物流分揀系統(tǒng)的行走小車(chē)設(shè)計(jì)【快遞物流分揀】【說(shuō)明書(shū)+CAD+SOLIDWORKS】

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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(lèi)、集中，等待配裝送貨的作業(yè)過(guò)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(shì)，配送商品的種類(lèi)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(lái)越大，而客戶(hù)對(duì)配送服務(wù)和質(zhì)量的要求也越來(lái)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(wèn)題之一。 構(gòu)建分揀系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)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(cāng)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(wèn)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(guò)程來(lái)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(lèi)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?huà)泦位螂娮有盘?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(guò)程。實(shí)現(xiàn)形式主要有三種，一是人員通過(guò)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(wú)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(guò)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(lèi)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(guò)人工搜索、搬運(yùn)貨物來(lái)完成貨物的提取。在這種系統(tǒng)中，書(shū)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(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代化物流配送對(duì)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(kāi)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(lái)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(shì)。 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(guó)內(nèi)外分揀系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀及趨勢(shì) 縱觀(guān)國(guó)內(nèi)外分揀系統(tǒng)的應(yīng)用情況可以發(fā)現(xiàn)，國(guó)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(guó)，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(guó)外物流分揀系統(tǒng)的廣泛使用 以美國(guó)、日本及歐洲為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家，在分揀系統(tǒng)的應(yīng)用上呈現(xiàn)出自動(dòng)化程度越來(lái)越高的特點(diǎn)。物流分揀系統(tǒng)已成為發(fā)達(dá)國(guó)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(xiàn) 物流分揀系統(tǒng)（Automated Sorting System）是二戰(zhàn)后在美國(guó)、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(lèi)裝置、輸送裝置及分揀道口四部分組成，它們通過(guò)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(wú)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(yíng)、管理與維護(hù)等，這恰好適應(yīng)了國(guó)外企業(yè)對(duì)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(guó)外進(jìn)行配送業(yè)務(wù)的行業(yè)或企業(yè)來(lái)說(shuō)，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(guó)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(yíng)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(wú)能為力。 2） 系統(tǒng)對(duì)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(guó)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(guó)外配送中心對(duì)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(guó)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(guó)在分揀系統(tǒng)和技術(shù)方面相對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)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(wú)幾?？偟膩?lái)說(shuō)，我國(guó)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(guó)整個(gè)物流業(yè)存在的問(wèn)題相一致的。物流標(biāo)準(zhǔn)化就是我國(guó)物流業(yè)長(zhǎng)期關(guān)注的一個(gè)問(wèn)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(guó)，由于商品包裝箱（指運(yùn)輸包裝）上基本沒(méi)有印刷條碼，商業(yè)系統(tǒng)至今尚沒(méi)有認(rèn)真研究過(guò)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(wú)法左右整個(gè)行業(yè)的進(jìn)展，一些大企業(yè)傾向于開(kāi)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(wèn)題也是另一個(gè)阻礙因素，小企業(yè)一般無(wú)力購(gòu)進(jìn)高價(jià)設(shè)備。 如今，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)日益加劇，為了發(fā)展我國(guó)物流業(yè)，國(guó)內(nèi)的許多企業(yè)和政府部門(mén)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(guó)內(nèi)的一些物流配送中心也開(kāi)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(lái)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(duì)物流業(yè)的重視，國(guó)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(chǎng)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(guó)內(nèi)，我國(guó)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(zhǎng)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(mén)相繼開(kāi)發(fā)和研制出具國(guó)際水平的CORE-NT物流分揀系統(tǒng)，性?xún)r(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(guó)內(nèi)對(duì)物流分揀系統(tǒng)的使用還非常少，但有關(guān)部門(mén)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(guó)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(lèi)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(lèi)裝置、按商品品種、按商品送達(dá)地點(diǎn)或按貨主的類(lèi)別對(duì)商品進(jìn)行自動(dòng)分類(lèi)。這些分揀需求可以通過(guò)不同方式，如可通過(guò)條形碼掃描、色碼掃描、鍵盤(pán)輸入、重量檢測(cè)、語(yǔ)音識(shí)別、高度檢測(cè)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(duì)這些分揀信號(hào)判斷，來(lái)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(lèi)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(guò)該裝置時(shí)，該裝置動(dòng)作，使改變?cè)谳斔脱b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(lèi)裝置的種類(lèi)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(duì)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(guò)控制裝置、分類(lèi)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(lèi)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(kù)儲(chǔ)存，或是組配裝車(chē)并進(jìn)行配送作業(yè)。 以上四部分裝置通過(guò)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(xiàn) 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(xiàn)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(pán)或語(yǔ)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(lái)識(shí)別貨物。 分揀作業(yè)基本實(shí)現(xiàn)無(wú)人化 國(guó)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(wú)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(chē)輛抵達(dá)物流分揀線(xiàn)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(xiàn)末端由人工將分揀出來(lái)的貨物進(jìn)行集載、裝車(chē)。 （4） 物流分揀系統(tǒng)的經(jīng)營(yíng)、管理與維護(hù)。 如美國(guó)一公司配送中心面積為10萬(wàn)平方米左右，每天可分揀近40萬(wàn)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(xiàn)作到了無(wú)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(zhǎng)則150~200米的機(jī)械傳輸線(xiàn)，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(wàn)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(cāng)庫(kù)中，這樣就要建3~4層樓高的立體倉(cāng)庫(kù)，庫(kù)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(chǎng)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(méi)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(zhuān)業(yè)物流公司投資，小企業(yè)無(wú)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(zhǎng)、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(guó)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(lèi) 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(zhǎng)，最長(zhǎng)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(chē)(簡(jiǎn)稱(chēng)“小車(chē)”)聯(lián)接在一起，當(dāng)“小車(chē)”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(chē)”上的帶式輸送機(jī)呈交叉狀，故稱(chēng)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(lèi)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(chǎng)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(duì)商品沖擊力小，分揀輕柔； b）分揀快速準(zhǔn)確； c）適應(yīng)各類(lèi)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(chē)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(chē)托盤(pán)上，當(dāng)?shù)竭_(dá)分揀口時(shí)，臺(tái)車(chē)托盤(pán)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(jiǎn)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(chēng)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(chē)上的輸送裝置（帶式輸送機(jī)） 3.1 帶式輸送機(jī)的分類(lèi) 行走小車(chē)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(lèi)方法有多種，按運(yùn)輸物料的輸送帶結(jié)構(gòu)可分成兩類(lèi)，一類(lèi)是普通型帶式輸送機(jī)，這類(lèi)帶式輸送機(jī)在輸送帶運(yùn)輸物料的過(guò)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(lèi)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(chē)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(chēng)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(guò)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(zhǎng)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(duì)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(jiǎn)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(jiàn)典型的布置方式如圖3.2所示。 3.3 輸送帶的分類(lèi) 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?gòu)?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(jiǎn)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(lèi)如下 1）普通輸送帶 普通輸送帶，又稱(chēng)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(mén)，適用于常溫下輸送非腐蝕性的無(wú)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?xún)?yōu)異及使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，適用于中長(zhǎng)距離，較高載量，高速條件下輸送物料，廣泛用于礦山、煤場(chǎng)、化工、冶金、建筑、港口等部門(mén)。 尼龍輸送帶適用于常溫下輸送非腐蝕性的無(wú)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(lèi)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(méi)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(chē)在運(yùn)送貨物抵達(dá)目的地時(shí)的卸載快件。對(duì)比上述的2中輸送帶類(lèi)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(xiàn)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(lèi)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(duì)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(lèi)型 托輥按其用途分類(lèi)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(duì)皮帶的沖擊，有利于沿長(zhǎng)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(duì)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(chēng)鉸接托輥。平行托輥一般為一個(gè)長(zhǎng)輥，它安裝在承受壓力的下端故稱(chēng)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(lái)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(rùn)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(zhǎng)（是金屬托輥壽命的3-5倍） 從各方面看來(lái)，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(chēng)“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(lái)發(fā)電。 圖3.8 微型直流電機(jī) 3.8.2 電機(jī)的分類(lèi) 1）按工作電源種類(lèi)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(wú)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：?jiǎn)蜗嚯姍C(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(lèi)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(guò)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(méi)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(chǎng)。通電啟動(dòng)后，轉(zhuǎn)子繞組因與磁場(chǎng)間存在著相對(duì)運(yùn)動(dòng)而感生電動(dòng)勢(shì)和電流，即旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子存在相對(duì)轉(zhuǎn)速，并與磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)起來(lái)，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(jiǎn)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(wú)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(chē)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(wú)刷電動(dòng)機(jī)作為小車(chē)運(yùn)動(dòng)部件的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。 圖4.1 無(wú)刷直流電機(jī) 無(wú)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(wú)刷電機(jī)是指無(wú)電刷和換向器（或集電環(huán)）的電機(jī)，又稱(chēng)無(wú)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(wú)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(wú)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(wú)刷電機(jī)就應(yīng)運(yùn)而生了。這種新型無(wú)刷電機(jī)稱(chēng)為電子換向式直流電機(jī)，它克服了第一代無(wú)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?xún)?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(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍廣，過(guò)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(méi)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(jiǎn)單； 10）耐顛簸震動(dòng)，噪音低，震動(dòng)小，運(yùn)轉(zhuǎn)平滑，壽命長(zhǎng)； 4.2 行走小車(chē)的傳動(dòng)帶 在行走小車(chē)的設(shè)計(jì)中，除了輸送裝置用到了皮帶，還有小車(chē)本身的運(yùn)動(dòng)裝置也需要用到皮帶，用于連接小車(chē)驅(qū)動(dòng)輪與電機(jī)，以及連接滾筒與電機(jī)，從而使小車(chē)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(guò)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(wèn)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(chē)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌與輪子 關(guān)于小車(chē)運(yùn)動(dòng)中使用的導(dǎo)軌，準(zhǔn)備采用類(lèi)似于火車(chē)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(chē)鋼軌，僅參考其模式。另外，因小車(chē)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(lái)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(chē)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(chē)的轉(zhuǎn)向架，但設(shè)計(jì)較之簡(jiǎn)單很多，主要是采用其中的輪對(duì)組成，將其中一對(duì)輪對(duì)輪設(shè)計(jì)成主動(dòng)輪，由無(wú)刷直流電機(jī)提供動(dòng)力，傳動(dòng)帶傳遞動(dòng)力，而另一對(duì)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(chē)脫離軌道。 圖4.4 轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)示意圖 參考文獻(xiàn) [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. 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