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[摘 要]诚至诚商务物流公司分拣线共设有三台提升机，分别为入库、小品牌出库、大品牌出库提升机，是每一件烟出入缓存的唯一通道。缓存最多可储存大、小品牌分别为1998、1632件卷烟，按照每条分揀线15000条/小时分拣速度，三条线同时分拣，25分钟就能拉空缓存。提升机设计及实际运行具有三个特征：一、在工艺流程上是物料通过的必须且唯一通道，具有明显“瓶颈特征”；二、在实际使用运行过程中，故障停机时间较高，设备运行不够稳定，或者与公司期望存在差距；三、设备处在物料信息流的交汇环节，出现故障，作为物料信息流的载体，阻断信息流向下传递，下游设备任务无法及时正确生成。基于此，提升机是制约分拣补货的设备瓶颈，搞好提升机的维护保养与维修尤其重要。文章将查找分析提升机常见故障，找出改进优化措施。
[关键词]连续升降输送机 翻板组件 受力分析 改进措施
中图分类号：F30 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）31-0276-03
1、TL型连续升降输送机简介
成都诚至诚商务物流公司分拣线提升机设备厂家是昆明欧迈科技科技股有限责任公司，而上位、电控集成是由昆船公司完成。其中，入口提升机2011采用一入四出，四个出口由下至上分别对应A、B、C线大品牌缓存、小品牌缓存；大品牌下降机2145采用三进三出，分别对应A、B、C线大品牌卷烟出入；小品牌下降机2120采用三进一出，出口件烟通过条码识别分别向A、B、C线补货。
提升机通过柔性链条将托盘链接起来，入口由短皮带机将件烟送入，相应翻转机动作将件烟水平输送到位，托盘接住件烟，当件烟到达出口，相应翻转机动作，将件烟水平输送到出口皮带机，从而实现件烟连续补货。
每一件烟都带有信息，信息决定它的走向。对于提升机，每一件烟都有一个任务，通过光电开关计数，机械地去完成吸入、提升、送出。
2、三台连续升降输送机比较
三台提升机外形大致相同，安装于不同位置，赋予不同平面号，起着不同作用，不妨列表比较（表1）。
不难看出，出入口布置不同，翻板组件个数也不同，三台提升机总共15组翻板组件。
3、提升机常见故障
3.1 托盘故障
3.1.1 托盘向下倾斜。托盘两个支架分别各有三颗紧固螺钉，螺钉掉或者松动。
3.1.2 托盘支架变形，两边支架不平行或弯曲。
3.1.3 柔性链上固定托盘孔拉坏
3.2 翻板组件故障
3.2.1 翻转辊筒变形；
3.2.2 翻转辊筒轴承坏；
3.2.3 翻转辊筒电机电源线断或缺相；
3.2.4 控制翻转辊筒上升或放下的气缸动作异常；
3.2.4.1 翻板升降到位磁感应没有亮；
3.2.4.2 翻转气缸固定螺丝松动；
3.2.4.3 固定气缸的成型鋁合金被拉变形；
3.2.5 翻转辊筒传动链条变长或者张紧度不够。
3.3 件烟或托盘信息错误
件烟信息即件烟计数是靠各个光电开关控制的，信息错误往往是件烟或托盘通过时某个光电开关没有动作。
3.3.1 黑烟箱（如白沙、芙蓉王）反射光线较弱，使用漫反光电管往往感应不到。光学知识告诉我们，黑色物体吸收光线最多，反射光线最少；白色物体吸收光线最少，反射光线最多；
3.3.2 光电开关坏、强度不够、开关或反色镜面灰尘太多；
3.3.3光电开关安装位置、安装角度发生变化。
3.4 进烟超时
进烟时间T1是个设定值，当检测件烟开始进入的计数光电管动作，到检测件烟到位的光电管动作实际间隔时间T>T1时，提升机会报故障。
3.4.1 件烟进入提升机时摩擦到护栏；
3.4.2 入口短皮带机故障：
3.4.2.1 皮带机皮带跑偏；
3.4.2.2 皮带机轴承坏；
3.4.2.3 皮带机皮带张紧度不够；
3.4.3 翻转辊筒放下到位磁感应开关没亮；
3.4.4 翻转辊筒将件烟送到位后，到位检测光电开关动作异常；
3.4.5 误报；
3.5 出烟超时
出烟时间T2是个设定值，当检测件烟开始出的计数光电管动作，到检测件烟到位的光电管动作实际间隔时间T>T2时，提升机会报故障。
3.5.1 件烟出提升机时摩擦到护栏；
3.5.2 出口短皮带机故障：
3.5.2.1 皮带机皮带跑偏；
3.5.2.2 皮带机轴承坏；
3.5.2.3 皮带机皮带张紧度不够；
3.5.3 翻转辊筒将件烟送到位后，到位检测光电开关动作异常；
3.5.4 误报。
3.6 柔性链条跳齿
柔性链条跳齿后，所有托盘倾斜，如不及时找出原因排除故障，跳齿会加剧，严重时整个柔性链条会掉出托轮。
3.6.1 卡烟，导致柔性链条运动中瞬间受到较大冲击力而跳齿；
3.6.2 托盘支架变形，托盘支架碰撞导轨导致柔性链条运动中瞬间受到较大冲击力而跳齿；
3.6.3 托盘导轨走位或者变形，柔性链条运动中瞬间受到较大冲击力而跳齿；
3.6.4 托盘支架运动中碰撞到其它部位，柔性链条瞬间受到较大冲击力而跳齿；
3.7 件烟追尾或冲烟
当一件烟进入提升机还没走到位，后面一件烟紧紧跟进提升机，这种现象我们就叫冲烟或者件烟追尾。 3.7.1 进入提升机前，件烟没有拉开距离，件烟间存在相互挤压力；
3.7.2 入口短皮带机皮带严重磨损，表面变得十分光滑，摩擦系数变小，件烟在上面运动受到的摩擦力减小，尤其是那些外包装十分光滑的件烟；
3.7.3 入口检测件烟光电开关动作异常。
4、升降输送机故障分析比较：
通过故障停机时间统计分析，翻板组件故障导致升降输送机停机时间占82.4%，而翻板组件故障往往是辊筒轴承损坏或者辊筒轴颈磨损。
5、翻板组件结构研究及相关受力分析及解决方法探索
5.1 翻板组件外型（图1）
5.2 翻板辊筒受力分析（表2）
以一根辊筒为研究对象，进行受力分析如下（图2）：
在垂直方向，辊筒受力平衡，根据牛顿第一定律，满足方程式：
ΣFy=0，即1/6 G烟+G辊+N2 = N1________________①
在平面XOY内，根据杠杆原理，满足转矩平衡：
Σto =0即1/6 G烟*（L3-L1）+G辊（L3-L2）= N2*（L4-L3）___②
求解两个方程①、②，得：
N2=（1/6 G烟*（L3-L1）+G辊（L3-L2））/（L4-L3）
=（1/6*16*（579-225）+2.2*（579-327））/（606-579）=55.50 Kg
N1=1/6 G烟+G辊+ N2=1/6*16+2.2+55.5=60.37 kg
结论：通过上述受力分析计算可知，16KG的件烟在翻转辊筒组件上，6根辊筒轴颈受到轴承压力分别是55.50、60.37KG。
5.3 解决办法
尝试将原来两轴承间距扩大，以改变轴承实际运行中受力。
为了降低改造费用，充分考虑使用原来旧件，即在原来辊筒、横梁上做相应的结构优化，同时又保证件烟在翻板组件上有足够通过位置，综合分析，最终将轴承间距由L=27毫米扩大到L=51毫米，从新进行受力分析计算如下：
以一根辊筒为研究对象，进行受力分析如下（图3）：
将轴承间距由27mm改变为51mm后
在平面XOY内，垂直方向辊筒受力平衡，根据牛顿第一定律，满足方程式：
ΣFy=0，即1/6 G烟+G辊+N2=N1________________①
在平面XOY内，辊筒满足转矩平衡：
Σto =0即1/6 G烟 *（L3-L1）+G辊（L3-L2）=N2*（L4-L3）_____②
求解两个方程①、②，得：
N2=（1/6 G烟 *（L3-L1）+ G辊（L3-L2））/（L4-L3）
=（1/6*16*（543-225）+2.2*（543-327））/（594-543）=26.34 Kg
N1=1/6 G烟+ G辊+ N2=1/6*16+2.2+26.34=31.20 kg
不难看出：轴承N1受到压力降低了（60.37-31.20）/60.37=48.3%
轴承N2受到压力降低了（55.50-26.34）/55.50=52.5%
计算分析发现，在同样重量的件烟作用下，辊筒轴颈与轴承间压力下降了50%左右，轴颈与轴承工作环境大大改善。
5.4 零件結构设计
为了实现增加轴承间距，必须设计轴承套结构，将轴承装于轴承套中，轴承套固定在横梁上。
5.4.1 翻板组件前后实物对比（图4、图5）
5.4.2 轴承套零件设计图（图6-1、图6-2）
5.4.3 辊筒轴轴颈改动（图7、图8）
5.4.4 横梁改动对比（图9、图10）
5.4.5 轴承套装配图（图11-1、图11-2）
5.4.6 轴承型号做相应改变：将原来使用的6905轴承改为型号为60/22；
5.4.7 轴承套及辊筒装配顺序图（图12）
从图12可以看出，右面轴承两个端面分别靠轴尺寸为？28的台阶端面、轴套尺寸为？44的台阶端面限制，达到定位目的。左面轴承分别靠轴套尺寸为？44的台阶端面、孔挡圈限制，达到定位装配的目的。轴挡圈实现轴的轴向定位，防止轴串动。装配步骤为：
（1）将左面轴承装于轴承套内；装上孔挡，左面轴承完成装配及定位；
（2）将右面轴承装于轴承套内；
（3）将轴从右往左装入，到位后安装上轴挡。到此完成右面轴承安装定位，轴同时也完成安装定位。
6、结束语
总之，连续升降输送机在成都诚至诚商务物流公司没有备机，是分拣补货的唯一通道，是制约分拣速度提升的设备瓶颈。通过以上对连续升降输送机翻板组件结构优化，花钱不多，有效改善了轴承、辊筒轴颈工作环境，使轴承、辊筒轴颈受力大大下降，轴承、辊筒寿命提高，降低了设备故障。同时，新的结构设计，轴承定位更合理，便于装配，降低故障维修时间。
参考文献
[1] 《TL型连续升降输送机使用说明书》.欧迈机电有限责任公司技术说明书.
[2] 《机械设计基础》.2006年清华大学出版社出版作者郭仁生.
[关键词]连续升降输送机 翻板组件 受力分析 改进措施
中图分类号：F30 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）31-0276-03
1、TL型连续升降输送机简介
成都诚至诚商务物流公司分拣线提升机设备厂家是昆明欧迈科技科技股有限责任公司，而上位、电控集成是由昆船公司完成。其中，入口提升机2011采用一入四出，四个出口由下至上分别对应A、B、C线大品牌缓存、小品牌缓存；大品牌下降机2145采用三进三出，分别对应A、B、C线大品牌卷烟出入；小品牌下降机2120采用三进一出，出口件烟通过条码识别分别向A、B、C线补货。
提升机通过柔性链条将托盘链接起来，入口由短皮带机将件烟送入，相应翻转机动作将件烟水平输送到位，托盘接住件烟，当件烟到达出口，相应翻转机动作，将件烟水平输送到出口皮带机，从而实现件烟连续补货。
每一件烟都带有信息，信息决定它的走向。对于提升机，每一件烟都有一个任务，通过光电开关计数，机械地去完成吸入、提升、送出。
2、三台连续升降输送机比较
三台提升机外形大致相同，安装于不同位置，赋予不同平面号，起着不同作用，不妨列表比较（表1）。
不难看出，出入口布置不同，翻板组件个数也不同，三台提升机总共15组翻板组件。
3、提升机常见故障
3.1 托盘故障
3.1.1 托盘向下倾斜。托盘两个支架分别各有三颗紧固螺钉，螺钉掉或者松动。
3.1.2 托盘支架变形，两边支架不平行或弯曲。
3.1.3 柔性链上固定托盘孔拉坏
3.2 翻板组件故障
3.2.1 翻转辊筒变形；
3.2.2 翻转辊筒轴承坏；
3.2.3 翻转辊筒电机电源线断或缺相；
3.2.4 控制翻转辊筒上升或放下的气缸动作异常；
3.2.4.1 翻板升降到位磁感应没有亮；
3.2.4.2 翻转气缸固定螺丝松动；
3.2.4.3 固定气缸的成型鋁合金被拉变形；
3.2.5 翻转辊筒传动链条变长或者张紧度不够。
3.3 件烟或托盘信息错误
件烟信息即件烟计数是靠各个光电开关控制的，信息错误往往是件烟或托盘通过时某个光电开关没有动作。
3.3.1 黑烟箱（如白沙、芙蓉王）反射光线较弱，使用漫反光电管往往感应不到。光学知识告诉我们，黑色物体吸收光线最多，反射光线最少；白色物体吸收光线最少，反射光线最多；
3.3.2 光电开关坏、强度不够、开关或反色镜面灰尘太多；
3.3.3光电开关安装位置、安装角度发生变化。
3.4 进烟超时
进烟时间T1是个设定值，当检测件烟开始进入的计数光电管动作，到检测件烟到位的光电管动作实际间隔时间T>T1时，提升机会报故障。
3.4.1 件烟进入提升机时摩擦到护栏；
3.4.2 入口短皮带机故障：
3.4.2.1 皮带机皮带跑偏；
3.4.2.2 皮带机轴承坏；
3.4.2.3 皮带机皮带张紧度不够；
3.4.3 翻转辊筒放下到位磁感应开关没亮；
3.4.4 翻转辊筒将件烟送到位后，到位检测光电开关动作异常；
3.4.5 误报；
3.5 出烟超时
出烟时间T2是个设定值，当检测件烟开始出的计数光电管动作，到检测件烟到位的光电管动作实际间隔时间T>T2时，提升机会报故障。
3.5.1 件烟出提升机时摩擦到护栏；
3.5.2 出口短皮带机故障：
3.5.2.1 皮带机皮带跑偏；
3.5.2.2 皮带机轴承坏；
3.5.2.3 皮带机皮带张紧度不够；
3.5.3 翻转辊筒将件烟送到位后，到位检测光电开关动作异常；
3.5.4 误报。
3.6 柔性链条跳齿
柔性链条跳齿后，所有托盘倾斜，如不及时找出原因排除故障，跳齿会加剧，严重时整个柔性链条会掉出托轮。
3.6.1 卡烟，导致柔性链条运动中瞬间受到较大冲击力而跳齿；
3.6.2 托盘支架变形，托盘支架碰撞导轨导致柔性链条运动中瞬间受到较大冲击力而跳齿；
3.6.3 托盘导轨走位或者变形，柔性链条运动中瞬间受到较大冲击力而跳齿；
3.6.4 托盘支架运动中碰撞到其它部位，柔性链条瞬间受到较大冲击力而跳齿；
3.7 件烟追尾或冲烟
当一件烟进入提升机还没走到位，后面一件烟紧紧跟进提升机，这种现象我们就叫冲烟或者件烟追尾。 3.7.1 进入提升机前，件烟没有拉开距离，件烟间存在相互挤压力；
3.7.2 入口短皮带机皮带严重磨损，表面变得十分光滑，摩擦系数变小，件烟在上面运动受到的摩擦力减小，尤其是那些外包装十分光滑的件烟；
3.7.3 入口检测件烟光电开关动作异常。
4、升降输送机故障分析比较：
通过故障停机时间统计分析，翻板组件故障导致升降输送机停机时间占82.4%，而翻板组件故障往往是辊筒轴承损坏或者辊筒轴颈磨损。
5、翻板组件结构研究及相关受力分析及解决方法探索
5.1 翻板组件外型（图1）
5.2 翻板辊筒受力分析（表2）
以一根辊筒为研究对象，进行受力分析如下（图2）：
在垂直方向，辊筒受力平衡，根据牛顿第一定律，满足方程式：
ΣFy=0，即1/6 G烟+G辊+N2 = N1________________①
在平面XOY内，根据杠杆原理，满足转矩平衡：
Σto =0即1/6 G烟*（L3-L1）+G辊（L3-L2）= N2*（L4-L3）___②
求解两个方程①、②，得：
N2=（1/6 G烟*（L3-L1）+G辊（L3-L2））/（L4-L3）
=（1/6*16*（579-225）+2.2*（579-327））/（606-579）=55.50 Kg
N1=1/6 G烟+G辊+ N2=1/6*16+2.2+55.5=60.37 kg
结论：通过上述受力分析计算可知，16KG的件烟在翻转辊筒组件上，6根辊筒轴颈受到轴承压力分别是55.50、60.37KG。
5.3 解决办法
尝试将原来两轴承间距扩大，以改变轴承实际运行中受力。
为了降低改造费用，充分考虑使用原来旧件，即在原来辊筒、横梁上做相应的结构优化，同时又保证件烟在翻板组件上有足够通过位置，综合分析，最终将轴承间距由L=27毫米扩大到L=51毫米，从新进行受力分析计算如下：
以一根辊筒为研究对象，进行受力分析如下（图3）：
将轴承间距由27mm改变为51mm后
在平面XOY内，垂直方向辊筒受力平衡，根据牛顿第一定律，满足方程式：
ΣFy=0，即1/6 G烟+G辊+N2=N1________________①
在平面XOY内，辊筒满足转矩平衡：
Σto =0即1/6 G烟 *（L3-L1）+G辊（L3-L2）=N2*（L4-L3）_____②
求解两个方程①、②，得：
N2=（1/6 G烟 *（L3-L1）+ G辊（L3-L2））/（L4-L3）
=（1/6*16*（543-225）+2.2*（543-327））/（594-543）=26.34 Kg
N1=1/6 G烟+ G辊+ N2=1/6*16+2.2+26.34=31.20 kg
不难看出：轴承N1受到压力降低了（60.37-31.20）/60.37=48.3%
轴承N2受到压力降低了（55.50-26.34）/55.50=52.5%
计算分析发现，在同样重量的件烟作用下，辊筒轴颈与轴承间压力下降了50%左右，轴颈与轴承工作环境大大改善。
5.4 零件結构设计
为了实现增加轴承间距，必须设计轴承套结构，将轴承装于轴承套中，轴承套固定在横梁上。
5.4.1 翻板组件前后实物对比（图4、图5）
5.4.2 轴承套零件设计图（图6-1、图6-2）
5.4.3 辊筒轴轴颈改动（图7、图8）
5.4.4 横梁改动对比（图9、图10）
5.4.5 轴承套装配图（图11-1、图11-2）
5.4.6 轴承型号做相应改变：将原来使用的6905轴承改为型号为60/22；
5.4.7 轴承套及辊筒装配顺序图（图12）
从图12可以看出，右面轴承两个端面分别靠轴尺寸为？28的台阶端面、轴套尺寸为？44的台阶端面限制，达到定位目的。左面轴承分别靠轴套尺寸为？44的台阶端面、孔挡圈限制，达到定位装配的目的。轴挡圈实现轴的轴向定位，防止轴串动。装配步骤为：
（1）将左面轴承装于轴承套内；装上孔挡，左面轴承完成装配及定位；
（2）将右面轴承装于轴承套内；
（3）将轴从右往左装入，到位后安装上轴挡。到此完成右面轴承安装定位，轴同时也完成安装定位。
6、结束语
总之，连续升降输送机在成都诚至诚商务物流公司没有备机，是分拣补货的唯一通道，是制约分拣速度提升的设备瓶颈。通过以上对连续升降输送机翻板组件结构优化，花钱不多，有效改善了轴承、辊筒轴颈工作环境，使轴承、辊筒轴颈受力大大下降，轴承、辊筒寿命提高，降低了设备故障。同时，新的结构设计，轴承定位更合理，便于装配，降低故障维修时间。
参考文献
[1] 《TL型连续升降输送机使用说明书》.欧迈机电有限责任公司技术说明书.
[2] 《机械设计基础》.2006年清华大学出版社出版作者郭仁生.