淺談集裝箱底板自動裝配裝置

摘 要：集裝箱底板裝配是集裝箱生產的重要一環，采用傳統人工操作模式，生產效率低、分配量大等，已經無法滿足當前裝配的發展需求。為此，本文對集裝箱底板自動裝配裝置進行分析，在明晰當前面向集裝箱的制造技術的發展現狀基礎上，按照不同部件裝置來對裝置進行簡要分析，為提升集裝箱底板自動裝置提供一定的幫助。

關鍵詞：集裝箱;底板;自動裝配裝置;制造技術

前言

伴隨著集裝箱運輸業的不斷發展，如何實現高效率的集裝箱作業，提升制造企業的整體實力，是目前繼續解決的重要問題。當前，除青島中集、中國國際海運集裝箱公司等實現部分半自動化生產外，其余集裝箱制造企業仍沿用半自動化的生產模式，生產效率低、難以適應當前市場發展的需求。為此，本文以點帶面，從底板自動裝配裝置視角展開分析探討。

1 集裝箱制造技術的發展現狀

縱觀當前集裝箱制造產業發展，它屬于一種材料密集型及勞動密集型產業，國外主要集中在東南亞地區進行生產，以人工操作為主要加工模式，缺乏專業自動化設備生產。目前我國集裝箱制造產量全球高居榜首，其中東方國際、中集集裝箱、國際海運集裝箱等為龍頭生產企業，在制造技術方面，目前仍然是以人工操作為主，逐步向半自動化、自動化領域進行發展。

底板裝置是集裝箱制造的一道工序，采用傳統的工藝，其加工路線如下所示。

采用這種工藝需要在鋪設錢進行人工標點，利用彈線發來進行找點標記，完成后有人力組來進行預鉆孔、螺釘定位及裝配等工作，工作強度大、效率低，難以滿足現行生產需求。而結合當前集裝箱底板裝配效率低的問題，目前青島中集研發出一種自動化的地板鋪設裝置，采用半自動化的鋪設裝備替代原有人力組，使得生產時間逐步縮短，減少了人工強度，保證了生產效率，滿足了當前工序的生產、加工需求。中國國際海運集裝箱公司研發依靠木地板排式八孔鉆機，通過液壓驅動及電視控制，可以滿足集裝箱木地板上小于八孔的設計需求，但是在螺釘裝配環節仍為人工進行操作，自動化難以滿足當前需求。此外，太倉集裝箱集團等也研發了相應的產品，來實現了集裝箱底板打孔的自動化加工，但是對于裝配仍難以解決，這也是制約集裝箱底板自動裝置的發展瓶頸。

2 多視角下集裝箱底板自動裝配裝置設計分析

結合當前集裝箱底板自動裝置，筆者結合自身需求，來就集裝箱底板自動裝置裝置的設計提出自身的見解。

2.1 整機裝置

根據集裝箱的結構，并充分考慮現有集裝箱生產企業的底板鉆孔設備要求，在設計底板自動裝配裝置時，需要按照下述工藝路線來進行：集裝箱箱體定位、集裝箱行走、底板橫梁檢測、預鉆孔處理、底部安裝螺釘自動進給、螺釘裝配、循環行走、集裝箱復位等。其中底部安裝螺釘自動進給、螺釘裝配、循環行走兩個環節是集裝箱設計的難點所在。結合自身理解，其功能模塊具體細分如下圖所示。

2.2 鉆孔及鎖釘裝置

對于不同尺寸的集裝箱，在進行鉆孔及鎖定裝置設計中，需要滿足的通用性要求如下：螺釘孔位誤差不大于±1mm;鉆孔橫向間距在換不同批次產品時可進行調節;各鉆孔單元可單獨控制進給;清除鉆孔的木屑及鐵屑;不能劃傷、壓壞木地板等。同時對于加工能力提出較大要求，以40寸集裝箱為例，加工能力3分鐘內完成鉆孔鎖螺釘100枚以上;設備尺寸橫向小于2200mm，縱向小于1800mm;只有這樣才可以保證裝置可以進行有效作業。

對于集裝箱底板而言，木地板自動鉆孔裝置以智能自行小車為裝載體，從集裝箱門端進入集裝箱后，以感應器件尋找木地板下底橫梁進行定位，兩側撐出定位部件以集裝箱側板做定位點，實現小車在集裝箱內的橫向穩定，定位底橫梁中心后，小車上控制器啟動鉆孔裝置驅動鉆孔進給，鉆孔完成后，鉆孔裝置回原位，小車收回側面定位裝置，啟動前進，行進中檢測下一底橫梁位置，至下一鉆孔位后定位停下，重復鉆孔動作，直至木地板鉆孔全部完成。配合自動鉆孔鎖釘設備的使用，對完成車間配套集裝箱的橫移裝置及側拉箱裝置進行整體工藝布局的重新調整。

2.3 車體行走裝置

車體行走裝置主要是完成集裝箱整機的移動，同時需要考慮工況、零部件的負載狀況，來實現自動轉向調整。根據行走裝置的結構功能，在驅動方案選擇中，一般將電機作為主驅動源，一般情況下采用單輪驅動或者雙輪驅動等進行轉向調節，根據具體的行走狀況來對不同驅動形式進行分析，確保在行走過程中面向不同工況可以實現靈活轉向，并且保障長距離行走時的精度。在進行車輪材質選擇時，為保證大尺寸集裝箱可以使用，考慮到車體整體負載較大，應在車輪中間增加輔助支撐組合，來整體降低底板的承載壓強，提升行走裝置的強度。在行走方案轉向調控中，要遵循阿爾曼轉交幾何原理，結構中可以采用齒條齒輪的傳動模式，利用一種梯形的結構布置，來保證結構設計的緊湊型及對稱性。

2.4 自動供料裝置

對于集裝箱底板自動裝置而言，自動供料主要是對鎖定槍螺釘的自動攻擊，振動給料盤與供料裝置配合使用，分列于車體兩側位置，一般而言，主要有兩種設計模式，一種是按照振動給料盤來對螺釘進行有序排列，供應裝置回轉料后進行有效輸送，在氣缸等動力源的帶動下，完成螺釘的放料等。在進行螺釘放料過程中，應嚴格按照機械軌跡進行旋轉，在特定驅動下沿著特定的軌跡下進行運動，實現定點放料。在自動供料裝置設計中，應注重利用螺釘自身的重力來將其送至既定的管路中，為滿足運釘板的軌跡需求，在結構設計中，對軌道滑槽進行驗證，保證圓角設計的合理性，從而確保在運動中處于平穩過渡狀態，無憋勁現象。

結束語

中國制造2025時代下，為了降低人工強度，提升裝配精確度及效率，適應快節奏的機械加工生產、裝置要求，設計面向集裝箱的底板自動裝配裝置已成為當前集裝箱自動化生產的關鍵。為保證底板自動裝配裝置的穩定性，后續應在自動螺釘供給、螺釘裝配等環節強化技術，提升不同環節之間的銜接度，保證運動過程中的穩定性，確保自動裝配裝置在實踐中發揮自身價值。

參考文獻

[1] 范會芳.集裝箱底板現狀及制造技術發展趨勢[J].木材工業，2000（04）：19-21.

[2] 鄭華頓.船舶試航集裝箱無焊固定的探索與應用[J].廣船科技，2012，31（01）：27-30 +34.

[3] 麻瑞祥.集裝箱底板自動裝配裝置的設計與研究[D].遼寧工業大學，2015.

[4] 劉琴，閆蒙蒙，方暉.標準集裝箱專利技術發展綜述[J].科技創新與應用，2016（24）：91.

[5] 林權興，姚建娣.出口泰國BCF-62型集裝箱米軌平車制造技術及應用[J].鐵道車輛，2018，56（01）：14-17+4.

作者簡介：肖秀呂，東方國際集裝箱（廣州）有限公司，男，1983年3月，湖南省安仁縣，本科，職稱：無，研究方向：機械設計制造及其自動化。