文/ 程長坤

由于生產(chǎn)工藝的需要，許多產(chǎn)品需在有爆炸性危險的環(huán)境下進行生產(chǎn)（如噴漆室），或者產(chǎn)品（火工品等）本身會具有爆炸性危險。在這種環(huán)境下，機械化輸送產(chǎn)品時必定有改變輸送方向或路徑的過程，要所使用的設(shè)備需符合防爆要求，通常制造成本高；在設(shè)備維護時也要注意防爆，對參與設(shè)備維護的工作人員要求極高，一般不能動火作業(yè)，除非停產(chǎn)停線，清除爆炸源到安全線，或者將設(shè)備從防爆環(huán)境中拆下來移動到非防爆環(huán)境下維護，這樣往往導(dǎo)致維護時間長、效率低。有時維護的作業(yè)環(huán)境很差，如噴漆室設(shè)備維護，導(dǎo)致人員流動性極大，維護保養(yǎng)成本升高。因此，降低防爆環(huán)境下?lián)Q向設(shè)備的制造成本、維護成本，以及改善維護環(huán)境，勢在必行。

一、改進輸送路徑布局

在一般的工藝輸送過程中，輸送貨物方向通常是固定（始終頭朝前），拐彎輸送路徑大多如圖1所示。輸送線路為：直線輸送機1→旋轉(zhuǎn)輸送機1→直線輸送機2→旋轉(zhuǎn)輸送機2→直線輸送機3，貨物頭部始終朝前。

不過，在防爆環(huán)境下，直線輸送機的電機和旋轉(zhuǎn)電機均要采用防爆電機，而且這些電機都有一定的停位精度，一般都要使用變頻和帶制動器。國產(chǎn)防爆電機目前仍很難滿足要求，通常采用進口防爆電機，價格都十分昂貴。

通過改進布局，可以變防爆電機為普通電機，不僅使成本大大降低，維護也更加方便，改進布局如圖2。

改進后的輸送線路為：直線輸送機1→頂升移載機1→直線輸送機2→升降旋轉(zhuǎn)機→直線輸送機2→頂升移載機2→直線輸送機3。通過升降旋轉(zhuǎn)機貨物旋轉(zhuǎn)180°，貨物頭部始終朝前。

從圖1和圖2的布局來看，圖1中共有5臺設(shè)備，其中有2臺旋轉(zhuǎn)輸送設(shè)備，這2臺旋轉(zhuǎn)設(shè)備電機無法外置，只能使用防爆電機。

圖1 旋轉(zhuǎn)掉頭輸送路徑布置圖

圖2中共有6臺設(shè)備，其中有2臺頂升移載機和1臺升降旋轉(zhuǎn)機。這3臺設(shè)備合計6臺電機均可外置，安裝在非爆炸環(huán)境。頂升移載機都是常規(guī)設(shè)備，關(guān)鍵在于升降旋轉(zhuǎn)機。

圖2 頂升移載掉頭輸送路徑布置圖

二、升降旋轉(zhuǎn)機的系統(tǒng)組成

升降旋轉(zhuǎn)機有兩個功能，一是升降，二是旋轉(zhuǎn)功能。如圖3所示，通過帶萬向節(jié)的外伸軸將驅(qū)動電機外置。

圖3 升降旋轉(zhuǎn)機主視圖

升降系統(tǒng)如圖4，主要由底座、升降驅(qū)動系統(tǒng)，凸輪轉(zhuǎn)動軸（主、從）、傳動鏈條等組成，其中驅(qū)動系統(tǒng)電機通過帶萬向節(jié)的外伸將驅(qū)動電機外置。

圖4 升降系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)如圖5，主要由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)、換向器、回轉(zhuǎn)支撐、旋轉(zhuǎn)框架、升降導(dǎo)向柱（4組）組成?；剞D(zhuǎn)支撐的外圈帶有齒輪，與換向器智能嚙合，回轉(zhuǎn)支撐的內(nèi)圈采用螺栓固定在旋轉(zhuǎn)框架上。旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)放置在升降系統(tǒng)的上面，通過升降系統(tǒng)導(dǎo)向輪和旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的導(dǎo)向柱之間的配合，來定位旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)。

圖5 旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

托盤托架是用來限位托盤的，通常有前、后、左、右4個帶導(dǎo)向的限位，具體結(jié)構(gòu)根據(jù)托盤樣式確定。托盤托架采用螺栓固定在旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)上的換轉(zhuǎn)支撐的外圈。

三、動作流程

托盤通過直線輸送機2被輸送到旋轉(zhuǎn)輸送機正上方停止后，升降旋轉(zhuǎn)機的升降驅(qū)動系統(tǒng)啟動，電機旋轉(zhuǎn)，通過鏈條或皮帶帶動升降軸旋轉(zhuǎn)，升降軸上的凸輪托舉旋轉(zhuǎn)框架系統(tǒng)上的旋轉(zhuǎn)支撐和托盤托架等上升，托盤就此離開直線輸送機2。上升到位后，旋轉(zhuǎn)電機啟動，驅(qū)動換向器旋轉(zhuǎn)，通過嚙合的齒輪，驅(qū)動回轉(zhuǎn)支撐的外圈旋轉(zhuǎn)，從而帶動托盤托架和托盤一起旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)到位后，升降系統(tǒng)啟動下降功能，托盤跟隨升降旋轉(zhuǎn)機下降一定高度后，托盤脫離托架，停放在直線輸送機2。托盤托架繼續(xù)下降到最低位，此時托盤可以沿直線輸送機2繼續(xù)向前輸送。

四、應(yīng)用前景

該升降旋轉(zhuǎn)機采用外伸軸的方式，可以將電機外置到非爆炸環(huán)境，變防爆電機為普通電機，極大降低設(shè)備制造成本，同時也方便維護保養(yǎng)。例如，1.1kw進口防爆電機的價格大約5萬多元，而如果采用普通國產(chǎn)電機，價格不到0.4萬元，一個彎道就可以節(jié)省15萬元以上，并且電機功率越大，節(jié)省的費用越多。該升降旋轉(zhuǎn)裝置機械+電控總成本不到2萬元，再加上2臺頂升移載機，彎道的成本不到6萬元，相比采用2個旋轉(zhuǎn)輸送拐彎，可使成本大幅度降低。表1中為兩種拐彎方案的成本對比。

表1 兩種拐彎方案的成本對比

值得一提的是，該設(shè)備的升降采用凸輪升降，技術(shù)非常成熟，頂升移載設(shè)備多數(shù)采用這種結(jié)構(gòu)，安全可靠。旋轉(zhuǎn)采用齒輪驅(qū)動回轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)，工程機械如汽車吊、塔吊均采用該結(jié)構(gòu)。我們只是將兩種成熟的機構(gòu)組合起來首創(chuàng)應(yīng)用到物流輸送設(shè)備上。目前已在國防項目上成功應(yīng)用，取得了良好的效果。

此外，該升降旋轉(zhuǎn)機變進口電機為國產(chǎn)電機也符合當(dāng)前國家提倡國產(chǎn)化的產(chǎn)業(yè)政策，尤其是在軍工項目之中。

對項目建設(shè)方而言，采用該設(shè)備可以降低投入，方便后期維護保養(yǎng)；對于投標(biāo)方，則可以提供競爭力，為贏得項目提供幫助。因此，預(yù)計這種升降旋轉(zhuǎn)設(shè)備未來將有廣闊的應(yīng)用前景。