛機(jī)的分類

目前應(yīng)用的自動(dòng)碼垛機(jī)有3種：機(jī)器人碼垛機(jī)、真空頭式碼垛機(jī)和排式碼垛機(jī)。

機(jī)器人碼垛機(jī)又可分為關(guān)節(jié)式、笛卡耳式和龍門式3種。高度柔性是機(jī)器人碼垛機(jī)的一個(gè)基本特征，然而，機(jī)器人也在向著高速化和高載化方向發(fā)展。

真空頭式碼垛機(jī)使用啟動(dòng)吸盤吸附每層物料，然后將物料抬起并轉(zhuǎn)移放置于托盤上。在吸盤動(dòng)作前，物料產(chǎn)品必須首先形成排層，所以這種類型的碼垛設(shè)備常配設(shè)編組區(qū)。

排式碼垛機(jī)根據(jù)進(jìn)箱方式的不同又可分為高位式和低位式碼垛機(jī)。根據(jù)生產(chǎn)環(huán)境和空間條件，葡萄酒灌裝線上普遍采用低位式碼垛機(jī)。對(duì)于低位式來(lái)說(shuō)，物料以接近地面的高度送入，成層后的物料放在升降車上，通過(guò)升降車的升降運(yùn)動(dòng)將層料送到相應(yīng)高度，再通過(guò)滑動(dòng)小車將層料疊放在托盤或其他層料上。低位式碼垛機(jī)以其高速處理能力和運(yùn)行可靠而著稱，操作人員易于監(jiān)視其運(yùn)行情況。

2 灌裝線碼垛機(jī)的構(gòu)成及其功能

葡萄酒灌裝線自動(dòng)碼垛機(jī)主要由空盤輸送機(jī)、箱子輸入傳送帶、箱子轉(zhuǎn)向裝置、規(guī)整排列裝置、單層箱子緩沖裝置、滑動(dòng)小車、升降機(jī)和箱垛輸送機(jī)組成。

托盤輸送裝置：存儲(chǔ)一定量的托盤，自動(dòng)完成空托盤輸送至碼垛位置。

箱子輸入傳送帶：其作用是將裝滿容器的箱子輸送到碼垛機(jī)的箱子轉(zhuǎn)向裝置入口處。

箱子轉(zhuǎn)向裝置：為碼垛機(jī)的重要裝置，是由氣缸、電磁閥、滑輪板、擋軸組成。使箱子在水平方向上轉(zhuǎn)向90度，達(dá)到層與層的箱子之間疊壓均勻、箱垛穩(wěn)固的效果。

箱子規(guī)整排列裝置：主要由推箱板、滾筒輸送帶及若干空間隔板（下面簡(jiǎn)稱“隔板”）組成，功能是根據(jù)程序規(guī)整排列每排箱子的準(zhǔn)確位置，并推送至單層箱子緩沖裝置中。

單層箱子緩沖裝置：是由鏈條、推箱桿、擋箱桿、滾筒輸送帶（無(wú)動(dòng)力）電機(jī)、限位傳感器組成。推箱鏈條上裝有兩根金屬桿，一根作為推箱桿，另一根作為擋箱桿，相位相差180度，鏈條轉(zhuǎn)動(dòng)半周，兩根金屬桿功能交替使用。當(dāng)箱子達(dá)到設(shè)定的排數(shù)時(shí)形成單層垛形，鏈條上的推箱桿推動(dòng)單層箱子送入升降碼垛裝置的滑動(dòng)小車上。

升降碼垛裝置：是由升降架、電機(jī)、鏈條、高低限位傳感器、層夾緊裝置、滑動(dòng)小車等組成。功能是將滑動(dòng)小車上碼好的單層箱子送放至空托盤或者其他箱層上。

箱垛輸送機(jī)：將碼好的箱垛由碼垛位置輸送至無(wú)動(dòng)力滾筒輸送帶上，以備叉車運(yùn)走。

3 灌裝線碼垛機(jī)的工作過(guò)程及原理

（1）箱子進(jìn)入到輸入傳送帶上，入口處的光電管感應(yīng)到有箱子進(jìn)入時(shí)，箱子滾筒傳送帶啟動(dòng)，箱子被輸送到轉(zhuǎn)向裝置位置時(shí)，觸發(fā)計(jì)數(shù)光電管，程序根據(jù)箱子碼放的形式，控制入箱的數(shù)目來(lái)啟停箱子輸入傳送帶。根據(jù)程序設(shè)定的要求，每當(dāng)需要將箱子轉(zhuǎn)成90度時(shí)，轉(zhuǎn)向裝置的氣缸帶動(dòng)擋板回退，箱子的一個(gè)邊角與擋軸碰撞后，并在滾筒傳送帶作用下，箱子圍繞擋軸立即轉(zhuǎn)向90度；如果箱子無(wú)需轉(zhuǎn)向時(shí)，滑輪板伸出，使箱子避開(kāi)擋軸，箱子不進(jìn)行轉(zhuǎn)向直接進(jìn)入規(guī)整排列裝置。

（2）箱子進(jìn)入規(guī)整排列裝置后，安裝在滾筒間的隔板根據(jù)程序設(shè)定的要求，使箱子與箱子之間形成必要的間隔距離，以保證每排箱子的長(zhǎng)度與托盤的長(zhǎng)度相符合。每當(dāng)箱子達(dá)到設(shè)定的數(shù)目形成一排時(shí)，滾筒傳送帶和箱子輸入傳送帶同時(shí)停止，推箱板將排列好的一排箱子推入單層緩沖裝置中，然后推箱板返回初始位置，準(zhǔn)備推送下一排箱子，直至達(dá)到程序要求的每層的排數(shù)。當(dāng)單層緩沖裝置中的箱子達(dá)到規(guī)定的排數(shù)形成單層垛形，推箱鏈條開(kāi)始啟動(dòng)，帶動(dòng)推向桿將每層箱子送至滑動(dòng)小車上。

（3）當(dāng)滑動(dòng)小車裝滿一層箱子后，升降車啟動(dòng)，將滑動(dòng)小車送到相應(yīng)的高度，然后滑動(dòng)小車沿水平方向向碼垛位置滑動(dòng)，加緊裝置將這層箱子前后左右加緊，此時(shí)托盤經(jīng)空盤輸送機(jī)輸送到滑動(dòng)小車下方，滑動(dòng)小車水平反向運(yùn)動(dòng)，加緊裝置放開(kāi)，箱子平穩(wěn)地放到托盤。之后升降電機(jī)再次啟動(dòng)，使滑動(dòng)小車的高度與單層緩沖裝置臺(tái)面齊平，如此往復(fù)，直至達(dá)到程序規(guī)定的層數(shù)。最后升降裝置上升到最高處，箱垛輸送機(jī)啟動(dòng)，將箱垛輸送到無(wú)動(dòng)力滾筒輸送帶上，以便叉車運(yùn)至倉(cāng)庫(kù)。

4 灌裝線碼垛機(jī)在生產(chǎn)中存在的問(wèn)題

葡萄酒灌裝線的自動(dòng)碼垛機(jī)在生產(chǎn)過(guò)程中主要對(duì)大箱（1×12瓶）和小箱（1×6瓶）兩種規(guī)格的箱子進(jìn)行碼垛。在對(duì)大箱進(jìn)行碼垛時(shí)，因?yàn)榇笙涞牡酌娣e大，每層的箱數(shù)少，所以大箱的垛形結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好。而在對(duì)小箱進(jìn)行碼垛時(shí)，由于箱子的尺寸較?。ǖ酌娣e?。?，且每層箱子排列的結(jié)構(gòu)較松散，縫隙較大，所以箱垛在無(wú)動(dòng)力滾筒傳送帶上滑行時(shí)和被叉車轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中容易出現(xiàn)掉箱現(xiàn)象，這說(shuō)明碼垛機(jī)編排箱子的程序設(shè)計(jì)不夠合理，故對(duì)小箱的碼垛技術(shù)進(jìn)行改造，使箱與箱之間的縫隙減少，層與層之間的堆疊穩(wěn)定性提高，以避免運(yùn)輸中掉箱問(wèn)題的出現(xiàn)。

5 灌裝線碼垛機(jī)新的設(shè)計(jì)方案和措施

5.1 改善方案

改造前每層箱子分4排，每排6箱，每層24箱，層數(shù)為5層，每垛120箱，具體每層箱子的排列方式如圖1和圖2所示。

經(jīng)過(guò)對(duì)原來(lái)碼垛的排列結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析研究得出，造成掉箱的直接原因是每層箱子交錯(cuò)排列形式不夠合理，箱子之間縫隙大，同時(shí)影響上下層疊壓時(shí)的壓縫效果，最終導(dǎo)致箱垛的不穩(wěn)定。

為改善這種狀態(tài)，對(duì)多種排列方案進(jìn)行多次人工碼垛試驗(yàn)，最后確定了新的箱垛排列方案：每層5排，共29個(gè)箱子：第1、5排為7個(gè)箱子，第2、3、4排為5個(gè)箱子；每垛5層，共145個(gè)箱子，具體每層箱子的排列方式如圖3和圖4所示。這種碼垛方案的優(yōu)點(diǎn)是：在不增加托盤尺寸的條件下，增加了每層箱子的碼放數(shù)量，減少了箱子之間的縫隙，提高了箱垛結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

5.2 具體措施

為實(shí)現(xiàn)改善后中的碼垛方案（如圖3和圖4所示），主要進(jìn)行了兩方面的改造：一是在原規(guī)整排列裝置中增加了一套隔板裝置，該裝置由電磁閥和氣缸組成，并在PLC輸出模塊上增加了與之對(duì)應(yīng)的輸出控制點(diǎn)；二是在原程序中對(duì)有關(guān)垛形排列的程序和數(shù)據(jù)塊進(jìn)行修改。

（1）規(guī)整排列裝置隔板的改造。原裝置中安裝了4個(gè)隔板，編號(hào)為1、2、3、4，每個(gè)隔板的位置由各種箱子的碼垛方案確定，按照程序的命令分別組合使用，可以得到不同的碼垛形式。在改善后的新碼垛方案中，由于1、2、3號(hào)隔板位置不能滿足其要求，需增加一套隔板并編號(hào)為5號(hào)，位置確定在1和2號(hào)隔板之間，在此方案中，只使用4、5兩套隔板，就可以較好地實(shí)現(xiàn)改善后的碼垛方案要求。

（2）PLC程序和數(shù)據(jù)的修改。經(jīng)過(guò)對(duì)碼垛機(jī)的PLC程序分析，每種碼垛形式都有一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)塊，程序數(shù)據(jù)塊的調(diào)用可以使每個(gè)箱子按照碼垛形式設(shè)計(jì)要求，通過(guò)轉(zhuǎn)向裝置和隔板裝置來(lái)完成垛形排列過(guò)程。改造前的碼垛形式對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)塊為DB2，如表1所示。

為了實(shí)現(xiàn)改善后的碼垛方案，編寫了與之對(duì)應(yīng)新的數(shù)據(jù)塊，編號(hào)為DB6，如表2所示。在DB6中包括每層29個(gè)箱子的所需數(shù)據(jù)，每一個(gè)箱子對(duì)應(yīng)一個(gè)16進(jìn)制的字，當(dāng)有箱子進(jìn)入時(shí)，根據(jù)這個(gè)字可以控制箱子轉(zhuǎn)向裝置電磁閥EV2、隔板4、5和電磁閥EV16、EV12的工作狀態(tài)，以及輸入傳送帶和推箱裝置電機(jī)的啟停。程序執(zhí)行DB6數(shù)據(jù)塊時(shí)轉(zhuǎn)向和隔板裝置的工作情況：按照?qǐng)D3和圖4的方案，當(dāng)1、2、3、4、5、6、13、17、24、25、26、27、28、29號(hào)箱子進(jìn)入時(shí)，EV2工作，使得箱子進(jìn)行90度轉(zhuǎn)向；當(dāng)7、8、9、10、11、12、14、15、16、18、19、20、21、22、23號(hào)箱子進(jìn)入時(shí)，EV2不工作，箱子不轉(zhuǎn)向；當(dāng)?shù)?排9號(hào)、第3排14號(hào)、第4排19號(hào)箱子進(jìn)入時(shí)，電磁閥EV12工作，隔板5伸出；當(dāng)?shù)?排17號(hào)箱子進(jìn)入時(shí)，電磁閥EV16工作，隔板4伸出。

根據(jù)新碼垛方案的需要，在功能塊FC11中增加了隔板5電磁閥的控制程序，隔板5電磁閥對(duì)應(yīng)的PLC輸出點(diǎn)為Q16.4，新增加的Q16.4的控制程序如圖5所示。

6 結(jié) 論

葡萄酒碼垛是葡萄酒灌裝線的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，也是決定灌裝速度和質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，由于之前的自動(dòng)碼垛機(jī)在對(duì)小箱子（1×6瓶）進(jìn)行碼垛后容易出現(xiàn)掉箱的現(xiàn)象，故對(duì)其進(jìn)行了必要的技術(shù)改造。經(jīng)過(guò)實(shí)際大生產(chǎn)的驗(yàn)證，改造后的碼垛形式更加合理，在不增加托盤尺寸的條件下，箱子的碼放數(shù)量由120箱增加到145箱，提高了箱垛的穩(wěn)定性，使掉箱的概率大大降低，同時(shí)減少了倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)的占地面積。此外，為進(jìn)一步增加箱垛的穩(wěn)定性，可以在箱垛的最上層用打包帶固定效果更好。

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葡萄酒灌裝線的自動(dòng)碼垛機(jī)在生產(chǎn)過(guò)程中主要對(duì)大箱（1×12瓶）和小箱（1×6瓶）兩種規(guī)格的箱子進(jìn)行碼垛。在對(duì)大箱進(jìn)行碼垛時(shí)，因?yàn)榇笙涞牡酌娣e大，每層的箱數(shù)少，所以大箱的垛形結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好。而在對(duì)小箱進(jìn)行碼垛時(shí)，由于箱子的尺寸較?。ǖ酌娣e小），且每層箱子排列的結(jié)構(gòu)較松散，縫隙較大，所以箱垛在無(wú)動(dòng)力滾筒傳送帶上滑行時(shí)和被叉車轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中容易出現(xiàn)掉箱現(xiàn)象，這說(shuō)明碼垛機(jī)編排箱子的程序設(shè)計(jì)不夠合理，故對(duì)小箱的碼垛技術(shù)進(jìn)行改造，使箱與箱之間的縫隙減少，層與層之間的堆疊穩(wěn)定性提高，以避免運(yùn)輸中掉箱問(wèn)題的出現(xiàn)。

5 灌裝線碼垛機(jī)新的設(shè)計(jì)方案和措施

5.1 改善方案

改造前每層箱子分4排，每排6箱，每層24箱，層數(shù)為5層，每垛120箱，具體每層箱子的排列方式如圖1和圖2所示。

經(jīng)過(guò)對(duì)原來(lái)碼垛的排列結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析研究得出，造成掉箱的直接原因是每層箱子交錯(cuò)排列形式不夠合理，箱子之間縫隙大，同時(shí)影響上下層疊壓時(shí)的壓縫效果，最終導(dǎo)致箱垛的不穩(wěn)定。

為改善這種狀態(tài)，對(duì)多種排列方案進(jìn)行多次人工碼垛試驗(yàn)，最后確定了新的箱垛排列方案：每層5排，共29個(gè)箱子：第1、5排為7個(gè)箱子，第2、3、4排為5個(gè)箱子；每垛5層，共145個(gè)箱子，具體每層箱子的排列方式如圖3和圖4所示。這種碼垛方案的優(yōu)點(diǎn)是：在不增加托盤尺寸的條件下，增加了每層箱子的碼放數(shù)量，減少了箱子之間的縫隙，提高了箱垛結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

5.2 具體措施

為實(shí)現(xiàn)改善后中的碼垛方案（如圖3和圖4所示），主要進(jìn)行了兩方面的改造：一是在原規(guī)整排列裝置中增加了一套隔板裝置，該裝置由電磁閥和氣缸組成，并在PLC輸出模塊上增加了與之對(duì)應(yīng)的輸出控制點(diǎn)；二是在原程序中對(duì)有關(guān)垛形排列的程序和數(shù)據(jù)塊進(jìn)行修改。

（1）規(guī)整排列裝置隔板的改造。原裝置中安裝了4個(gè)隔板，編號(hào)為1、2、3、4，每個(gè)隔板的位置由各種箱子的碼垛方案確定，按照程序的命令分別組合使用，可以得到不同的碼垛形式。在改善后的新碼垛方案中，由于1、2、3號(hào)隔板位置不能滿足其要求，需增加一套隔板并編號(hào)為5號(hào)，位置確定在1和2號(hào)隔板之間，在此方案中，只使用4、5兩套隔板，就可以較好地實(shí)現(xiàn)改善后的碼垛方案要求。

（2）PLC程序和數(shù)據(jù)的修改。經(jīng)過(guò)對(duì)碼垛機(jī)的PLC程序分析，每種碼垛形式都有一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)塊，程序數(shù)據(jù)塊的調(diào)用可以使每個(gè)箱子按照碼垛形式設(shè)計(jì)要求，通過(guò)轉(zhuǎn)向裝置和隔板裝置來(lái)完成垛形排列過(guò)程。改造前的碼垛形式對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)塊為DB2，如表1所示。

為了實(shí)現(xiàn)改善后的碼垛方案，編寫了與之對(duì)應(yīng)新的數(shù)據(jù)塊，編號(hào)為DB6，如表2所示。在DB6中包括每層29個(gè)箱子的所需數(shù)據(jù)，每一個(gè)箱子對(duì)應(yīng)一個(gè)16進(jìn)制的字，當(dāng)有箱子進(jìn)入時(shí)，根據(jù)這個(gè)字可以控制箱子轉(zhuǎn)向裝置電磁閥EV2、隔板4、5和電磁閥EV16、EV12的工作狀態(tài)，以及輸入傳送帶和推箱裝置電機(jī)的啟停。程序執(zhí)行DB6數(shù)據(jù)塊時(shí)轉(zhuǎn)向和隔板裝置的工作情況：按照?qǐng)D3和圖4的方案，當(dāng)1、2、3、4、5、6、13、17、24、25、26、27、28、29號(hào)箱子進(jìn)入時(shí)，EV2工作，使得箱子進(jìn)行90度轉(zhuǎn)向；當(dāng)7、8、9、10、11、12、14、15、16、18、19、20、21、22、23號(hào)箱子進(jìn)入時(shí)，EV2不工作，箱子不轉(zhuǎn)向；當(dāng)?shù)?排9號(hào)、第3排14號(hào)、第4排19號(hào)箱子進(jìn)入時(shí)，電磁閥EV12工作，隔板5伸出；當(dāng)?shù)?排17號(hào)箱子進(jìn)入時(shí)，電磁閥EV16工作，隔板4伸出。

根據(jù)新碼垛方案的需要，在功能塊FC11中增加了隔板5電磁閥的控制程序，隔板5電磁閥對(duì)應(yīng)的PLC輸出點(diǎn)為Q16.4，新增加的Q16.4的控制程序如圖5所示。

6 結(jié) 論

葡萄酒碼垛是葡萄酒灌裝線的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，也是決定灌裝速度和質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，由于之前的自動(dòng)碼垛機(jī)在對(duì)小箱子（1×6瓶）進(jìn)行碼垛后容易出現(xiàn)掉箱的現(xiàn)象，故對(duì)其進(jìn)行了必要的技術(shù)改造。經(jīng)過(guò)實(shí)際大生產(chǎn)的驗(yàn)證，改造后的碼垛形式更加合理，在不增加托盤尺寸的條件下，箱子的碼放數(shù)量由120箱增加到145箱，提高了箱垛的穩(wěn)定性，使掉箱的概率大大降低，同時(shí)減少了倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)的占地面積。此外，為進(jìn)一步增加箱垛的穩(wěn)定性，可以在箱垛的最上層用打包帶固定效果更好。

參考文獻(xiàn)：

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葡萄酒灌裝線的自動(dòng)碼垛機(jī)在生產(chǎn)過(guò)程中主要對(duì)大箱（1×12瓶）和小箱（1×6瓶）兩種規(guī)格的箱子進(jìn)行碼垛。在對(duì)大箱進(jìn)行碼垛時(shí)，因?yàn)榇笙涞牡酌娣e大，每層的箱數(shù)少，所以大箱的垛形結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好。而在對(duì)小箱進(jìn)行碼垛時(shí)，由于箱子的尺寸較?。ǖ酌娣e?。颐繉酉渥优帕械慕Y(jié)構(gòu)較松散，縫隙較大，所以箱垛在無(wú)動(dòng)力滾筒傳送帶上滑行時(shí)和被叉車轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中容易出現(xiàn)掉箱現(xiàn)象，這說(shuō)明碼垛機(jī)編排箱子的程序設(shè)計(jì)不夠合理，故對(duì)小箱的碼垛技術(shù)進(jìn)行改造，使箱與箱之間的縫隙減少，層與層之間的堆疊穩(wěn)定性提高，以避免運(yùn)輸中掉箱問(wèn)題的出現(xiàn)。

5 灌裝線碼垛機(jī)新的設(shè)計(jì)方案和措施

5.1 改善方案

改造前每層箱子分4排，每排6箱，每層24箱，層數(shù)為5層，每垛120箱，具體每層箱子的排列方式如圖1和圖2所示。

經(jīng)過(guò)對(duì)原來(lái)碼垛的排列結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析研究得出，造成掉箱的直接原因是每層箱子交錯(cuò)排列形式不夠合理，箱子之間縫隙大，同時(shí)影響上下層疊壓時(shí)的壓縫效果，最終導(dǎo)致箱垛的不穩(wěn)定。

為改善這種狀態(tài)，對(duì)多種排列方案進(jìn)行多次人工碼垛試驗(yàn)，最后確定了新的箱垛排列方案：每層5排，共29個(gè)箱子：第1、5排為7個(gè)箱子，第2、3、4排為5個(gè)箱子；每垛5層，共145個(gè)箱子，具體每層箱子的排列方式如圖3和圖4所示。這種碼垛方案的優(yōu)點(diǎn)是：在不增加托盤尺寸的條件下，增加了每層箱子的碼放數(shù)量，減少了箱子之間的縫隙，提高了箱垛結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

5.2 具體措施

為實(shí)現(xiàn)改善后中的碼垛方案（如圖3和圖4所示），主要進(jìn)行了兩方面的改造：一是在原規(guī)整排列裝置中增加了一套隔板裝置，該裝置由電磁閥和氣缸組成，并在PLC輸出模塊上增加了與之對(duì)應(yīng)的輸出控制點(diǎn)；二是在原程序中對(duì)有關(guān)垛形排列的程序和數(shù)據(jù)塊進(jìn)行修改。

（1）規(guī)整排列裝置隔板的改造。原裝置中安裝了4個(gè)隔板，編號(hào)為1、2、3、4，每個(gè)隔板的位置由各種箱子的碼垛方案確定，按照程序的命令分別組合使用，可以得到不同的碼垛形式。在改善后的新碼垛方案中，由于1、2、3號(hào)隔板位置不能滿足其要求，需增加一套隔板并編號(hào)為5號(hào)，位置確定在1和2號(hào)隔板之間，在此方案中，只使用4、5兩套隔板，就可以較好地實(shí)現(xiàn)改善后的碼垛方案要求。

（2）PLC程序和數(shù)據(jù)的修改。經(jīng)過(guò)對(duì)碼垛機(jī)的PLC程序分析，每種碼垛形式都有一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)塊，程序數(shù)據(jù)塊的調(diào)用可以使每個(gè)箱子按照碼垛形式設(shè)計(jì)要求，通過(guò)轉(zhuǎn)向裝置和隔板裝置來(lái)完成垛形排列過(guò)程。改造前的碼垛形式對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)塊為DB2，如表1所示。

為了實(shí)現(xiàn)改善后的碼垛方案，編寫了與之對(duì)應(yīng)新的數(shù)據(jù)塊，編號(hào)為DB6，如表2所示。在DB6中包括每層29個(gè)箱子的所需數(shù)據(jù)，每一個(gè)箱子對(duì)應(yīng)一個(gè)16進(jìn)制的字，當(dāng)有箱子進(jìn)入時(shí)，根據(jù)這個(gè)字可以控制箱子轉(zhuǎn)向裝置電磁閥EV2、隔板4、5和電磁閥EV16、EV12的工作狀態(tài)，以及輸入傳送帶和推箱裝置電機(jī)的啟停。程序執(zhí)行DB6數(shù)據(jù)塊時(shí)轉(zhuǎn)向和隔板裝置的工作情況：按照?qǐng)D3和圖4的方案，當(dāng)1、2、3、4、5、6、13、17、24、25、26、27、28、29號(hào)箱子進(jìn)入時(shí)，EV2工作，使得箱子進(jìn)行90度轉(zhuǎn)向；當(dāng)7、8、9、10、11、12、14、15、16、18、19、20、21、22、23號(hào)箱子進(jìn)入時(shí)，EV2不工作，箱子不轉(zhuǎn)向；當(dāng)?shù)?排9號(hào)、第3排14號(hào)、第4排19號(hào)箱子進(jìn)入時(shí)，電磁閥EV12工作，隔板5伸出；當(dāng)?shù)?排17號(hào)箱子進(jìn)入時(shí)，電磁閥EV16工作，隔板4伸出。

根據(jù)新碼垛方案的需要，在功能塊FC11中增加了隔板5電磁閥的控制程序，隔板5電磁閥對(duì)應(yīng)的PLC輸出點(diǎn)為Q16.4，新增加的Q16.4的控制程序如圖5所示。

6 結(jié) 論

葡萄酒碼垛是葡萄酒灌裝線的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，也是決定灌裝速度和質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，由于之前的自動(dòng)碼垛機(jī)在對(duì)小箱子（1×6瓶）進(jìn)行碼垛后容易出現(xiàn)掉箱的現(xiàn)象，故對(duì)其進(jìn)行了必要的技術(shù)改造。經(jīng)過(guò)實(shí)際大生產(chǎn)的驗(yàn)證，改造后的碼垛形式更加合理，在不增加托盤尺寸的條件下，箱子的碼放數(shù)量由120箱增加到145箱，提高了箱垛的穩(wěn)定性，使掉箱的概率大大降低，同時(shí)減少了倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)的占地面積。此外，為進(jìn)一步增加箱垛的穩(wěn)定性，可以在箱垛的最上層用打包帶固定效果更好。

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