大宗原料自动划包投料设备在饲料厂的应用

芮伟军

（溧阳正昌电控工程有限公司，江苏 溧阳 213300）

目前饲料厂传统的原料投料方式，是利用叉车将满载原料的托盘转运到投料口附近，由投料工人用刀片割开原料包装袋，再由人工提袋将原料倒入投料口。如此操作不仅劳动力强度大，而且投料现场扬起的粉尘极易使投料工人患上尘肺病[1-2]。因此，饲料厂原料投料工这一劳动强度大、工作环境差的岗位招工越来越困难。随着时代的进步，自动化设备正在逐步代替人力劳动[3]。

结合我国饲料工业的实际情况，自动划包投料设备应运而生[4]。自动划包投料设备以托盘为单位[5]，将袋装物料进行逐层抓取、划包、卸料、料袋筛分、残料回收、空托盘自动堆垛，具有自动化程度高、作业效率高、可靠性好、物料浪费少等特点，适用于大宗袋装物料的快速投料入仓。不仅减轻了投料工人的劳动强度，提高了工作效率，还解决了饲料厂原料投料工招工困难的问题。

1 自动划包投料设备工作原理

满载的托盘进入抓包平台后，升降机械抓手下降至最上层抓取，接着依次完成抓取、提升、行走、划包、卸料、振袋、放袋、料袋筛分、回料输送等动作，碎袋从料袋筛分装置自动排出，人工收集。在划包投料设备完成一个托盘上的物料划包投料后，空托盘移除系统将已经拆完袋的空托盘自动从抓包平台移除，并由空托盘堆垛系统完成空托盘自动收集，堆垛至设定高度时系统发出声光报警，提示叉车工空托盘堆垛库位已满需叉车叉走。同时立即将下一个满载的托盘接入抓包平台，控制系统进入下一个工作循环。

2 实施方案

2.1 设备的组成

自动划包投料设备主要由托盘送入装置、划包投料装置、空托盘移除和堆垛装置、除尘装置、安全防护装置和控制系统等组成[6]，自动划包投料设备结构如图1所示。

图1 自动划包投料设备结构示意图

2.1.1 托盘送入装置

托盘送入装置的功能是将1个满载的托盘，通过第1台辊筒输送机自动送到划包投料系统的抓包平台。在划包投料装置完成1个托盘上的物料划包投料后，空托盘由第二台辊筒输送机自动输送到进料方向的另一侧，进入空托盘移除和堆垛装置，同时第1台辊筒输送机立即将第2个满载的托盘送输到抓包平台。托盘送入装置可以预先装载1个满载的托盘，如果需要预先装载多个满载的托盘则需要把第1台辊筒输送机加长，并加大电机功率。

2.1.2 划包投料装置

划包投料装置主要由抓包平台、升降机械抓手、行走机构、辅助辊道、旋转刀排、卸料斗、振打机构、料袋筛分、出料输送机、回料输送机等组成。自动完成逐层抓取、划包、卸料、振打、料袋筛分、残料回收等动作。

2.1.3 空托盘移除和空托盘堆垛装置

空托盘移除装置将已经拆完袋的空托盘自动从抓包平台上移除，并由空托盘堆垛装置完成空托盘自动收集。堆垛至设定高度时控制系统发出声光报警，提示叉车工空托盘堆垛库位已满，需叉车叉走。

2.1.4 除尘装置

划包投料区为厢式结构，顶部布置有除尘口，可以与脉冲除尘系统的除尘管道连接，避免划包投料装置在划包过程中的扬尘外泄。

2.1.5 安全防护装置

安全防护装置包括安全光栅、光电开关组合防护。安全光栅可防止设备在工作过程中人员（手臂、脚、身体）误入危险区，避免造成人身安全事故；光电开关准确的位置反馈，可防止设备误操作。

2.1.6 控制系统

控制系统采用西门子可编程序控制器（Programmable logic controller，PLC）、10 寸触摸屏，人机界面操作简单，具有设备管理功能。抓包电机采用变频控制，行走装置采用变频或伺服电机控制，在提高设备的稳定性的同时，也提高了设备的工作效率，降低了能耗。控制系统柜体材质为碳钢，通常安装在划包投料设备附近。

2.2 处理的物料特性

自动划包投料设备适合处理流动性较好、不结块的颗粒状或粉状物料，如豆粕、棉粕、玉米糖渣、米粉等。

2.3 处理的包装袋特性

自动划包投料设备适合处理的包装袋材质为塑料编织袋，最大托盘尺寸为1 600 mm（L）×1 600 mm（W）×150 mm（H），托盘上包装袋高度为1 000～1 200 mm，每垛包装袋层数为5～6 层，每层包装袋堆放高低落差应不超过100 mm。需要注意的是袋装原料应在托盘上平整堆放，相邻包装袋之间不得上下搭接。底部残破不全的托盘不建议使用。

2.4 工作能力

最大作业能力为800包·h-1（20～40 t·h-1），最大倾倒率为99.9%[7]。工作能力以及倾倒率等指标均为理论最大值，实际数据主要取决于袋装物料本身的形状、流动特性以及包装袋材质等因素。

自动划包投料设备所需动力电源：AC 380 V±10%；控制电源：AC 220 V±10%；频率：50 Hz±2%；工作气源压力：0.4～0.6 MPa；耗气量：1.2 m3·h-1。其中压缩空气的质量尤为重要，为了确保设备有稳定可靠的工作气压，有条件的厂家可以单独配一台小型空气压缩机，空气压缩机选用600 L·min-1、功率4.0 kW的即可。

3 其他的实施方案

适合饲料厂使用的自动划包投料设备[8]，除上述的逐层式自动划包投料设备外，还有逐包式自动划包投料设备。逐包式自动划包投料设备的划包装置有两大类：重力式和链条拖拽式，其中重力式又分单层旋转刀片和双层旋转刀片[9]。重力式划包装置的工作过程是：整包物料经皮带输送机送入划包区[10]，依靠整包物料自重下落时旋转刀片划开包装袋，直接进入圆筒筛，进行料袋分离[11]。链条拖拽式划包装置的工作过程是：整包物料经皮带输送机送入划包区后，由一台带尖齿链条的双链输送机拖拽前行，整包物料压到链条尖齿上，齿尖扎入包装袋内，拖拽前行时经过旋转刀片上方，旋转刀片划开包装袋底部卸料，空包装袋由尖齿链条继续拖拽输送至设备的出袋口。逐包自动划包投料设备的抓包功能可以是人工搬运，也可以由自动拆垛机或机械手抓包转运到皮带输送机上[12]。其中自动拆垛机对原料的堆垛要求较高，且应为适合机械手码垛的原料。

4 结 语

对于大宗袋装物料的快速投料入仓依靠人工投料的传统模式，不仅工作效率低，还存在原料投料工招工困难等问题。随着科技的不断进步、工业自动化的不断推进，由自动化的机器替代人工投料成为一种趋势。