物流行业分拣机设计研究

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　　关键词：物流行业;分拣机;设计
　　随着经济的发展以及生产能力的提升，物流作为第三利润源泉得到越来越多的關注。实现物流的现代化，需要采用快速、高效、自动化的物流设施设备，但我国的物流分拣作业目前很大一部分仍然依靠人力完成，占用了极大的劳力资源却达不到高效率。目前国内物流行业的快速发展与集成物流自动化程度低形成鲜明对比，尤其是快递邮政行业更需要自动化的物流装备提高分拣的效率，降低人工分拣造成的高出错率。分拣机器人分拣机可以轻松的处理大量商品，做到了最少化员工的劳力水平，提高了工作效率，在节奏越来越快的物流行业有极大的应用空间。分拣机器人分拣机拥有极高的工作效率，移动小车在分拣机器人分拣机工作过程中通过同步带连接着驱动轮，带动分裂盘运动。研究分拣机器人分拣机的结构，将帮助人们了解分拣机器人分拣机的作业过程，对其高效的工作效率有更加直观的认识，促进分拣机器人分拣机的研发及其在行业中的应用，改善目前行业中自动化程度低的状况，降低劳力成本，提升经济效益。
　　1我国物流行业自动分拣系统现状
　　我国自动分拣机的应用大约始于1980年代，随着业界对现代化物流的实际需求的增长，各行业对高速精确的分拣系统的要求正在不断地提高。这一需求最明显地表现在烟草、医药、图书及超市配送领域，并有望在将来向化妆品及工业零配件等领域扩展。在中国市场引进的“Sorter”分拣机、滑块分拣机和交叉带分拣机这两种分拣设备相比，“Sorter”分拣机的性价比是最高的。滑块分拣机采用直线型布局，故处理能力比“Sorter”分拣机要低;交叉带分拣机的结构导致占地面积大，而“Sorter”则能节约40%左右占地空间;在价格方面，“Sorter”分拣机的价格仅为交叉带分拣机的一半。
　　2物流行业分拣机系统组成
　　为了达到最基本的自动化分拣的目的需要分拣机系统三个部分的组成，在控制系统的协调控制下实现物件从供件系统进入分拣主机进行分拣后由下件系统完成物件的物理位置的分类，从而达到物件分拣的过程。
　　2.1供件系统
　　供件系统是为了实现分拣主机的高效、准确处理而存在的，因此这个系统并不是绝对必需的。图1是分拣机的组成部分，用于将包件准确无误的送入到带式小车中。
　　2.2主体运载系统
　　分拣系统是整个系统的核心部分，是实现分拣的主要执行系统，它的目的就是为了实现具有各种不同附载信息的物件在一定的策略逻辑关系的基础上实现物件的分配与组合;下件系统是分拣处理的末端设备，它的目的是为分拣处理后的物件提供暂时的存放位置，并实现一定的管理功能。图2用于承接由供件机供给的包件，并将包件送往预先设定的道口落袋。带有包件的分裂盘移动小车在到达预定的道口时被自带电机触发分裂盘，分裂盘打开使包件迅速落入袋中。主体运载系统从结构上采用同步带与移动小车的沉孔连接，而小车之间使用连接轴设置，使得小车在高速水平转弯时既平稳又转动自如;同时在结构上根本性的解决了分拣机在大载荷情况下的承载倾翻不可靠、不平稳等缺陷。
　　3物流行业分拣机要机构设计
　　3.1分裂盘结构设计
　　被动型分裂盘的设计过程需要考虑很多因素，如图3和图4，对材质的要求：要求耐磨损、寿命长，满足高强度的作业需求分裂盘采取特殊铝合金型的材质组成，这样的材质使分裂盘既轻便又坚固，可以防止分裂盘在上料时受损，增长使用寿命;对分拣动作的要求：要求响应速度要快，重力分拣可能会出现落袋不及时的缺点，可以通过加偏流和其他辅助设备，提高分裂盘的开合性;与双摇杆机构的配合：双摇杆机构与分裂盘配合，作用使分裂盘同时开合。方案采用电动滚筒进行设计，保证了运动可靠性，如图4。
　　3.2双摇杆机构的设计
　　双摇杆机构轴向固定件长18mm，固定机架长度200mm，联轴杆的杆长为180mm，同时在双摇杆机构中，两个轴向固定件均为最短杆。在这里设固定机架为最长杆，杆长为x1，轴向固定件是最短杆，杆长为x2，联轴杆杆长为x3，在这里对联轴杆进行校核。在分裂盘中，双摇杆机构的最短杆可知是轴向固定件，并不是机架。所以，第一种可能性被排除。因此，在分裂盘中的双摇杆机构的机架为任意杆。
　　双摇杆机构在控制分裂盘同时开合运动中，达到极限位置，可得知联轴杆最大长度，公式1：x1+x2≥X3+X2，可知X3
　　3.3电机与减速器设计
　　可知扭矩M=5927N·m，计算电机功率
　　由电动机额定输出功率可知，选取Y132S2三相异步电动机三相异步电动机功率：7.5KW电压：380V电流：15A绝缘：B噪音：83dB（A）转速2900r/min。广泛适用于不合易燃、易爆或腐蚀性气体的一般场合和无特殊要求的机械设备上，如金属切削机床、泵、风机、运输机械、搅拌机、农业机械和食品机械等。
　　在分裂盘同步带驱动轮的转速是9转/分钟，需要1：320的减速器，考虑到1：320的减速箱体积过大，效率较低，现用1：60的减速器，通过链条连接大链轮和小链轮，达到速比1：320的效果。1：60的减速器选取蜗轮蜗杆减速箱，如图5。
　　3.4上料机构结构设计
　　上料机构组成部分有上料机与传送带。其中上料机的主要工作是将包件集中供到传送带上。上料机（如图6），的制作材料选择钢材，经济实用。底座部件对装有包件的箱子起到固定作用，上面支架起到支撑作用，上面支架和底部部件之间通过轴承连接。上面支架通过翻转带动装有包件的箱子，在重力的作用下，包件被供到传送带上。
　　上料系统采用多条窄皮带传动的形式，有效的解决了输送胶带高速运转容易跑偏的缺陷。主要结构形式为焊接框架支撑的形式，两侧有检修门可方面对设备的维护工作。传送带（如图7），包括牵引件、承载构件、驱动装置、张紧装置、改向装置和支承件等。牵引件用以传递牵引力，一般采用输送带;承载构件用以承放物料，有料斗、托架等;驱动装置给输送机以动力，一般由电动机、减速器和制动器（停止器）等组成;张紧装置一般有螺杆式和重锤式两种，可使牵引件保持一定的张力和垂度，保证传送带正常运转;支承件用以承托牵引件或承载构件，可采用滚轮、托辊等。
　　4物流行业分拣机最终设计
　　通过以上设计最终确定分拣机产品，矩形分拣机有4个驱动轮（轮直径2500mm），托盘高2600mm。整个分拣机占地区域：10.5mx56m，243个运送单元，每一单元2个托盘。托盘尺寸：400mmx500mm，卸货站有木质滑槽。滑槽直接卸货入滚动的存储容器。设计特点：可分拣物品包括单一信封和杂志，捆包信封和杂志，不规则形状物品和管状物品。最大尺寸：450mmx300mmx200mm，不限邮政编码数目，分拣出口介于210至272个，每一个分拣机1个捡除站。自动扫描：西门子OCR（光学字符阅读器）系统，如图7。
　　5结论
　　（1）设计了一种适用于快递、邮件等其他小型货物的分级输送装置，对国内市场上分拣机不足进行了改善;（2）机械机构、结构的改进，提出了一种除了交叉带分拣装置以外的相对轻量化分拣装置;（3）控制方式的改进，从上料到下料由集成控制系统控制，实现了作业的完全自动化;（4）结合当下实际情况所作出的基于TRIZ理论的分析设计，为后面的设计分析提供了理论支持。
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