桶裝純凈水自動(dòng)裝卸系統(tǒng)的研制

羅杰斌，楊長(zhǎng)令，黃永明，劉存香

（1.廣西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 汽車工程系，南寧 530023，2.南寧市亞美亞電子科技有限公司，南寧 530023）

0 引言

隨著桶裝純凈水日益為絕大多數(shù)家庭所接受，桶裝水生產(chǎn)企業(yè)的業(yè)務(wù)量也急劇增大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一個(gè)負(fù)責(zé)30萬(wàn)人口的城鎮(zhèn)，暑期的桶裝水需求量達(dá)到3000桶/天。用水需求的增加提高了純凈水生產(chǎn)企業(yè)利潤(rùn)的同時(shí)，也加大了純凈水生產(chǎn)搬運(yùn)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。目前，絕大多數(shù)的純凈水生產(chǎn)企業(yè)在桶裝水生產(chǎn)完后，均需要搬運(yùn)工人搬運(yùn)至運(yùn)貨車中，倘若每家純凈水生產(chǎn)企業(yè)配備3名搬運(yùn)工人，則每名搬運(yùn)工人需要完成1000桶/天的搬運(yùn)任務(wù)，勞動(dòng)強(qiáng)度之大可想而知。此外，由于運(yùn)貨車每次運(yùn)貨的數(shù)量較多，桶裝水裝運(yùn)數(shù)量需要人工清點(diǎn)，然而當(dāng)桶裝水?dāng)?shù)量達(dá)到100桶/次時(shí)，常存在清點(diǎn)數(shù)目錯(cuò)誤的情況，這無(wú)疑造成純凈水生產(chǎn)企業(yè)的損失。由于桶裝純凈水采用塑料殼體，在搬運(yùn)工程中需要輕搬輕放，因此研發(fā)難度較大，市面上尚未發(fā)現(xiàn)有任何與桶裝純凈水設(shè)備的相關(guān)產(chǎn)品。顯然，隨著引用純凈水家庭的進(jìn)一步增多，桶裝水搬運(yùn)任務(wù)將進(jìn)一步加大，研制桶裝純凈水自動(dòng)裝卸系統(tǒng)的市場(chǎng)前景將十分廣闊。

1 桶裝純凈水自動(dòng)裝卸系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)

桶裝純凈水自動(dòng)裝卸系統(tǒng)由殼體、滾動(dòng)軸承運(yùn)動(dòng)軌道、鏈條、主動(dòng)軸、被動(dòng)軸1、被動(dòng)軸2、連接彎板、橫桿、底座及控制單元等組成。該系統(tǒng)能夠在很大程度上解決純凈水生產(chǎn)企業(yè)搬運(yùn)工人勞動(dòng)強(qiáng)度過(guò)大問(wèn)題，提高純凈水生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)能力，具有十分廣闊的市場(chǎng)前景。桶裝純凈水自動(dòng)裝卸系統(tǒng)根據(jù)桶裝純凈水的結(jié)構(gòu)尺寸，合理設(shè)置純凈水滾動(dòng)軸承運(yùn)動(dòng)軌道，能夠自動(dòng)裝載、傳輸純凈水桶。桶裝純凈水自動(dòng)裝卸系統(tǒng)能有效可靠實(shí)現(xiàn)純凈水搬運(yùn)過(guò)程的輕搬輕放功能，搬運(yùn)過(guò)程不損傷純凈水桶，能根據(jù)運(yùn)貨車的高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)傳輸終端高度。系統(tǒng)能夠自動(dòng)裝載、傳輸純凈水桶，在很大程度上緩解了純凈水生產(chǎn)企業(yè)搬運(yùn)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高純凈水生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)效率。

2 桶裝純凈水自動(dòng)裝卸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

圖1 桶裝純凈水自動(dòng)裝卸系統(tǒng)左視圖結(jié)構(gòu)圖

圖2 桶裝純凈水自動(dòng)裝卸系統(tǒng)右視圖結(jié)構(gòu)圖

圖3 桶裝純凈水自動(dòng)裝卸系統(tǒng)主視圖結(jié)構(gòu)圖

圖4 桶裝純凈水自動(dòng)裝卸系統(tǒng)控制單元原理簡(jiǎn)圖

如圖1～圖3所示為桶裝純凈水自動(dòng)裝卸系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)圖，其傳送結(jié)構(gòu)原理為：由殼體1（27）和殼體2（7）通過(guò)法蘭連接板2螺栓緊固連接，軸承運(yùn)動(dòng)軌道12通過(guò)螺栓與殼體1（27）和殼體2（7）的緊固連接。交流電動(dòng)機(jī)23和減速器22與殼體1（27）通過(guò)螺栓緊固連接。主動(dòng)軸19與鏈輪15、錐齒輪20配合，主動(dòng)軸19通過(guò)法蘭軸承1與殼體1（27）連接。被動(dòng)軸2（17）與鏈輪15通過(guò)平鍵16緊固連接。被動(dòng)軸1（9）與法蘭軸承1及軸支撐軸承8配合，軸支撐軸承置于軸承套10內(nèi)，軸承套外連接調(diào)平螺桿13。橫桿11兩端裝配滾動(dòng)軸承6，鏈條3通過(guò)連接彎板5與橫桿連接，橫桿末端配置開(kāi)口銷14。法蘭軸承固定板18與鏈條張緊調(diào)節(jié)螺桿25連接，調(diào)節(jié)鏈條張緊調(diào)節(jié)螺桿25的螺母可調(diào)節(jié)鏈條的張緊度。橫桿11通過(guò)滾動(dòng)軸承6置于滾動(dòng)軸承運(yùn)動(dòng)軌道12上，主動(dòng)軸19旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)鏈輪15旋轉(zhuǎn)鏈條3通過(guò)連接彎板5拖動(dòng)滾動(dòng)軸承6和橫桿11運(yùn)動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)將置于卡桶位置24的桶裝純凈水沿滾動(dòng)軸承運(yùn)動(dòng)軌道12傳送。

桶裝純凈水自動(dòng)裝卸系統(tǒng)升降組件由圓柱合頁(yè)28、底座29、頂梁32、絲桿升降機(jī)30等構(gòu)成。底座29與殼體1（27）通過(guò)圓柱合頁(yè)28活動(dòng)連接。支撐架33與底座緊固連接，絲桿升降機(jī)30的殼體與支撐架33活動(dòng)連接，絲桿升降機(jī)30的螺桿末端與頂梁32活動(dòng)連接。當(dāng)絲桿升降機(jī)30通電后，產(chǎn)生的推力作用于殼體1（27）上的頂梁32即可使桶裝純凈水自動(dòng)裝卸系統(tǒng)繞著圓柱合頁(yè)構(gòu)成的原點(diǎn)旋轉(zhuǎn)達(dá)到升降的功能。接通電源按住遙控器的A按鈕使桶裝純凈水自動(dòng)裝卸系統(tǒng)上端升到指定的高度后再松開(kāi)按鍵，如需下降則按遙控器的B鍵。然后再通過(guò)遙控器按下C鍵即可運(yùn)行桶裝純凈水自動(dòng)裝卸系統(tǒng)，在桶裝純凈水自動(dòng)裝卸系統(tǒng)的入口搭建一塊平板34桶裝水通過(guò)平面板以臥式滾進(jìn)桶裝純凈水自動(dòng)裝卸系統(tǒng)。通過(guò)遙控器按下D按鍵可停止運(yùn)行中的桶裝純凈水自動(dòng)裝卸系統(tǒng)。

插上電源后工作指示燈常亮控制單元21進(jìn)入待命狀態(tài)。當(dāng)遙控器的按鍵被按下后信號(hào)遙控器發(fā)射編碼信號(hào)，由無(wú)線接收模塊接收并譯碼，接收模塊最終輸出一個(gè)電平信號(hào)給可控硅觸發(fā)模塊，可控硅觸發(fā)模塊控制可控硅驅(qū)動(dòng)模塊使可控硅導(dǎo)通相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)繞組得電電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。

當(dāng)可控硅觸發(fā)模塊接收到上升限位開(kāi)關(guān)的限位信號(hào)時(shí)主動(dòng)切斷無(wú)線接收模塊與可控硅觸發(fā)模塊的回路使其不能繼續(xù)上升。當(dāng)計(jì)數(shù)傳感器26檢測(cè)到目標(biāo)時(shí)向控制單元內(nèi)的單片機(jī)發(fā)送一個(gè)信號(hào)單片機(jī)通過(guò)程序控制進(jìn)行判斷、累加、清零和輸出等處理并將結(jié)果輸出至驅(qū)動(dòng)顯示模塊以顯示出相應(yīng)的計(jì)數(shù)數(shù)值。

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，對(duì)其進(jìn)行了試驗(yàn)。試驗(yàn)過(guò)程中，設(shè)置桶裝純凈水的傳輸速度v為0.5m/s，從桶裝水送入端口至輸出端口間傳輸軌道距離L為12m，純凈水桶間距k為1m，每個(gè)桶的搬運(yùn)平均時(shí)間為15s。系統(tǒng)采用220V/50Hz的供電方式，測(cè)試時(shí)間T為1h。則在2h內(nèi)可傳輸桶裝純凈水?dāng)?shù)量J 滿足下式：

經(jīng)計(jì)算得到1小時(shí)內(nèi)，利用桶裝純凈水可傳送桶裝水1787桶。實(shí)際測(cè)試時(shí)，由于考慮到搬運(yùn)員工的休息及桶裝水間距誤差等問(wèn)題，實(shí)測(cè)得到的桶裝水傳輸數(shù)量為1400桶。

若未采用桶裝純凈水自動(dòng)裝卸系統(tǒng)，通過(guò)人工操作方式時(shí)，1小時(shí)內(nèi)，兩名工人搬運(yùn)的純凈水?dāng)?shù)量為250桶，工作效率提高了近6倍。

4 結(jié)論

本文所研制的桶裝純凈水自動(dòng)裝卸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理、能夠自動(dòng)裝載和傳輸純凈水桶，傳輸性能可靠。試驗(yàn)結(jié)果證明：

桶裝純凈水自動(dòng)裝卸系統(tǒng)在很大程度上緩解了純凈水生產(chǎn)企業(yè)搬運(yùn)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高純凈水生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)效率。

[1] 劉存香,劉學(xué)軍.基于LabVIEW的差動(dòng)電感式位移傳感器校準(zhǔn)裝置研制 [J].儀表技術(shù),2008,10:68-70.

[2] 張爾利,劉學(xué)軍,劉存香,羅杰斌.基于虛擬儀器的壓阻式壓力傳感器校準(zhǔn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)[J].制造業(yè)自動(dòng)化,2009,07-69.