如何利用伺服控制提高分拣效率

分拣是将需要运送到特定的目的地的产品进行汇集、识别、导入和分离的动作。以下讨论集中在对于容器包装产品的分拣上，如纸箱、盒子和塑料袋，而忽略了对散装料分拣的讨论，因为通常少量的运动控制就可完成散装料的分拣。 分拣系统通常由四个系统组成。每个系统执行一个特定的操作：汇集、导入、分拣和分拣后运走。在汇集过程中，已包装产品从集放式输送线上的挑选区开始移动，在导入区经过整理，以进行展示。 导入过程包括：确定每个产品的目的地（通过检查），然后，当将产品放到分拣装置上时，在产品间留出适当的间隙。常见的检查方法包括：外观检查、自动识别、条形码、重量和机器视觉。 在分拣过程中，产品转移到分拣后发送或运走系统（分拣线）上。很容易将全部分拣作业与分拣过程的这一步骤等同起来，但是没有前面和后来的步骤，分拣步骤只能简单的视为分离或转移。 分拣系统的最后操作（分拣后或运走）将产品移动，以进行装运、用货盘装运、分段运输，或继续移动产品，以进行额外的分拣。 分拣出产品 汇集和分拣作业中通常有转向器，转向器需要合理的运动控制。转向器将产品从一个路径（或者输送机）移到另一个路径上。转向器必须非常快，以便在不扰乱其他产品的情况下改变所选产品的路径。 可以把这一要求比作将火车从一个轨道转换到另一个轨道上。当允许其它火车通过主轨道时，一些火车转移到侧轨上。但是，在高速分拣机械中，“火车”（产品）彼此的距离相对比较近，而且运动速度非常快。因此转向器必须同样快、同样动作，然后返回到起始位置，这样只有所选产品的路径发生了改变。 在大多数高速系统中，转向器的通道由伺服执行机构驱动，伺服执行机构由三角形运动曲线命令控制。三角形运动曲线没有保持时间。这样使得转向器在下述过程中的间隔减到最小：转向器转向，然后返回到起始位置，起始位置是转向器等待进行下一个操作的位置。 导入操作也包括运动控制。高速导入系统通常使用伺服执行机构调整产品间的间隙。这里使用火车作类比，假设有一系列火车（包装箱）在主轨道上。目标是将领头的火车转移到侧轨上，同时考虑到这样的可能性：那里已经有其它火车了（可能是积累的产品，等待从分拣线上运走）。如果我们在主轨道的火车间保持恒定的距离，则也许不能将领头火车转移走了。所以，我们降低领头火车和它后面火车的速度，以增加后面火车的间隙，直到侧轨空出为止。 在这样的定时操作中所使用的运动曲线通常是梯形的，因为调整产品的间隙就是调整产品以特定速度运动过程中的保持时间。在许多情况下，加入一定程度的S型曲线，以使产品对加速和减速的反应平稳。降低或消除梯形运动曲线的急动度对保持产品的正确方向会是非常重要的，对机器/系统的机构还具有额外的好处：更容易。 面对挑战 设计一个分拣系统时所面临的一个挑战是：知道如何为每个子系统选择适当的技术。根据所需的速度，技术可能涉及下面的全部范围：从交流感应电机到步进和伺服装置，到机械装置（例如，离合器/制动器），到气压缸。分拣作业越来越多的使用伺服机构反映了下述内容的上升趋势：系统速度和需要建立“全电气”系统的要求，消除车间气源和其他辅助设备的需要。 另一个挑战是必须管理分拣线上的好几个产品，这些产品需要不同的速度和运动曲线。在许多情况下，要求分拣机械管理这些运送中且变化的产品。这使得基于电气的伺服和步进系统更可取，因为可以对这些系统进行配置，以产生快速和自动的变化。从分拣线上传感器所发出的信息可以识别产品，告诉运动控制器如何操作伺服放大器和电机。 分拣系统的设计者还有使性能最优的任务，使给定产品的速度达到最大，同时对产品进行正确的处理。这要求为每个子系统和待处理产品选择并使用合适的运动曲线。 产生差别 用伺服控制的转向器替代机械的或气动的转向器，这是提高速度和产量的一种方法。使用伺服控制的转向器还消除了对车间气源（气动）的需要，同时在操作中具有更高的灵活性，包括对变化产品补充的运送响应。 通过使用复杂的运动曲线（例如S型曲线），导入系统受益于更平稳的运行，同时使系统速度达到最大，还保持了产品的准确排列。不仅产品的运动状况更好了，而且机器的机构所受应力更小了，这样提高了整个系统的可靠性。