譚宇碩 韓瀚 趙寶柱 靳艷峰 石家莊郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院

一、引言

分揀機(jī)在整個快遞行業(yè)中占有重要地位，其不僅能降低分揀作業(yè)的人工強(qiáng)度，更可以極大地提高生產(chǎn)效率，大多數(shù)快遞企業(yè)都對分揀機(jī)的使用給予極大的重視[1]。分揀機(jī)根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，目前主要有條板傾斜式分揀機(jī)、翻盤式分揀機(jī)、懸掛式分揀機(jī)、滾珠式分揀機(jī)以及交叉帶式分揀機(jī)等[2]。由于技術(shù)相對落后、分揀效率較低等因素影響，前四種分揀機(jī)正在逐漸淡出分揀生產(chǎn)線，而交叉帶式分揀機(jī)由于其結(jié)構(gòu)簡單、運行穩(wěn)定、效率高等特點，逐漸成為分揀行業(yè)的主流。根據(jù)國家郵政局《2019 年郵政行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報》統(tǒng)計，2019 年快遞業(yè)務(wù)量達(dá)635.2 億件。由此可見分揀機(jī)的使用率在不斷提高，因此其穩(wěn)定的運行尤其在故障預(yù)警方面應(yīng)當(dāng)?shù)玫綐O大重視。

二、交叉帶式分揀機(jī)機(jī)械部分工作原理

交叉帶式分揀機(jī)機(jī)械部分主要包括供包臺和分揀小車兩大部分，其主要工作原理如下：

（一）供包臺基本工作原理

供包臺是交叉帶分揀機(jī)的重要組成部分，其主要功能是為分揀機(jī)輸送包件[3]。供包臺由電動機(jī)向其輸出動力，通過皮帶連接電機(jī)輸出軸和供包臺表面的主動輥筒。主動輥筒與若干從動輥筒通過傳送帶相連接，當(dāng)電機(jī)動力傳遞給主動輥筒之后，主動輥筒通過與傳送帶之間的摩擦力，帶動傳送帶在主動輥筒旋轉(zhuǎn)切線方向做直線運動，同時傳送帶帶動其他從動輥筒在相同方向上轉(zhuǎn)動。

當(dāng)待分揀的包件被分揀人員放置到供包臺傳送帶上之后，傳動帶帶動包件向設(shè)定方向運動。

（二）分揀小車基本工作原理

分揀小車最基本的運動為環(huán)路運動，指多個分揀小車首尾相連接組成閉合的環(huán)路，每個小車沿著環(huán)路按照統(tǒng)一的順序運動[4]。環(huán)路中小車的數(shù)量根據(jù)設(shè)計分揀機(jī)的分揀效率確定。在小車的環(huán)路上固定放置多個直線電機(jī)，分揀小車在環(huán)路上的運動由直線電機(jī)提供動力。當(dāng)每個分揀小車在環(huán)路上通過直線電機(jī)時，小車下方的次級板將切割直線電機(jī)的磁場，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，磁場中將會產(chǎn)生電磁力，將推動該小車向前運動，由于每個小車都和相鄰的小車首尾連接，因此每個小車經(jīng)過直線電機(jī)時都會受到向前的驅(qū)動力，推動和帶動相鄰的小車向前運動。

為了充分利用直線電機(jī)的輸出動力和提高小車在環(huán)路中的運動速度，防止小車脫離環(huán)路 在每一個小車下面都裝配了行走輪和導(dǎo)向輪。

三、交叉帶式分揀機(jī)常見機(jī)械故障及危害

由于長時間的開機(jī)磨損、待分揀的郵件重量不同對分揀機(jī)部件產(chǎn)生的交變壓力以及分揀人員將郵件放置在供包臺上的方法不同而造成大小不同的沖擊力等原因，交叉帶式分揀機(jī)供包臺的驅(qū)動電機(jī)軸承和輥筒軸承、小車行走輪以及軸承等重要部件會出現(xiàn)機(jī)械磨損進(jìn)而引發(fā)故障，這些故障可能會對分揀機(jī)上待分揀的郵件、分揀機(jī)其他重要部件甚至影響分揀工作人員安全。

（一）供包臺機(jī)械故障及危害

供包臺驅(qū)動電機(jī)一般都設(shè)置在供包臺內(nèi)，四周由隔板與外界隔開，電機(jī)軸承的磨損不易被發(fā)現(xiàn)。由于供包臺表面的輥筒運動由電機(jī)驅(qū)動，如果軸承故障比較明顯后，將會影響輥筒的運動，可能會造成包件不能準(zhǔn)確傳送到小車上，出現(xiàn)掉包甚至砸傷工作人員的現(xiàn)象。

由于供包臺表面有多個輥筒，而且輥筒兩側(cè)軸承表面有傳送帶遮擋，因此日常很難對軸承進(jìn)行及時潤滑，隨著使用時間增多以及承載眾多的規(guī)格不同、重量不一的包件，輥筒軸承容易快速磨損，進(jìn)而產(chǎn)生故障，使得輥筒運動高度和位置不一致，造成包件的擠壓和卡塞。

（二）小車機(jī)械故障及危害

由于包件分揀量較大，分揀機(jī)開機(jī)時間較長，由于分揀小車頻繁承載不同重量的包件，行走輪的外廓和軸承的磨損程度遠(yuǎn)大于導(dǎo)向輪。行走輪外廓磨損可能會造成小車表面不平穩(wěn)甚至出現(xiàn)傾斜的現(xiàn)象。軸承磨損則會使得次級板位置發(fā)生偏移，當(dāng)小車通過直線電機(jī)時，次級板撞擊直線電機(jī)，造成直線電機(jī)的損傷，影響分揀機(jī)的正常使用。

因此交叉帶式分揀機(jī)以上的常見機(jī)械故障必須及時排查，及早預(yù)防，才能保證包件安全有序分揀以及分揀機(jī)的正常工作。

四、常用的故障排查和維修方式及存在的問題

為了保證分揀機(jī)的正常使用，對于關(guān)鍵部件的檢測和及時維修顯得至關(guān)重要。目前，在郵政行業(yè)生產(chǎn)一線常用的方式主要有定期巡檢和故障后維修。其中，定期巡檢是指制定排查和檢測計劃定期（如每日、每周或每月）巡查不同分揀機(jī)的位置，維修人員通過觀察各部分運動狀態(tài)和判斷發(fā)出的異響等方式，發(fā)現(xiàn)和排除分揀機(jī)可能存在的故障隱患。如果對于沒有及時排除的隱患并因此產(chǎn)生的故障，則需要在保證生產(chǎn)作業(yè)的前提下，安排合理時間進(jìn)行維修。

很明顯，這種方式主要依靠維修人員的技術(shù)水平和經(jīng)驗，而且在大型的交叉帶分揀機(jī)上有多個供包臺并裝配了許多分揀小車。因此電機(jī)軸承、輥筒軸承、小車車輪和軸承更是數(shù)量眾多，同時維修人員也難以對其進(jìn)行及時保養(yǎng)和檢修，由于以上部件的故障影響分揀和降低效率的情況十分普遍。

五、基于微信的機(jī)械故障預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計

從統(tǒng)計的角度來看，交叉帶式分揀機(jī)在分揀量整體穩(wěn)定的情況下，電機(jī)軸承、輥筒軸承、小車車輪和軸承等部件的磨損周期以及更換時間基本穩(wěn)定。因此掌握不同部件的使用時間，及時維護(hù)或更換接近更換時間的部件，可以減輕維護(hù)工作人員的工作量，提高工作效率。微信以其使用范圍比較廣，用戶量非常大，目前已經(jīng)成為主要的社交媒體之一，因此設(shè)計了以微信公眾號作為服務(wù)平臺的機(jī)械故障預(yù)警系統(tǒng)。

工作原理：本系統(tǒng)按照業(yè)務(wù)流程分為兩個部分，分別為信息采集和預(yù)警反饋。

（1）信息采集

為了便于零部件的信息管理，可以先將供包臺電機(jī)軸承，輥筒軸承、小車車輪和軸承等進(jìn)行編號。通過微信公眾號后臺分別設(shè)置管理人員和工作人員權(quán)限，工作人員用自己手機(jī)微信成功關(guān)注公眾號后，將零件編號和安裝時間等重要信息通過公眾號輸入，微信服務(wù)器接收到信息之后，連接云服務(wù)器將信息上傳；信息上傳成功后，云服務(wù)器將成功接收的信息反饋到工作人員微信公眾號中，微信公眾號可以支持多個工作人員同時上傳不同的零部件信息[5]。

管理人員通過微信公眾號將供包臺電機(jī)軸承、輥筒軸承、小車車輪和軸承等使用時限等信息輸入到云服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中，信息采集原理見圖1。

（2）預(yù)警反饋

使用5G 通信模塊定期向云服務(wù)發(fā)送查詢命令，服務(wù)器經(jīng)過篩查，如果某個零件的使用時間接近維護(hù)時限，則向管理人員的微信公眾號反饋記錄著零件編號和使用時間等主要內(nèi)容的預(yù)警信息，管理人員通過編號確定該零件在分揀機(jī)中的位置，進(jìn)行重點檢查和維護(hù)，必要時及時更換，預(yù)警反饋流程見圖2。

圖1 信息采集原理圖

圖2 預(yù)警反饋流程圖

六、結(jié)論

使用微信公眾號為服務(wù)平臺的機(jī)械故障預(yù)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，不需要額外購置終端設(shè)備，也無須重新開發(fā)專用APP，基于現(xiàn)有的手機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)和5G 等新技術(shù)即使在干擾較多的生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境中，也能較好地輔助分揀機(jī)一線維護(hù)人員，降低勞動強(qiáng)度，提高維護(hù)效率。