智能型自动拣选机主要由主传送机构、收料传送机构及分配机构组成,结构为中心对称型,其整体外形尺寸为: 9 650 mm ×3 600 mm ×2 040 mm。
所谓“拣选”在物流行业指的是拣选式配货作业,是分拣人员或分拣工具巡回于各个储存点并将分店所需货物取出,完成配货任务,货位相对固定,而分拣人员或分拣工具相对运动。
以前,化妆品物流配送公司根据每天网络客户的订货情况,由很多员工徒手从成百上千个货架上将每一客户所购的商品拣选到货箱中,劳动量很大,且工作效率低。
智能型自动拣选机的开发代替了人工拣选工作,用机器自动完成化妆品的拣选工作。各种化妆品包括瓶装的、塑料外壳的、纸盒包装的。形状可以是圆柱形的,也可以是六面体的。按六面体计算最小尺寸为: 50mm ×50 mm ×35 mm;最大尺寸为: 215 mm ×185 mm ×55mm。该机属于物流自动化智能拣选设备。物流公司根据每天的客户购货订单,由上位机进行订单处理。
处理后,得出结论: 某一客户的货物是装一箱还是多箱,自动做出分配,依次打印出装箱明细表。根据各个订单的订货品种和数量,操作者再依次给下位机输入相应数值,下位机对拣选机进行时序控制。商品分配机构的分配速度高达3 件/ s。这要求分配机构既高效又要低冲击和低噪声。
针对上述要求,对智能型自动拣选机进行了总体结构设计,设计主要包括主传送机构、收料传送机构和分配机构等,保证了智能型自动拣选机具有高速拣选能力,以满足每天不同的客户订单需求。
智能型自动拣选机主要由主传送机构、收料传送机构及分配机构组成,结构为中心对称型,其整体外形尺寸为: 9 650 mm ×3 600 mm ×2 040 mm。
1 货物拣选工艺流程概述
(1) 开机时,主传送机构首先运行,主传送带上表面由右向左匀速运动。当皮带上的霍尔开关感应铁随带转到零点霍尔开关感应区时,拣选工作开始。
(2) 当皮带上的客户接货区到达时, 50个智能分配机构依指令,按照每一客户的货物需求分配货物。
(3) 皮带上不同的客户分区载货同步自右向左运行。当首个客户的货物落入收料传送机构的漏斗时,其上的浮动挡板触动一行程开关,收料传送机构开始计时,并依时序自动将货箱移出,空箱移入。直到所有客户的装箱工作完成,整机停止运行。
2 拣选机基本结构概述
(1) 主传送机构。将自动拣选出来的货物运送到收料斗里。它的运送速度可调,以配合物品分配器的分配速度。主传送机构由机架、托辊、传送胶带及变频调速机构组成。
(2) 收料传送机构。将主传送带上已分配好的客户货物收进对应的客户包装纸箱内。收料传送机构的控制系统可记下第1个客户开始装箱的时刻,这通过收料斗上的摆动叶片所触发的行程开关来实现,计时3 s后,装好料的箱子移出,空箱补上。每一货箱外壁贴有客户订单信息,操作人员依此排列空箱顺序。收料传送机构由料斗、料斗活页挡板、料斗机架、电动滚筒、从动滚筒、滚筒机架及收料控制系统组成。
(3) 智能分配机构。每次分配货物量最多9件,用时3 s。即分配出3件的时间是1 s。每分配一件货物所用时间为1 /3 s = 0. 333 333 s,有短暂的间隔时间,为间歇式分配方案。间歇拨货运动的动停比是5 ∶1, 当分货所用时间为每件0. 333 333 s时,运动时间为01333 333 ×5 /6 = 0. 277 777 5 s,间歇时间就为0. 333 333 ×1 /6 = 0. 055 555 5 s。这样的间歇运动,可获得适宜的分货速度: 0速启动和0速停止,拨送货物的中段时间达到最高速,这样可以保证被分配货物不会被击打损坏,也不至于击打速度过猛货物飞出主传送带,又能高速分配货物。智能分配机构由倾斜立式货舱、拨块、分配同步带、马氏间歇机构、直流无刷电机及调速控制系统组成。
主传送机构的功能是要使带速匹配智能分配器的分配速度,以保证每一客户的货物均布在2 m的带长区间上,货物随带前行直至倒入料斗。并且要保证相邻客户货物的间隔距离为2 m,给收料传送机构留出传送空箱的时间。因此,调速机构的选择及合理的主传送机构设计是十分重要的。
1 变频调速机构的选择
变频调速机构包括交流电机和变频调速器。对电机和调速器的选择应遵循以下原则:
(1) 因为是小件物品的传送,在保证拖动转矩足够的情况下,电机的功率不必过大。
(2) 保证主传送带常用传送速度为0. 6 m / s,运转速度要平稳。
(3) 有调速状态显示,以保证随机调速的方便。
(4) 变频调速机构有较高的性能价格比。
电机选择单相220 V的二级交流电机,功率为2. 2kW。它体积小、噪声低、效率高,且价格便宜。YTB系列交流电机变频调速器采用了国外先进技术,它的调速性能已经可与传统的直流电机调速相媲美,其在小型化、高可靠性方面占有明显的优势,且成本低廉。选择的变频调速器型号为YTB - S2 - 2. 2 /220。
2 主传送机构设计
主传送机构主要由8个部分组成。
(1) 主动皮带辊。主动皮带棍直径<50 mm,与变频调速机构相连,保证皮带线速度一般工况下维持在0. 6 m / s。
(2) 皮带辊支架。皮带棍支架共4个,分别支撑主从动皮带辊。
(3) 皮带辊支架支撑板。它将皮带辊支架连接到机架上。
(4) 皮带。皮带材料为橡胶,其上安装一块霍尔开关感应铁,作为皮带回转起始点,也是计时零点。50个分配器的分货工作是以此计时零点为基准计时的,以实现时序控制的动作。
(5) 机架。机架的设计要保证911 m的载货带长,在皮带运动时不塌陷,不抖动。因此在承重皮带的底部要加若干支撑辊。机架上安装一零点检测霍尔开关,其规格为H - JK8002C。
(6) 从动皮带辊。从动皮带辊可随从动皮带辊支架在带长方向上调节移动,以便调节皮带的张紧度。
(7) 皮带侧挡板。皮带侧挡板的功用是防止皮带两边各25个分配器分出的货物飞出皮带。因为分配器的分货速度会使被分出的货物具有一定的惯性。
(8)皮带分区间隔挡板。在带长方向上,每500mm安装一间隔挡板。因为,当主传送带以0. 6 m / s的速度运行时,从运动轨迹垂直方向飞来的货物落入其上时,在带长方向上货物有向后的相对运动趋势与位移。为保证货物分出来就落入自己的货位区,分区间隔挡板是必须安装的。
1 传送方式的选择
收料传送机构的工作方式是第1个客户的空箱完成装箱后,必须在3 s之内移走货箱,随后移入第2个客户的空箱到接货位置。这就要求货箱的移出和空箱的移入是非同步的,受时序控制的。依这一运动特点,选择电动滚筒驱动组实现货箱、空箱的传送运动驱动。
2 收料传送机构
(1) 料斗装置。料斗装置的料斗处设计有一自由垂落的挡板,当第1个客户货物进入对应的空箱时,挡板受货物冲击发生摆动,此摆动闭合一行程开关,此时收料传送机构开始计时,并进入自动收料程序。
(2) 纸箱。纸箱是被传送的货箱,此样机的整个传送机构可容纳5个货箱。需人工不断往电动滚筒驱动组上摆放空箱。当然,作为产品型的拣选线时,此收料传送机构还要加长,电动滚筒驱动组还要增多。
(3) 从动辊。整个收料传送机构共有5组辊。每组辊中有一个主动的电动滚筒和均匀分布其两边的共6个从动辊。电动滚筒通过皮带带动相邻的从动辊,从动辊之间也是通过皮带传动转矩的。
(4) 电动滚筒。电动滚筒的最大载荷为500 N,滚筒直径为50mm,滚筒PVC涂层厚度为2 mm。
(5) 电动滚筒控制板。电动滚筒配有EC100 驱动控制卡。
(6) 滚筒支架。一是支撑其上的电动滚筒和从动滚筒;二是在其上安装电动滚筒控制板;三是在其上安装箱位控制光电开关, 光电开关型号为HM8 -G13N3K。
50个智能分配机构各自完成某一种货物的自动分配工作。因为每天每个分配机构所要完成的分配任务是不同的,所以每天操作者在下位机上只需敲进相应数值,各智能分配机构便可依订单依时序自动分配出货物。
智能分配机构采用马氏内槽轮间歇机构,在分出货物时,避免了冲击对货物的损坏和击飞货物。
1 机架
智能分配机构的机架用角钢焊接而成。其上表面为槽轮机构的定位基准面。机架上装有分货计数光电开关,其型号为HM8 - G13N3K。
2 直流无刷电机和驱动器
直流无刷电机的型号为86BLF01,额定转速为3 000 r/min,电机功率为0. 44 kW,采用PWM方式调到常用速度540 r /min, 驱动器型号为MMT -220 DPW10AL。
3 从动齿形带轮
从动齿形带轮直径是主动齿形带轮直径的1 /2,以减小制动后的惯性。
4 货物拨块
货物拨块是固定在齿形带上的,齿形带全长均匀分布5个。每个间距正是槽轮转过120 °角时圆周的1 /3周长。这个长度既可容纳货物允许最长长度,又使拨块运行期距离最短,实现高效。
5 料仓
料仓可以储藏设计范围内不同尺寸的货物,其自身有调节机构,可使料仓侧立板在货物宽度方向上调整位置。
当货物拨块拨走一货物时,料仓中的货物随即自由落下,等待下一个拨块拨动。当货舱的货物减少到码放高度下限时,装在货舱上的光电开关发出报警信号。光电开关型号为HM8 - G13N3K。
6 马氏内槽轮
马氏内槽轮(即马耳他内槽轮)是该机间歇机构的重要零件。它在槽轮端面上均匀分度地开有3个槽,以使运动期转过的120 °角所对应的圆周周长大于最大货物允许长度。这样才可以使分度机构满足分发机器所允许的所有货物要求。
7 间歇机构主动件
间歇机构主动件为一带圆柱头的拨杆,与从动V型带轮相连。圆柱头的直径与内槽轮的槽宽为间隙配合。间歇机构的运动期即为圆柱头与槽的相对滑动期,当圆柱头滑出槽时即为间歇机构的停止期。
(1) 根据智能型自动拣选机的各项功能要求,给出了智能型自动拣选机的基本结构。并确定其由主传送机构、收料传送机构及智能分配机构3部分组成。
(2) 主传送机构选用变频调速机构作为驱动部分,以皮带传送货物,在皮带两侧设计侧挡板,在皮带上设计货物分区间隔挡板和安装零点霍尔开关感应铁,并设计了主传送机构。
(3) 收料传送机构采用电动滚筒驱动组完成货箱的传送,电动滚筒配置EC100型的驱动控制卡,并设计了收料传送机构。
(4) 智能分配机构采用了马氏内槽轮间歇机构。
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