在过去的烟草制丝工艺中,半成品烟丝的存储都是以柜储模式为主。随着近几年烟草柔性制丝加工工艺越来越向着自动化、精益化、精细化和个性化方向发展,柜储模式难以实现烟草工艺要求,所以传统的烟丝柜储方式逐渐被箱储模式代替。
柔性制丝工艺是在柔性制造中衍生出的烟草生产工艺方式,即在烟草生产时需具有灵活性或可变性,使制丝生产系统具有快速响应内外生产需求变化的能力。箱储模式用于柔性制丝系统中,可灵活精确地完成半成品烟丝的小批量搀兑,结合现代化物流输送线,实现成品烟丝向多条制丝线的小单元送丝。然而在箱储模式中如何把烟丝箱中的烟丝平稳地倒入贮柜或喂料机中,且最大限度减少烟丝造碎率、降低扬尘和保持烟丝完整配方,成为翻箱倒料流程的关键技术。本文就针对这一关键技术,对现有的五种翻箱倒料模式实际应用情况进行了分析和说明。
工业机器人翻箱倒料模式
1.主要结构
工业机器人主要由主体、驱动系统和控制系统三个部分组成。主体包含有机座和执行机构,其中执行机构包括臂部、腕部和手部,有的机器人还有提供行走功能的机构。执行机构在触发动作时多数工业机器人有3~6个运动自由度,其中腕部通常有1~3个运动自由度。驱动系统包括动力装置和传动机构,其产生的动力用来让执行机构产生相应的动作。控制系统按照输入的程序发出信号给驱动系统和执行机构,同时进行动作的控制。
2.工作模式
机器人以单箱方式在站台工位上抓取烟丝箱箱体,抓稳箱体后可执行翻箱倒料作业。通过抓取后的旋转搬运形式对满、空烟箱进行拆垛或堆叠。在实际运用过程中,根据不同的工艺流程可采用机器人固定式翻箱倒料模式(见图1),或采用机器人移动式翻箱倒料模式(见图2)。
工业机器人作为一种通用型的智能设备,其本体功能基本能满足烟草工业自动化物流物料处理的抓取及堆、拆码要求,但在实际翻箱倒料的工作过程中其难点在于夹具、辅具的适应性和稳定性。且通用型机器人在智能性方面虽能满足一些特殊的物料处理作业,但如是在大流量物流系统中其动作节拍的效率则逊于专机设备。此外,由于烟丝箱一般长宽高尺寸均大于1米,重量超过150千克,需采用较大宽度尺寸的机器人夹具,并需选用手腕持重和臂展半径较大的机器人本体型号。
随着烟草工业生产自动化水平的不断提高,工业机器人在卷烟自动化物流系统中的应用将会越来越深入和广泛。对于在物流系统工艺流程设计中如何有效集成和应用,以及机器人主机性能、夹具和辅具功能等方面,在将来的研究和应用过程中会有更多的完善提高。
龙门式翻箱倒料模式
1.主要结构
龙门式翻箱倒料的工作原理类似龙门起重机,主要结构由轨道、驱动和控制系统组成。其中,轨道系统包括水平轨道、纵向轨道、横向轨道;驱动系统由水平驱动系统、横向驱动系统、翻转驱动系统组成。
2.工作模式
先将烟丝箱输送到站台工位,龙门翻箱倒料机通过水平和纵向轨道到达工位进行堆叠或拆垛。将待倒料的烟丝箱提升后,通过横向轨道把烟丝箱夹抱到需要烟丝的贮柜中进行倒料作业,从而构成一个矩形的工作范围(见图3)。
龙门式翻箱倒料设备在原理上可满足烟丝箱翻转倒料的需求,但由于轨道系统比较复杂,且需要的厂房高度空间和跨度比较大,由于卷烟厂的卷接机车间厂房内的净高度通常在7米左右,所以在使用该类型的翻箱倒料设备时需在土建规划时提前考虑。
追踪式
翻箱倒料模式
1.主要结构
追踪式翻箱倒料机是由垂直升降输送机、水平输送设备、追踪式倒料小车和控制系统组成。
2.工作模式
烟丝箱从站台工位上由垂直升降输送机提升到水平输送设备所需位置,而后水平输送到达追踪式倒料小车的工作范围,追踪式倒料小车根据系统指定的位置进行倒料(见图4)。
追踪式翻箱倒料模式是基于柔性制丝生产系统的工艺基础开发的,从根本上做到了精确、步进倒料,减小烟丝在贮柜中的输送距离,有效地减少了烟丝的造碎率。
AGV式
翻箱倒料模式
1.主要结构
AGV即无人搬运车(automated guided vehicle),一般通过电脑程序来控制AGV的行进路线及执行的动作。如在AGV上装载一套夹抱翻转机构,即可实现AGV翻箱倒料。
2.工作模式
AGV翻箱倒料机可对工作范围内的烟丝箱进行堆叠或拆垛,或运送烟丝箱至预先设定的贮柜位置进行翻箱倒料作业(见图5)。AGV翻箱倒料机具有载荷转移巧妙,地面站台不需要连锁信号和动力传动等特点,适用于不同高度站台之间的搬运场合。
3.优劣势分析
优势:AGV翻箱倒料模式的特点是柔性好、自动化程度高和智能化水平高,其行驶路径可以根据货位要求、生产工艺流程等改变而灵活改变,并且运行路径改变的费用与传统的输送带和刚性的输送线相比要低廉。AGV翻箱倒料一般配备有装卸机构,可以与其他物流设备自动接口,实现物料装卸与搬运过程自动化。此外,该模式还具有环保、节能和经济实用等特点,AGV运行过程中无噪声、无污染,可以应用在许多要求工作环境安静、清洁的场所。
劣势:AGV翻箱倒料对作业点的定位精度和移载系统关联的部分要求较高,特别对多辆AGV小车和多个站台的工作场合,要保证运行可靠性难度较大。
堆垛机式翻箱倒料模式
1.主要结构
堆垛机是自动化立体仓库的主机设备,堆垛机翻箱倒料模式是使用双立柱堆垛机成熟的结构和运行形式,在升降台上配置翻转夹抱和活动箱盖机构,从而实现翻转倒料功能。其主要结构有站立式和移动式,站立式堆垛机翻箱倒料模式在立柱下方设有底座,底座与地面连接后可支撑整机完成翻箱倒料工作。如将底座换成带有走行轮的底架,并在走行方向配有天地轨,则堆垛机翻箱倒料模式能夹抱着烟箱沿天地轨运动,在到达系统所设定的站台工位后再执行翻箱倒料动作,从而可实现在多台喂料机和烟箱输送站台之间往复工作。
2.工作模式
站立式堆垛机翻箱倒料模式只能对固定站台的烟丝箱进行堆叠或拆垛,或是向固定的贮柜和喂料机进行翻箱倒料工作。而移动式堆垛机翻箱倒料模式能在一条轨道上的多个站台间进行工作,也可在同一轨道上配有多台堆垛机翻箱倒料机(即一轨多车模式)。一轨多车模式中各台翻箱倒料机上装有堆垛机上成熟运用的防碰撞系统,极大地提高了设备运行时的安全性。在实际工作中,一轨多车模式可通过上位调度系统的控制让堆垛机翻箱倒料机在各站台间互补工作,从而提高效率(见图 6)。
3.优势和创新点
堆垛机翻箱倒料机是较为新型、专业的翻转倒料设备,其在原堆垛机机械机构基础上加以扩展,结构成熟、稳定。走行控制和定位延用堆垛机的走行定位系统,具有运行快速、定位准确、操作灵活等优点。夹抱机构采用电动元件或气动元件设计,用户可根据实际工况条件自行选择,从而降低了该设备对硬件的需求。活动箱盖机构的运用是该设备有别于传统翻箱机构的创新点,在翻箱倒料时活动箱盖机构对烟丝释放有缓冲作用,可防止烟丝直接倾倒,最大限度降低了造碎率和扬尘。
小结
通过对柔性化烟草制丝生产系统中实现翻箱倒料功能的五种应用模式进行分析可以看出,每种模式都各有特点,其功能不尽相同,但其总体优势都趋向于加强制丝过程的自动化、精细化,降低烟丝在输送中的造碎率。在实际运用中,新型、专业的翻转倒料设备有较好的市场前景,用户可以根据自己对于工作环境、工况要求和设备价格等条件选择适合的翻箱倒料解决方案。
评论
加载更多