譚宇碩 韓瀚 趙寶柱 靳艷峰 石家莊郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院

一、引言

分揀機(jī)在整個(gè)快遞行業(yè)中占有重要地位，其不僅能降低分揀作業(yè)的人工強(qiáng)度，更可以極大地提高生產(chǎn)效率，大多數(shù)快遞企業(yè)都對(duì)分揀機(jī)的使用給予極大的重視[1]。分揀機(jī)根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，目前主要有條板傾斜式分揀機(jī)、翻盤式分揀機(jī)、懸掛式分揀機(jī)、滾珠式分揀機(jī)以及交叉帶式分揀機(jī)等[2]。由于技術(shù)相對(duì)落后、分揀效率較低等因素影響，前四種分揀機(jī)正在逐漸淡出分揀生產(chǎn)線，而交叉帶式分揀機(jī)由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定、效率高等特點(diǎn)，逐漸成為分揀行業(yè)的主流。根據(jù)國(guó)家郵政局《2019 年郵政行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》統(tǒng)計(jì)，2019 年快遞業(yè)務(wù)量達(dá)635.2 億件。由此可見分揀機(jī)的使用率在不斷提高，因此其穩(wěn)定的運(yùn)行尤其在故障預(yù)警方面應(yīng)當(dāng)?shù)玫綐O大重視。

二、交叉帶式分揀機(jī)機(jī)械部分工作原理

交叉帶式分揀機(jī)機(jī)械部分主要包括供包臺(tái)和分揀小車兩大部分，其主要工作原理如下：

（一）供包臺(tái)基本工作原理

供包臺(tái)是交叉帶分揀機(jī)的重要組成部分，其主要功能是為分揀機(jī)輸送包件[3]。供包臺(tái)由電動(dòng)機(jī)向其輸出動(dòng)力，通過皮帶連接電機(jī)輸出軸和供包臺(tái)表面的主動(dòng)輥筒。主動(dòng)輥筒與若干從動(dòng)輥筒通過傳送帶相連接，當(dāng)電機(jī)動(dòng)力傳遞給主動(dòng)輥筒之后，主動(dòng)輥筒通過與傳送帶之間的摩擦力，帶動(dòng)傳送帶在主動(dòng)輥筒旋轉(zhuǎn)切線方向做直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳送帶帶動(dòng)其他從動(dòng)輥筒在相同方向上轉(zhuǎn)動(dòng)。

當(dāng)待分揀的包件被分揀人員放置到供包臺(tái)傳送帶上之后，傳動(dòng)帶帶動(dòng)包件向設(shè)定方向運(yùn)動(dòng)。

（二）分揀小車基本工作原理

分揀小車最基本的運(yùn)動(dòng)為環(huán)路運(yùn)動(dòng)，指多個(gè)分揀小車首尾相連接組成閉合的環(huán)路，每個(gè)小車沿著環(huán)路按照統(tǒng)一的順序運(yùn)動(dòng)[4]。環(huán)路中小車的數(shù)量根據(jù)設(shè)計(jì)分揀機(jī)的分揀效率確定。在小車的環(huán)路上固定放置多個(gè)直線電機(jī)，分揀小車在環(huán)路上的運(yùn)動(dòng)由直線電機(jī)提供動(dòng)力。當(dāng)每個(gè)分揀小車在環(huán)路上通過直線電機(jī)時(shí)，小車下方的次級(jí)板將切割直線電機(jī)的磁場(chǎng)，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，磁場(chǎng)中將會(huì)產(chǎn)生電磁力，將推動(dòng)該小車向前運(yùn)動(dòng)，由于每個(gè)小車都和相鄰的小車首尾連接，因此每個(gè)小車經(jīng)過直線電機(jī)時(shí)都會(huì)受到向前的驅(qū)動(dòng)力，推動(dòng)和帶動(dòng)相鄰的小車向前運(yùn)動(dòng)。

為了充分利用直線電機(jī)的輸出動(dòng)力和提高小車在環(huán)路中的運(yùn)動(dòng)速度，防止小車脫離環(huán)路 在每一個(gè)小車下面都裝配了行走輪和導(dǎo)向輪。

三、交叉帶式分揀機(jī)常見機(jī)械故障及危害

由于長(zhǎng)時(shí)間的開機(jī)磨損、待分揀的郵件重量不同對(duì)分揀機(jī)部件產(chǎn)生的交變壓力以及分揀人員將郵件放置在供包臺(tái)上的方法不同而造成大小不同的沖擊力等原因，交叉帶式分揀機(jī)供包臺(tái)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸承和輥筒軸承、小車行走輪以及軸承等重要部件會(huì)出現(xiàn)機(jī)械磨損進(jìn)而引發(fā)故障，這些故障可能會(huì)對(duì)分揀機(jī)上待分揀的郵件、分揀機(jī)其他重要部件甚至影響分揀工作人員安全。

（一）供包臺(tái)機(jī)械故障及危害

供包臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)一般都設(shè)置在供包臺(tái)內(nèi)，四周由隔板與外界隔開，電機(jī)軸承的磨損不易被發(fā)現(xiàn)。由于供包臺(tái)表面的輥筒運(yùn)動(dòng)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，如果軸承故障比較明顯后，將會(huì)影響輥筒的運(yùn)動(dòng)，可能會(huì)造成包件不能準(zhǔn)確傳送到小車上，出現(xiàn)掉包甚至砸傷工作人員的現(xiàn)象。

由于供包臺(tái)表面有多個(gè)輥筒，而且輥筒兩側(cè)軸承表面有傳送帶遮擋，因此日常很難對(duì)軸承進(jìn)行及時(shí)潤(rùn)滑，隨著使用時(shí)間增多以及承載眾多的規(guī)格不同、重量不一的包件，輥筒軸承容易快速磨損，進(jìn)而產(chǎn)生故障，使得輥筒運(yùn)動(dòng)高度和位置不一致，造成包件的擠壓和卡塞。

（二）小車機(jī)械故障及危害

由于包件分揀量較大，分揀機(jī)開機(jī)時(shí)間較長(zhǎng)，由于分揀小車頻繁承載不同重量的包件，行走輪的外廓和軸承的磨損程度遠(yuǎn)大于導(dǎo)向輪。行走輪外廓磨損可能會(huì)造成小車表面不平穩(wěn)甚至出現(xiàn)傾斜的現(xiàn)象。軸承磨損則會(huì)使得次級(jí)板位置發(fā)生偏移，當(dāng)小車通過直線電機(jī)時(shí)，次級(jí)板撞擊直線電機(jī)，造成直線電機(jī)的損傷，影響分揀機(jī)的正常使用。

因此交叉帶式分揀機(jī)以上的常見機(jī)械故障必須及時(shí)排查，及早預(yù)防，才能保證包件安全有序分揀以及分揀機(jī)的正常工作。

四、常用的故障排查和維修方式及存在的問題

為了保證分揀機(jī)的正常使用，對(duì)于關(guān)鍵部件的檢測(cè)和及時(shí)維修顯得至關(guān)重要。目前，在郵政行業(yè)生產(chǎn)一線常用的方式主要有定期巡檢和故障后維修。其中，定期巡檢是指制定排查和檢測(cè)計(jì)劃定期（如每日、每周或每月）巡查不同分揀機(jī)的位置，維修人員通過觀察各部分運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和判斷發(fā)出的異響等方式，發(fā)現(xiàn)和排除分揀機(jī)可能存在的故障隱患。如果對(duì)于沒有及時(shí)排除的隱患并因此產(chǎn)生的故障，則需要在保證生產(chǎn)作業(yè)的前提下，安排合理時(shí)間進(jìn)行維修。

很明顯，這種方式主要依靠維修人員的技術(shù)水平和經(jīng)驗(yàn)，而且在大型的交叉帶分揀機(jī)上有多個(gè)供包臺(tái)并裝配了許多分揀小車。因此電機(jī)軸承、輥筒軸承、小車車輪和軸承更是數(shù)量眾多，同時(shí)維修人員也難以對(duì)其進(jìn)行及時(shí)保養(yǎng)和檢修，由于以上部件的故障影響分揀和降低效率的情況十分普遍。

五、基于微信的機(jī)械故障預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

從統(tǒng)計(jì)的角度來看，交叉帶式分揀機(jī)在分揀量整體穩(wěn)定的情況下，電機(jī)軸承、輥筒軸承、小車車輪和軸承等部件的磨損周期以及更換時(shí)間基本穩(wěn)定。因此掌握不同部件的使用時(shí)間，及時(shí)維護(hù)或更換接近更換時(shí)間的部件，可以減輕維護(hù)工作人員的工作量，提高工作效率。微信以其使用范圍比較廣，用戶量非常大，目前已經(jīng)成為主要的社交媒體之一，因此設(shè)計(jì)了以微信公眾號(hào)作為服務(wù)平臺(tái)的機(jī)械故障預(yù)警系統(tǒng)。

工作原理：本系統(tǒng)按照業(yè)務(wù)流程分為兩個(gè)部分，分別為信息采集和預(yù)警反饋。

（1）信息采集

為了便于零部件的信息管理，可以先將供包臺(tái)電機(jī)軸承，輥筒軸承、小車車輪和軸承等進(jìn)行編號(hào)。通過微信公眾號(hào)后臺(tái)分別設(shè)置管理人員和工作人員權(quán)限，工作人員用自己手機(jī)微信成功關(guān)注公眾號(hào)后，將零件編號(hào)和安裝時(shí)間等重要信息通過公眾號(hào)輸入，微信服務(wù)器接收到信息之后，連接云服務(wù)器將信息上傳；信息上傳成功后，云服務(wù)器將成功接收的信息反饋到工作人員微信公眾號(hào)中，微信公眾號(hào)可以支持多個(gè)工作人員同時(shí)上傳不同的零部件信息[5]。

管理人員通過微信公眾號(hào)將供包臺(tái)電機(jī)軸承、輥筒軸承、小車車輪和軸承等使用時(shí)限等信息輸入到云服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)中，信息采集原理見圖1。

（2）預(yù)警反饋

使用5G 通信模塊定期向云服務(wù)發(fā)送查詢命令，服務(wù)器經(jīng)過篩查，如果某個(gè)零件的使用時(shí)間接近維護(hù)時(shí)限，則向管理人員的微信公眾號(hào)反饋記錄著零件編號(hào)和使用時(shí)間等主要內(nèi)容的預(yù)警信息，管理人員通過編號(hào)確定該零件在分揀機(jī)中的位置，進(jìn)行重點(diǎn)檢查和維護(hù)，必要時(shí)及時(shí)更換，預(yù)警反饋流程見圖2。

圖1 信息采集原理圖

圖2 預(yù)警反饋流程圖

六、結(jié)論

使用微信公眾號(hào)為服務(wù)平臺(tái)的機(jī)械故障預(yù)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要額外購(gòu)置終端設(shè)備，也無(wú)須重新開發(fā)專用APP，基于現(xiàn)有的手機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)和5G 等新技術(shù)即使在干擾較多的生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境中，也能較好地輔助分揀機(jī)一線維護(hù)人員，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高維護(hù)效率。