输送分拣系统优化设计关键技术分析

输送分拣系统优化设计关键技术分析

胡建彬

郑州郑飞科技有限责任公司 河南郑州，450000

摘  要：本文所述项目为某物料中心的输送分拣系统设计，要求对系统的主要参数与需求加以分析，并形成具体优化方案。项目中存在的技术难点是多带机自重过重，材料成本高，现场安装难度极高。在具体设计中，也要求多带机的皮带结构具有良好的张紧度与调偏性能，以满足最新的调试与应用要求。为实现以上设计目标，对当前技术方案进行调整，注重采取多种优化设计措施，其中包括多带机优化改造，调节机头与机尾，对张紧机构进行多次调节，并将皮带垫条应用在本项目中。此外，在关键技术的使用上，也注重对单盒位移载—TQ做出改造，通过安装横撑连接、减少刹车减速电机使用，提升了系统的实用性能，并且降低了人工与材料成本，满足客户方具体需求。本项目研究取得了预期成果，能够为物料配送领域中输送分拣系统的设计提供参考。

关键词：输送分拣系统；多带机；单盒位移载—TQ；张紧机构；安装横撑

引言

随着城市化进程的加快，快递、物流等行业飞速发展，对分拣、输送作业所提出要求也较以往更为严格。现有输送分拣系统所能发挥作用变得十分有限，要想实现快速、高效处理物流的目标，关键是要对系统进行优化改造，以更加先进的工艺、设备为依托，对系统性能加以优化。本文便以此为背景，围绕优化输送分拣系统的核心内容展开了讨论，以供参考。

1 项目概况

海川医药（陕西）物流配送中心现有输送分拣系统共占用了厂房的三个楼层，面积在2万m²左右。其中，三层是整件作业区，负责整件的存储、拣货和出库；二层为拆零作业区，不仅负责拆零拣选和复核打包，还提供拼箱出库、整件出库和拆零拣选的补货服务；一层是出库作业区域，负责拼箱或整件出库。系统输送物品为药物，这也决定了其对设备性能所提出要求相对严格，具体包括：输送分拣设备能够灵活运转，转位机构可以准确定位、平稳运行，润滑部位不存在漏油的情况。经过优化改造后，系统设备能够长时间可靠运行，7d内全部皮带均处于正确位置，30d内皮带完好，60d内全部轴均处于正常运行状态。设备可以顺畅且平滑的输送药物，保证药物在分流、输送以及合流环节完整。在衔接处、转弯处，产品能够稳定行走[1]。正常工况下，机械设备运行所发出噪声在75dB以下。气动系统能够准确按照指令完成各项操作。

2 主要技术参数

本项目需要完成设计、安装和调试等多项工作，保证经过优化的系统，其性能与技术文件所提出要求相符。前期准备阶段，就系统技术参数展开了讨论，将系统电源、布线需要达到的要求确定如表1所示，对输送系统的输送流量所提出要求如表2所示。

表 1 电源和布线要求

表 2 系统输送流量

3 优化需求分析

3.1 多带机

多带机可以拆分成机头、机架、机尾三部分，其中，机头负责驱动、调偏，机架横撑能够为安装移载提供便利，机尾负责张紧、调偏[2]。经分析，发现多带机存在以下问题：第一，机头驱动座、机尾张紧座自重较重，现场安装难度大，安装成本高。第二，三条皮带同时张紧且需要同步调偏，即使仅有一条皮带磨损或出现类似问题，也需要更换三条皮带。第三，生产PP垫条的设备为通用加工设备，每次仅能生产少量PP垫条，接口数量多，生产成本居高不下。

3.2 单盒位移载—TQ

移载所存在的问题如下：一是安装调试环节，无法调整单台移载的相对位置，而是需要同时调整多台移载，工作量大，并且难以保证调整效果符合要求。二是系统存在两种不同的复核线，其中，复核滑道为单侧滑道的复核线，通常减速电机不需要配备刹车，根据该要求调整移载结构，可以使采购成本大幅降低。

4 具体优化措施

在确认优化对象后，以优化对象现存问题、导致问题出现的原因为依据，结合长期实践所积累的经验，对优化方案、具体措施进行了确定。事实证明，所制定优化方案具有理想的可行性、实效性，可使现存问题迎刃而解，具体的优化措施如下。

4.1 多带机优化改造

4.1.1 机头驱动座及机尾张紧座

现有多带机的驱动座、张紧座均使用了槽钢组焊工艺，优点是能够保证驱动座、张紧座与多带机可靠连接，但也存在以下缺点：一是组焊成品体积大、自重较重，运输难度大；二是现场安装步骤多，对施工人员专业能力要求高；三是成本高[3]。针对该情况，采取了以下优化措施：放弃槽钢组焊工艺，改为方管装配框架，严格控制不同构件的间距，使得整体结构更加紧凑。随着上述优化措施的实施，多带机体积、自重有所减小，运输难度降低，加之多数构件均能够用于皮带机，生产成本随之降低。另外，如下图所示，优化前，驱动座滚筒中仅有调偏滚筒能够随意调整，皮带调偏难度大，优化后，改向滚筒、调偏滚筒均能够随意调整，为皮带调偏提供了便利。

（a）优化前                 （b）优化后

图1 优化前后驱动座内部结构

4.1.2 尾座张紧机构

优化前，多带机能够驱动张紧滚筒，同时对三条皮带进行张紧，优点在于结构简单，不足则体现在三个方面：其一是对皮带长度的要求极为严格，要保证三条皮带的长度完全相同，只有这样才能做到同时张紧。其二是一条皮带出现问题，其他两条皮带也无法继续使用，维护成本、工作量较高。其三是为保证皮带长度符合要求，通常是先对皮带进行硫化粘接，再分切成三条皮带。只有原材料达到规定宽度，才能着手进行加工，分切过程中注意力需要高度集中，以免一条分切失误，导致三条报废。

优化后，用三套能够独立运行的张紧构件替代张紧滚筒，分别对三条皮带进行张紧。该方案具有以下优点：对皮带长度所提出要求相对宽松。由于皮带均独立张紧，因此，可以分别更换，维护难度、成本明显降低。皮带通过先分切再粘接的方式单独加工，使原材料能够得到充分利用，加工成本随之降低。可以通过张紧构件调整某条皮带，在保证调偏效果理想的前提下，提升调偏效率，将皮带偏移带来的影响降至最低。

4.1.3 皮带垫条

使用垫条采用机加工的方式生产多带机专用PP垫条的做法，存在接口数量多、成本高等不足。鉴于此，决定用挤塑PE垫条替代PP垫条，每条皮带垫条均不存在接口，使刮蹭问题得到解决。同时，挤塑PE垫条可使用市面现有模具加工，加工成本也较PP垫条更低。

4.2 单盒位移载-TQ 优化改造

4.2.1 安装横撑连接处结构设计

优化前，安装横撑通过焊接的方式与多带机支腿相连，移载与横撑的连接处则使用螺栓固定。由于安装横撑上方需要安装多台移载，无法单独调整单台移载，因此，如果出现需要调整移载位置的情况，需要先磨开焊点，再对多台移载进行联动调整，调整难度极大[4]。

优化后，安装横撑与移载的连接部位，改用螺杆、椭型孔结合骑马扣的结构，移载可沿三轴小范围灵活移动，无法单独调整移载位置的问题迎刃而解。其中，移载能够借助新增螺杆结构沿多带机高度移动，移动的范围是-30mm~+30mm。新开设的椭型孔，使移载沿多带机宽度移动成为可能，移动范围为-10mm~+10mm。骑马扣则为移载沿多带机长度移动提供了支持，移动范围为-100mm~+100mm。

4.2.2 不带刹车减速电机选用

如图2所示，优化前，正常工况下，移载滚筒的线速度为1m/s，工作效率是2000箱/h，弹出周期的极限值是1.8s，移载时间为0.5s，去除后的剩余时间为1.3s，即：在前一包件由工位的左侧分出，后一包件由该工位的右侧分出的情况下，要将滚筒从正常运行到完全静止再到反转所花费时间控制在1.3s内，只有配备刹车减速电机，才能够满足这一要求[5]。

图2 优化前移载运行方式

优化难点是移载固定安装在多带机内部，四周留出的空间有限，并且每台多带机均装有多台移载，要保证移载运行不会给多带机正常运行造成干扰。如果复核线的复核滑道是单侧滑道，则不存在两侧分出包件的情况，对滚筒切换运行状态所花费时间也无明确要求。鉴于此，决定以复核滑道类型为依据，对减速电机的型号加以调整，由此达到控制采购成本的目的，优化后移载运行方式如图3所示。

图3 优化后移载运行方式

5 优化成效分析

经安装调试发现，优化后，多带机张紧座、驱动座的体积和重量均有所减小，多数构件均为皮带机构件，随着构件种类的减少，加工成本也得到了有力控制。独立张紧构件对皮带长度所提出要求较为宽松。用挤塑PE垫条替代PP垫条，不仅解决了刮蹭的问题，还减少了垫条的使用成本。在安装横撑、移载的连接处，设置螺杆、椭型孔还有骑马扣，使灵活调整移载的设想成为可能，调整移载的成本随之降低。另外，复核滑道为单侧滑道的移载不配备刹车减速电机的做法，同样起到了控制采购成本的作用。

6 结论

本文基于输送分拣系统的优化设计问题，对优化设计的技术难点、注意事项进行深入分析。确认技术参数、优化需求后，分别针对多带机、移载的优化改造展开了讨论，其中，多带机需要优化的部分有张紧座、驱动座和皮带垫条，移载的优化重心落在安装横撑、刹车减速电机上，最终，经过多种技术手段的应用，使上述设备所存在问题得到有效解决。综上所述，本文以某输送分拣系统为例，系统且深入的讨论了多带机、移载的优化措施，希望能够给人以启发，为日后系统优化等工作提供有益参考。

参考文献：

[1] 靳润华, 易文超, 刘玉坤, 等. 要因模型在物流分拣系统设备运行管理中的应用[J]. 中国物流与采购, 2022(06): 72-73.

[2] 雷国星, 喻树洪, 王文鼎, 等. 卷烟包装机条烟人工分拣系统的改进与应用[J]. 现代制造技术与装备, 2022, 58(03): 29-31.

[3] 本刊编辑部. 输送分拣系统:智能化升级明显,向制造领域拓展[J]. 物流技术与应用, 2021, 26(12): 83-85.

[4] 施颖东, 倪纯毅, 胡宇昕, 等. 浦东国际机场T3行李分拣系统运行模式研究[J]. 建筑施工, 2020, 42(08): 1579-1582.

[5] 喜崇彬, 王永东, 张正明, 等. 输送分拣系统的平台化与模块化趋势[J]. 物流技术与应用, 2019, 24(01): 87-88.

作者简介：胡建彬，男，1985.11-，河南新密人，大专，研究方向：机械设计