摘要：介绍了交叉带分拣机的轨道、小车在驱动下沿轨道滑动组件、功能结构描述、分拣控制过程系统。
关键词：交叉带分拣机；轨道；小车；物流应用
Research on the track of new type cross - band sorting machine
Abstract: This paper introduces the track of the cross belt sorting machine, the slide assembly of the trolley along the track under the drive, the description of the functional structure and the sorting control process system.
Key Words: Cross - belt sorting machine；track；trolley；logistics applications
0引言
随着“一代一路”框架合作意向书协的签订，近年来我国物流行业在高速发展。由国家邮政局邮政业安全监管信息系统实时监测数据显示，我国快递业量年突破600亿件。爆棚式的增长加速了改革，一种可以高速分拣的设备被广泛的应用在快递、电商、鞋服、食品行业交叉带分拣机。交叉带分拣机以其效率高、准确率高、破损率低等优势，逐渐代替传统的人工分拣。
1.国内发展的概况
由于我国电商行业的快速发展互联网购物已经形成一种趋势，而随着而来的快递行业爆棚式的增长。在加上电商行业推出的购物节6.18、11.11、12.12购物节，这对各大商家及物流配送中心的拣选能力、分拣能力、包装及配送严重的挑战。变革式的冲击着各大配送中线的物流系统的升级。新型交叉带分拣机被快速的应用在快递、电商、鞋服等行业。我国最早发展与应用交叉带分拣机在中国邮政，其中之一就是南京邮政处理中心EMS枢纽项目。随后“上海邮通技术设备有限公司”为物流行业培养了大量的人才。我国广泛应用交叉带分拣机的时代在2015年开始高速增长，主要针对电商快递的小件高速分拣，随着行业的需求也开始对中、大件分拣机进行研发和应用。
2．研究的内容
随着物流行业的快速发展在输送分拣应用中产生了各种分拣设备。分拣设备类型有很多种也因为配送的流量、需求不同应用也不同。我们常用的分拣设备有、交叉带分拣机、滑块分拣机、摆轮分拣机、摆臂分拣机等。如上分拣机的应用场景相似，但性能不同。被广泛的应用在物流行业配送中心的输送分拣项目上。交叉带分拣主要有小车、轨道组成的闭环系统。在分拣机高速运转的过程中小车与轨道的传导会产生较大的噪音，轨道怎么才能起到缓冲、降噪、高速载荷是交叉带分拣机轨道的核心问题也是我们研究的重点对象。
表1
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2.1方案布局图
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图1 总体方案布局图
1、小车2、轨道3、格口 4、导入台5、钢平台
布局图中交叉带分拣机共包含五个部分，也是交叉带分拣机的关键部件组合。1、小车2、轨道3、格口4、导入台5、钢平台。
交叉带分拣机是一个闭环的分拣系统，由直线电机驱动小车上的磁力板，产生无接触驱动，使整个环线可高速运转。分拣机速度通常在1m/s～2m/s左右可调节。本分拣机小车截距为600mm。轨道标准段为3m一段，每段轨道可分布5台600mm截距的小车。小车上配有独立控制装置，分拣模式采用预分拣模式。提前设置包裹要达到的分拣目标或格口，通过高速扫码绑定最终设置的目标或格口，到达分拣格口小车由上层控制系统控制驱动，小车皮带将包裹滑入格口。整个过程无停车、无翻转、平滑运动。
2.2分拣机部件简介
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图2 分拣机部件三维模型
交叉带分拣机的核心设计部件在于两大部分。第一部分就是轨道。第二大部分就是小车的设计。交叉带分拣机集成了直线电机、滑触线、漏波电缆等相关部件。
2.2.1轨道设计
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图3 轨道支腿三维模型
交叉带分拣机轨道主流的材质由碳钢和铝型材两种最为普遍。由于分拣机在高速运转对轨道有一定的冲击力，在加上主要应用的行业是快递、电商等行业，设备开机后换班换人但设备几乎不停，对设备的可靠性有很大的挑战。在实际的应用过程中铝型材制造的轨道长时间运转会开裂等因素。而使用碳钢成本较低、可靠性更好所以在国内轨道采用碳钢的较多。分拣机的轨道设计跟小车的截距有着密不可分的关联性。小车的截距通常有500、600、700、800mm等应用分拣不同的货物。标准段轨道3m、3.5m、4m等。比如3m的轨道可适用于截距500、600mm的小车。由于分拣机是高速运转的通常在2m/s左右，这要求轨道段与段平滑几乎无缝对接，这样可保证小车在高速运转的情况先避免走行轮磨损、并较少噪音等。
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图4 轨道三维模型
轨道采用整体钣金折弯成形，加强筋板焊接在折弯板的缝隙内侧，侧面焊接筋板保证轨道走面不被加工或尽可能减少。在实际安装的过程中段与段链接后表面轨道会采用焊接工艺，焊接接缝会抛光打平，最后用西砂纸做最后的打磨，水平测量保证两端一致才算安装合格。
2.2.2直线电机参数（见表2）
图5 直线电机三维模型
表2
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2.2.3小车设计
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图6 小车三维模型
分拣机小车采用铝材设计，两侧整体式铝板、小车链接架为铝材用于固定在两侧铝板上，皮带下有2mm碳钢板，无动力滚筒调节皮带、电动滚筒用于驱动皮带。直线电机驱动可磁力板使整个系统运行。整体在材质上为减轻小车的重量设计考虑。
2.2.4小车电动滚筒参数（见表3）
图7 电动滚筒三维模型
表3
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交叉带分拣机在运行过程会产生巨大的振动和噪音，而控制好噪音和振动的主要因素在于轨道的设计。交叉带分拣机在高速运转的情况下减少对小车行走轮的摩擦及磨损关键的设计也在于交叉带分拣机的轨道设计。所以轨道设计及加工工艺成了交叉带分拣机的核心部件之一，在大量实验过程中我们使用过开模铝型材轨道、碳钢轨道、最终确认碳钢的轨道成本较低更为可靠耐用。
本产品最大的特点就是减少对轨道行走平面的加工，保证段与段的平面度一直，焊接工艺屏蔽段与段之间的接缝，细砂纸抛光打平。在每段支腿链接处安装20mm的橡胶缓冲垫，使分拣机在高速运转的情况下产生较大的振动得到缓冲，20mm的橡胶垫缓解高速运转产生的振动和噪音，增加了产品结构的稳定性，增强产品的使用寿命。
本方案提供了运行稳定可靠、降低冲击力、减少振动、较少噪音等解决方案，使分拣机的运行速度更高、效率更高、使用寿命更长。在同行业交叉带分拣机中产生核心的竞争力。
2.3 导入台
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图8导入台三维模型
导入台分为2中一种是全自动导入台，另一种是半自动导入台。
本方案应用的为半自动导入台，输送机的参照速度如上图所示编码段1.8m/S,加速段2.5m/s,恒速段2.5m/s. 使用SEW变频一体机驱动，电机使用统一规格，驱动轮使用统一型号，速度依据变频调节。电机安装在皮带机下方。
导入台采用铝合金边框及支撑结构，边框使用一体式结构，三台皮带机设计安装在一个整体的边框上。
导入台可处理货件最大尺寸600*400*300mm，重量25kg/件；最小150*150*1mm，重量50g/件。
导入台净宽795mm([（50+15）]*12+15)（可以根面处理货物尺寸调整）；高度810mm，±30mm可调。
编码段及恒速段使用窄皮带50mm(可根据设计需要调整）。
中间段使用整体皮带，使用的Ammeraal EX10/2 0+A32 Black AS FR, 3.1mm PVC 皮带(设计时可根据实际调整），带宽50mm；窄皮带间距15mm。
皮带采用独立的张紧结构，不适用机头及机尾张紧。
图中光电位置在窄皮带间隙（15mm）安装对照式光电，光电开关采用抽屉式安装，支撑结构安装在铝型材框架上，可以灵活整体从型材边框中抽出(光电开关安装尺寸后续提供）。
编码段与加速段间安装光珊检测，加速段与恒速段间需要有合适的过度结构设计，保证货件高速输送间平滑过渡。
光栅支架使用铝合金型材与光电开关一体化设计，独立安装在地面上。
加速段或恒速段下方预留安装控制箱位置，其它位置使用不锈钢密封到地面。
2.4电器控制及软件
交叉带分拣机电控系统复杂，整个系统分为多个大类。例如
分拣信息系统：与上位机系统交互运单数据及分拣结果、建包数据等。
分拣控制系统：以西门子的PLC为主， 主要通讯协议采用西门子Profinet工业以太网通讯。通过PLC发送的各种报文消息解析后提取相应数据存于数据库，在数据库查询条码对应的滑槽信息传给主控PLC.
打印控制系统：对现场的多台条码打印机（以太网）进行管理控制，进行交叉带分拣完成后建包包牌的打印。
分拣计划系统：管理、激活、取消、编辑分拣方案，将目的地代码映射成具体物体滑槽。数据查询及报表系统：对分拣机的数据进行数据处理，提供邮件分拣路径、统计数据查询及编绘有关的报表（列表及图形）并对数据进行存储管理。
管理配置系统：对系统各种参数、配置（如分拣模式、建包的包牌开头及号段等）、用户权限进行管理。
SCADA:对现场设备进行远程操控，对设备进行故障诊断、状态显示等。
分拣信息系统与分拣控制系统 ：集成为一个软件部署到一台PC或服务器，软件自动运行无需人工操作或干预，打印控制系统单独部署在一台PC专门负责打印控制，分拣计划系统、数据查询及报表系统、管理配置系统集成为一个软件部署到一台PC需要人工进行操作，SCAD单独部署。
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2.5主要技术参数（见表4）
表4
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3结论
本产品经过多个项目的实践经过不断完善和改进形成了可靠稳定竞争力。在华东唯品会、花桥京东亚洲1号、北京百事汇通、南京、济南等项目上都以速度为2m/s，出错率≤0.01%，条码拒识别＜1%，包裹破损≤0.01%，的优越性能脱颖而出。本产品设计精巧、稳定性强、维护简单、对未来我国物流行业中的快递、电商、鞋服等行业有着重要的意义。随着一带一路的发展，本产品有望走向世纪并提供解决方案、创造经济价值，对我国物流行业的发展在创新佳绩。
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作者简介：李亚轩（1990-01-05），男，籍贯：河南省南阳市新野县，职称：工程师，研究方向：分拣机轨道研究