叢蘭強(qiáng)，辛紅

一種自動(dòng)堆垛式碼垛機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

叢蘭強(qiáng)1，辛紅2

（1.山東信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山東 濰坊 261061；2.濰坊職業(yè)學(xué)院，山東 濰坊 262737）

設(shè)計(jì)了一種堆垛式碼垛機(jī)構(gòu)，碼垛作業(yè)是倉(cāng)儲(chǔ)貨物出入庫(kù)都要面臨的問(wèn)題，如何合理、高效地實(shí)現(xiàn)出入庫(kù)貨物的碼垛作業(yè)也關(guān)系著貨架倉(cāng)儲(chǔ)的出入庫(kù)效率。堆垛式碼垛機(jī)構(gòu)很好地契合了貨架倉(cāng)儲(chǔ)的特點(diǎn)，與倉(cāng)儲(chǔ)貨架完美的結(jié)合在一起，將之前貨物先出入庫(kù)后單獨(dú)碼垛的兩步作業(yè)合二為一，降低了貨架倉(cāng)儲(chǔ)成本，提高了貨物出入庫(kù)效率，為貨架倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)提供了完美的出入庫(kù)碼垛方案。

貨架倉(cāng)儲(chǔ)；堆垛；碼垛機(jī)構(gòu)；密集倉(cāng)儲(chǔ)

1 前言

貨架式倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)入中國(guó)發(fā)展多年，從之前的簡(jiǎn)易式貨架倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)到自動(dòng)化立庫(kù)，到目前比較流行的密集式倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)，其自動(dòng)化程度、空間利用率、占地面積、倉(cāng)儲(chǔ)效率等都有了很大的提高。應(yīng)貨架式倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的快速發(fā)展，使其相關(guān)的產(chǎn)品也得到了快速的升級(jí)換代，如叉車、AGV小車、堆垛機(jī)、機(jī)器人、穿梭板等相關(guān)出入庫(kù)設(shè)備也迅速形成了自己的產(chǎn)業(yè)鏈，在物流裝備行業(yè)迅速發(fā)展成為專業(yè)化的產(chǎn)品[1]。不同的貨架倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)選擇搭配的出入庫(kù)設(shè)備也不一樣，一般駛?cè)胧截浖苤饕钆洳孳嚮蛘吒呒懿孳噥?lái)滿足出入庫(kù)要求，但叉車需要人工操作，不僅出入庫(kù)效率低而且高層貨架叉車取貨的事故時(shí)有發(fā)生。AGV小車作為貨物出入庫(kù)的流動(dòng)設(shè)備，其靈活性使其受到了更多的青睞，但其造價(jià)較高且只是實(shí)現(xiàn)了貨物的搬運(yùn)，適用范圍并不廣。堆垛機(jī)也可以實(shí)現(xiàn)貨物的出入庫(kù)操作，堆垛機(jī)只能實(shí)現(xiàn)一次出入庫(kù)一件托盤貨物或者箱式貨物，對(duì)于出入庫(kù)效率要求比較高的倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)不能滿足其出入庫(kù)條件。很多有條件的企業(yè)也購(gòu)買了機(jī)器人來(lái)進(jìn)行出庫(kù)碼垛，機(jī)器人碼垛購(gòu)買成本、后期維護(hù)成本較高，一般的企業(yè)只能望而卻步。密集式穿梭板倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)從單向發(fā)展到雙向、穿梭板的使用數(shù)量下降、成本降低、存儲(chǔ)密度增加是一種存儲(chǔ)密集較高的倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)。但穿梭板倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)中穿梭板在貨架層之間的移動(dòng)以及貨物的出入庫(kù)都要依靠堆垛機(jī)的升降來(lái)完成，出入庫(kù)過(guò)度依賴堆垛機(jī)的數(shù)量，限制了密集式穿梭板倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的市場(chǎng)應(yīng)用。

本文研究設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)化的堆垛式碼垛機(jī)構(gòu)，其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、效率高等出入庫(kù)特點(diǎn)，自動(dòng)堆垛式碼垛機(jī)構(gòu)可以搭配相應(yīng)的貨架倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)貨物的快速碼垛出入庫(kù)作業(yè)[2]。

2 堆垛式碼垛機(jī)構(gòu)

堆垛式碼垛機(jī)構(gòu)碼垛好的四件貨物準(zhǔn)備出庫(kù)如圖1所示。

1—?dú)飧淄瓢鍣C(jī)構(gòu)；2—傳送帶機(jī)構(gòu)；3—齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；4—碼垛平臺(tái)機(jī)構(gòu)；5—固定輥?zhàn)訖C(jī)構(gòu)；6—出庫(kù)碼垛貨物。

傳統(tǒng)出庫(kù)方式一般都是單件托盤貨物出庫(kù)，出庫(kù)后由專業(yè)人員、叉車、機(jī)器人進(jìn)行碼垛作業(yè)，不是效率低就是成本高，已不能滿足日益增長(zhǎng)的物流倉(cāng)儲(chǔ)貨架的需求。自動(dòng)堆垛式碼垛機(jī)構(gòu)主要由氣缸推板機(jī)構(gòu)、傳送帶機(jī)構(gòu)、齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、碼垛平臺(tái)機(jī)構(gòu)、固定輥?zhàn)訖C(jī)構(gòu)5部分組成。氣缸推板機(jī)構(gòu)是由固定于天軌上的直線氣缸帶動(dòng)固定板進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，固定板上轉(zhuǎn)動(dòng)副固定一塊可順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的推板，因逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)固定板阻礙其運(yùn)動(dòng)，固其只能順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，貨物由傳送帶輸送推動(dòng)推板順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，貨物遠(yuǎn)離推板時(shí)，由于重力作用推板自然下垂，在氣缸的帶動(dòng)下推貨物至碼垛平臺(tái)機(jī)構(gòu)活動(dòng)輥?zhàn)犹帯魉蛶C(jī)構(gòu)可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)其尺寸，也可用輥?zhàn)咏M代替。齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是將齒條固定于豎直導(dǎo)軌之中，碼垛平臺(tái)的前后各有4個(gè)齒輪與豎直軌道中的齒條嚙合，通過(guò)控制中心可以實(shí)現(xiàn)碼垛平臺(tái)的精確定位，齒輪齒條機(jī)構(gòu)嚙合使得此傳動(dòng)機(jī)構(gòu)更加穩(wěn)固。碼垛平臺(tái)機(jī)構(gòu)由齒輪帶動(dòng)在控制中心的指令下上下移動(dòng)，下部的電機(jī)可帶動(dòng)輥?zhàn)愚D(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)碼垛貨物的傳輸，電機(jī)隨著碼垛平臺(tái)上下移動(dòng)。自動(dòng)堆垛式碼垛機(jī)構(gòu)設(shè)立于自動(dòng)化貨架倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的出入庫(kù)端，主要實(shí)現(xiàn)貨物碼垛出庫(kù)的作業(yè)。堆垛式碼垛機(jī)構(gòu)可高效地進(jìn)行出庫(kù)作業(yè)，貨物經(jīng)過(guò)傳輸至出庫(kù)口，進(jìn)入堆垛式碼垛機(jī)構(gòu)的傳送帶，傳送帶在電機(jī)的帶動(dòng)下將貨物送至碼垛平臺(tái)機(jī)構(gòu)，在運(yùn)送第一件貨物時(shí)，傳送帶接到指令，電機(jī)驅(qū)動(dòng)傳送帶將貨物送至碼垛平臺(tái)，碼垛平臺(tái)上的輥?zhàn)佑呻姍C(jī)帶動(dòng)將貨物傳輸至平臺(tái)之上。第二件貨物傳輸至傳送帶時(shí)，碼垛平臺(tái)機(jī)構(gòu)接到指令帶動(dòng)貨物通過(guò)齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)下降一個(gè)貨物的高度，傳送帶將第二件貨物輸送至第一件貨物附近，此時(shí)傳送帶電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，傳送帶處于靜止?fàn)顟B(tài)，氣缸推板機(jī)構(gòu)推板在直線氣缸的推動(dòng)下將第二件貨物推到第一件貨物的正上方，接著傳送帶繼續(xù)傳輸貨物，碼垛平臺(tái)在控制中心的指令下繼續(xù)下降一個(gè)貨物的高度，之后的碼垛貨物以此類推，從而實(shí)現(xiàn)貨物的自動(dòng)碼垛作業(yè)。貨物碼垛完畢之后，碼垛平臺(tái)收到指令帶動(dòng)碼垛貨物降至堆垛式碼垛機(jī)構(gòu)的最低端，堆垛式碼垛機(jī)構(gòu)上的輥?zhàn)咏M在電機(jī)的帶動(dòng)下，將碼垛好的貨物輸送至固定輥?zhàn)訖C(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)貨物的碼垛出庫(kù)。

3 堆垛式碼垛機(jī)構(gòu)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)

堆垛式碼垛機(jī)構(gòu)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)如圖2所示。

1—倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)貨架；2—堆垛式碼垛機(jī)構(gòu)。

堆垛式碼垛機(jī)構(gòu)配合密集式貨架倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)倉(cāng)儲(chǔ)貨物的快速碼垛出庫(kù)，根據(jù)客戶對(duì)出庫(kù)的需求，按實(shí)際情況可設(shè)置堆垛式碼垛機(jī)構(gòu)的組數(shù)，當(dāng)要求出庫(kù)效率較高時(shí)可配合多組堆垛式碼垛機(jī)構(gòu)，也可在倉(cāng)庫(kù)的前后端各配備數(shù)組堆垛式碼垛機(jī)構(gòu)，這樣可以大大提高貨物碼垛出庫(kù)的效率。比如冷庫(kù)中的箱式貨物不方便人工搬運(yùn)，如果出庫(kù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)冷凍貨物就會(huì)降溫，質(zhì)量很難保證，此時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況需要，配備多組堆垛式碼垛機(jī)構(gòu)進(jìn)行貨物的出庫(kù)作業(yè)。此外，電商倉(cāng)儲(chǔ)、食品、藥品等箱式貨物都可以采用堆垛式碼垛機(jī)構(gòu)進(jìn)行碼垛出庫(kù)[3]。堆垛式碼垛機(jī)構(gòu)可以根據(jù)貨架的高度、貨物箱體的尺寸、出庫(kù)面積進(jìn)行設(shè)計(jì)，在滿足出庫(kù)要求的情況下，盡可能地降低其成本。堆垛式碼垛機(jī)構(gòu)不僅可以搭配貨架倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行碼垛出庫(kù)，還可以對(duì)入庫(kù)的箱式貨物進(jìn)行碼垛入庫(kù)?？稍诙讯馐酱a垛機(jī)構(gòu)低部配置轉(zhuǎn)輪，可移動(dòng)式的堆垛式碼垛機(jī)構(gòu)降低了貨架倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的成本，提高了出入庫(kù)碼垛的靈活性，使得出入庫(kù)碼垛不再單單依靠出入庫(kù)碼垛設(shè)備?？梢苿?dòng)式碼垛機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)堆垛式碼垛機(jī)構(gòu)對(duì)箱體貨物卸貨的同時(shí)對(duì)貨物進(jìn)行碼垛，實(shí)現(xiàn)貨物的碼垛入庫(kù)、碼垛存儲(chǔ)。堆垛式碼垛機(jī)構(gòu)的各組成部分基本都是標(biāo)準(zhǔn)件，采購(gòu)方便、價(jià)格較低、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)使其應(yīng)用更加廣泛[4]。堆垛式碼垛機(jī)構(gòu)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)與堆垛機(jī)自動(dòng)化立庫(kù)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)最大的不同，就是貨物出庫(kù)的方式不同。堆垛式碼垛機(jī)構(gòu)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)將貨物出庫(kù)與碼垛結(jié)合在一起，不僅精簡(jiǎn)了作業(yè)步驟而且還提高了作業(yè)效率，降低了倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的成本。堆垛機(jī)自動(dòng)化立庫(kù)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)中的堆垛機(jī)僅僅將一件托盤貨物進(jìn)行出入庫(kù)作業(yè)，并不能將其碼垛打包，這就勢(shì)必需要后續(xù)的作業(yè)對(duì)貨物進(jìn)行碼垛打包，這樣勢(shì)必會(huì)提高倉(cāng)儲(chǔ)成本、增加占地面積、降低空間利用率[5]。堆垛式碼垛機(jī)構(gòu)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)與密集式穿梭板倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)相比，密集式穿梭板倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)貨物出庫(kù)時(shí)也要借助堆垛機(jī)或者升降平臺(tái)對(duì)貨物進(jìn)行出入庫(kù)作業(yè)，不能對(duì)貨物進(jìn)行碼垛打包處理。密集式穿梭板倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)出入庫(kù)可以搭配自動(dòng)堆垛式碼垛機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)貨物碼垛打包出入庫(kù)，取密集式穿梭板倉(cāng)儲(chǔ)貨架的高存儲(chǔ)率的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合自動(dòng)堆垛式碼垛機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)貨物的密集存儲(chǔ)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)貨物快速的碼垛出入庫(kù)作業(yè)，滿足客戶在占地面積小的廠房要求高存儲(chǔ)率和高出入庫(kù)效率的要求[6]。綜上所述，堆垛式碼垛機(jī)構(gòu)具有其結(jié)構(gòu)優(yōu)越性及靈活性，可搭配多種密集式貨架倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)貨物的快速碼垛出入庫(kù)。堆垛式碼垛機(jī)構(gòu)尺寸可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行尺寸設(shè)計(jì)，使堆垛式碼垛機(jī)構(gòu)在貨架倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)中的應(yīng)用更廣、實(shí)用性更強(qiáng)。堆垛式碼垛機(jī)構(gòu)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的適用范圍更廣，可滿足多種不同貨物的快速出入庫(kù)存儲(chǔ)。

4 結(jié)論

自動(dòng)堆垛式碼垛機(jī)構(gòu)可配合多種貨架倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行出入庫(kù)碼垛作業(yè)，與人工、機(jī)器人出入庫(kù)碼垛作業(yè)相比具有降低成本、提高效率、提高空間使用率等優(yōu)點(diǎn)。自動(dòng)堆垛式碼垛機(jī)構(gòu)將貨物的出入庫(kù)和碼垛作業(yè)合二為一，減少了倉(cāng)庫(kù)用地的使用面積，提升了倉(cāng)庫(kù)空間使用率，降低了倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的成本，為貨架倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)碼垛打包出入庫(kù)作業(yè)提供了很好的解決方案。移動(dòng)式碼垛機(jī)構(gòu)應(yīng)用更加靈活，就像叉車一樣可靈活變換位置，但其碼垛效率、造價(jià)成本、使用成本與叉車相比大大降低。自動(dòng)堆垛式碼垛機(jī)構(gòu)的這些優(yōu)點(diǎn)可使其在貨架倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)中應(yīng)用更加貼合實(shí)際，在電商、物流、冷庫(kù)等密集貨架倉(cāng)儲(chǔ)中有更廣泛的用途，推動(dòng)了貨架倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。

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2095－6835（2020）20－0091－02

TH246

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.20.039

叢蘭強(qiáng)（1987—），碩士研究生，講師，研究方向?yàn)槲锪餮b備。

〔編輯：張思楠〕