過渡輥道輸送機(jī)煙箱糾偏裝置設(shè)計(jì)與應(yīng)用

曹 蓓，范猛士，徐劍峰，胡堡誠(chéng)，宋 強(qiáng)，徐成坤

（紅云紅河集團(tuán) 曲靖天福煙葉復(fù)烤有限責(zé)任公司，云南 曲靖 655001）

0 引言

集中加工、配方打葉逐漸成為國(guó)內(nèi)卷煙工業(yè)企業(yè)的主流加工模式。為滿足配方打葉需求，工業(yè)企業(yè)會(huì)對(duì)采購的原煙進(jìn)行工業(yè)分級(jí)，分級(jí)后的煙葉通過裝箱稱重后，經(jīng)自動(dòng)入庫輸送系統(tǒng)進(jìn)入配方庫存放。當(dāng)復(fù)烤生產(chǎn)線開始生產(chǎn)時(shí)，配方庫按設(shè)定的調(diào)度原則調(diào)出煙葉箱，經(jīng)自動(dòng)出庫輸送系統(tǒng)送至復(fù)烤生產(chǎn)線。

自動(dòng)出入庫輸送系統(tǒng)一般采用鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)傳輸原煙煙箱，輸送過程中，由于煙箱底部支架和鏈條之間的摩擦力不一致，煙箱會(huì)發(fā)生走偏，為防止煙箱走偏，目前采用的方案是在鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)兩側(cè)安裝擋板機(jī)構(gòu)[1]。但由于輸送線路物理位置限制，煙箱輸送過程中需要實(shí)現(xiàn)90°轉(zhuǎn)向或不同水平高度傳輸，因此會(huì)在鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)之間增加輥道輸送機(jī)作為過渡，同時(shí)輔于升降輸送機(jī)完成不同高度的轉(zhuǎn)向運(yùn)輸。但在鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)將煙箱90°轉(zhuǎn)向輸送至輥道輸送機(jī)上時(shí)，容易發(fā)生歪斜、卡塞，需人工進(jìn)行擺正處理（俗稱撬箱子），而煙箱毛重接近1000 kg，需要3 個(gè)人以上才能擺正，處理時(shí)間較長(zhǎng)，不僅會(huì)增加人工成本，同時(shí)存在耗時(shí)費(fèi)力、安全風(fēng)險(xiǎn)高等問題，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響整線生產(chǎn)和危害人身安全。

鑒于此，以曲靖天福煙葉復(fù)烤有限責(zé)任公司配方高架庫自動(dòng)化物流輸送系統(tǒng)作為研究對(duì)象，分析其工藝特點(diǎn)和原煙煙箱輸送現(xiàn)狀，優(yōu)化和完善部分設(shè)備，對(duì)比分析3 種煙箱糾偏方式，選出最佳方案進(jìn)行效果分析。以期為原煙配方庫煙箱輸送系統(tǒng)提供一種有效的糾偏裝置。

1 自動(dòng)化物流系統(tǒng)現(xiàn)狀

1.1 原煙煙箱

原煙煙箱外形尺寸長(zhǎng)、寬、高分別是2000 mm、1550 mm、1650 mm，采用不銹鋼材料制成，如圖1 所示。煙箱底座采用尼龍材質(zhì)制成，底座與鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)的鏈條和輥道輸送機(jī)的傳動(dòng)輥接觸，實(shí)現(xiàn)煙箱傳輸?？障渥陨碇亓俊?00 kg，自然裝箱情況下理論裝載煙葉400 kg，實(shí)際裝箱量按生產(chǎn)時(shí)煙葉的容重及流量確定，裝箱后總重量可按1000 kg 計(jì)算。煙箱底部正下方裝有無線射頻自動(dòng)識(shí)別標(biāo)簽（RFID），用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)煙箱位置以及數(shù)據(jù)采集傳輸。

圖1 原煙煙箱

1.2 輸送機(jī)

配方高架庫自動(dòng)化物流輸送系統(tǒng)主要涉及3 種輸送機(jī)：鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)、輥道輸送機(jī)和升降輸送機(jī)，3 種輸送機(jī)的實(shí)物如圖2 所示。

圖2 3 種輸送機(jī)實(shí)物裝置

鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)是一種可根據(jù)預(yù)定的物料流程，在電控系統(tǒng)的控制下平穩(wěn)、連續(xù)自動(dòng)輸送物料的設(shè)備。鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)采用模塊化設(shè)計(jì)，根據(jù)功能將設(shè)備拆分為機(jī)架、支腿、傳動(dòng)組件和端頭組件等幾個(gè)功能部件，支腿、傳動(dòng)組件依托機(jī)架槽口靈活安裝，采用減速電機(jī)鏈條驅(qū)動(dòng)輸送鏈，輸送鏈下部采用非金屬材料導(dǎo)向支撐，可減少鏈條磨損，提高設(shè)備可靠性。

輥道輸送機(jī)是在電控系統(tǒng)的控制下驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)輥轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)輥帶動(dòng)其支撐的煙箱向前平穩(wěn)連續(xù)輸送的設(shè)備。輥道輸送機(jī)主要由輸送模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、支腿模塊和可調(diào)支腳模塊等幾個(gè)功能模塊組成，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝和維護(hù)方便等特點(diǎn)。輸送模塊主要包括傳動(dòng)輥、左機(jī)架、右機(jī)架、鏈條護(hù)罩和驅(qū)動(dòng)鏈條等。

升降輸送機(jī)是一種通過機(jī)構(gòu)的升降頂起物料后再進(jìn)行水平輸送的設(shè)備，其傳動(dòng)組件也是依靠鏈條傳動(dòng)輸送煙箱。根據(jù)電控系統(tǒng)的要求，可實(shí)現(xiàn)煙箱垂直升降再進(jìn)行轉(zhuǎn)向輸送。整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，承載重量大，主要有輸送裝置、升降機(jī)構(gòu)、升降底座等組成。

煙箱入庫或出庫自動(dòng)輸送過程中，首先經(jīng)鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)橫向（或縱向）輸送，當(dāng)煙箱需要90°轉(zhuǎn)向至不在同一水平面的縱向（或橫向）鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)時(shí)，需經(jīng)升降輸送機(jī)和輥道輸送機(jī)過渡才能完成。其中，升降輸送機(jī)垂直方向連接橫向鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)和過渡輥道輸送機(jī)之間的重疊區(qū)域，煙箱從鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)橫向輸送至升降輸送機(jī)，升降輸送機(jī)根據(jù)輥道輸送機(jī)的高度升高或下降與之在同一水平面，然后將煙箱縱向傳輸給輥道輸送機(jī)，完成不同水平高度的90°轉(zhuǎn)向輸送。

1.3 煙箱跑偏原因分析

煙箱由升降輸送機(jī)的鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)到輥道輸送機(jī)的輥道傳動(dòng)時(shí)，兩種類型輸送機(jī)的支撐點(diǎn)和支撐方式不一致、接觸點(diǎn)摩擦系數(shù)不一致，煙箱自身受力不均勻?qū)е聼熛渫嵝弊咂蚧^輥道輸送機(jī)的限定位置，引發(fā)輸送機(jī)報(bào)警停機(jī)或信息采集錯(cuò)誤[2-3]。通過現(xiàn)場(chǎng)觀察和測(cè)量分析，導(dǎo)致煙箱走偏卡死的原因有：

（1）設(shè)計(jì)缺陷：①未設(shè)置合適的防偏、糾偏裝置；②輸送機(jī)機(jī)架設(shè)計(jì)強(qiáng)度稍差，承載后機(jī)架發(fā)生變形；③輥道輸送機(jī)的輥道外圓形狀精度不達(dá)標(biāo)，輥道外表面各點(diǎn)的線速度有差異，致使煙箱在輸送過程中呈蛇形移動(dòng)。

（2）輸送機(jī)零部件安裝精度差：①輥道輸送機(jī)的承軸安裝孔位置精度差，造成輥道傾斜或各輥道軸線不平行；②由于安裝設(shè)備的固定螺栓孔位置誤差，引起機(jī)架變形及兩側(cè)鏈條偏位，致使煙箱運(yùn)行發(fā)生偏移；③鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)兩側(cè)承軸鏈條與鏈輪之間間隙大，造成兩側(cè)鏈條運(yùn)行不同步。

（3）煙箱底部支架為尼龍材料，不具備有防滑功能，運(yùn)行過程中各支撐點(diǎn)磨損程度不同，摩擦系數(shù)存在差異。

2 煙箱糾偏方案

為了解決輸送機(jī)煙箱跑偏卡死問題，首先通過對(duì)輸送機(jī)的水平度和垂直度進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)，同時(shí)檢查矯正鏈條偏位不同步情況，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整矯正輸送機(jī)如圖3 所示。

圖3 輸送機(jī)水平度和垂直度矯正調(diào)整

此外，結(jié)合配方高架庫出庫工藝流程，進(jìn)行系統(tǒng)部分功能完善和增加，在過渡輥道輸送機(jī)上設(shè)置防滑糾偏裝置[4，5]，設(shè)置糾偏裝置的具體方案有：

方案1：將不銹鋼輥更換成尼龍輥。根據(jù)不銹鋼輥表面光滑、摩擦力小、煙箱易打滑走歪這一特性首先采取更換不銹鋼輥的方式，選擇使用更高硬度和彈性的尼龍輥。尼龍輥對(duì)煙箱底部接觸面具有更高的抵抗力和防滑能力，再結(jié)合尼龍輥使用壽命長(zhǎng)這一優(yōu)勢(shì)，可減少后期維護(hù)成本。

方案2：在不銹鋼輥上粘貼防滑貼。為增大不銹鋼輥摩擦力，可在不銹鋼輥表面粘貼防滑貼。防滑貼表面為精選防滑砂及無砂特種防滑材料，背部底膠是強(qiáng)力黏液可穩(wěn)固的貼于需防滑的物體表面，可用于光滑物體表面的防滑。

方案3：增加煙箱糾偏導(dǎo)向輪裝置。在“單軌跨座式作業(yè)車轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)分析”[6]一文中提到：轉(zhuǎn)向架上部?jī)蛇厒?cè)梁安裝4 個(gè)導(dǎo)向輪，可從側(cè)面抱住軌道梁，實(shí)現(xiàn)鐵道車輛車輪踏面斜度的自動(dòng)對(duì)中導(dǎo)向作用。借鑒該方式，在輥道輸送機(jī)兩側(cè)對(duì)向安裝導(dǎo)向輪，當(dāng)煙箱從升降輸送機(jī)輸送到輥道輸送機(jī)時(shí)，讓導(dǎo)向輪的輪面與原煙煙箱的兩側(cè)面接觸時(shí)形成滾動(dòng)摩擦，對(duì)煙箱限位到輥道輸送機(jī)中心位置，并引導(dǎo)煙箱順利轉(zhuǎn)換位置。在轉(zhuǎn)向過程中，若煙箱有偏移，具有限位功能的導(dǎo)向輪對(duì)煙箱進(jìn)行限位，且不會(huì)卡在導(dǎo)向輪上，保證原煙煙箱順利向前運(yùn)行。

根據(jù)總體設(shè)計(jì)思路，按照“性能優(yōu)先，兼顧成本”的原則對(duì)所需元器件進(jìn)行選擇，充分利用現(xiàn)有備件或拆機(jī)件，減少對(duì)外采購元器件數(shù)量，達(dá)到企業(yè)“降本增效”要求。對(duì)上述3 個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)比較分析見表1。

表1 3 種煙箱糾偏方式優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比分析

從表1 中對(duì)3 種防偏糾偏裝置的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，更換尼龍輥的成本較高，防滑貼不能保證長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。因此，在實(shí)現(xiàn)物料平穩(wěn)、連續(xù)輸送的前提下，安裝導(dǎo)向輪更為經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，可操作性更強(qiáng)。

3 導(dǎo)向輪糾偏裝置

導(dǎo)向輪糾偏裝置設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)如圖4 所示，導(dǎo)向輪經(jīng)安裝支架固定在過渡式輥道輸送機(jī)兩側(cè)的90°轉(zhuǎn)角處，且導(dǎo)向輪之間的距離可通過支架進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)煙箱從鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)運(yùn)輸至輥道輸送機(jī)時(shí)，導(dǎo)向輪可對(duì)原煙煙箱進(jìn)行位置限定并引導(dǎo)其實(shí)現(xiàn)90°轉(zhuǎn)換運(yùn)輸線路，避免卡死或跑偏。

圖4 導(dǎo)向輪設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

4 應(yīng)用驗(yàn)證

通過上述分析設(shè)計(jì)，對(duì)導(dǎo)向輪進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝，并在曲靖天福煙葉復(fù)烤有限責(zé)任公司正式投入生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)，進(jìn)行為期1 個(gè)月的煙箱跑偏卡死跟蹤監(jiān)測(cè)。導(dǎo)向輪現(xiàn)場(chǎng)安裝使用如圖5 所示，導(dǎo)向輪安裝前后煙箱走偏統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2。

圖5 導(dǎo)向輪現(xiàn)場(chǎng)使用

表2 導(dǎo)向輪安裝前后煙箱走偏故障數(shù)據(jù)記錄結(jié)果

從表2 中可以看出，在未加裝導(dǎo)向輪糾偏裝置前，1 個(gè)月內(nèi)，煙箱走偏所導(dǎo)致的故障次數(shù)為73 次，平均每周18.25 次，其中，通過RFID 識(shí)別的煙箱信息錯(cuò)誤次數(shù)為20 次，煙箱錯(cuò)位53 次。安裝導(dǎo)向輪后，一個(gè)月內(nèi)故障次數(shù)合計(jì)15 次，平均每周3.75 次，煙箱錯(cuò)位15 次，走偏故障率降低79.45%。說明通過對(duì)部分設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整和安裝導(dǎo)向輪糾偏裝置，大大減少了故障次數(shù)，節(jié)省了撬箱子的人力和時(shí)間，為高架庫出入庫效率和整線生產(chǎn)提供了保障。

5 結(jié)語

通過對(duì)自動(dòng)物流輸送系統(tǒng)設(shè)備和工藝流程分析，優(yōu)化調(diào)整輸送機(jī)水平度和垂直度、新增配方庫過渡輥道輸送機(jī)導(dǎo)向輪煙箱糾偏裝置，將煙箱走形故障問題次數(shù)由每月73 次降低至15 次，煙箱錯(cuò)位次數(shù)從每月53 次降低至15 次，有效解決了配方高架庫自動(dòng)出入庫輸送系統(tǒng)煙箱走偏卡死問題，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)線持續(xù)運(yùn)行需求，確保了生產(chǎn)計(jì)劃的有序開展，為打葉復(fù)烤均質(zhì)化加工水平的提升提供了有力保障。