物流分揀系統(tǒng)的行走小車設(shè)計(jì)【快遞物流分揀】【說明書+CAD+SOLIDWORKS】
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任務(wù)書
學(xué) 院
專 業(yè)
班級(jí)學(xué)號(hào)
學(xué) 生
指導(dǎo)教師
題 目
物流分揀系統(tǒng)的行走小車設(shè)計(jì)
任務(wù)規(guī)定
進(jìn)行日期 自 2014年 2 月 17 日起，至 2014年 6 月 20 日止
一、題目來源、目的、意義
本課題為自擬題，所研究的物流分揀系統(tǒng)是一種十分先進(jìn)而高效的設(shè)
備，它不但提高了物件分揀速度而且還提高了工作的正確率。設(shè)計(jì)本課題的
目的在于實(shí)現(xiàn)物件分揀的自動(dòng)化，提高工作效率和準(zhǔn)確率，節(jié)省人工成本
及降低作業(yè)成本。
二、主要工作內(nèi)容
要求：1）參與課題的理論分析 。
2）設(shè)計(jì)物流分揀系統(tǒng)中的行走小車。
3）完成行走小車的裝配圖的繪制。
4）完成行走小車的部分零件圖的繪制。
5）完成設(shè)計(jì)說明書的編寫及英文資料翻譯。
三、主要技術(shù)指標(biāo)（或主要論點(diǎn)）
技術(shù)指標(biāo)：1）物件最大尺寸：400L X350W X 300H mm
最小尺寸：200L X 100W X 20H mm
2）物件重量：≤40kg
四、進(jìn)度計(jì)劃
1. 第1~3周：熟悉文獻(xiàn)資料，寫出開題報(bào)告，完成英文資料翻譯。
2. 第4~7周：制定的行走小車總體方案，完成理論分析計(jì)算。
3. 第8~14周：完成行走小車的裝配圖及部分零件圖的繪制。
4. 第15~16周：完成說明書的編寫。
5. 第17周：機(jī)動(dòng)
6. 第18周：答辯。
五、主要參考資料（外文資料至少一篇）
1. 張曉萍等,現(xiàn)代生產(chǎn)物流及仿真 北京:清華大學(xué)出版社, 2005
2. 王兆義,小型可編程控制器實(shí)用技術(shù) 北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2004
3. 鐘約先,林亨等,機(jī)械系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制 北京:清華大學(xué)出版社, 2004
4. 鄧星鐘,機(jī)電傳動(dòng)控制 武漢:華中科技大學(xué)出版社, 2003
5. Nordell L K. The channer 20km overland-A flagship of modern belt conveyor
technology［J］.Bulk Solids Handling, 2003, 11(4):781－792.
6. 張鉞，新型帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊 北京:冶金工業(yè)出版社，2001
7. 宋偉剛，散狀物料帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì) 沈陽:東北大學(xué)出版社，2000
8. 邱宣懷，機(jī)械設(shè)計(jì) 北京:高等教育出版杜，2004
9. 王德發(fā)，機(jī)械設(shè)備控制技術(shù) 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2005
10. 熊世和，機(jī)電系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制工程 西安:電子科技大學(xué)出版社，2004
六、系審批意見
系主任（簽名）:
七、院領(lǐng)導(dǎo)審核意見
院領(lǐng)導(dǎo)（簽名）:
八、學(xué)生實(shí)際完成日期 九、同組設(shè)計(jì)（論文）者
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物流分揀系統(tǒng)的行走小車設(shè)計(jì)
物流分揀系統(tǒng)的行走小車設(shè)計(jì)
1 課題綜述
1.1 課題目的
本課題中所研究的物流分揀系統(tǒng)是一種十分先進(jìn)而高效的設(shè)備，它不但提高了物流分揀的效率、速度而且還提高了分揀工作的正確率。設(shè)計(jì)本課題的目的在于實(shí)現(xiàn)物流分揀的自動(dòng)化，提高工作效率和準(zhǔn)確率，節(jié)省人工的成本并降低作業(yè)成本。
設(shè)計(jì)中的行走小車，是物流分揀系統(tǒng)中快件傳送的一個(gè)環(huán)節(jié)，用于完成快件從上包機(jī)至分揀通道之間的傳輸工作。整個(gè)輸送過程是由程序控制的，從而達(dá)成了節(jié)省人工以及作業(yè)成本的目標(biāo)。
1.2 小車設(shè)計(jì)簡介
行走小車主要是由兩個(gè)部分組成。上半部分是一個(gè)小型的皮帶輸送機(jī)，用于承載、輸送物品，主要由輸送帶、滾筒和電機(jī)組成。下半部分是行走小車的主體，用于實(shí)現(xiàn)小車的移動(dòng)和對輸送機(jī)的承載。小車的軌道設(shè)計(jì)為一個(gè)環(huán)形軌道，小車在上包機(jī)處裝載包裹后，沿環(huán)形軌道行進(jìn)至分揀道口，卸載貨物，再次回到上包機(jī)處，如此往復(fù)，實(shí)現(xiàn)輸送功能。
圖1.1 行走小車結(jié)構(gòu)示意圖
2 物流分揀系統(tǒng)
2.1 物流分揀系統(tǒng)綜述
分揀作業(yè)是物流配送中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它指的是依據(jù)顧客訂貨要求
或配送中心送貨計(jì)劃，迅速、準(zhǔn)確地將商品從儲(chǔ)位或其他區(qū)域揀出，并按照一定方式進(jìn)行分類、集中，等待配裝送貨的作業(yè)過程。分揀是配送中心作業(yè)中最繁鎖、工作量最大的環(huán)節(jié)，也是配送中心作業(yè)系統(tǒng)的核心。
如今，商品經(jīng)濟(jì)逐步深入，社會(huì)需求呈現(xiàn)出向小批量、多品種方向發(fā)展的趨勢，配送商品的種類和數(shù)量急劇增加，這使得分揀作業(yè)在配送中心作業(yè)的比重越來越大，而客戶對配送服務(wù)和質(zhì)量的要求也越來越高。分揀作業(yè)的速度和質(zhì)量直接關(guān)系到整個(gè)配送中心的信譽(yù)和服務(wù)水平，分揀系統(tǒng)的建設(shè)也成為配送中心非常重視的問題之一。
構(gòu)建分揀系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的過程。從規(guī)劃設(shè)計(jì)到實(shí)現(xiàn)，需要考慮很多因素。分揀系統(tǒng)與上游的倉儲(chǔ)系統(tǒng)以及下游的裝運(yùn)送貨系統(tǒng)都有著緊密的聯(lián)系，所以還要考慮它們之間的銜接，解決好接口的問題。
建立分揀系統(tǒng)首先應(yīng)了解分揀作業(yè)的流程，明確系統(tǒng)需要完成的任務(wù)。就實(shí)際運(yùn)作過程來看，分揀作業(yè)主要由生成揀選信息、行走或搬運(yùn)、揀貨、分類和集中四個(gè)基本環(huán)節(jié)組成。其中: 揀選信息是分揀工作的指令，一般由顧客訂單或送貨單經(jīng)加工處理而成，以揀貨單或電子信號(hào)等形式存在; 行走搬運(yùn)是分揀作業(yè)人員或機(jī)器直接接觸并拿取和移動(dòng)貨物的過程。實(shí)現(xiàn)形式主要有三種，一是人員通過步行或搭乘運(yùn)載工具到達(dá)貨物儲(chǔ)位; 二是貨物隨自動(dòng)化貨架到達(dá)人員面前; 三是無人參與的物流分揀系統(tǒng)中完全由機(jī)械自動(dòng)完成; 揀貨是按照揀選信息的指示抓取貨物并確認(rèn)的過程，是分揀作業(yè)的核心，根據(jù)貨物體積、重量、出貨頻率等的不同分為手工、機(jī)械輔助及自動(dòng)化設(shè)備等實(shí)現(xiàn)形式; 分類集中是必要時(shí)（如批量揀選
時(shí)）為了銜接出貨裝運(yùn)作業(yè)而進(jìn)行的再加工，在實(shí)際中也有人力分貨、機(jī)械輔助和自動(dòng)分貨機(jī)等實(shí)現(xiàn)形式。
分揀作業(yè)流程是分揀系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程依據(jù)，合理利用機(jī)械、自動(dòng)化設(shè)備，采用新技術(shù)可以節(jié)約作業(yè)時(shí)間、降低分揀錯(cuò)誤率，也是構(gòu)建分揀系統(tǒng)的目標(biāo)與關(guān)鍵。
分揀系統(tǒng)的發(fā)展概況
最初的分揀系統(tǒng)是完全基于人力的作業(yè)系統(tǒng)，通過人工搜索、搬運(yùn)貨物來完成貨物的提取。在這種系統(tǒng)中，書面文件的制作和查找、人工搬運(yùn)等浪費(fèi)了巨大的人力物力，作業(yè)效率低下，顯然無法滿足現(xiàn)代化物流配送對速度和準(zhǔn)確性的高要求。
圖2.1 物流分揀系統(tǒng)
隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，分揀系統(tǒng)中開始運(yùn)用各種各樣的自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和信息技術(shù)成為信息傳遞和處理的重要手段。雖然在多數(shù)的分揀系統(tǒng)中，某些作業(yè)環(huán)節(jié)還需要有人工的參與，但作業(yè)強(qiáng)度已越來越小，完全由機(jī)械完成分揀作業(yè)的物流分揀系統(tǒng)也應(yīng)運(yùn)而生。機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化成為現(xiàn)代分揀系統(tǒng)的主要特點(diǎn)與發(fā)展趨勢。
現(xiàn)代物流配送中，高科技的應(yīng)用為作業(yè)效率和質(zhì)量的提高提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保證?，F(xiàn)代化的分揀系統(tǒng)逐漸成為物流機(jī)械化系統(tǒng)、信息系統(tǒng)以及管理組織系統(tǒng)的有機(jī)組合。物流機(jī)械化系統(tǒng)主要是各種物流設(shè)備的有效組合和配置，信息系統(tǒng)是分揀信息和控制信息等流動(dòng)的載體，管理組織系統(tǒng)負(fù)責(zé)設(shè)備、人員的調(diào)度，控制系統(tǒng)總體的運(yùn)作模式。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、信息技術(shù)以及物流自動(dòng)化機(jī)械成為現(xiàn)代分揀系統(tǒng)的重要組成部分。
2.2 國內(nèi)外分揀系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀及趨勢
縱觀國內(nèi)外分揀系統(tǒng)的應(yīng)用情況可以發(fā)現(xiàn)，國外的物流配送中心傾向于采用自動(dòng)化程度很高的分揀系統(tǒng)。而在我國，由于物流業(yè)起步晚，分揀系統(tǒng)中人工作業(yè)的比例也較高。
國外物流分揀系統(tǒng)的廣泛使用
以美國、日本及歐洲為代表的發(fā)達(dá)國家，在分揀系統(tǒng)的應(yīng)用上呈現(xiàn)出自動(dòng)化程度越來越高的特點(diǎn)。物流分揀系統(tǒng)已成為發(fā)達(dá)國家大中型物流中心、配送中心或流通中心不可缺少的一部分。
圖2.2 物流分揀系統(tǒng)流水線
物流分揀系統(tǒng)（Automated Sorting System）是二戰(zhàn)后在美國、日本以及歐洲的大中型物流中心廣泛采用的一種分揀系統(tǒng)，參照郵局分揀信件自動(dòng)化的經(jīng)驗(yàn)配置而成。一般由控制裝置、分類裝置、輸送裝置及分揀道口四部分組成，它們通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)在一起，配合人工控制及相應(yīng)的人工處理環(huán)節(jié)構(gòu)成一個(gè)完整的分揀系統(tǒng)。其主要特點(diǎn)有三: 能連續(xù)、大批量地分揀貨物，分揀誤差率極低，分揀作業(yè)基本實(shí)現(xiàn)無人化。物流分揀系統(tǒng)中人員的使用僅局限于進(jìn)貨時(shí)的接貨、系統(tǒng)的控制、系統(tǒng)的經(jīng)營、管理與維護(hù)等，這恰好適應(yīng)了國外企業(yè)對減少人員使用、減輕員工勞動(dòng)強(qiáng)度、提高人員使用效率的要求，因此受到了他們的廣泛重視。
就國外進(jìn)行配送業(yè)務(wù)的行業(yè)或企業(yè)來說，自動(dòng)揀選系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用在醫(yī)藥行業(yè)、化妝品制造等行業(yè)，如日本資生堂、花王、大木等株式會(huì)社; 自動(dòng)分揀機(jī)作為物流分揀系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，因其每小時(shí)可達(dá)6,000-12,000箱的高分揀效率，在日本和歐洲也得到廣泛應(yīng)用: 日本的連鎖商業(yè)（如西友、日生協(xié)、高島屋等）和宅急便（大和、西濃、佐川等）均普遍使用自動(dòng)分揀機(jī); 在日本唱片中心，CD及錄像帶的新出版品也利用高端的機(jī)器人自動(dòng)分揀機(jī)揀貨。
然而，盡管物流分揀系統(tǒng)有非常多的優(yōu)點(diǎn)，但因其要求使用者必須具備一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件，在發(fā)達(dá)國家，物流中心、配送中心或流通中心不用物流分揀系統(tǒng)的情況也很普遍。其主要原因有兩點(diǎn):
1）一次性投資巨大，先期投入回收慢。系統(tǒng)的設(shè)備復(fù)雜，投資和運(yùn)營成本相當(dāng)高，需要可靠的貨源作保證，也許只有大型生產(chǎn)企業(yè)或?qū)I(yè)物流公司才有能力投資，小企業(yè)則無能為力。
2） 系統(tǒng)對商品外包裝要求高。為使大部分商品都能用機(jī)械進(jìn)行自動(dòng)分揀，需要采取諸如推行標(biāo)準(zhǔn)化包裝、根據(jù)分揀商品統(tǒng)一的包裝特性定制分揀機(jī)等二次措施。但要讓所有商品的供應(yīng)商都執(zhí)行國家的包裝標(biāo)準(zhǔn)是很困難的，定制分揀機(jī)又會(huì)使硬件成本上升，且越是特別的通用性就越差。
因此，除物流揀選系統(tǒng)外，國外配送中心對于計(jì)算機(jī)輔助揀選系統(tǒng)的利用也相當(dāng)普遍。在流通領(lǐng)域，特別是連鎖超市、便利店的配送中心都廣泛使用電子標(biāo)簽、RF等計(jì)算機(jī)輔助揀選系統(tǒng)。
國內(nèi)研發(fā)適合自己的分揀系統(tǒng)和技術(shù)
與整個(gè)物流業(yè)的大環(huán)境相似，我國在分揀系統(tǒng)和技術(shù)方面相對發(fā)達(dá)國家還比較落后，人工作業(yè)的情況仍比較普遍，電子標(biāo)簽、RF技術(shù)等輔助揀選系統(tǒng)的生產(chǎn)和使用還不多，物流揀選系統(tǒng)更是寥寥無幾?？偟膩碚f，我國分揀系統(tǒng)的應(yīng)用呈現(xiàn)出集約化程度低、自動(dòng)化系統(tǒng)和設(shè)備應(yīng)用范圍不廣泛的特點(diǎn)。
圖2.3 傳統(tǒng)的人工分揀
阻礙自動(dòng)化揀選系統(tǒng)發(fā)展的因素有很多，有些則是與我國整個(gè)物流業(yè)存在的問題相一致的。物流標(biāo)準(zhǔn)化就是我國物流業(yè)長期關(guān)注的一個(gè)問題。商品的條碼化、包裝的標(biāo)準(zhǔn)化等是自動(dòng)化揀選系統(tǒng)得以順利運(yùn)行的保證，而在我國，由于商品包裝箱（指運(yùn)輸包裝）上基本沒有印刷條碼，商業(yè)系統(tǒng)至今尚沒有認(rèn)真研究過運(yùn)用自動(dòng)分揀機(jī)。另外，由于一個(gè)公司或企業(yè)往往無法左右整個(gè)行業(yè)的進(jìn)展，一些大企業(yè)傾向于開發(fā)適合自己業(yè)務(wù)特點(diǎn)的系統(tǒng)，這又進(jìn)一步造成了實(shí)際中接口的障礙。自動(dòng)化設(shè)備和系統(tǒng)的價(jià)格問題也是另一個(gè)阻礙因素，小企業(yè)一般無力購進(jìn)高價(jià)設(shè)備。
如今，國際競爭日益加劇，為了發(fā)展我國物流業(yè)，國內(nèi)的許多企業(yè)和政府部門也在做更大的努力，也已取得了一定的成效。例如，隨著科技的日新月異，國內(nèi)的一些物流配送中心也開始結(jié)合自身特點(diǎn)、采用高技術(shù)含量的設(shè)備和系統(tǒng)來提高分揀配送效率。采用電子標(biāo)簽揀選系統(tǒng)，使用電子標(biāo)簽設(shè)備，大幅度提高了分揀作業(yè)速度、降低了揀貨出錯(cuò)率。
隨著對物流業(yè)的重視，國內(nèi)一些物流設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)在分揀設(shè)備的生產(chǎn)制造上也取得了一定的進(jìn)展。電子標(biāo)簽揀選系統(tǒng)，除具備電子標(biāo)簽揀選系統(tǒng)的一般優(yōu)點(diǎn)之外，還具有彈性控制揀貨作業(yè)流程、即時(shí)現(xiàn)場監(jiān)控、緊急訂單處理和缺貨通知等強(qiáng)大的功能。
在物流揀選技術(shù)和系統(tǒng)方面，物流分揀技術(shù)在20世紀(jì)70年代被引入國內(nèi)，我國的郵政系統(tǒng)最早并已多年使用自動(dòng)分揀設(shè)備，并在長期的實(shí)踐中不斷創(chuàng)新、不斷進(jìn)步。例如，郵電部相關(guān)部門相繼開發(fā)和研制出具國際水平的CORE-NT物流分揀系統(tǒng)，性價(jià)比很高的扁平郵件高速物流分揀系統(tǒng); 上海郵政通用技術(shù)設(shè)備公司研制成功了速遞郵件網(wǎng)絡(luò)化物流分揀系統(tǒng)等。
雖然在郵政系統(tǒng)外的其它行業(yè)，國內(nèi)對物流分揀系統(tǒng)的使用還非常少，但有關(guān)部門和企業(yè)正在為此做出不懈的努力?？梢钥隙?，隨著物流大環(huán)境的逐步改善，物流分揀系統(tǒng)在我國流通領(lǐng)域一定會(huì)大有用武之地。
2.3物流分揀系統(tǒng)的組成
物流分揀系統(tǒng)一般由控制裝置、分類裝置、輸送裝置及分揀道口組成。 控制裝置的作用是識(shí)別、接收和處理分揀信號(hào)，根據(jù)分揀信號(hào)的要求指示分類裝置、按商品品種、按商品送達(dá)地點(diǎn)或按貨主的類別對商品進(jìn)行自動(dòng)分類。這些分揀需求可以通過不同方式，如可通過條形碼掃描、色碼掃描、鍵盤輸入、重量檢測、語音識(shí)別、高度檢測及形狀識(shí)別等方式，輸入到分揀控制系統(tǒng)中去，根據(jù)對這些分揀信號(hào)判斷，來決定某一種商品該進(jìn)入哪一個(gè)分揀道口。
圖2.4 配送中心出口示意圖
分類裝置的作用是根據(jù)控制裝置發(fā)出的分揀指示，當(dāng)具有相同分揀信號(hào)的商品經(jīng)過該裝置時(shí)，該裝置動(dòng)作，使改變在輸送裝置上的運(yùn)行方向進(jìn)入其它輸送機(jī)或進(jìn)入分揀道口。分類裝置的種類很多，一般有推出式、浮出式、傾斜式和分支式幾種，不同的裝置對分揀貨物的包裝材料、包裝重量、包裝物底面的平滑程度等有不完全相同的要求。
輸送裝置的主要組成部分是傳送帶或輸送機(jī)，其主要作用是使待分揀商品貫通過控制裝置、分類裝置，并輸送裝置的兩側(cè)，一般要連接若干分揀道口，使分好類的商品滑下主輸送機(jī)（或主傳送帶）以便進(jìn)行后續(xù)作業(yè)。
分揀道口是已分揀商品脫離主輸送機(jī)（或主傳送帶）進(jìn)入集貨區(qū)域的通道，一般由鋼帶、皮帶、滾筒等組成滑道，使商品從主輸送裝置滑向集貨站臺(tái)，在那里由工作人員將該道口的所有商品集中后或是入庫儲(chǔ)存，或是組配裝車并進(jìn)行配送作業(yè)。
以上四部分裝置通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)在一起，配合人工控制及相應(yīng)的人工處理環(huán)節(jié)構(gòu)成一個(gè)完整的物流分揀系統(tǒng)。
圖2.5 分揀流水線
2.4物流分揀系統(tǒng)的特點(diǎn)
物流分揀系統(tǒng)主要有以下特點(diǎn)：
能連續(xù)、大批量地分揀貨物 由于采用大生產(chǎn)中使用的流水線自動(dòng)作業(yè)方式，物流分揀系統(tǒng)不受氣候、時(shí)間、人的體力等的限制，可以連續(xù)運(yùn)行，同時(shí)由于物流分揀系統(tǒng)單位時(shí)間分揀件數(shù)多，因此物流分揀系統(tǒng)的分揀能力是人工分揀系統(tǒng)可以連續(xù)運(yùn)行100個(gè)小時(shí)以上，每小時(shí)可分揀7000件包裝商品，如用人工則每小時(shí)只能分揀150件左右，同時(shí)分揀人員也不能在這種勞動(dòng)強(qiáng)度下連續(xù)工作8小時(shí)。
分揀誤差率極低 物流分揀系統(tǒng)的分揀誤差率大小主要取決于所輸入分揀信息的準(zhǔn)確性大小，這又取決于分揀信息的輸入機(jī)制，如果采用人工鍵盤或語音識(shí)別方式輸入，則誤差率在3%以上，如采用條形碼掃描輸入，除非條形碼的印刷本身有差錯(cuò)，否則不會(huì)出錯(cuò)。因此，目前物流分揀系統(tǒng)主要采用條形碼技術(shù)來識(shí)別貨物。
分揀作業(yè)基本實(shí)現(xiàn)無人化 國外建立物流分揀系統(tǒng)的目的之一就是為了減少人員的使用，減輕工員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高人員的使用效率，因此物流分揀系統(tǒng)能最大限度地減少人員的使用，基本做到無人化。分揀作業(yè)本身并不需要使用人員，人員的使用僅局限于以下工作：
（1） 送貨車輛抵達(dá)物流分揀線的進(jìn)貨端時(shí)，由人工接貨。
（2） 由人工控制分揀系統(tǒng)的運(yùn)行。
（3） 分揀線末端由人工將分揀出來的貨物進(jìn)行集載、裝車。
（4） 物流分揀系統(tǒng)的經(jīng)營、管理與維護(hù)。
如美國一公司配送中心面積為10萬平方米左右，每天可分揀近40萬件商品，僅使用400名左右員工，這其中部分人員都在從事上述（1）、（3）、（4）項(xiàng)工作，物流分揀線作到了無人化作業(yè)。
2.5物流分揀系統(tǒng)的適用條件
投資大
物流分揀系統(tǒng)本身需要建設(shè)短則40~50米，長則150~200米的機(jī)械傳輸線，還有配套的機(jī)電一體化控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及通信系統(tǒng)等，這一系統(tǒng)不僅占地面積大，動(dòng)輒2萬平方米以上，而且一般物流分揀系統(tǒng)都建在自動(dòng)主體倉庫中，這樣就要建3~4層樓高的立體倉庫，庫內(nèi)需要配備各種自動(dòng)化的搬運(yùn)設(shè)施，這絲毫不亞于建立一個(gè)現(xiàn)代化工廠所需要的硬件投資。這種巨額的先期投入要花10~20年才能收回，如果沒有可靠的貨源作保證，則有可能系統(tǒng)大都由大型生產(chǎn)企業(yè)或大型專業(yè)物流公司投資，小企業(yè)無力進(jìn)行此項(xiàng)投資。
要求高
物流分揀機(jī)只適于分揀底部平坦且具有剛性的包裝規(guī)則的商品。袋裝商品、包裝底部柔軟且凹凸不平、包裝容易變形、易破損、超長、超薄、超重、超高、不能傾覆的商品不能使用普通的自動(dòng)分揀機(jī)進(jìn)行分揀，因此為了使大部分商品都能用機(jī)械進(jìn)行自動(dòng)分揀，可以采取二條措施：一是推行標(biāo)準(zhǔn)化包裝，使大部分商品的包裝符合國家標(biāo)準(zhǔn)；二是根據(jù)所分揀的大部分商品的統(tǒng)一的包裝特性定制特定的分揀機(jī)。
2.6物流分揀系統(tǒng)的分類
1）堆塊式（Pusher sorting system）
堆塊式分揀機(jī)由鏈板式輸送機(jī)和具有獨(dú)特形狀的滑塊在鏈板間左右滑動(dòng)進(jìn)行商品分揀的推塊等組成。推塊式分揀系統(tǒng)是由推塊式分揀機(jī)，供件機(jī)，分流機(jī)，信息采集系統(tǒng)，控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等組成。
a）可適應(yīng)不同大小、重量、形狀的各種不同商品；
b）分揀時(shí)輕柔、準(zhǔn)確；
c）可向左、右兩側(cè)分揀，占地空間小；
d）分揀時(shí)所需商品間隙小，分揀能力高達(dá)18000個(gè)/時(shí)；
e) 機(jī)身長，最長達(dá)110米，出口多。
圖2.6 滑塊式分揀系統(tǒng)
2）交叉帶式（Carbel Sorting）
由主驅(qū)動(dòng)帶式輸送機(jī)和載有小型帶式輸送機(jī)的臺(tái)車(簡稱“小車”)聯(lián)接在一起，當(dāng)“小車”移動(dòng)到所規(guī)定的分揀位置時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)皮帶，完成把商品分揀送出的任務(wù)。因?yàn)橹黩?qū)動(dòng)帶式輸送機(jī)與“小車”上的帶式輸送機(jī)呈交叉狀，故稱交叉帶式分揀機(jī)。
主要優(yōu)點(diǎn)/性能參數(shù)
a）適宜于分揀各類小件商品，如食品、化妝品、衣物等。
b）分揀出口多，可左右兩側(cè)分揀。
c）分揀能力，一般達(dá)6000~7700個(gè)/時(shí)。
根據(jù)作業(yè)現(xiàn)場的具體情況可分水平循環(huán)式或直行循環(huán)式。
3）斜導(dǎo)輪式（Line shaft Diverter）
當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)著的斜導(dǎo)輪，在平行排列的主窄幅皮帶間隙中浮上、下降時(shí)，達(dá)到商品的分揀目的。
主要優(yōu)點(diǎn)/性能參數(shù)
a)對商品沖擊力小，分揀輕柔；
b）分揀快速準(zhǔn)確；
c）適應(yīng)各類商品，只要是硬紙箱、塑料箱等平底面商品；
d）分揀出口數(shù)量多。
4）軌道臺(tái)車式分揀機(jī)（Pallet sorting system）
被分揀的物品放置在沿軌道運(yùn)行的小車托盤上，當(dāng)?shù)竭_(dá)分揀口時(shí)，臺(tái)車托盤傾斜30度，物品被分揀到指定的目的地。
主要優(yōu)點(diǎn)/性能參數(shù)
a）可三維立體布局，適應(yīng)作業(yè)工程需要。
b）可靠耐用，易維修保養(yǎng)。
c）適用于大批量產(chǎn)品的分揀，如報(bào)紙捆，米袋等。
5）搖臂式（Swing Arm Diverter）
被分揀的物品放置在鋼帶式或鏈板式輸送機(jī)上，當(dāng)?shù)竭_(dá)分揀口時(shí)，搖臂轉(zhuǎn)動(dòng)，物品沿?fù)u臂桿斜面滑到指定的目的地
主要優(yōu)點(diǎn)/性能參數(shù)
結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格較低。
6）垂直式揀選系統(tǒng)（Vertecal Picking System）
垂直式揀選系統(tǒng)(又稱折板式垂直連續(xù)升降輸送系統(tǒng))是不同樓層間平面輸送系統(tǒng)的連接裝置。根據(jù)用途和結(jié)構(gòu)的不同，有從某樓層分揀輸送至某樓層；從某樓層分揀輸送至不同的各樓層；從某樓層分揀輸送至某樓層的不同出口方向。
3 小車上的輸送裝置（帶式輸送機(jī)）
3.1 帶式輸送機(jī)的分類
行走小車的主要構(gòu)件之一就是用于輸送快件的帶式輸送機(jī)。
帶式輸送機(jī)分類方法有多種，按運(yùn)輸物料的輸送帶結(jié)構(gòu)可分成兩類，一類是普通型帶式輸送機(jī)，這類帶式輸送機(jī)在輸送帶運(yùn)輸物料的過程中，上帶呈槽形，下帶呈平形，輸送帶有托輥托起，輸送帶外表幾何形狀均為平面；另外一類是特種結(jié)構(gòu)的帶式輸送機(jī)，各有各的輸送特點(diǎn)。
圖3.1 小車上的輸送機(jī)
3.2 帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)及布置方式
帶式輸送機(jī)又稱膠帶運(yùn)輸機(jī)帶式輸送機(jī)主要由以下部件組成：頭架、驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)滾筒、尾架、托輥、中間架、尾部改向裝置、卸載裝置、清掃裝置、安全保護(hù)裝置等。
電動(dòng)機(jī)通過聯(lián)軸器、減速器帶動(dòng)傳動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)或其他驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，借助于滾筒或其他驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與輸送帶之間的摩擦力，使輸送帶運(yùn)動(dòng)。
通用固定式輸送帶輸送機(jī)多采用單點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式，即驅(qū)動(dòng)裝置集中的安裝在輸送機(jī)長度的某一個(gè)位置處，一般放在機(jī)頭處。單點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式按傳動(dòng)滾筒的數(shù)目分，可分為單滾筒和雙滾筒驅(qū)動(dòng)。對每個(gè)滾筒的驅(qū)動(dòng)又可分為單電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和多電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。單筒、單電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式最簡單，在考慮驅(qū)動(dòng)方式時(shí)應(yīng)是首選方式。帶式輸送機(jī)常見典型的布置方式如圖3.2所示。
3.3 輸送帶的分類
輸送帶又叫運(yùn)輸帶，是用于皮帶輸送帶中起承載和運(yùn)送物料作用的橡膠與纖維、金屬復(fù)合制品，或者是塑料和織物復(fù)合的制品。皮帶輸送機(jī)在農(nóng)業(yè)、工礦企業(yè)和交通運(yùn)輸業(yè)中廣泛用于輸送各種固體塊狀和粉料狀物料或成件物品，輸送帶能連續(xù)化、高效率、大傾角運(yùn)輸，輸送帶操作安全，輸送帶使用簡便，維修容易，運(yùn)費(fèi)低廉，并能縮短運(yùn)輸距離， 降低工程造價(jià)，節(jié)省人力物力。
圖3.2 帶式輸送機(jī)典型布置方式
輸送帶是帶式輸送機(jī)的承載構(gòu)件，帶上的物料隨輸送帶一起運(yùn)行，物料根據(jù)需要可以在輸送機(jī)的端部和中間部位卸下。為此在設(shè)計(jì)中需要選擇一條恰當(dāng)?shù)妮斔蛶В酝瓿奢斔涂旒娜蝿?wù)。其分類如下
1）普通輸送帶
普通輸送帶，又稱普通棉帆布輸送帶，適用于短距離、載量中等條件下輸送物料，拉力比較低，承重有一定的限制。普通輸送帶廣泛用于建材、化工、煤炭、電力、冶金等部門，適用于常溫下輸送非腐蝕性的無尖刺的塊狀、粒狀、粉末的多種物料，如煤炭、焦炭、砂石、水泥等散物（料）或成件物品，輸送堆積密度為6.5~2.5t/m3的各種塊狀、粒狀、粉狀等松散狀物料，也可用于成體物品輸送。
圖3.3 普通輸送帶
2）尼龍輸送帶
尼龍輸送帶，其中間夾層帆布為尼龍帆布。 尼龍（NN）輸送帶具有帶體薄、強(qiáng)力高、耐沖擊，成槽性好，層間粘合力大，屈撓性優(yōu)異及使用壽命長等特點(diǎn)，適用于中長距離，較高載量，高速條件下輸送物料，廣泛用于礦山、煤場、化工、冶金、建筑、港口等部門。
尼龍輸送帶適用于常溫下輸送非腐蝕性的無尖刺的塊狀、粒狀、粉末的多種物料、如煤炭、焦炭、砂石、水泥等散物（料）或成件物品，輸送堆積密度為6.5~2.5t/m3的各種塊狀、粒狀、粉狀等松散狀物料，也可用于成體物品輸送。
特點(diǎn)：
a）帶體彈性好，耐沖擊，耐磨損。
b）屈撓性好，易于成槽。
c）不發(fā)生霉蝕。
其它輸送帶種類還有：防滑輸送帶、聚酯輸送帶、環(huán)形輸送帶、食品輸送帶、橡膠止水帶、聚酯輸送帶、阻燃輸送帶、波狀擋邊輸送帶等等，各有不同的特點(diǎn)與適用領(lǐng)域。但本次設(shè)計(jì)中所設(shè)計(jì)的帶式輸送機(jī)是一種小型機(jī)器，輸送帶的要求沒有那么嚴(yán)苛與復(fù)雜，因此從上述兩種輸送袋中進(jìn)行選擇。
圖3.4 尼龍輸送帶
3.4 輸送帶的選擇
本次設(shè)計(jì)中的傳送帶是小型輸送帶，用于小車在運(yùn)送貨物抵達(dá)目的地時(shí)的卸載快件。對比上述的2中輸送帶類型，初步?jīng)Q定選用尼龍輸送帶作為帶式輸送機(jī)的輸送帶。相比于普通輸送帶，我認(rèn)為尼龍輸送帶更為符合設(shè)計(jì)中的需要，也更適合小型傳送裝置的要求。
尼龍輸送帶和普通棉布芯輸送帶相比具有強(qiáng)力高、彈性好、耐沖擊、自重輕、成槽性好等優(yōu)點(diǎn)。
圖3.5 運(yùn)輸帶工作示意圖
3.6 帶式輸送機(jī)中的托輥和滾筒
自動(dòng)流水線中皮帶輸送上使用的小型滾筒，一般都是平行托輥，因此本次設(shè)計(jì)中也選擇托輥?zhàn)鳛閹捷斔蜋C(jī)里的滾筒。
托輥是帶式輸送機(jī)的重要部件，種類多，數(shù)量大。它占了一臺(tái)帶式輸送機(jī)總成本的35%，產(chǎn)生了70%以上的阻力，因此托輥的質(zhì)量尤為重要。
托輥的作用是支撐輸送帶和物料重量。托輥運(yùn)轉(zhuǎn)必須靈活可靠。減少輸送帶同托輥的摩擦力，對占輸送機(jī)總成本25%以上的輸送帶的壽命起著關(guān)鍵作用。雖然托輥在帶式輸送機(jī)中是一個(gè)較小部件，結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，但制造出高質(zhì)量的托輥并非易事。
判斷托輥好壞的標(biāo)準(zhǔn)有以下幾條：托輥徑向跳動(dòng)量；托輥靈活度；軸向竄動(dòng)量。
圖3.6 托輥
托輥的基本類型
托輥按其用途分類為調(diào)心托輥、緩沖托輥、槽形托輥、平行托輥。調(diào)心托輥的作用是糾正帶式輸送機(jī)的跑偏，通常輸送機(jī)的重載段上安裝回轉(zhuǎn)式槽形調(diào)心托輥，空載段上安裝平行調(diào)心托輥。緩沖托輥是根據(jù)實(shí)際情況應(yīng)用于機(jī)尾架上的，受料時(shí)，可以降低物料對皮帶的沖擊，有利于沿長皮帶的使用壽命。槽形托輥一般由兩個(gè)側(cè)托輥和一個(gè)平托輥組成，槽角度一般為30度，對于可拆卸式的帶式輸送機(jī)，槽形托輥的三個(gè)托輥互相鉸接在一起，故稱鉸接托輥。平行托輥一般為一個(gè)長輥，它安裝在承受壓力的下端故稱下托輥。
3.7 托輥的選擇
綜上所述，本次設(shè)計(jì)中將選擇平行調(diào)心托輥?zhàn)鳛檩斔蜋C(jī)的托輥，用來防止皮帶跑偏，使得快件可以準(zhǔn)確地被輸入、送出。托輥的材質(zhì)選擇尼龍的，其優(yōu)點(diǎn)如下：
1）尼龍托輥具有極高的耐磨性能，極低的磨擦系數(shù)，不易磨損皮帶；
2）尼龍托輥具有優(yōu)良的自潤滑性，不用注油，在惡劣條件下使用不易卡死；
3）尼龍托輥具有具有抗靜電，抗陰燃，耐老化，耐化學(xué)（酸、堿和有機(jī)溶劑）的腐蝕；
4）能承受反復(fù)沖擊、震動(dòng)；
5）尼龍托輥使用環(huán)境溫度范圍為：－40℃～80℃；
6）機(jī)械性能優(yōu)異，重量輕，安裝方便，不用維修；
7）尼龍托輥嗓音低，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，壽命長（是金屬托輥壽命的3-5倍）
從各方面看來，都十分符合物流分揀系統(tǒng)所需的輸送條件。
圖3.7 尼龍托輥
3.8 帶式輸送機(jī)中的電機(jī)
3.8.1 電機(jī)綜述
電機(jī)（英文：Electric machinery，俗稱“馬達(dá)”）是指依據(jù)電磁感應(yīng)定律實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置。在電路中用字母M表示。它的主要作用是產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，作為用電器或各種機(jī)械的動(dòng)力源。發(fā)電機(jī)在電路中用字母G表示。它的主要作用是利用機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，目前最常用的是，利用熱能、水能等推動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子來發(fā)電。
圖3.8 微型直流電機(jī)
3.8.2 電機(jī)的分類
1）按工作電源種類劃分：可分為直流電機(jī)和交流電機(jī)。
a）直流電動(dòng)機(jī)按結(jié)構(gòu)及工作原理可劃分：無刷直流電動(dòng)機(jī)和有刷直流電動(dòng)機(jī)。
b）交流電機(jī)可劃分：單相電機(jī)和三相電機(jī)。
2）按結(jié)構(gòu)和工作原理可劃分：可分為直流電動(dòng)機(jī)、異步電動(dòng)機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)。
a）同步電機(jī)可劃分：永磁同步電動(dòng)機(jī)、磁阻同步電動(dòng)機(jī)和磁滯同步電動(dòng)機(jī)。
b）異步電機(jī)可劃分：感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和交流換向器電動(dòng)機(jī)。
3）按起動(dòng)與運(yùn)行方式可劃分：電容起動(dòng)式單相異步電動(dòng)機(jī)、電容運(yùn)轉(zhuǎn)式單相異步電動(dòng)機(jī)、電容起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)式單相異步電動(dòng)機(jī)和分相式單相異步電動(dòng)機(jī)。
3.8.3 設(shè)計(jì)中輸送裝置電機(jī)的選擇
經(jīng)查閱相關(guān)資料后，初步選定傳動(dòng)電機(jī)的類型為三相異步電動(dòng)機(jī)。
三相異步電機(jī)是感應(yīng)電機(jī)的一種，定子通入電流以后，部分磁通穿過短路環(huán)，并在其中產(chǎn)生感應(yīng)電流。短路環(huán)中的電流阻礙磁通的變化，致使有短路環(huán)部分和沒有短路環(huán)部分產(chǎn)生的磁通有了相位差，從而形成旋轉(zhuǎn)磁場。通電啟動(dòng)后，轉(zhuǎn)子繞組因與磁場間存在著相對運(yùn)動(dòng)而感生電動(dòng)勢和電流，即旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子存在相對轉(zhuǎn)速，并與磁場相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)起來，實(shí)現(xiàn)能量變換。
之所以選擇三相異步電動(dòng)機(jī)，是因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡單，制造方便，價(jià)格便宜，運(yùn)行方便。雖然三相異步電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)滯后，輕載功率因數(shù)低，調(diào)速性能稍差，但在物流分揀輸送環(huán)節(jié)中，并無太大影響，因此選擇三相異步電動(dòng)機(jī)。
圖3.9 Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)
4 小車的運(yùn)動(dòng)部件
4.1 電動(dòng)機(jī)
在3.8.2中已有關(guān)于電機(jī)的介紹，因此這里直接選擇直流無刷電動(dòng)機(jī)作為小車運(yùn)動(dòng)部件的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
圖4.1 無刷直流電機(jī)
無刷直流電機(jī)由電動(dòng)機(jī)主體和驅(qū)動(dòng)器組成，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。無刷電機(jī)是指無電刷和換向器（或集電環(huán)）的電機(jī)，又稱無換向器電機(jī)。早在上世紀(jì)誕生電機(jī)的時(shí)候，產(chǎn)生的實(shí)用性電機(jī)就是無刷形式，即交流鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，這種電動(dòng)機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用。但是，異步電動(dòng)機(jī)有許多無法克服的缺陷，以致電機(jī)技術(shù)發(fā)展緩慢。本世紀(jì)中葉誕生了晶體管，因而采用晶體管換向電路代替電刷與換向器的直流無刷電機(jī)就應(yīng)運(yùn)而生了。這種新型無刷電機(jī)稱為電子換向式直流電機(jī)，它克服了第一代無刷電機(jī)的缺陷。
它有如下特點(diǎn)：
1） 可替代直流電機(jī)調(diào)速、變頻器+變頻電機(jī)調(diào)速、異步電機(jī)+減速機(jī)調(diào)速；
2） 具有傳統(tǒng)直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又取消了碳刷、滑環(huán)結(jié)構(gòu)；
3） 可以低速大功率運(yùn)行，可以省去減速機(jī)直接驅(qū)動(dòng)大的負(fù)載；
4） 體積小、重量輕、出力大；
5） 轉(zhuǎn)矩特性優(yōu)異，中、低速轉(zhuǎn)矩性能好，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，啟動(dòng)電流?。?
6） 無級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍廣，過載能力強(qiáng)；
7） 軟啟軟停、制動(dòng)特性好，可省去原有的機(jī)械制動(dòng)或電磁制動(dòng)裝置；
8） 效率高，電機(jī)本身沒有勵(lì)磁損耗和碳刷損耗，消除了多級(jí)減速耗，綜合節(jié)電率可達(dá)20%~60%。
9） 可靠性高，穩(wěn)定性好，適應(yīng)性強(qiáng)，維修與保養(yǎng)簡單；
10）耐顛簸震動(dòng)，噪音低，震動(dòng)小，運(yùn)轉(zhuǎn)平滑，壽命長；
4.2 行走小車的傳動(dòng)帶
在行走小車的設(shè)計(jì)中，除了輸送裝置用到了皮帶，還有小車本身的運(yùn)動(dòng)裝置也需要用到皮帶，用于連接小車驅(qū)動(dòng)輪與電機(jī)，以及連接滾筒與電機(jī)，從而使小車能夠運(yùn)動(dòng)，使輸送帶能夠運(yùn)行。
本次設(shè)計(jì)中選擇平帶作為傳動(dòng)帶。平帶是傳動(dòng)帶的一種，包括普通平帶、編織帶、復(fù)合平帶、高速帶等。
由于普通平帶過載能力較小，耐熱、油能力較差；編織帶有傳送功率小，易松弛的問題；高速帶的性能遠(yuǎn)超出設(shè)計(jì)所需，因此，這里選擇復(fù)合平帶作為傳送帶。
圖4.2 平帶
4.3 小車運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌與輪子
關(guān)于小車運(yùn)動(dòng)中使用的導(dǎo)軌，準(zhǔn)備采用類似于火車軌道的鋼軌結(jié)構(gòu)，將鋼軌環(huán)繞一圈形成環(huán)形軌道，完成從上包口到分揀口的鏈接。
本次設(shè)計(jì)中，所用鋼軌尺寸將遠(yuǎn)小于真實(shí)的火車鋼軌，僅參考其模式。另外，因小車所需承載的物件質(zhì)量并不大，最多為40Kg，即使再加上小型的帶式輸送機(jī)質(zhì)量，也不需要采用軌枕來分?jǐn)倝毫?，因此設(shè)計(jì)中省去了軌枕部分。鋼軌界面如圖4.3所示：
圖4.3 鋼軌截面示意圖
小車的輪子初步定為4輪運(yùn)動(dòng)，其設(shè)計(jì)思路也借鑒火車的轉(zhuǎn)向架，但設(shè)計(jì)較之簡單很多，主要是采用其中的輪對組成，將其中一對輪對輪設(shè)計(jì)成主動(dòng)輪，由無刷直流電機(jī)提供動(dòng)力，傳動(dòng)帶傳遞動(dòng)力，而另一對即為從動(dòng)輪。鋼輪應(yīng)也具有輪緣，用以導(dǎo)向和防止小車脫離軌道。
圖4.4 轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)示意圖
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物流分揀系統(tǒng)的行走小車設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
物流分揀系統(tǒng)的行走小車設(shè)計(jì)
學(xué) 院
專 業(yè)
班級(jí)學(xué)號(hào)
學(xué) 生
指導(dǎo)教師
摘要
本課題中所研究的物流分揀系統(tǒng)是一種十分先進(jìn)而高效的設(shè)備，它不但提高了物流分揀的效率、速度而且還提高了分揀工作的正確率。設(shè)計(jì)本課題的目的在于實(shí)現(xiàn)物流分揀的自動(dòng)化，提高工作效率和準(zhǔn)確率，節(jié)省人工的成本并降低作業(yè)成本。
設(shè)計(jì)中的行走小車，是物流分揀系統(tǒng)中快件傳送的一個(gè)環(huán)節(jié)，用于完成快件從上包機(jī)至分揀通道之間的傳輸工作。整個(gè)輸送過程是由程序控制的，從而達(dá)成了節(jié)省人工以及作業(yè)成本的目標(biāo)。
關(guān)鍵詞：程序 高效 正確率 自動(dòng)化 節(jié)省
目 錄
第一章 緒論··············································1
第二章 物流分揀系統(tǒng)·······································1
2.1物流分揀系統(tǒng)綜述······································1
2.2國內(nèi)外分揀系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀及趨勢··························4
2.3物流分揀系統(tǒng)的組成····································7
2.4物流分揀系統(tǒng)的特點(diǎn)····································9
2.5物流分揀系統(tǒng)的適用條件································10
2.6物流分揀系統(tǒng)的分類····································11
第三章 方案的確定·······································14
3.1小車上的輸送裝置（帶式輸送機(jī)）························14
3.1.1帶式輸送機(jī)的分類·································14
3.2.2帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)及布置方式·······················15
3.1.3輸送帶的分類·····································15
3.1.4輸送帶的選擇·····································18
3.1.5帶式輸送機(jī)中的托輥和滾筒·························19
3.1.6托輥的選擇·······································20
3.2帶式輸送機(jī)中的電機(jī)····································21
3.2.1電機(jī)綜述·········································21
3.2.2電機(jī)的分類······································22
3.2.3設(shè)計(jì)中輸送裝置電機(jī)的選擇························22
3.3小車的運(yùn)動(dòng)部件·······································24
3.3.1電動(dòng)機(jī)···········································24
3.3.2行走小車的傳動(dòng)帶································24
3.3.3小車運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌與輪子······························25
第四章 零件的選型·······································26
4.1帶式輸送機(jī)的電機(jī)選型··································26
4.2小車運(yùn)動(dòng)部件的電機(jī)選型································27
第五章 致謝·············································30
參考文獻(xiàn)·················································31
第一章 緒論
自動(dòng)分揀機(jī)是按照預(yù)先設(shè)定的計(jì)算機(jī)指令對物品進(jìn)行分揀，并將分揀出的物品送達(dá)指定位置的機(jī)械。隨著激光掃描、ti9aoma及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)分揀機(jī)在物流中的使用日益普遍。
被檢貨物經(jīng)由各種方式，如人工搬運(yùn)、機(jī)械搬運(yùn)、自動(dòng)化搬運(yùn)等送入分揀系統(tǒng)，經(jīng)合流后匯集到輸送裝置上。物品接受激光掃描儀對其條形碼的掃描，或通過其他自動(dòng)識(shí)別的方式，如光學(xué)蚊子讀取裝置、聲音識(shí)別輸入裝置等方式，將分揀信息輸入計(jì)算機(jī)中央處理器中。計(jì)算機(jī)通過將所獲得的物品信息與預(yù)先設(shè)定的信息進(jìn)行比較，將不同的被揀物品送到特定的分揀道口位置上，完成物品的分揀工作。分揀道口可暫時(shí)存放未被取走的物品。當(dāng)分揀道口滿載時(shí)，由光電控制，阻止分揀物品再次進(jìn)入分揀道口。
第二章 物流分揀系統(tǒng)
2.1 物流分揀系統(tǒng)綜述
分揀作業(yè)是物流配送中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它指的是依據(jù)顧客訂貨要求
或配送中心送貨計(jì)劃，迅速、準(zhǔn)確地將商品從儲(chǔ)位或其他區(qū)域揀出，并按照一定方式進(jìn)行分類、集中，等待配裝送貨的作業(yè)過程。分揀是配送中心作業(yè)中最繁鎖、工作量最大的環(huán)節(jié)，也是配送中心作業(yè)系統(tǒng)的核心。
如今，商品經(jīng)濟(jì)逐步深入，社會(huì)需求呈現(xiàn)出向小批量、多品種方向發(fā)展的趨勢，配送商品的種類和數(shù)量急劇增加，這使得分揀作業(yè)在配送中心作業(yè)的比重越來越大，而客戶對配送服務(wù)和質(zhì)量的要求也越來越高。分揀作業(yè)的速度和質(zhì)量直接關(guān)系到整個(gè)配送中心的信譽(yù)和服務(wù)水平，分揀系統(tǒng)的建設(shè)也成為配送中心非常重視的問題之一。
構(gòu)建分揀系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的過程。從規(guī)劃設(shè)計(jì)到實(shí)現(xiàn)，需要考慮很多因素。分揀系統(tǒng)與上游的倉儲(chǔ)系統(tǒng)以及下游的裝運(yùn)送貨系統(tǒng)都有著緊密的聯(lián)系，所以還要考慮它們之間的銜接，解決好接口的問題。
建立分揀系統(tǒng)首先應(yīng)了解分揀作業(yè)的流程，明確系統(tǒng)需要完成的任務(wù)。就實(shí)際運(yùn)作過程來看，分揀作業(yè)主要由生成揀選信息、行走或搬運(yùn)、揀貨、分類和集中四個(gè)基本環(huán)節(jié)組成。其中: 揀選信息是分揀工作的指令，一般由顧客訂單或送貨單經(jīng)加工處理而成，以揀貨單或電子信號(hào)等形式存在; 行走搬運(yùn)是分揀作業(yè)人員或機(jī)器直接接觸并拿取和移動(dòng)貨物的過程。實(shí)現(xiàn)形式主要有三種，一是人員通過步行或搭乘運(yùn)載工具到達(dá)貨物儲(chǔ)位; 二是貨物隨自動(dòng)化貨架到達(dá)人員面前; 三是無人參與的物流分揀系統(tǒng)中完全由機(jī)械自動(dòng)完成; 揀貨是按照揀選信息的指示抓取貨物并確認(rèn)的過程，是分揀作業(yè)的核心，根據(jù)貨物體積、重量、出貨頻率等的不同分為手工、機(jī)械輔助及自動(dòng)化設(shè)備等實(shí)現(xiàn)形式; 分類集中是必要時(shí)（如批量揀選
時(shí)）為了銜接出貨裝運(yùn)作業(yè)而進(jìn)行的再加工，在實(shí)際中也有人力分貨、機(jī)械輔助和自動(dòng)分貨機(jī)等實(shí)現(xiàn)形式。
分揀作業(yè)流程是分揀系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程依據(jù)，合理利用機(jī)械、自動(dòng)化設(shè)備，采用新技術(shù)可以節(jié)約作業(yè)時(shí)間、降低分揀錯(cuò)誤率，也是構(gòu)建分揀系統(tǒng)的目標(biāo)與關(guān)鍵。
分揀系統(tǒng)的發(fā)展概況
最初的分揀系統(tǒng)是完全基于人力的作業(yè)系統(tǒng)，通過人工搜索、搬運(yùn)貨物來完成貨物的提取。在這種系統(tǒng)中，書面文件的制作和查找、人工搬運(yùn)等浪費(fèi)了巨大的人力物力，作業(yè)效率低下，顯然無法滿足現(xiàn)代化物流配送對速度和準(zhǔn)確性的高要求。
圖2.1 物流分揀系統(tǒng)
隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，分揀系統(tǒng)中開始運(yùn)用各種各樣的自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和信息技術(shù)成為信息傳遞和處理的重要手段。雖然在多數(shù)的分揀系統(tǒng)中，某些作業(yè)環(huán)節(jié)還需要有人工的參與，但作業(yè)強(qiáng)度已越來越小，完全由機(jī)械完成分揀作業(yè)的物流分揀系統(tǒng)也應(yīng)運(yùn)而生。機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化成為現(xiàn)代分揀系統(tǒng)的主要特點(diǎn)與發(fā)展趨勢。
現(xiàn)代物流配送中，高科技的應(yīng)用為作業(yè)效率和質(zhì)量的提高提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保證?，F(xiàn)代化的分揀系統(tǒng)逐漸成為物流機(jī)械化系統(tǒng)、信息系統(tǒng)以及管理組織系統(tǒng)的有機(jī)組合。物流機(jī)械化系統(tǒng)主要是各種物流設(shè)備的有效組合和配置，信息系統(tǒng)是分揀信息和控制信息等流動(dòng)的載體，管理組織系統(tǒng)負(fù)責(zé)設(shè)備、人員的調(diào)度，控制系統(tǒng)總體的運(yùn)作模式。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、信息技術(shù)以及物流自動(dòng)化機(jī)械成為現(xiàn)代分揀系統(tǒng)的重要組成部分。
2.2 國內(nèi)外分揀系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀及趨勢
縱觀國內(nèi)外分揀系統(tǒng)的應(yīng)用情況可以發(fā)現(xiàn)，國外的物流配送中心傾向于采用自動(dòng)化程度很高的分揀系統(tǒng)。而在我國，由于物流業(yè)起步晚，分揀系統(tǒng)中人工作業(yè)的比例也較高。
國外物流分揀系統(tǒng)的廣泛使用
以美國、日本及歐洲為代表的發(fā)達(dá)國家，在分揀系統(tǒng)的應(yīng)用上呈現(xiàn)出自動(dòng)化程度越來越高的特點(diǎn)。物流分揀系統(tǒng)已成為發(fā)達(dá)國家大中型物流中心、配送中心或流通中心不可缺少的一部分。
圖2.2 物流分揀系統(tǒng)流水線
物流分揀系統(tǒng)（Automated Sorting System）是二戰(zhàn)后在美國、日本以及歐洲的大中型物流中心廣泛采用的一種分揀系統(tǒng)，參照郵局分揀信件自動(dòng)化的經(jīng)驗(yàn)配置而成。一般由控制裝置、分類裝置、輸送裝置及分揀道口四部分組成，它們通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)在一起，配合人工控制及相應(yīng)的人工處理環(huán)節(jié)構(gòu)成一個(gè)完整的分揀系統(tǒng)。其主要特點(diǎn)有三: 能連續(xù)、大批量地分揀貨物，分揀誤差率極低，分揀作業(yè)基本實(shí)現(xiàn)無人化。物流分揀系統(tǒng)中人員的使用僅局限于進(jìn)貨時(shí)的接貨、系統(tǒng)的控制、系統(tǒng)的經(jīng)營、管理與維護(hù)等，這恰好適應(yīng)了國外企業(yè)對減少人員使用、減輕員工勞動(dòng)強(qiáng)度、提高人員使用效率的要求，因此受到了他們的廣泛重視。
就國外進(jìn)行配送業(yè)務(wù)的行業(yè)或企業(yè)來說，自動(dòng)揀選系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用在醫(yī)藥行業(yè)、化妝品制造等行業(yè)，如日本資生堂、花王、大木等株式會(huì)社; 自動(dòng)分揀機(jī)作為物流分揀系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，因其每小時(shí)可達(dá)6,000-12,000箱的高分揀效率，在日本和歐洲也得到廣泛應(yīng)用: 日本的連鎖商業(yè)（如西友、日生協(xié)、高島屋等）和宅急便（大和、西濃、佐川等）均普遍使用自動(dòng)分揀機(jī); 在日本唱片中心，CD及錄像帶的新出版品也利用高端的機(jī)器人自動(dòng)分揀機(jī)揀貨。
然而，盡管物流分揀系統(tǒng)有非常多的優(yōu)點(diǎn)，但因其要求使用者必須具備一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件，在發(fā)達(dá)國家，物流中心、配送中心或流通中心不用物流分揀系統(tǒng)的情況也很普遍。其主要原因有兩點(diǎn):
1）一次性投資巨大，先期投入回收慢。系統(tǒng)的設(shè)備復(fù)雜，投資和運(yùn)營成本相當(dāng)高，需要可靠的貨源作保證，也許只有大型生產(chǎn)企業(yè)或?qū)I(yè)物流公司才有能力投資，小企業(yè)則無能為力。
2） 系統(tǒng)對商品外包裝要求高。為使大部分商品都能用機(jī)械進(jìn)行自動(dòng)分揀，需要采取諸如推行標(biāo)準(zhǔn)化包裝、根據(jù)分揀商品統(tǒng)一的包裝特性定制分揀機(jī)等二次措施。但要讓所有商品的供應(yīng)商都執(zhí)行國家的包裝標(biāo)準(zhǔn)是很困難的，定制分揀機(jī)又會(huì)使硬件成本上升，且越是特別的通用性就越差。
因此，除物流揀選系統(tǒng)外，國外配送中心對于計(jì)算機(jī)輔助揀選系統(tǒng)的利用也相當(dāng)普遍。在流通領(lǐng)域，特別是連鎖超市、便利店的配送中心都廣泛使用電子標(biāo)簽、RF等計(jì)算機(jī)輔助揀選系統(tǒng)。
國內(nèi)研發(fā)適合自己的分揀系統(tǒng)和技術(shù)
與整個(gè)物流業(yè)的大環(huán)境相似，我國在分揀系統(tǒng)和技術(shù)方面相對發(fā)達(dá)國家還比較落后，人工作業(yè)的情況仍比較普遍，電子標(biāo)簽、RF技術(shù)等輔助揀選系統(tǒng)的生產(chǎn)和使用還不多，物流揀選系統(tǒng)更是寥寥無幾。總的來說，我國分揀系統(tǒng)的應(yīng)用呈現(xiàn)出集約化程度低、自動(dòng)化系統(tǒng)和設(shè)備應(yīng)用范圍不廣泛的特點(diǎn)。
圖2.3 傳統(tǒng)的人工分揀
阻礙自動(dòng)化揀選系統(tǒng)發(fā)展的因素有很多，有些則是與我國整個(gè)物流業(yè)存在的問題相一致的。物流標(biāo)準(zhǔn)化就是我國物流業(yè)長期關(guān)注的一個(gè)問題。商品的條碼化、包裝的標(biāo)準(zhǔn)化等是自動(dòng)化揀選系統(tǒng)得以順利運(yùn)行的保證，而在我國，由于商品包裝箱（指運(yùn)輸包裝）上基本沒有印刷條碼，商業(yè)系統(tǒng)至今尚沒有認(rèn)真研究過運(yùn)用自動(dòng)分揀機(jī)。另外，由于一個(gè)公司或企業(yè)往往無法左右整個(gè)行業(yè)的進(jìn)展，一些大企業(yè)傾向于開發(fā)適合自己業(yè)務(wù)特點(diǎn)的系統(tǒng)，這又進(jìn)一步造成了實(shí)際中接口的障礙。自動(dòng)化設(shè)備和系統(tǒng)的價(jià)格問題也是另一個(gè)阻礙因素，小企業(yè)一般無力購進(jìn)高價(jià)設(shè)備。
如今，國際競爭日益加劇，為了發(fā)展我國物流業(yè)，國內(nèi)的許多企業(yè)和政府部門也在做更大的努力，也已取得了一定的成效。例如，隨著科技的日新月異，國內(nèi)的一些物流配送中心也開始結(jié)合自身特點(diǎn)、采用高技術(shù)含量的設(shè)備和系統(tǒng)來提高分揀配送效率。采用電子標(biāo)簽揀選系統(tǒng)，使用電子標(biāo)簽設(shè)備，大幅度提高了分揀作業(yè)速度、降低了揀貨出錯(cuò)率。
隨著對物流業(yè)的重視，國內(nèi)一些物流設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)在分揀設(shè)備的生產(chǎn)制造上也取得了一定的進(jìn)展。電子標(biāo)簽揀選系統(tǒng)，除具備電子標(biāo)簽揀選系統(tǒng)的一般優(yōu)點(diǎn)之外，還具有彈性控制揀貨作業(yè)流程、即時(shí)現(xiàn)場監(jiān)控、緊急訂單處理和缺貨通知等強(qiáng)大的功能。
在物流揀選技術(shù)和系統(tǒng)方面，物流分揀技術(shù)在20世紀(jì)70年代被引入國內(nèi)，我國的郵政系統(tǒng)最早并已多年使用自動(dòng)分揀設(shè)備，并在長期的實(shí)踐中不斷創(chuàng)新、不斷進(jìn)步。例如，郵電部相關(guān)部門相繼開發(fā)和研制出具國際水平的CORE-NT物流分揀系統(tǒng)，性價(jià)比很高的扁平郵件高速物流分揀系統(tǒng); 上海郵政通用技術(shù)設(shè)備公司研制成功了速遞郵件網(wǎng)絡(luò)化物流分揀系統(tǒng)等。
雖然在郵政系統(tǒng)外的其它行業(yè)，國內(nèi)對物流分揀系統(tǒng)的使用還非常少，但有關(guān)部門和企業(yè)正在為此做出不懈的努力?？梢钥隙?，隨著物流大環(huán)境的逐步改善，物流分揀系統(tǒng)在我國流通領(lǐng)域一定會(huì)大有用武之地。
2.3物流分揀系統(tǒng)的組成
物流分揀系統(tǒng)一般由控制裝置、分類裝置、輸送裝置及分揀道口組成。 控制裝置的作用是識(shí)別、接收和處理分揀信號(hào)，根據(jù)分揀信號(hào)的要求指示分類裝置、按商品品種、按商品送達(dá)地點(diǎn)或按貨主的類別對商品進(jìn)行自動(dòng)分類。這些分揀需求可以通過不同方式，如可通過條形碼掃描、色碼掃描、鍵盤輸入、重量檢測、語音識(shí)別、高度檢測及形狀識(shí)別等方式，輸入到分揀控制系統(tǒng)中去，根據(jù)對這些分揀信號(hào)判斷，來決定某一種商品該進(jìn)入哪一個(gè)分揀道口。
圖2.4 配送中心出口示意圖
分類裝置的作用是根據(jù)控制裝置發(fā)出的分揀指示，當(dāng)具有相同分揀信號(hào)的商品經(jīng)過該裝置時(shí)，該裝置動(dòng)作，使改變在輸送裝置上的運(yùn)行方向進(jìn)入其它輸送機(jī)或進(jìn)入分揀道口。分類裝置的種類很多，一般有推出式、浮出式、傾斜式和分支式幾種，不同的裝置對分揀貨物的包裝材料、包裝重量、包裝物底面的平滑程度等有不完全相同的要求。
輸送裝置的主要組成部分是傳送帶或輸送機(jī)，其主要作用是使待分揀商品貫通過控制裝置、分類裝置，并輸送裝置的兩側(cè)，一般要連接若干分揀道口，使分好類的商品滑下主輸送機(jī)（或主傳送帶）以便進(jìn)行后續(xù)作業(yè)。
分揀道口是已分揀商品脫離主輸送機(jī)（或主傳送帶）進(jìn)入集貨區(qū)域的通道，一般由鋼帶、皮帶、滾筒等組成滑道，使商品從主輸送裝置滑向集貨站臺(tái)，在那里由工作人員將該道口的所有商品集中后或是入庫儲(chǔ)存，或是組配裝車并進(jìn)行配送作業(yè)。
以上四部分裝置通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)在一起，配合人工控制及相應(yīng)的人工處理環(huán)節(jié)構(gòu)成一個(gè)完整的物流分揀系統(tǒng)。
圖2.5 分揀流水線
2.4物流分揀系統(tǒng)的特點(diǎn)
物流分揀系統(tǒng)主要有以下特點(diǎn)：
能連續(xù)、大批量地分揀貨物 由于采用大生產(chǎn)中使用的流水線自動(dòng)作業(yè)方式，物流分揀系統(tǒng)不受氣候、時(shí)間、人的體力等的限制，可以連續(xù)運(yùn)行，同時(shí)由于物流分揀系統(tǒng)單位時(shí)間分揀件數(shù)多，因此物流分揀系統(tǒng)的分揀能力是人工分揀系統(tǒng)可以連續(xù)運(yùn)行100個(gè)小時(shí)以上，每小時(shí)可分揀7000件包裝商品，如用人工則每小時(shí)只能分揀150件左右，同時(shí)分揀人員也不能在這種勞動(dòng)強(qiáng)度下連續(xù)工作8小時(shí)。
分揀誤差率極低 物流分揀系統(tǒng)的分揀誤差率大小主要取決于所輸入分揀信息的準(zhǔn)確性大小，這又取決于分揀信息的輸入機(jī)制，如果采用人工鍵盤或語音識(shí)別方式輸入，則誤差率在3%以上，如采用條形碼掃描輸入，除非條形碼的印刷本身有差錯(cuò)，否則不會(huì)出錯(cuò)。因此，目前物流分揀系統(tǒng)主要采用條形碼技術(shù)來識(shí)別貨物。
分揀作業(yè)基本實(shí)現(xiàn)無人化 國外建立物流分揀系統(tǒng)的目的之一就是為了減少人員的使用，減輕工員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高人員的使用效率，因此物流分揀系統(tǒng)能最大限度地減少人員的使用，基本做到無人化。分揀作業(yè)本身并不需要使用人員，人員的使用僅局限于以下工作：
（1） 送貨車輛抵達(dá)物流分揀線的進(jìn)貨端時(shí)，由人工接貨。
（2） 由人工控制分揀系統(tǒng)的運(yùn)行。
（3） 分揀線末端由人工將分揀出來的貨物進(jìn)行集載、裝車。
（4） 物流分揀系統(tǒng)的經(jīng)營、管理與維護(hù)。
如美國一公司配送中心面積為10萬平方米左右，每天可分揀近40萬件商品，僅使用400名左右員工，這其中部分人員都在從事上述（1）、（3）、（4）項(xiàng)工作，物流分揀線作到了無人化作業(yè)。
2.5物流分揀系統(tǒng)的適用條件
投資大
物流分揀系統(tǒng)本身需要建設(shè)短則40~50米，長則150~200米的機(jī)械傳輸線，還有配套的機(jī)電一體化控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及通信系統(tǒng)等，這一系統(tǒng)不僅占地面積大，動(dòng)輒2萬平方米以上，而且一般物流分揀系統(tǒng)都建在自動(dòng)主體倉庫中，這樣就要建3~4層樓高的立體倉庫，庫內(nèi)需要配備各種自動(dòng)化的搬運(yùn)設(shè)施，這絲毫不亞于建立一個(gè)現(xiàn)代化工廠所需要的硬件投資。這種巨額的先期投入要花10~20年才能收回，如果沒有可靠的貨源作保證，則有可能系統(tǒng)大都由大型生產(chǎn)企業(yè)或大型專業(yè)物流公司投資，小企業(yè)無力進(jìn)行此項(xiàng)投資。
要求高
物流分揀機(jī)只適于分揀底部平坦且具有剛性的包裝規(guī)則的商品。袋裝商品、包裝底部柔軟且凹凸不平、包裝容易變形、易破損、超長、超薄、超重、超高、不能傾覆的商品不能使用普通的自動(dòng)分揀機(jī)進(jìn)行分揀，因此為了使大部分商品都能用機(jī)械進(jìn)行自動(dòng)分揀，可以采取二條措施：一是推行標(biāo)準(zhǔn)化包裝，使大部分商品的包裝符合國家標(biāo)準(zhǔn)；二是根據(jù)所分揀的大部分商品的統(tǒng)一的包裝特性定制特定的分揀機(jī)。
2.6物流分揀系統(tǒng)的分類
1）堆塊式（Pusher sorting system）
堆塊式分揀機(jī)由鏈板式輸送機(jī)和具有獨(dú)特形狀的滑塊在鏈板間左右滑動(dòng)進(jìn)行商品分揀的推塊等組成。推塊式分揀系統(tǒng)是由推塊式分揀機(jī)，供件機(jī)，分流機(jī)，信息采集系統(tǒng)，控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等組成。
a）可適應(yīng)不同大小、重量、形狀的各種不同商品；
b）分揀時(shí)輕柔、準(zhǔn)確；
c）可向左、右兩側(cè)分揀，占地空間?。?
d）分揀時(shí)所需商品間隙小，分揀能力高達(dá)18000個(gè)/時(shí)；
e) 機(jī)身長，最長達(dá)110米，出口多。
圖2.6 滑塊式分揀系統(tǒng)
2）交叉帶式（Carbel Sorting）
由主驅(qū)動(dòng)帶式輸送機(jī)和載有小型帶式輸送機(jī)的臺(tái)車(簡稱“小車”)聯(lián)接在一起，當(dāng)“小車”移動(dòng)到所規(guī)定的分揀位置時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)皮帶，完成把商品分揀送出的任務(wù)。因?yàn)橹黩?qū)動(dòng)帶式輸送機(jī)與“小車”上的帶式輸送機(jī)呈交叉狀，故稱交叉帶式分揀機(jī)。
主要優(yōu)點(diǎn)/性能參數(shù)
a）適宜于分揀各類小件商品，如食品、化妝品、衣物等。
b）分揀出口多，可左右兩側(cè)分揀。
c）分揀能力，一般達(dá)6000~7700個(gè)/時(shí)。
根據(jù)作業(yè)現(xiàn)場的具體情況可分水平循環(huán)式或直行循環(huán)式。
3）斜導(dǎo)輪式（Line shaft Diverter）
當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)著的斜導(dǎo)輪，在平行排列的主窄幅皮帶間隙中浮上、下降時(shí)，達(dá)到商品的分揀目的。
主要優(yōu)點(diǎn)/性能參數(shù)
a)對商品沖擊力小，分揀輕柔；
b）分揀快速準(zhǔn)確；
c）適應(yīng)各類商品，只要是硬紙箱、塑料箱等平底面商品；
d）分揀出口數(shù)量多。
4）軌道臺(tái)車式分揀機(jī)（Pallet sorting system）
被分揀的物品放置在沿軌道運(yùn)行的小車托盤上，當(dāng)?shù)竭_(dá)分揀口時(shí)，臺(tái)車托盤傾斜30度，物品被分揀到指定的目的地。
主要優(yōu)點(diǎn)/性能參數(shù)
a）可三維立體布局，適應(yīng)作業(yè)工程需要。
b）可靠耐用，易維修保養(yǎng)。
c）適用于大批量產(chǎn)品的分揀，如報(bào)紙捆，米袋等。
5）搖臂式（Swing Arm Diverter）
被分揀的物品放置在鋼帶式或鏈板式輸送機(jī)上，當(dāng)?shù)竭_(dá)分揀口時(shí)，搖臂轉(zhuǎn)動(dòng)，物品沿?fù)u臂桿斜面滑到指定的目的地
主要優(yōu)點(diǎn)/性能參數(shù)
結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格較低。
6）垂直式揀選系統(tǒng)（Vertecal Picking System）
垂直式揀選系統(tǒng)(又稱折板式垂直連續(xù)升降輸送系統(tǒng))是不同樓層間平面輸送系統(tǒng)的連接裝置。根據(jù)用途和結(jié)構(gòu)的不同，有從某樓層分揀輸送至某樓層；從某樓層分揀輸送至不同的各樓層；從某樓層分揀輸送至某樓層的不同出口方向。
第三章 方案的確定
3.1 小車上的輸送裝置（帶式輸送機(jī)）
3.1.1帶式輸送機(jī)的分類
行走小車的主要構(gòu)件之一就是用于輸送快件的帶式輸送機(jī)。
帶式輸送機(jī)分類方法有多種，按運(yùn)輸物料的輸送帶結(jié)構(gòu)可分成兩類，一類是普通型帶式輸送機(jī)，這類帶式輸送機(jī)在輸送帶運(yùn)輸物料的過程中，上帶呈槽形，下帶呈平形，輸送帶有托輥托起，輸送帶外表幾何形狀均為平面；另外一類是特種結(jié)構(gòu)的帶式輸送機(jī)，各有各的輸送特點(diǎn)。
圖3.1 小車上的輸送機(jī)
3.1.2 帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)及布置方式
帶式輸送機(jī)又稱膠帶運(yùn)輸機(jī)帶式輸送機(jī)主要由以下部件組成：頭架、驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)滾筒、尾架、托輥、中間架、尾部改向裝置、卸載裝置、清掃裝置、安全保護(hù)裝置等。
電動(dòng)機(jī)通過聯(lián)軸器、減速器帶動(dòng)傳動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)或其他驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，借助于滾筒或其他驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與輸送帶之間的摩擦力，使輸送帶運(yùn)動(dòng)。
通用固定式輸送帶輸送機(jī)多采用單點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式，即驅(qū)動(dòng)裝置集中的安裝在輸送機(jī)長度的某一個(gè)位置處，一般放在機(jī)頭處。單點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式按傳動(dòng)滾筒的數(shù)目分，可分為單滾筒和雙滾筒驅(qū)動(dòng)。對每個(gè)滾筒的驅(qū)動(dòng)又可分為單電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和多電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。單筒、單電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式最簡單，在考慮驅(qū)動(dòng)方式時(shí)應(yīng)是首選方式。帶式輸送機(jī)常見典型的布置方式如圖3.2所示。
3.1.3 輸送帶的分類
輸送帶又叫運(yùn)輸帶，是用于皮帶輸送帶中起承載和運(yùn)送物料作用的橡膠與纖維、金屬復(fù)合制品，或者是塑料和織物復(fù)合的制品。皮帶輸送機(jī)在農(nóng)業(yè)、工礦企業(yè)和交通運(yùn)輸業(yè)中廣泛用于輸送各種固體塊狀和粉料狀物料或成件物品，輸送帶能連續(xù)化、高效率、大傾角運(yùn)輸，輸送帶操作安全，輸送帶使用簡便，維修容易，運(yùn)費(fèi)低廉，并能縮短運(yùn)輸距離， 降低工程造價(jià)，節(jié)省人力物力。
圖3.2 帶式輸送機(jī)典型布置方式
輸送帶是帶式輸送機(jī)的承載構(gòu)件，帶上的物料隨輸送帶一起運(yùn)行，物料根據(jù)需要可以在輸送機(jī)的端部和中間部位卸下。為此在設(shè)計(jì)中需要選擇一條恰當(dāng)?shù)妮斔蛶В酝瓿奢斔涂旒娜蝿?wù)。其分類如下
1）普通輸送帶
普通輸送帶，又稱普通棉帆布輸送帶，適用于短距離、載量中等條件下輸送物料，拉力比較低，承重有一定的限制。普通輸送帶廣泛用于建材、化工、煤炭、電力、冶金等部門，適用于常溫下輸送非腐蝕性的無尖刺的塊狀、粒狀、粉末的多種物料，如煤炭、焦炭、砂石、水泥等散物（料）或成件物品，輸送堆積密度為6.5~2.5t/m3的各種塊狀、粒狀、粉狀等松散狀物料，也可用于成體物品輸送。
圖3.3 普通輸送帶
2）尼龍輸送帶
尼龍輸送帶，其中間夾層帆布為尼龍帆布。 尼龍（NN）輸送帶具有帶體薄、強(qiáng)力高、耐沖擊，成槽性好，層間粘合力大，屈撓性優(yōu)異及使用壽命長等特點(diǎn)，適用于中長距離，較高載量，高速條件下輸送物料，廣泛用于礦山、煤場、化工、冶金、建筑、港口等部門。
尼龍輸送帶適用于常溫下輸送非腐蝕性的無尖刺的塊狀、粒狀、粉末的多種物料、如煤炭、焦炭、砂石、水泥等散物（料）或成件物品，輸送堆積密度為6.5~2.5t/m3的各種塊狀、粒狀、粉狀等松散狀物料，也可用于成體物品輸送。
特點(diǎn)：
a）帶體彈性好，耐沖擊，耐磨損。
b）屈撓性好，易于成槽。
c）不發(fā)生霉蝕。
其它輸送帶種類還有：防滑輸送帶、聚酯輸送帶、環(huán)形輸送帶、食品輸送帶、橡膠止水帶、聚酯輸送帶、阻燃輸送帶、波狀擋邊輸送帶等等，各有不同的特點(diǎn)與適用領(lǐng)域。但本次設(shè)計(jì)中所設(shè)計(jì)的帶式輸送機(jī)是一種小型機(jī)器，輸送帶的要求沒有那么嚴(yán)苛與復(fù)雜，因此從上述兩種輸送袋中進(jìn)行選擇。
圖3.4 尼龍輸送帶
3.1.4 輸送帶的選擇
本次設(shè)計(jì)中的傳送帶是小型輸送帶，用于小車在運(yùn)送貨物抵達(dá)目的地時(shí)的卸載快件。對比上述的2中輸送帶類型，初步?jīng)Q定選用尼龍輸送帶作為帶式輸送機(jī)的輸送帶。相比于普通輸送帶，我認(rèn)為尼龍輸送帶更為符合設(shè)計(jì)中的需要，也更適合小型傳送裝置的要求。
尼龍輸送帶和普通棉布芯輸送帶相比具有強(qiáng)力高、彈性好、耐沖擊、自重輕、成槽性好等優(yōu)點(diǎn)。
圖3.5 運(yùn)輸帶工作示意圖
3.1.5 帶式輸送機(jī)中的托輥和滾筒
自動(dòng)流水線中皮帶輸送上使用的小型滾筒，一般都是平行托輥，因此本次設(shè)計(jì)中也選擇托輥?zhàn)鳛閹捷斔蜋C(jī)里的滾筒。
托輥是帶式輸送機(jī)的重要部件，種類多，數(shù)量大。它占了一臺(tái)帶式輸送機(jī)總成本的35%，產(chǎn)生了70%以上的阻力，因此托輥的質(zhì)量尤為重要。
托輥的作用是支撐輸送帶和物料重量。托輥運(yùn)轉(zhuǎn)必須靈活可靠。減少輸送帶同托輥的摩擦力，對占輸送機(jī)總成本25%以上的輸送帶的壽命起著關(guān)鍵作用。雖然托輥在帶式輸送機(jī)中是一個(gè)較小部件，結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，但制造出高質(zhì)量的托輥并非易事。
判斷托輥好壞的標(biāo)準(zhǔn)有以下幾條：托輥徑向跳動(dòng)量；托輥靈活度；軸向竄動(dòng)量。
圖3.6 托輥
托輥的基本類型
托輥按其用途分類為調(diào)心托輥、緩沖托輥、槽形托輥、平行托輥。調(diào)心托輥的作用是糾正帶式輸送機(jī)的跑偏，通常輸送機(jī)的重載段上安裝回轉(zhuǎn)式槽形調(diào)心托輥，空載段上安裝平行調(diào)心托輥。緩沖托輥是根據(jù)實(shí)際情況應(yīng)用于機(jī)尾架上的，受料時(shí)，可以降低物料對皮帶的沖擊，有利于沿長皮帶的使用壽命。槽形托輥一般由兩個(gè)側(cè)托輥和一個(gè)平托輥組成，槽角度一般為30度，對于可拆卸式的帶式輸送機(jī)，槽形托輥的三個(gè)托輥互相鉸接在一起，故稱鉸接托輥。平行托輥一般為一個(gè)長輥，它安裝在承受壓力的下端故稱下托輥。
3.1.6 托輥的選擇
綜上所述，本次設(shè)計(jì)中將選擇平行調(diào)心托輥?zhàn)鳛檩斔蜋C(jī)的托輥，用來防止皮帶跑偏，使得快件可以準(zhǔn)確地被輸入、送出。托輥的材質(zhì)選擇尼龍的，其優(yōu)點(diǎn)如下：
1）尼龍托輥具有極高的耐磨性能，極低的磨擦系數(shù)，不易磨損皮帶；
2）尼龍托輥具有優(yōu)良的自潤滑性，不用注油，在惡劣條件下使用不易卡死；
3）尼龍托輥具有具有抗靜電，抗陰燃，耐老化，耐化學(xué)（酸、堿和有機(jī)溶劑）的腐蝕；
4）能承受反復(fù)沖擊、震動(dòng)；
5）尼龍托輥使用環(huán)境溫度范圍為：－40℃～80℃；
6）機(jī)械性能優(yōu)異，重量輕，安裝方便，不用維修；
7）尼龍托輥嗓音低，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，壽命長（是金屬托輥壽命的3-5倍）
從各方面看來，都十分符合物流分揀系統(tǒng)所需的輸送條件。
圖3.7 尼龍托輥
3.2 帶式輸送機(jī)中的電機(jī)
3.2.1 電機(jī)綜述
電機(jī)（英文：Electric machinery，俗稱“馬達(dá)”）是指依據(jù)電磁感應(yīng)定律實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置。在電路中用字母M表示。它的主要作用是產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，作為用電器或各種機(jī)械的動(dòng)力源。發(fā)電機(jī)在電路中用字母G表示。它的主要作用是利用機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，目前最常用的是，利用熱能、水能等推動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子來發(fā)電。
圖3.8 微型直流電機(jī)
3.2.2 電機(jī)的分類
1）按工作電源種類劃分：可分為直流電機(jī)和交流電機(jī)。
a）直流電動(dòng)機(jī)按結(jié)構(gòu)及工作原理可劃分：無刷直流電動(dòng)機(jī)和有刷直流電動(dòng)機(jī)。
b）交流電機(jī)可劃分：單相電機(jī)和三相電機(jī)。
2）按結(jié)構(gòu)和工作原理可劃分：可分為直流電動(dòng)機(jī)、異步電動(dòng)機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)。
a）同步電機(jī)可劃分：永磁同步電動(dòng)機(jī)、磁阻同步電動(dòng)機(jī)和磁滯同步電動(dòng)機(jī)。
b）異步電機(jī)可劃分：感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和交流換向器電動(dòng)機(jī)。
3）按起動(dòng)與運(yùn)行方式可劃分：電容起動(dòng)式單相異步電動(dòng)機(jī)、電容運(yùn)轉(zhuǎn)式單相異步電動(dòng)機(jī)、電容起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)式單相異步電動(dòng)機(jī)和分相式單相異步電動(dòng)機(jī)。
3.2.3 設(shè)計(jì)中輸送裝置電機(jī)的選擇
經(jīng)查閱相關(guān)資料后，初步選定傳動(dòng)電機(jī)的類型為無刷直流電動(dòng)機(jī)。
無刷直流電機(jī)由電動(dòng)機(jī)主體和驅(qū)動(dòng)器組成，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。無刷電機(jī)是指無電刷和換向器（或集電環(huán)）的電機(jī)，又稱無換向器電機(jī)。早在上世紀(jì)誕生電機(jī)的時(shí)候，產(chǎn)生的實(shí)用性電機(jī)就是無刷形式，即交流鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，這種電動(dòng)機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用。但是，異步電動(dòng)機(jī)有許多無法克服的缺陷，以致電機(jī)技術(shù)發(fā)展緩慢。本世紀(jì)中葉誕生了晶體管，因而采用晶體管換向電路代替電刷與換向器的直流無刷電機(jī)就應(yīng)運(yùn)而生了。這種新型無刷電機(jī)稱為電子換向式直流電機(jī)，它克服了第一代無刷電機(jī)的缺陷。
它有如下特點(diǎn)：
1） 可替代直流電機(jī)調(diào)速、變頻器+變頻電機(jī)調(diào)速、異步電機(jī)+減速機(jī)調(diào)速；
2） 具有傳統(tǒng)直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又取消了碳刷、滑環(huán)結(jié)構(gòu)；
3） 可以低速大功率運(yùn)行，可以省去減速機(jī)直接驅(qū)動(dòng)大的負(fù)載；
4） 體積小、重量輕、出力大；
5） 轉(zhuǎn)矩特性優(yōu)異，中、低速轉(zhuǎn)矩性能好，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，啟動(dòng)電流??；
6） 無級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍廣，過載能力強(qiáng)；
7） 軟啟軟停、制動(dòng)特性好，可省去原有的機(jī)械制動(dòng)或電磁制動(dòng)裝置；
8） 效率高，電機(jī)本身沒有勵(lì)磁損耗和碳刷損耗，消除了多級(jí)減速耗，綜合節(jié)電率可達(dá)20%~60%。
9） 可靠性高，穩(wěn)定性好，適應(yīng)性強(qiáng)，維修與保養(yǎng)簡單；
10）耐顛簸震動(dòng)，噪音低，震動(dòng)小，運(yùn)轉(zhuǎn)平滑，壽命長；
圖3.9 無刷直流電機(jī)
3.3 小車的運(yùn)動(dòng)部件
3.3.1 電動(dòng)機(jī)
在3.8.2中已有關(guān)于電機(jī)的介紹，因此這里直接選擇直流無刷電動(dòng)機(jī)作為小車運(yùn)動(dòng)部件的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
3.3.2 行走小車的傳動(dòng)帶
在行走小車的設(shè)計(jì)中，除了輸送裝置用到了皮帶，還有小車本身的運(yùn)動(dòng)裝置也需要用到皮帶，用于連接小車驅(qū)動(dòng)輪與電機(jī)，以及連接滾筒與電機(jī)，從而使小車能夠運(yùn)動(dòng)，使輸送帶能夠運(yùn)行。
本次設(shè)計(jì)中選擇平帶作為傳動(dòng)帶。平帶是傳動(dòng)帶的一種，包括普通平帶、編織帶、復(fù)合平帶、高速帶等。
由于普通平帶過載能力較小，耐熱、油能力較差；編織帶有傳送功率小，易松弛的問題；高速帶的性能遠(yuǎn)超出設(shè)計(jì)所需，因此，這里選擇復(fù)合平帶作為傳送帶。
圖4.2 平帶
3.3.3 小車運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌與輪子
關(guān)于小車運(yùn)動(dòng)中使用的導(dǎo)軌，準(zhǔn)備采用類似于火車軌道的鋼軌結(jié)構(gòu)，將鋼軌環(huán)繞一圈形成環(huán)形軌道，完成從上包口到分揀口的鏈接。
本次設(shè)計(jì)中，所用鋼軌尺寸將遠(yuǎn)小于真實(shí)的火車鋼軌，僅參考其模式。另外，因小車所需承載的物件質(zhì)量并不大，最多為40Kg，即使再加上小型的帶式輸送機(jī)質(zhì)量，也不需要采用軌枕來分?jǐn)倝毫Γ虼嗽O(shè)計(jì)中省去了軌枕部分。鋼軌界面如圖4.3所示：
圖4.3 鋼軌截面示意圖
小車的輪子初步定為4輪運(yùn)動(dòng)，其設(shè)計(jì)思路也借鑒火車的轉(zhuǎn)向架，但設(shè)計(jì)較之簡單很多，主要是采用其中的輪對組成，將其中一對輪對輪設(shè)計(jì)成主動(dòng)輪，由無刷直流電機(jī)提供動(dòng)力，傳動(dòng)帶傳遞動(dòng)力，而另一對即為從動(dòng)輪。鋼輪應(yīng)也具有輪緣，用以導(dǎo)向和防止小車脫離軌道。
圖4.4 轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)示意圖
第四章 零部件的選型
4.1帶式輸送機(jī)的電機(jī)選型
電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩主要是客服負(fù)載慣量，只要加速到同步轉(zhuǎn)速后，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩只用來客服摩擦轉(zhuǎn)矩。因此負(fù)載轉(zhuǎn)矩最大時(shí)應(yīng)是啟動(dòng)的瞬間。
設(shè)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的時(shí)刻t=0，電機(jī)的角速度ω=0，從零加速到同步轉(zhuǎn)速時(shí)是勻加速運(yùn)動(dòng)，加速時(shí)間是0.2s，穩(wěn)定速度是2π/s，則啟動(dòng)時(shí)的等效轉(zhuǎn)矩為：
M=J·=5.23×10-5·n·J
式中J——負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（g·cm）
n——電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速（r/min）
設(shè)物體質(zhì)量m=40kg，輥輪轉(zhuǎn)速n=40r/min,輥輪半徑r=2.5cm
J物=m物r2=40×2.52=250000g/cm2
物重 W=40kg×9.8N/kg=392N
摩擦力 F`=μW=0.045×392=17.64N
物體作用在2個(gè)輥筒上，所以實(shí)際摩擦力
F=F`=×17.64N=8.82N
m輥≈500g
J輥=mr2=500××2.52=1562.5g·cm2
電動(dòng)機(jī)應(yīng)提供的轉(zhuǎn)矩為
M=5.25×10-5·n·（J物+ J輥）+F·r
=5.25×10-5×40×（250000+1562.5）+8.82×2.5=550N·cm
20×0.1
1000×0.83
假設(shè)工作阻力為20N
則輥筒所需功率PW== =2.4W
需要電動(dòng)機(jī)的功率Pd===2.8W
4.2小車運(yùn)動(dòng)部件的電機(jī)選型
P=Fvk/η 1）
式中P——電機(jī)功率（W）
F——牽引力（N）
k——常數(shù)（一般為1.2-2倍）
η——傳動(dòng)效率（一般為0.8）
v——速度（m/s）
在勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，牽引力F等于小車在軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力，F(xiàn)=μG，μ是摩擦系數(shù)，與輪子和導(dǎo)軌的狀態(tài)有關(guān)。
啟動(dòng)過程中，小車從靜止加速到最高速，還需要另一個(gè)加速的力，F(xiàn)=ma，m是小車和負(fù)載的總質(zhì)量，a是加速度，要求加速時(shí)間越短，a越大，F(xiàn)也越大。
所以牽引力還要加上這一部分。可以把上面考慮摩擦力計(jì)算出的功率乘以一個(gè)系數(shù)k（可取1.2-2倍）作為總功率。k越大，加速能力越強(qiáng)。
牽引力F=μG 2）
式中G——重力（N）
重力G=mg
式中m——為小車與負(fù)載的總重量（kg）
設(shè)小車與負(fù)載中100kg，g=9.8N/kg
G=mg=100kg×9.8N/kg=980N 3）
查表得有滾珠軸承的料車-鋼軌之間的摩擦系數(shù)μ=0.09
將3）帶入2）得
F=μG=980×0.09=88.2N 4）
將4）帶入1）得
P=Fvk/η=88.2×0.6×2/0.8=132.3W
致謝
設(shè)計(jì)工作基本結(jié)束。在設(shè)計(jì)過程中，我的到了許多老師的悉心指導(dǎo)。在方案的確定、和可行性討論中，為我提供了不少參考意見，幫我分析思路，開拓視野。對于設(shè)計(jì)中的一些細(xì)節(jié)問題，我的到了很多同學(xué)的熱心幫助，本設(shè)計(jì)能順利完成和周圍同學(xué)的幫助是分不開的。
在這里，謹(jǐn)向曾經(jīng)幫助過我的老師和同學(xué)們致以深深的謝意。也感謝教過我的學(xué)校老師們，每一位老師的悉心教導(dǎo)都是我完成這篇論文的基礎(chǔ)。最后，感謝各位答辯的老師們。
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