浅谈棉包自动码垛系统的应用

一、引言

在棉花加工企业，棉花加工生产线生产出来的棉包会通过人工小推车或者夹包车运送至暂存货场，然后由人工驾驶夹包车进行棉包码垛作业，因为棉包两个端面刷有唛头并缝有条形码数据标签，夹包车的夹具会损伤端面和条形码数据标签，造成棉包的信息丢失，所以夹包车只能夹持棉包的侧面来完成码垛作业。暂存货场的棉包码垛完成后，由于棉包两个端面的信息还需要人工核对无误后才能组批出厂运往储棉库，因此棉包只有以垂直侧面的方向进行码垛，才能保证每个棉包的端面完全露出来。为了完成这样码垛形式且不损坏棉包的信息，夹包车只能采取垂直于码垛方向的侧面作业，每个棉包堆放过程中，需要反复不断地转向、前进或倒车，虽然这一过程会由经验丰富的驾驶员操作，但是码垛效率依然很低。

夹包车夹具打开放下棉包时容易触碰到其他棉包，易造成码垛歪斜、垮塌，存在安全隐患。为此，在码垛过程中，夹包车需要不断地从码垛方向侧面转向到码垛方向，用夹具从棉包端面整理位置不合适的棉包，不仅进一步降低了码垛效率，而且增大了码垛成本，同时留出的夹包车转向、运行通道降低了暂存货场的利用率。这一工作过程需要人员与机械工具配合共同完成，由于每位操作者的水平参差不齐，棉包码垛的规整性也存在着差异，还存在棉包码垛过程中从夹包车夹具中脱落的现象，因此具有一定的危险性。因为棉花加工企业是24小时生产的，所以夹包车驾驶员在晚上进行作业的时候难度要比白天大得多，如果再遇上恶劣天气，操作难度就会进一步增加，危险系数也随之升高。

棉包码垛是棉花加工很重要的一道工序，这一工序的自动化程度将直接影响着棉花加工的整体工作进度，甚至影响加工期的时间，如果能将这一过程实现自动化，将为棉花生产行业实现全面自动化加工打下坚实的基础。棉包自动码垛系统的出现，实现了这一重要工序的自动化作业。

二、工作过程

棉包自动码垛系统（见图1）主要由总控制台、智能充电车库、棉包智能搬运小车、棉包自动码垛车等部分组成。总控制台可以设置在棉花加工企业总控制室，也可以根据实际需要进行设置；智能充电车库一般建在棉包暂存货场的旁边，容量可根据实际需要调整，包含不少于两个充电位的智能充电系统，停车位可根据实际需要进行设置；棉包自动码垛车采用电机驱动作业，由蓄电池为其提供电源，蓄电池由电源智能管理系统进行控制，每个暂存货场的棉包自动码垛车不少于两辆；棉包智能搬运小车同样由电机驱动作业，由蓄电池为其提供电源，蓄电池由电源智能管理系统进行控制，运动路线由智能导航系统和主动避让系统共同完成控制，每条棉花生产线到暂存货场之间的棉包智能搬运小车的数量不少于两辆。

图1 棉包自动码垛系统

因为棉花加工的周期只有几个月，所以棉包自动码垛系统一年中大部分时间是在“休假”状态，“休假”期间棉包自动码垛车和棉包智能搬运小车会停放在智能充电车库，系统将会对所有的棉包智能搬运小车和棉包自动码垛车进行维护，定期对两种车辆进行电池充放电，对车辆其他指标进行检测并反馈给总控制台，如出现轮胎欠压、硬件故障等必须人工进行处理的问题，系统将会向工作人员发出报警信号，由人工及时进行处理。这种维护措施有效地保护了设备，使其处于良好的待运行状态。

智能充电系统会根据设定在用电低谷时对棉包自动码垛车和棉包智能搬运小车（见图2）进行充电作业，降低充电的成本。

图2 棉包智能搬运小车

在生产过程中每辆棉包智能搬运小车作业的顺序和任务都是由总控制台统一调配，通过导航系统规划其行驶路线，当路线中出现行人、作业车辆等障碍时会提前减速避让；当行驶过程中车辆的参数出现异常时，棉包智能搬运小车将会自动返回智能充电车库并将故障反馈给总控制台，由总控制台进行判断并处理；若执行运载任务的过程中出现故障不能继续行驶，并且无法向总控制台发出反馈信息，总控制台会主动向搬运小车发巡检信号，若收不到故障车辆的反馈信号，总控制台会发出该车辆的故障信号并通知工作人员处理；行驶过程中电源智能管理系统会在电量低于警戒值的时候将信息反馈给总控制台，然后完成本次作业任务后，暂停作业并行驶到智能充电车库进行充电，待充电完成后将信息反馈至总控制台，随时等待系统调配作业任务。

棉花加工生产线在车间内，而棉包暂存货场在车间外一定安全距离的地方。当生产开始的时候，棉包自动码垛车（见图3）会按照程序设定好的位置待命，当棉包由生产线通过棉包智能搬运小车运送到暂存货场指定位置时，由棉包自动码垛车通过悬臂机构将棉包智能搬运小车上的棉包取走，然后移动到指定位置，按照程序设定的棉包层数和堆放长度将棉包有序的堆放，一批码垛完成会将信息反馈给控制台，控制台会将信息反馈给仓库管理人员，仓库管理人员可以及时安排棉包信息的核对，方便加工厂下一步工作的顺利开展。

图3 棉包自动码垛车

三、应用前景

因为我国棉花的主产地在新疆，并且棉花加工具有很强的季节性，一般是在当年的九月中旬到次年的一月中旬，所以在非加工时间棉花加工企业除维修保养人员和厂区管理人员外，不需要其他的生产人员。这个时间棉花加工企业的经营者如果为了做好生产季节的人员储备，将生产期的临时员工都作为企业的正式员工，将会有很大一笔支出。但是如果不这样维系员工，则容易造成人才的流失，导致生产季节遇到招工难的问题，尤其是打包机操作员和夹包车驾驶员这种需要一定专业水平和工作经验的人才，想临时找到合适的更难，难以保证加工企业生产工作的顺利进行，更难保证加工的质量。

针对棉花加工企业这种季节性生产的企业，生产设备自动化程度越高越能保证加工质量，生产成本也会越低，企业的利润率越高。棉包自动码垛系统的出现将会改变这一生产环节现有的生产工艺，因为它的应用将取代人工从生产线将棉包运送至暂存货场，取代人工驾驶夹包车将棉包在暂存货场进行有序的堆放，既能节省成本，又能保证加工进度，降低人工操作的危险性，所以，棉包自动码垛系统在棉花加工行业将会有非常广泛的应用前景。

四、结束语

随着科技的发展，棉花加工行业的自动化程度将会越来越高，像棉包自动码垛系统这种取代人工进行生产作业的设备将会越来越多，它们不仅可以降低人工劳动强度和作业危险性，而且会推进行业加工工艺的进步，从根本上保证季节性加工企业产品的加工质量。智能化、自动化生产设备的出现不仅可以改变现有的生产工艺，提高生产效率，还可以节省人工成本，为企业创造更多的利润。智能化、自动化的设备将会取代当前人机配合的生产工艺，成为加工企业生产作业的主流设备，为行业更好的发展提供有力的保障。