基于微信的交叉带式分拣机机械故障预警系统设计

2020-08-20谭宇硕韩瀚赵宝柱靳艳峰石家庄邮电职业技术学院

环球市场 2020年14期

谭宇硕韩瀚赵宝柱靳艳峰石家庄邮电职业技术学院

一、引言

分拣机在整个快递行业中占有重要地位，其不仅能降低分拣作业的人工强度，更可以极大地提高生产效率，大多数快递企业都对分拣机的使用给予极大的重视[1]。分拣机根据结构的不同，目前主要有条板倾斜式分拣机、翻盘式分拣机、悬挂式分拣机、滚珠式分拣机以及交叉带式分拣机等[2]。由于技术相对落后、分拣效率较低等因素影响，前四种分拣机正在逐渐淡出分拣生产线，而交叉带式分拣机由于其结构简单、运行稳定、效率高等特点，逐渐成为分拣行业的主流。根据国家邮政局《2019 年邮政行业发展统计公报》统计，2019 年快递业务量达635.2 亿件。由此可见分拣机的使用率在不断提高，因此其稳定的运行尤其在故障预警方面应当得到极大重视。

二、交叉带式分拣机机械部分工作原理

交叉带式分拣机机械部分主要包括供包台和分拣小车两大部分，其主要工作原理如下：

（一）供包台基本工作原理

供包台是交叉带分拣机的重要组成部分，其主要功能是为分拣机输送包件[3]。供包台由电动机向其输出动力，通过皮带连接电机输出轴和供包台表面的主动辊筒。主动辊筒与若干从动辊筒通过传送带相连接，当电机动力传递给主动辊筒之后，主动辊筒通过与传送带之间的摩擦力，带动传送带在主动辊筒旋转切线方向做直线运动，同时传送带带动其他从动辊筒在相同方向上转动。

当待分拣的包件被分拣人员放置到供包台传送带上之后，传动带带动包件向设定方向运动。

（二）分拣小车基本工作原理

分拣小车最基本的运动为环路运动，指多个分拣小车首尾相连接组成闭合的环路，每个小车沿着环路按照统一的顺序运动[4]。环路中小车的数量根据设计分拣机的分拣效率确定。在小车的环路上固定放置多个直线电机，分拣小车在环路上的运动由直线电机提供动力。当每个分拣小车在环路上通过直线电机时，小车下方的次级板将切割直线电机的磁场，根据电磁感应原理，磁场中将会产生电磁力，将推动该小车向前运动，由于每个小车都和相邻的小车首尾连接，因此每个小车经过直线电机时都会受到向前的驱动力，推动和带动相邻的小车向前运动。

为了充分利用直线电机的输出动力和提高小车在环路中的运动速度，防止小车脱离环路在每一个小车下面都装配了行走轮和导向轮。

三、交叉带式分拣机常见机械故障及危害

由于长时间的开机磨损、待分拣的邮件重量不同对分拣机部件产生的交变压力以及分拣人员将邮件放置在供包台上的方法不同而造成大小不同的冲击力等原因，交叉带式分拣机供包台的驱动电机轴承和辊筒轴承、小车行走轮以及轴承等重要部件会出现机械磨损进而引发故障，这些故障可能会对分拣机上待分拣的邮件、分拣机其他重要部件甚至影响分拣工作人员安全。

（一）供包台机械故障及危害

供包台驱动电机一般都设置在供包台内，四周由隔板与外界隔开，电机轴承的磨损不易被发现。由于供包台表面的辊筒运动由电机驱动，如果轴承故障比较明显后，将会影响辊筒的运动，可能会造成包件不能准确传送到小车上，出现掉包甚至砸伤工作人员的现象。

由于供包台表面有多个辊筒，而且辊筒两侧轴承表面有传送带遮挡，因此日常很难对轴承进行及时润滑，随着使用时间增多以及承载众多的规格不同、重量不一的包件，辊筒轴承容易快速磨损，进而产生故障，使得辊筒运动高度和位置不一致，造成包件的挤压和卡塞。

（二）小车机械故障及危害

由于包件分拣量较大，分拣机开机时间较长，由于分拣小车频繁承载不同重量的包件，行走轮的外廓和轴承的磨损程度远大于导向轮。行走轮外廓磨损可能会造成小车表面不平稳甚至出现倾斜的现象。轴承磨损则会使得次级板位置发生偏移，当小车通过直线电机时，次级板撞击直线电机，造成直线电机的损伤，影响分拣机的正常使用。

因此交叉带式分拣机以上的常见机械故障必须及时排查，及早预防，才能保证包件安全有序分拣以及分拣机的正常工作。

四、常用的故障排查和维修方式及存在的问题

为了保证分拣机的正常使用，对于关键部件的检测和及时维修显得至关重要。目前，在邮政行业生产一线常用的方式主要有定期巡检和故障后维修。其中，定期巡检是指制定排查和检测计划定期（如每日、每周或每月）巡查不同分拣机的位置，维修人员通过观察各部分运动状态和判断发出的异响等方式，发现和排除分拣机可能存在的故障隐患。如果对于没有及时排除的隐患并因此产生的故障，则需要在保证生产作业的前提下，安排合理时间进行维修。

很明显，这种方式主要依靠维修人员的技术水平和经验，而且在大型的交叉带分拣机上有多个供包台并装配了许多分拣小车。因此电机轴承、辊筒轴承、小车车轮和轴承更是数量众多，同时维修人员也难以对其进行及时保养和检修，由于以上部件的故障影响分拣和降低效率的情况十分普遍。

五、基于微信的机械故障预警系统设计

从统计的角度来看，交叉带式分拣机在分拣量整体稳定的情况下，电机轴承、辊筒轴承、小车车轮和轴承等部件的磨损周期以及更换时间基本稳定。因此掌握不同部件的使用时间，及时维护或更换接近更换时间的部件，可以减轻维护工作人员的工作量，提高工作效率。微信以其使用范围比较广，用户量非常大，目前已经成为主要的社交媒体之一，因此设计了以微信公众号作为服务平台的机械故障预警系统。

工作原理：本系统按照业务流程分为两个部分，分别为信息采集和预警反馈。

（1）信息采集

为了便于零部件的信息管理，可以先将供包台电机轴承，辊筒轴承、小车车轮和轴承等进行编号。通过微信公众号后台分别设置管理人员和工作人员权限，工作人员用自己手机微信成功关注公众号后，将零件编号和安装时间等重要信息通过公众号输入，微信服务器接收到信息之后，连接云服务器将信息上传；信息上传成功后，云服务器将成功接收的信息反馈到工作人员微信公众号中，微信公众号可以支持多个工作人员同时上传不同的零部件信息[5]。

管理人员通过微信公众号将供包台电机轴承、辊筒轴承、小车车轮和轴承等使用时限等信息输入到云服务器的数据库中，信息采集原理见图1。

（2）预警反馈

使用5G 通信模块定期向云服务发送查询命令，服务器经过筛查，如果某个零件的使用时间接近维护时限，则向管理人员的微信公众号反馈记录着零件编号和使用时间等主要内容的预警信息，管理人员通过编号确定该零件在分拣机中的位置，进行重点检查和维护，必要时及时更换，预警反馈流程见图2。