大宗原料自動(dòng)劃包投料設(shè)備在飼料廠的應(yīng)用

芮偉軍

（溧陽(yáng)正昌電控工程有限公司，江蘇 溧陽(yáng) 213300）

目前飼料廠傳統(tǒng)的原料投料方式，是利用叉車(chē)將滿(mǎn)載原料的托盤(pán)轉(zhuǎn)運(yùn)到投料口附近，由投料工人用刀片割開(kāi)原料包裝袋，再由人工提袋將原料倒入投料口。如此操作不僅勞動(dòng)力強(qiáng)度大，而且投料現(xiàn)場(chǎng)揚(yáng)起的粉塵極易使投料工人患上塵肺病[1-2]。因此，飼料廠原料投料工這一勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作環(huán)境差的崗位招工越來(lái)越困難。隨著時(shí)代的進(jìn)步，自動(dòng)化設(shè)備正在逐步代替人力勞動(dòng)[3]。

結(jié)合我國(guó)飼料工業(yè)的實(shí)際情況，自動(dòng)劃包投料設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生[4]。自動(dòng)劃包投料設(shè)備以托盤(pán)為單位[5]，將袋裝物料進(jìn)行逐層抓取、劃包、卸料、料袋篩分、殘料回收、空托盤(pán)自動(dòng)堆垛，具有自動(dòng)化程度高、作業(yè)效率高、可靠性好、物料浪費(fèi)少等特點(diǎn)，適用于大宗袋裝物料的快速投料入倉(cāng)。不僅減輕了投料工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率，還解決了飼料廠原料投料工招工困難的問(wèn)題。

1 自動(dòng)劃包投料設(shè)備工作原理

滿(mǎn)載的托盤(pán)進(jìn)入抓包平臺(tái)后，升降機(jī)械抓手下降至最上層抓取，接著依次完成抓取、提升、行走、劃包、卸料、振袋、放袋、料袋篩分、回料輸送等動(dòng)作，碎袋從料袋篩分裝置自動(dòng)排出，人工收集。在劃包投料設(shè)備完成一個(gè)托盤(pán)上的物料劃包投料后，空托盤(pán)移除系統(tǒng)將已經(jīng)拆完袋的空托盤(pán)自動(dòng)從抓包平臺(tái)移除，并由空托盤(pán)堆垛系統(tǒng)完成空托盤(pán)自動(dòng)收集，堆垛至設(shè)定高度時(shí)系統(tǒng)發(fā)出聲光報(bào)警，提示叉車(chē)工空托盤(pán)堆垛庫(kù)位已滿(mǎn)需叉車(chē)叉走。同時(shí)立即將下一個(gè)滿(mǎn)載的托盤(pán)接入抓包平臺(tái)，控制系統(tǒng)進(jìn)入下一個(gè)工作循環(huán)。

2 實(shí)施方案

2.1 設(shè)備的組成

自動(dòng)劃包投料設(shè)備主要由托盤(pán)送入裝置、劃包投料裝置、空托盤(pán)移除和堆垛裝置、除塵裝置、安全防護(hù)裝置和控制系統(tǒng)等組成[6]，自動(dòng)劃包投料設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 自動(dòng)劃包投料設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖

2.1.1 托盤(pán)送入裝置

托盤(pán)送入裝置的功能是將1個(gè)滿(mǎn)載的托盤(pán)，通過(guò)第1臺(tái)輥筒輸送機(jī)自動(dòng)送到劃包投料系統(tǒng)的抓包平臺(tái)。在劃包投料裝置完成1個(gè)托盤(pán)上的物料劃包投料后，空托盤(pán)由第二臺(tái)輥筒輸送機(jī)自動(dòng)輸送到進(jìn)料方向的另一側(cè)，進(jìn)入空托盤(pán)移除和堆垛裝置，同時(shí)第1臺(tái)輥筒輸送機(jī)立即將第2個(gè)滿(mǎn)載的托盤(pán)送輸?shù)阶グ脚_(tái)。托盤(pán)送入裝置可以預(yù)先裝載1個(gè)滿(mǎn)載的托盤(pán)，如果需要預(yù)先裝載多個(gè)滿(mǎn)載的托盤(pán)則需要把第1臺(tái)輥筒輸送機(jī)加長(zhǎng)，并加大電機(jī)功率。

2.1.2 劃包投料裝置

劃包投料裝置主要由抓包平臺(tái)、升降機(jī)械抓手、行走機(jī)構(gòu)、輔助輥道、旋轉(zhuǎn)刀排、卸料斗、振打機(jī)構(gòu)、料袋篩分、出料輸送機(jī)、回料輸送機(jī)等組成。自動(dòng)完成逐層抓取、劃包、卸料、振打、料袋篩分、殘料回收等動(dòng)作。

2.1.3 空托盤(pán)移除和空托盤(pán)堆垛裝置

空托盤(pán)移除裝置將已經(jīng)拆完袋的空托盤(pán)自動(dòng)從抓包平臺(tái)上移除，并由空托盤(pán)堆垛裝置完成空托盤(pán)自動(dòng)收集。堆垛至設(shè)定高度時(shí)控制系統(tǒng)發(fā)出聲光報(bào)警，提示叉車(chē)工空托盤(pán)堆垛庫(kù)位已滿(mǎn)，需叉車(chē)叉走。

2.1.4 除塵裝置

劃包投料區(qū)為廂式結(jié)構(gòu)，頂部布置有除塵口，可以與脈沖除塵系統(tǒng)的除塵管道連接，避免劃包投料裝置在劃包過(guò)程中的揚(yáng)塵外泄。

2.1.5 安全防護(hù)裝置

安全防護(hù)裝置包括安全光柵、光電開(kāi)關(guān)組合防護(hù)。安全光柵可防止設(shè)備在工作過(guò)程中人員（手臂、腳、身體）誤入危險(xiǎn)區(qū)，避免造成人身安全事故；光電開(kāi)關(guān)準(zhǔn)確的位置反饋，可防止設(shè)備誤操作。

2.1.6 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)采用西門(mén)子可編程序控制器（Programmable logic controller，PLC）、10 寸觸摸屏，人機(jī)界面操作簡(jiǎn)單，具有設(shè)備管理功能。抓包電機(jī)采用變頻控制，行走裝置采用變頻或伺服電機(jī)控制，在提高設(shè)備的穩(wěn)定性的同時(shí)，也提高了設(shè)備的工作效率，降低了能耗。控制系統(tǒng)柜體材質(zhì)為碳鋼，通常安裝在劃包投料設(shè)備附近。

2.2 處理的物料特性

自動(dòng)劃包投料設(shè)備適合處理流動(dòng)性較好、不結(jié)塊的顆粒狀或粉狀物料，如豆粕、棉粕、玉米糖渣、米粉等。

2.3 處理的包裝袋特性

自動(dòng)劃包投料設(shè)備適合處理的包裝袋材質(zhì)為塑料編織袋，最大托盤(pán)尺寸為1 600 mm（L）×1 600 mm（W）×150 mm（H），托盤(pán)上包裝袋高度為1 000～1 200 mm，每垛包裝袋層數(shù)為5～6 層，每層包裝袋堆放高低落差應(yīng)不超過(guò)100 mm。需要注意的是袋裝原料應(yīng)在托盤(pán)上平整堆放，相鄰包裝袋之間不得上下搭接。底部殘破不全的托盤(pán)不建議使用。

2.4 工作能力

最大作業(yè)能力為800包·h-1（20～40 t·h-1），最大傾倒率為99.9%[7]。工作能力以及傾倒率等指標(biāo)均為理論最大值，實(shí)際數(shù)據(jù)主要取決于袋裝物料本身的形狀、流動(dòng)特性以及包裝袋材質(zhì)等因素。

自動(dòng)劃包投料設(shè)備所需動(dòng)力電源：AC 380 V±10%；控制電源：AC 220 V±10%；頻率：50 Hz±2%；工作氣源壓力：0.4～0.6 MPa；耗氣量：1.2 m3·h-1。其中壓縮空氣的質(zhì)量尤為重要，為了確保設(shè)備有穩(wěn)定可靠的工作氣壓，有條件的廠家可以單獨(dú)配一臺(tái)小型空氣壓縮機(jī)，空氣壓縮機(jī)選用600 L·min-1、功率4.0 kW的即可。

3 其他的實(shí)施方案

適合飼料廠使用的自動(dòng)劃包投料設(shè)備[8]，除上述的逐層式自動(dòng)劃包投料設(shè)備外，還有逐包式自動(dòng)劃包投料設(shè)備。逐包式自動(dòng)劃包投料設(shè)備的劃包裝置有兩大類(lèi)：重力式和鏈條拖拽式，其中重力式又分單層旋轉(zhuǎn)刀片和雙層旋轉(zhuǎn)刀片[9]。重力式劃包裝置的工作過(guò)程是：整包物料經(jīng)皮帶輸送機(jī)送入劃包區(qū)[10]，依靠整包物料自重下落時(shí)旋轉(zhuǎn)刀片劃開(kāi)包裝袋，直接進(jìn)入圓筒篩，進(jìn)行料袋分離[11]。鏈條拖拽式劃包裝置的工作過(guò)程是：整包物料經(jīng)皮帶輸送機(jī)送入劃包區(qū)后，由一臺(tái)帶尖齒鏈條的雙鏈輸送機(jī)拖拽前行，整包物料壓到鏈條尖齒上，齒尖扎入包裝袋內(nèi)，拖拽前行時(shí)經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)刀片上方，旋轉(zhuǎn)刀片劃開(kāi)包裝袋底部卸料，空包裝袋由尖齒鏈條繼續(xù)拖拽輸送至設(shè)備的出袋口。逐包自動(dòng)劃包投料設(shè)備的抓包功能可以是人工搬運(yùn)，也可以由自動(dòng)拆垛機(jī)或機(jī)械手抓包轉(zhuǎn)運(yùn)到皮帶輸送機(jī)上[12]。其中自動(dòng)拆垛機(jī)對(duì)原料的堆垛要求較高，且應(yīng)為適合機(jī)械手碼垛的原料。

4 結(jié) 語(yǔ)

對(duì)于大宗袋裝物料的快速投料入倉(cāng)依靠人工投料的傳統(tǒng)模式，不僅工作效率低，還存在原料投料工招工困難等問(wèn)題。隨著科技的不斷進(jìn)步、工業(yè)自動(dòng)化的不斷推進(jìn)，由自動(dòng)化的機(jī)器替代人工投料成為一種趨勢(shì)。