大宗原料自動劃包投料設備在飼料廠的應用

芮偉軍

（溧陽正昌電控工程有限公司，江蘇 溧陽 213300）

目前飼料廠傳統(tǒng)的原料投料方式，是利用叉車將滿載原料的托盤轉運到投料口附近，由投料工人用刀片割開原料包裝袋，再由人工提袋將原料倒入投料口。如此操作不僅勞動力強度大，而且投料現場揚起的粉塵極易使投料工人患上塵肺病[1-2]。因此，飼料廠原料投料工這一勞動強度大、工作環(huán)境差的崗位招工越來越困難。隨著時代的進步，自動化設備正在逐步代替人力勞動[3]。

結合我國飼料工業(yè)的實際情況，自動劃包投料設備應運而生[4]。自動劃包投料設備以托盤為單位[5]，將袋裝物料進行逐層抓取、劃包、卸料、料袋篩分、殘料回收、空托盤自動堆垛，具有自動化程度高、作業(yè)效率高、可靠性好、物料浪費少等特點，適用于大宗袋裝物料的快速投料入倉。不僅減輕了投料工人的勞動強度，提高了工作效率，還解決了飼料廠原料投料工招工困難的問題。

1 自動劃包投料設備工作原理

滿載的托盤進入抓包平臺后，升降機械抓手下降至最上層抓取，接著依次完成抓取、提升、行走、劃包、卸料、振袋、放袋、料袋篩分、回料輸送等動作，碎袋從料袋篩分裝置自動排出，人工收集。在劃包投料設備完成一個托盤上的物料劃包投料后，空托盤移除系統(tǒng)將已經拆完袋的空托盤自動從抓包平臺移除，并由空托盤堆垛系統(tǒng)完成空托盤自動收集，堆垛至設定高度時系統(tǒng)發(fā)出聲光報警，提示叉車工空托盤堆垛庫位已滿需叉車叉走。同時立即將下一個滿載的托盤接入抓包平臺，控制系統(tǒng)進入下一個工作循環(huán)。

2 實施方案

2.1 設備的組成

自動劃包投料設備主要由托盤送入裝置、劃包投料裝置、空托盤移除和堆垛裝置、除塵裝置、安全防護裝置和控制系統(tǒng)等組成[6]，自動劃包投料設備結構如圖1所示。

圖1 自動劃包投料設備結構示意圖

2.1.1 托盤送入裝置

托盤送入裝置的功能是將1個滿載的托盤，通過第1臺輥筒輸送機自動送到劃包投料系統(tǒng)的抓包平臺。在劃包投料裝置完成1個托盤上的物料劃包投料后，空托盤由第二臺輥筒輸送機自動輸送到進料方向的另一側，進入空托盤移除和堆垛裝置，同時第1臺輥筒輸送機立即將第2個滿載的托盤送輸到抓包平臺。托盤送入裝置可以預先裝載1個滿載的托盤，如果需要預先裝載多個滿載的托盤則需要把第1臺輥筒輸送機加長，并加大電機功率。

2.1.2 劃包投料裝置

劃包投料裝置主要由抓包平臺、升降機械抓手、行走機構、輔助輥道、旋轉刀排、卸料斗、振打機構、料袋篩分、出料輸送機、回料輸送機等組成。自動完成逐層抓取、劃包、卸料、振打、料袋篩分、殘料回收等動作。

2.1.3 空托盤移除和空托盤堆垛裝置

空托盤移除裝置將已經拆完袋的空托盤自動從抓包平臺上移除，并由空托盤堆垛裝置完成空托盤自動收集。堆垛至設定高度時控制系統(tǒng)發(fā)出聲光報警，提示叉車工空托盤堆垛庫位已滿，需叉車叉走。

2.1.4 除塵裝置

劃包投料區(qū)為廂式結構，頂部布置有除塵口，可以與脈沖除塵系統(tǒng)的除塵管道連接，避免劃包投料裝置在劃包過程中的揚塵外泄。

2.1.5 安全防護裝置

安全防護裝置包括安全光柵、光電開關組合防護。安全光柵可防止設備在工作過程中人員（手臂、腳、身體）誤入危險區(qū)，避免造成人身安全事故；光電開關準確的位置反饋，可防止設備誤操作。

2.1.6 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)采用西門子可編程序控制器（Programmable logic controller，PLC）、10 寸觸摸屏，人機界面操作簡單，具有設備管理功能。抓包電機采用變頻控制，行走裝置采用變頻或伺服電機控制，在提高設備的穩(wěn)定性的同時，也提高了設備的工作效率，降低了能耗。控制系統(tǒng)柜體材質為碳鋼，通常安裝在劃包投料設備附近。

2.2 處理的物料特性

自動劃包投料設備適合處理流動性較好、不結塊的顆粒狀或粉狀物料，如豆粕、棉粕、玉米糖渣、米粉等。

2.3 處理的包裝袋特性

自動劃包投料設備適合處理的包裝袋材質為塑料編織袋，最大托盤尺寸為1 600 mm（L）×1 600 mm（W）×150 mm（H），托盤上包裝袋高度為1 000～1 200 mm，每垛包裝袋層數為5～6 層，每層包裝袋堆放高低落差應不超過100 mm。需要注意的是袋裝原料應在托盤上平整堆放，相鄰包裝袋之間不得上下搭接。底部殘破不全的托盤不建議使用。

2.4 工作能力

最大作業(yè)能力為800包·h-1（20～40 t·h-1），最大傾倒率為99.9%[7]。工作能力以及傾倒率等指標均為理論最大值，實際數據主要取決于袋裝物料本身的形狀、流動特性以及包裝袋材質等因素。

自動劃包投料設備所需動力電源：AC 380 V±10%；控制電源：AC 220 V±10%；頻率：50 Hz±2%；工作氣源壓力：0.4～0.6 MPa；耗氣量：1.2 m3·h-1。其中壓縮空氣的質量尤為重要，為了確保設備有穩(wěn)定可靠的工作氣壓，有條件的廠家可以單獨配一臺小型空氣壓縮機，空氣壓縮機選用600 L·min-1、功率4.0 kW的即可。

3 其他的實施方案

適合飼料廠使用的自動劃包投料設備[8]，除上述的逐層式自動劃包投料設備外，還有逐包式自動劃包投料設備。逐包式自動劃包投料設備的劃包裝置有兩大類：重力式和鏈條拖拽式，其中重力式又分單層旋轉刀片和雙層旋轉刀片[9]。重力式劃包裝置的工作過程是：整包物料經皮帶輸送機送入劃包區(qū)[10]，依靠整包物料自重下落時旋轉刀片劃開包裝袋，直接進入圓筒篩，進行料袋分離[11]。鏈條拖拽式劃包裝置的工作過程是：整包物料經皮帶輸送機送入劃包區(qū)后，由一臺帶尖齒鏈條的雙鏈輸送機拖拽前行，整包物料壓到鏈條尖齒上，齒尖扎入包裝袋內，拖拽前行時經過旋轉刀片上方，旋轉刀片劃開包裝袋底部卸料，空包裝袋由尖齒鏈條繼續(xù)拖拽輸送至設備的出袋口。逐包自動劃包投料設備的抓包功能可以是人工搬運，也可以由自動拆垛機或機械手抓包轉運到皮帶輸送機上[12]。其中自動拆垛機對原料的堆垛要求較高，且應為適合機械手碼垛的原料。

4 結 語

對于大宗袋裝物料的快速投料入倉依靠人工投料的傳統(tǒng)模式，不僅工作效率低，還存在原料投料工招工困難等問題。隨著科技的不斷進步、工業(yè)自動化的不斷推進，由自動化的機器替代人工投料成為一種趨勢。