滤棒料盘输送机水平移位方法研究

王传许，黄慧鸿，王双丽，张 红

（红云红河烟草（集团）有限责任公司红河卷烟厂，云南红河 652399）

0 引言

在滤棒高架立库存储输送系统中，入库滤棒料盘输送机通过收集上游滤棒装盘机传输的料盘，将单个料盘逐一收集整理成料盘组，满足入库条件后，上位系统调度堆垛机执行入库任务，将料盘组从入库侧料盘输送机叉放至滤棒高架立库内。当有滤棒出库需求时，上位系统调度堆垛机执行出库任务，将料盘组从高架立库内叉放至出库侧料盘输送机上。目前，行业滤棒高架立库系统大都采取单通道料盘输送机匹配单货叉堆垛机的方式，料盘组出入库效率较低，堆垛机工作频次较高，任务负荷较大。若选用双货叉型式堆垛机，可极大提升滤棒料盘组的出入库效率，但同时也要求滤棒料盘输送机布局两个以上通道。来自装盘机单一通道的滤棒料盘要输送至料盘输送机的多个通道内，就必须在水平方向经过换向，换向后的料盘收集整理成料盘组后，相邻两个通道内的滤棒料盘组便可在堆垛机的同一次任务中完成出入库，从而提升滤棒料盘组的出入库效率，降低堆垛机的工作量。

1 水平移位装置的设计原则

通常物料水平换向可通过气缸推动、升降式输送带输送、无杆气缸输送等方式实现。但由于滤棒重量较轻，在滤棒料盘输送过程中抖动剧烈将会导致料盘内滤棒横移、掉落，因此料盘输送机对料盘传输平稳性要求较高。采用气缸推动、输送带输送等方式会造成料盘仅底部受力，受力不均导致料盘移动过程中发生滤棒掉落、料盘倾倒等问题。同时，水平移位装置安装后，空间上需保证滤棒料盘在直线方向上行进而不会与移位装置发生干涉，不影响料盘输送机的整体结构，能较好地与输送机融为一体。滤棒料盘在水平换向后应能准确地的停留在料盘输送通道的中间位置，以保证滤棒料盘继续向前平顺输送而不会发生干涉。

鉴于以上原则，结合滤棒料盘自身结构特点，设计一种滤棒料盘水平移位装置。通过气缸将料盘夹紧—提升离开料盘输送机，再水平移动输送至两侧的滤棒料盘输送通道；当滤棒料盘被移位至相邻通道的中间位置时，依靠接近开关控制驱动电机启停，使滤棒料盘在中间位置时准确停止；随后气缸将下降—释放滤棒料盘，对应通道料盘输送机启动，滤棒料盘继续向前输送收集成料盘组，实现滤棒料盘在相邻输送通道间换向输送的目的。水平移位装置与料盘输送机安装布局如图1 所示。

图1 水平移位装置与料盘输送机安装布局

2 水平移位装置结构原理

水平移位装置主要由机架、滑轨、滑块、夹紧爪、同步带、电机、行程开关和接近开关等组成（图2）。其中夹紧爪包括支撑杆、夹紧板、驱动夹紧板水平移动的水平气缸和驱动夹紧板上下移动的竖向气缸、节流阀、磁性开关等，夹紧爪上的水平气缸通过螺栓固定在竖向气缸的推杆上，水平气缸随竖向气缸上下移动。

图2 水平移位装置结构示意

水平移位装置的两个夹紧爪成对称布局，两个夹紧爪之间的距离大于所需移动的料盘尺寸，夹紧爪通过滑块安装在滑轨上，夹紧爪与滑块之间采用螺栓连接。

两个夹紧爪通过水平气缸和竖向气缸实现对滤棒料盘的夹紧和提升，使滤棒料盘离开输送机。水平移位装置滑轨的一端安装有驱动电机，滑轨上的滑块与同步齿形带连接，驱动电机通过同步齿形带驱动两个夹紧爪左右同步运动。当夹紧爪运动至相邻料盘输送通道的中间位置时，滑块被接近开关感应，发出停止信号，驱动电机停止转动，夹紧爪通过竖向气缸和水平气缸实现料盘下降和释放，料盘被准确地放置在相邻料盘输送通道的中间位置，完成一次滤棒料盘的水平换向输送。此外，用于向驱动电机发出停止信号的接近开关数量及位置，需根据所布局的滤棒料盘输送通道数量及滤棒料盘输送通道的宽度决定。滑轨两端安装有行程开关，用于当接近开关失效时检查夹紧爪运动位置是否超出极限并停止驱动电机，起安全保护作用。夹紧爪的气缸夹紧、提升、下降和释放滤棒料盘的速度利用气缸上的节流阀进行调节，调整合适的气流量可保证夹紧爪夹取滤棒料盘的过程平稳，避免料盘内滤棒掉落、横移。

3 水平移位装置工作过程

水平移位装置处于等待位置时，与上游装盘机通道处于同一中心线上，来自装盘机的滤棒料盘输送至水平移位装置时料盘停止前进，水平移位装置夹紧爪的两个水平气缸驱动夹紧板夹紧料盘，两个竖向气缸带动水平气缸向上移动，将料盘提升离开料盘输送机。此时，水平移位装置驱动电机启动，驱动电机通过同步齿形带驱动夹紧爪在滑轨上水平移动，当移动中的滑块遮住滑轨一侧的接近开关时，驱动电机停止，水平移位装置到达停止位，夹紧爪的两个竖直气缸下降使料盘下落至料盘输送机上，两个水平气缸缩回释放料盘，此时当前通道料盘输送机启动，滤棒料盘继续向前输送完成料盘组盘。水平移位装置则在驱动电机驱动下重新回到等待位，完成一个工作循环。水平移位装置工作过程如图3 所示。

图3 水平移位装置工作过程示意

4 水平移位装置的特点

水平移位装置可在不改变现有滤棒料盘输送机结构的前提下，实现滤棒料盘的换向输送，与料盘输送机配合良好。其主要特点有：

（1）结构简单，安装和维护方便，制造成本较低。水平移位装置安装在滤棒料盘输送机的上方，对各通道料盘输送机的结构均无影响，通过简单的结构和动作便可实现对滤棒料盘的换向功能，且加工和维护成本低。

（2）提升了滤棒料盘输送机缓存能力，实现上游装盘机单一通道与料盘输送机多通道的柔性对接需求。可根据滤棒生产能力与堆垛机入库能力柔性调整滤棒料盘输送机的通道数量，优化了滤棒入库需求和堆垛机工作能力的匹配度。

（3）滤棒料盘水平移位过程平稳，不易发生倾倒。水平移位装置的夹紧爪通过两块夹紧板夹持住料盘的中间部位，滤棒料盘受力均匀，稳定性较好，移动过程中不易出现剧烈晃动、料盘倾倒等现象。

（4）水平移位装置夹紧爪的夹紧板采用复合材料板制作，具有高比强度和高比模量，耐疲劳性高、抗断裂能力强、减振性能好，使用寿命长。而且由于其具备较好的减振能力，能够对料盘起到一定的保护作用，降低料盘的损坏。

（5）驱动夹紧爪的电机具备变频调速功能，可延长电机启动、停止过程，实现料盘在水平移动过程中平稳过渡，避免料盘内滤棒在移动过程中发生横移、掉落。

由于水平移位装置夹紧爪的夹紧板夹持面为平面，夹紧爪水平气缸磨损或气管接头漏气时，可能出现料盘夹持不稳固现象，导致滤棒料盘移动过程中出现歪斜，因此需定期检查夹紧爪气缸工作的可靠性。同时水平移位装置的两个夹紧爪气缸相对独立，但在夹取滤棒料盘动作时要求左右同步，因此对左右两夹紧爪上的气缸节流阀调整技术要求较高。

5 结语

滤棒料盘输送机作为滤棒高架立库存储输送系统的关键设备，增加料盘输送通道以提高料盘输送机缓存能力，既能提升上游装盘机设备的运行效率，还能降低堆垛机单位时间任务频次，提升滤棒料盘的出入库效率，满足大流量滤棒料盘出入库环境下对双叉堆垛机的需求。此外，由于水平移位装置能实现滤棒料盘在不同输送通道间移动，因此也同样适用于出库侧料盘输送机。堆垛机将料盘组叉放至出库侧料盘输送上，水平移位装置左右移动将两侧通道的滤棒料盘组逐一分离移送至与卸盘机通道对应的中间料盘通道，再输送至下游设备，实现滤棒高效存储和输送。

红云红河烟草（集团）有限责任公司：基于滤棒高架库物流系统模式下的物料输送可靠性研究科技项目（HYHH2019GY04）资助。