物流輸送煙箱導向槽設計與應用

許然 范猛士

摘? 要：在工業生產中，常使用物流輸送煙箱作為物料承載的載具。通過鏈式輸送機鏈條帶動前行，物流輸送箱底部尼龍墊板置于鏈條頂面，以減速電機驅動鏈條移動實現物料輸送。但在物流箱輸送過程中，由于輸送過程中震動作用、物流箱子90°轉向等原因，導致箱子停位有偏差，物流箱尼龍墊板與鏈式輸送機鏈條難以保證軸線重合，導致物流箱在鏈式輸送機鏈條上產生偏移，易引發箱體側傾、撞倒檢測光電管等設備故障，影響物流系統穩定性、安全性。該文分析當前工藝特點和煙箱輸送現狀，通過對煙箱底部尼龍墊板與鏈式輸送機鏈條運行配合的長期觀察記錄，在尼龍墊板配合位置處增加定向軌道槽的方式防止物流輸送箱跑偏、側傾。經驗證，該方式可將煙箱跑偏故障率降低84.32%，有效提升物流輸送系統的穩定性、安全性，并取得良好的應用反饋，具有一定的推廣價值。

關鍵詞：配方庫物流輸送系統；煙箱糾偏；鏈式輸送機；導向槽；尼龍墊板

中圖分類號：TS43? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2024）19-0111-05

Abstract： In industrial production， the logistics conveying smoke box is often used as a vehicle for carrying materials. It is driven by the chain of the chain conveyor， and the nylon cushion plate at the bottom of the logistics conveyor is placed on the top of the chain， which is driven by the deceleration motor to realize the material transportation. However， in the process of logistics box transportation， due to the vibration in the conveying process and the 90° turn of the logistics box， there is a deviation in the parking position of the box， and it is difficult to ensure the coincidence of the axis between the nylon cushion plate of the logistics box and the chain of the chain conveyor. It leads to the offset of the logistics box on the chain conveyor chain， which is easy to cause equipment failures such as box roll， knock down and detection photocell， which affects the stability and safety of the logistics system. This paper analyzes the current process characteristics and the present situation of smoke box transportation， through the long-term observation and record of the cooperation between the nylon cushion plate at the bottom of the smoke box and the chain of the chain conveyor， the way of adding directional track groove at the matching position of nylon cushion plate to prevent the deviation and tilting of logistics conveyor box. It has been verified that this method can reduce the failure rate of cigarette box deviation by 84.32%， and effectively improve the stability and safety of the logistics transportation system. Good application feedback has been obtained， which has a certain popularizing value.

Keywords： formula warehouse logistics transportation system; cigarette box deviation correction; chain conveyor; guide slot; nylon cushion plate

在國內煙葉加工企業，自動化物流輸送系統將承擔越來越重要的角色。在原煙收購后，通過自動化物流輸送系統貫穿至各個生產加工環節，以完成原煙加工的稱重、篩選、除雜、打葉、復烤及裝箱等工作。

自動化物流輸送系統中常采用鏈式輸送機輸送原煙煙箱的方式運送物料，煙箱作為物料的載具在鏈式輸送機運輸下抵達指定加工工序。但在實際運用中，由于尼龍墊板材質摩擦系數小，為增大其受力面積，煙箱尼龍墊板與鏈條的接觸面為長方形平面，但在物流箱輸送過程中，由于輸送過程中震動作用等原因，導致箱子停位有偏差，物流箱尼龍墊板與鏈式輸送機鏈條運輸中難以始終保證軸線重合，以至于物流箱子在鏈式輸送機鏈條上產生偏移，引發箱體側傾等設備故障，嚴重影響物流系統穩定性。目前糾正煙箱側傾、歪斜的主要方式為人工矯正處理（撬箱子），該處理方式人工成本高，耗時耗力，且存在維修安全風險，對企業設備管理及維修安全造成極大隱患。

鑒于此，本文以曲靖天福煙葉復烤有限責任公司自動化物流輸送系統作為研究對象，分析其工藝路線和原煙煙箱輸送現狀，對比分析3種煙箱輸送矯正方式，并選出最佳方案進行效果分析，以期為煙草工業自動化物流輸送系統提供一種高效、低成本的糾偏方式。

1? 自動化物流輸送系統現狀分析

1.1? 原煙煙箱介紹

原煙煙箱外形尺寸長、寬、高分別是2 000、1 550、1 650 mm，采用不銹鋼材料制成，如圖1所示。煙箱底座墊板采用尼龍材質制成，底座墊板與鏈式輸送機的鏈條和輥道輸送機的傳動輥接觸，由其帶動前進以實現煙箱傳輸。空箱自身重量小于等于400 kg，自然裝箱情況下理論裝載煙葉400 kg，實際裝箱量按生產時煙葉的容重及流量確定，裝箱后總重量可按600 kg計算[1]。煙箱底部尼龍墊板以煙箱中軸線對稱三等分安裝于底座正下方，其外觀為3塊對稱的長方體，作為煙箱與鏈式輸送機傳動鏈條的接觸面，起到防止煙箱磨損破壞及固體潤滑的作用。尼龍墊板與煙箱底部采用Φ6平頭螺釘打孔固定，每塊尼龍墊板固定端頭兩側各2顆、中軸線2顆，每塊墊板共6顆。此種安裝設計方式主要是為了方便拆卸及維護更換，可對易損件及時處理以保證煙箱輸送平穩順滑。

1.2? 鏈式輸送機介紹

目前自動化物流輸送系統煙箱運輸大量采用鏈式輸送機作為動力，多個鏈式輸送機并排或平行組合使用組成了各種物流輸送通道，其“火車軌道”式的設計，可根據運送需求對煙箱輸送路徑進行90°轉向運輸，形成“丁字”或“十字”路口。其結構及實物圖如圖2、圖3所示。

鏈式輸送機作為自動化物流輸送系統的基礎單元，其具有傳動平穩可靠、鏈條維護方便并可根據物流通道需求進行自由組合調配的特性。如圖2、圖3所示，鏈式輸送機主要由傳動電機帶動鏈條實現動力的傳輸及物料的輸送，對輸送的物料要求低。其主要由機體支架、鏈機鏈條、動力部件、安全擋板及連鎖檢測裝置組成，根據載貨物料動力傳輸需求可調節鏈條扣節以達到不同的張緊程度，進而改變鏈條在傳動軌道上的磨損程度及動力傳輸的連續性。

由圖4可知，煙箱在裝滿物料后，通過鏈式輸送機組合形成輸送通道，將煙箱運送至指定的加工工序。在通過物流輸送通道“十字”或“丁字”路口時，根據上位調度系統對不同煙箱進行分通道輸送，此時煙箱會經歷90°橫向（或縱向）轉向至另一水平面通道內，以此轉運至不同加工或回收工序。

1.3? 煙箱跑偏原因分析

經長期跟蹤觀察，煙箱在鏈式輸送機鏈條帶動下，依靠自重可基本避免由于運行震動導致的偏移。但在經過“丁字”或“十字”路口時，由于煙箱換向時運動路徑的改變會產生慣性作用，導致煙箱偏離鏈式輸送機軸線路徑（俗稱超位）；其次，不同輸送機的支撐點和支撐方式不一致、接觸點摩擦系數不一致、煙箱自身受力不均勻亦導致煙箱歪斜走偏或滑過輥道輸送機限定位置，引發輸送機報警停機[1]，導致煙箱側傾或擦邊運動，嚴重影響自動化物流輸送系統的穩定性。以下分解煙箱在輸送通道中偏離輸送鏈機軸線運動的原因。

1.3.1? 輸送鏈機安裝精度缺陷

第一，鏈式輸送機的安裝容易受地面平整度影響，導致高低差產生。地面在澆筑時，或使用過程中由于重物長期受力，或導致地面凹陷，脫離水平定位，對鏈式輸送機輸送系統整體水平產生影響，導致高低錯位。在煙箱運輸時，產生“門檻”，導致煙箱剮蹭、卡殼。

第二，鏈式輸送機地腳高度調平會產生一定高低誤差。在鏈式輸送機支撐腳四角有帶一定范圍的高低調節裝置，但由于安裝人員水平矯正偏差、調整失誤，鏈式輸送機間高低位置可能存在誤差，導致煙箱在系統內運動時產生“門檻”，影響輸送運行的順暢性。

第三，鏈式輸送機安裝會受安裝地形局限性影響，導致整體設計位置產生偏差。鏈式輸送機系統是根據運送物料通道的需求，對鏈式輸送機進行組合堆放，以形成橫向及縱向均可運動的“火車軌道”型輸送通道，但在鏈式輸送機擺放過程中，受物理空間局限性或與其余設備占地面積影響，鏈式輸送機運行空間位置會產生偏差，以保證總體使用，因此在現場安裝擺放時鏈式輸送機受安裝地形影響，達不到理論上的平行對稱安裝。

1.3.2? 煙箱底部尼龍墊板摩擦系數小

物流輸送煙箱底部安裝有聚合式尼龍材料墊板。為保證煙箱運動順暢，尼龍墊板摩擦系數小，以保證在與鏈條接觸過程中的固體潤滑效果，因此不具備防滑糾偏功能。在鏈式輸送機帶動中，由于煙箱滿載重量重，極易產生運動慣性，且難以通過更換墊板的尼龍板材質的方式解決該問題。

1.3.3? 換向時慣性力作用難抵消

目前，煙箱滿載時總重約為600 kg（其中煙箱材質為45#鋼自重約為200 kg，載貨重量為400 kg），其在鏈式輸送機帶動下以1 m/s的速度進行勻速運動，在通過鏈機與下一鏈機之間的過渡位置時，需依靠慣性劃入下一鏈機鏈條并跟隨其運動。但由于各鏈條張緊度不同、鏈機運行狀態有差異，會產生速度差，在“丁字”路口時尤為明顯，煙箱由橫向慣性移動轉向為縱向慣性移動，導致煙箱慣性前移產生側偏。

2? 改造方案

如圖5所示，為解決輸送鏈機安裝精度缺陷，導致的煙箱跑偏、側傾問題，需針對鏈式輸送機進行水平位置找正調節及軸線位置對中。為解決尼龍板摩擦系數小及煙箱轉向時慣性力難以抵消的問題，需針對尼龍墊板與鏈式輸送機的靜止面配合進行改造，糾正尼龍墊板與鏈機鏈條配合面的移動以期抵消慣性力作用，具體設計方案如下。

方案一：在鏈式輸送機鏈條表面噴涂防滑材料。增大煙箱尼龍墊板與鏈式輸送機鏈條接觸面的粗糙度，噴涂材料可選用硬質防滑砂涂料或特征防滑涂料，可用于表面光滑材料的防滑，以此將鏈機鏈條改造為帶防滑性質的特種需求鏈條。

方案二：在煙箱轉向路口處加裝糾偏導向輪裝置，在輥道輸送機兩側安裝導向輪，讓導向輪的輪面與原煙煙箱的兩側面之間滾動摩擦接觸，形成限位并引導原煙煙箱正常順利轉換位置。在轉向過程中，若煙箱有偏移，具有限位功能的導向輪對煙箱進行限位，且不會卡在導向輪上，保證原煙煙箱順利向前運行[2]。

方案三：對煙箱尼龍墊板進行改造，切割出定位導向槽。按照煙箱行進位置對尼龍墊板與鏈機鏈條的配合位置切割出鏈條軌道，以煙箱自重迫使鏈條在尼龍墊板軌道中移動，以保證煙箱運動位置相對鏈機準確，確保煙箱換向時前后鏈機鏈條均在煙箱尼龍墊板槽中移動，以此規范煙箱運動位置均與鏈機軸線對中，糾正煙箱跑偏、側傾。

根據以上3種方案，以“降本增效，性能優先”的原則對各方案改造所需成本進行細化分析，選取改造方案糾偏效果最佳、改造成本較低的方案并采納實施，以上3種方案效果優缺點分析見表1。

由表1中3種方案的優缺點對比可得，在實現糾偏準確性，煙箱換向穩定性方面，對煙箱底部尼龍墊板進行切割既經濟實惠，糾偏能力也更強[3]，且尼龍墊板為易損件，需每年進行定期更換，加工方便，后續安排供貨商統一加工后供貨即可，對自動化物流輸送系統的運行起提升作用。

3? 煙箱尼龍墊板導向槽設計思路

3.1? 設計原理

設計需保證物流箱底板與鏈式輸送機鏈條軸線重合運輸，糾正箱體運動過程中的偏移現象，防止箱子對其他物流設備產生碰撞損壞[4]。

帶定位槽底座的物流輸送箱，其特征在于：箱框1、箱體底座2、尼龍墊板4和底座墊板5在運用時將鏈式輸送機鏈條卡入定位槽3中運動。

如圖6所示，首先，該物流箱箱框及箱體底座均采用一體式成型工藝，底座墊板采用打孔及點焊工藝固定于箱體底座上，一個物流箱共使用3條尼龍墊板，每條尼龍墊板使用3顆平頭Φ6十字螺釘打孔固定于底座墊板上。

為保障物流箱與鏈條的軸線共線運動，在尼龍墊板上設計了定位槽。定位槽橫向位置設計有3條，兩端槽設計為距尼龍板邊30 mm，中間槽與尼龍墊板軸線共線；縱向位置設計有2條，貫穿3條尼龍墊板，設計為距尼龍板邊30 mm。定位槽開口處均使用喇叭口樣式設計，為鏈條進入定位槽起到導向及緩沖作用，槽體為梯形式，并在梯形上鈍角處倒圓角，降低與鏈條的摩擦，防止鏈條運行損傷。

3.2? 使用原理

由圖7可知，在使用過程中，鏈條由原先的在尼龍板上做平面滑動改善為鏈條在定位槽3中受槽體導向糾偏干涉運動。在遇振動及換向時，箱體與鏈條在定位槽3作用下不會發生偏移、傾斜[5]。鏈條導向槽如設計兩側入口位置為喇叭口形狀，鏈機輸送鏈條在進入時入口寬，在其中運動后逐步收攏，最終2條輸送鏈條均運動至對稱軸位置對中運行，可防止鏈條跑偏。當發生“丁字”路口換向情況時，由于導向槽縱向深度較寬，根據測算足以抵消物流煙箱滿載時慣性力作用，為煙箱及時“剎車”的同時，也為尼龍材質的墊板內部做了圓弧倒角，不易損傷鏈條及其余設備，保障了煙箱使用的順暢性及操作人員的安全性。

4? 目的及意義

如圖8所示，在加裝了煙箱底部尼龍墊板定位槽后明顯解決了煙箱側傾及跑偏問題，提升了自動化物流輸送系統的穩定性、安全性，更節省了處理撬箱子的人力、物力及維修時間。跟蹤觀察使用結果后產生效果如下：①本設計能夠對物流箱體輸送過程進行及時糾偏，杜絕箱體側傾、偏移鏈式輸送機鏈條軌道。②在尼龍板上加工定位槽，不損壞設備原機結構，加工難度小，可有效減少糾正煙箱歪斜、側偏過程中的人力，保證維護人員及設備的安全性。③物流輸送箱底座定位槽設計，能夠有效防止物流輸送箱側偏、歪斜，保障人員及設備安全性、可靠性、準確性。④物流輸送箱底座定位槽設計，可通過改變定位槽尺寸，適用于不同型號的鏈式輸送機、螺旋式輸送機、穿梭車和AGV等物流輸送方式。⑤該設計目前已成功申請國家實用新型專利，并在曲靖天福煙葉復烤有限責任公司全線推廣運用，極大提升了自動化物流輸送系統的穩定性，并推廣至昆明船舶公司等具備自動化物流輸送系統的企業。

5? 結束語

通過在自動化物流輸送系統鏈式輸送機專用煙箱底部尼龍墊板切割定位導向槽糾偏裝置，在跟蹤統計后煙箱走形故障問題次數由每月34次降低至1次，有效解決了自動化物流輸送系統煙箱側傾、走偏問題。在改造完成后，自動化物流輸送系統整體更順暢，運行更可靠，為設備穩定性、安全性提供了全新的改造創新思路。以系統維修的思想對設備進行改造，保證維修性能達到的同時持續提升系統其余設備的性能。以小見大，從細節入手解決疑難雜癥，為企業精益管理提供新思路。

參考文獻：

[1] 徐晶，臧鴻福.自動化立體倉庫出入庫輸送系統的防偏糾偏裝置[J].起重運輸機械，1998（7）：27-29.

[2] 曹蓓，徐成坤.過渡輥道輸送機煙箱糾偏裝置設計與應用[J].物流系統，2022（12）：117-119，141.

[3] 遲曉雨.一種軌道式集裝箱起重機小車車輪偏心糾偏裝置[J].港口裝卸，2021（3）：22-23，54.

[4] 山東鋼鐵股份有限公司. 一種用于輥道的防護裝置：CN201910172126.X[P]. 2019-06-14.

[5] 紅云紅河煙草（集團）有限責任公司. 一種鏈式輸送機糾偏裝置：CN202122015715.2[P]. 2022-01-18.