1 开发背景 

自动分拣系统是在第二次世界大战之后被美国和日本的物流中心所率先采用的一种自动化的作业系统，这种作业系统已经成为发达国家的大中型物流中心不可缺少的一部分。无人落袋式分拣机是众多自动分拣设备中的一种，是最近几年刚投入使用的新型分拣设备。通过对无人落袋式分拣机分拣机结构的理论与实验性的研究，从理论上分析其基本工作原理过程并形成模型。本项目的研究为无人落袋式分拣机的研究开发提供了的理论基础，具有重要的参考价值。

无人落袋式分拣机拥有极高的工作效率，移动小车在无人落袋式分拣机工作过程中通过同步带连接着驱动轮，带动分裂盘运动。研究无人落袋式分拣机的结构，将帮助我们了解无人落袋式分拣机的作业过程，对其高效的工作效率有更加直观的认识，促进无人落袋式分拣机的研发及其在行业中的应用，改善目前行业中自动化程度低的状况，降低劳力成本，提升经济效益。

2 结构、功能和使用说明

为了填补国内同类型设备的技术空白，对分裂盘采用电机驱动的主动型无人落袋式分拣机进行应用研究。主要研究内容分为以下四点：

主动型无人落袋式分拣机的总体设计方案，包括系统的运行方案，系统各个组成部分的设计方案；

（1）主动型无人落袋式分拣机系统关键部件的设计和选型，包括移动小车的结构设计，主动型分裂盘的机构设计及其电机和减速器的选型，主机驱动部分电机和减速器的选型，同步带的选型和设计；

（2）主动型无人落袋式分拣机上料机构的结构设计，包括其上料机和传送带的设计；

（3）主动型无人落袋式分拣机分拣能力的计算，包括上料机构分拣能力的计算和主机分拣能力的计算。

3 设计原理

 为了达到最基本的自动化分拣的目的需要四个部分的组成,在控制系统的协调控制下实现物件从供件系统进入分拣主机进行分拣后由下件系统完成物件的物理位置的分类,从而达到物件分拣的过程。

供件系统是为了实现分拣主机的高效、准确的处理而存在的,因此这个系统并不是绝对必需的。分拣系统是整个系统的核心部分,是实现分拣的主要执行系统。它的目的就是为了实现具有各种不同附载信息的物件在一定的策略逻辑关系的基础上实现物件的分配与组合。下件系统是分拣处理的末端设备,它的目的是为分拣处理后的物件提供暂时的存放位置,并实现一定的管理功能。

供件系统是分拣机的组成部分，用于将包件准确无误的送入到带式小车中。主体运载系统用于承接由供件机供给的包件,并将包件送往预先设定的道口落袋。带有包件的分裂盘移动小车在到达预定的道口时被自带电机触发分裂盘,分裂盘打开使包件迅速落入袋中。主体运载系统从结构上采用同步带与移动小车的沉孔连接,而小车之间使用

连接轴设置，使得小车在高速水平转弯时既平稳又转动自如。同时在结构上根本性的解决了分拣机在大载荷情况下的承载倾翻不可靠、不平稳等缺陷。

控制系统，系统采用PCL作主控制系统,轨道自带PCL控制器,通过通信单元实现主控PL和轨道PL的信息传递如所示通过上位监控计算机实现对现场运行情况的监控以及主控PL与计算机网的信息交换采用PL和变频器实现对分拣线的启动、停止和恒速控制等。

4 设计方案

分裂盘结构设计是无人落袋式分拣机的核心技术，关系着无人落袋式分拣机的分拣能力。被动型分裂盘采取的是被动分拣，也就是重力分拣。重力分拣的好处在于操作简单，结构不复杂等。

被动型分裂盘的设计过程需要考虑很多因素，对材质的要求：要求耐磨损，寿命长，满足高强度的作业需求分裂盘采取特殊铝合金型的材质组成，这样的材质使分裂盘既轻便又坚固，可以防止分裂盘在上料时受损，增长使用寿命；对分拣动作的要求：要求响应速度要快，重力分拣可能会出现落袋不及时的缺点，可以通过加偏流和其他辅助设备，提高分裂盘的开合性；与双摇杆机构的配合：双摇杆机构与分裂盘配合，作用使分裂盘同时开合。方案采用电动滚筒进行设计，保证了运动可靠性。

双摇杆机构轴向固定件长18mm,固定机架长度200mm,联轴杆的杆长为180mm，同时在双摇杆机构中，两个轴向固定件均为最短杆。在这里设固定机架为最长杆，杆长为X1，轴向固定件是最短杆，杆长为X2，联轴杆杆长为X3,在这里对联轴杆进行校核。

由铰链四杆机构公式可知判断双摇杆机构的公式：

最长杆与最短杆之和≧其他两杆之和，取任何杆为机架，均为双摇杆机构。

在分裂盘中，双摇杆机构的最短杆可知是轴向固定件，并不是机架。所以，第一种可能性被排除。因此，在分裂盘中的双摇杆机构的机架为任意杆。

 双摇杆机构在控制分裂盘同时开合运动中，达到极限位置，可得知联轴杆最大长度，公式1 X1+X2 ≥ X3+X2，可知X3≤X2。

 当双摇杆机构在运动中，当轴向固定件与联轴杆在平衡位置时，此时联杆为最短距离，X1-2X2 ≤ X3。

最后计算可知， 164mm ≤X3≤ 200mm，联轴杆长180mm,满足校核范围。

5 产品特色

1.开发了一种适用于快递、邮件等其他小型货物的分级输送装置。对国内市场以及分拣机不足的弥补；

2.机械机构、结构的改进，提出了一种除了交叉带分拣装置以外的相对轻量化分拣装置；

3.控制方式的改进，从上料到下料由集成控制系统控制，实现了作业的完全自动化。

4.结合当下实际情况所作出的基于TRIZ理论的分析设计。