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        小型環(huán)形自動化立體庫的創(chuàng)新設(shè)計

        2017-06-05 19:40:21趙靜靜莊績宏冉建平
        中國市場 2017年15期
        關(guān)鍵詞:創(chuàng)新設(shè)計

        趙靜靜+莊績宏+冉建平

        [摘 要]隨著現(xiàn)在電子商務(wù)及快遞物流的飛速發(fā)展,社會對于自動化物流設(shè)備的數(shù)量需求越來越大,針對自動化立體庫可實現(xiàn)倉庫高層合理化、存取自動化、操作簡便化的優(yōu)點,對其需求量越來越多,針對一些小型物流公司,現(xiàn)有的直線型貨架結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,占地面積大,極大地增加了公司運營成本等問題,提出機(jī)構(gòu)更為簡單、占地面積小、更加靈活的小型環(huán)形自動化立體庫創(chuàng)新設(shè)計方案,運用proE建立了3D模型,并用Keyshot對模型進(jìn)行了渲染,給出了各部分及總體結(jié)構(gòu)的渲染效果圖。

        [關(guān)鍵詞]小型環(huán)形立體庫;創(chuàng)新設(shè)計;渲染

        [DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2017.15.174

        1 引 言

        隨著現(xiàn)代人們生活節(jié)奏的加快以及在電子商務(wù)及快遞物流的飛速發(fā)展,社會對于物流設(shè)備的數(shù)量需求越來越大,種類需求也越來越多。在當(dāng)前自動化倉庫中,不論是大型還是小型的物流公司,貨架的布局大多以直線型為主。直線型貨架包位多,單個包位載重量大,對于大型公司來說較為適用。但對于一些小型物流公司來說,直線型貨架結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,占地面積大,極大地增加了公司運營成本,大型直線型貨架已不再能夠滿足小型公司客戶要求。所以該行業(yè)需要研發(fā)更加小型、機(jī)構(gòu)更為簡單、占地面積小、更加靈活的小型自動化立體庫。

        2 環(huán)形貨架的設(shè)計

        2.1 環(huán)形貨架的分析

        環(huán)形貨架:環(huán)形貨架主要由方形管立柱、上橫梁、下橫梁、面板、豎直板、橫板以及上下拉索組成。堆垛機(jī)中的主要承載部件為貨架,所以貨架的結(jié)構(gòu)需要設(shè)計得比較穩(wěn)定,不僅僅是能夠承載貨物,而且貨架的結(jié)構(gòu)不能因為承載貨物而發(fā)生形變。所以立柱的選擇顯得比較重要。鑒于此,立柱選擇方形管比較合適。堆垛機(jī)的行走機(jī)構(gòu)沿軌道運行,為防止行走機(jī)構(gòu)傾倒,在環(huán)形貨架上裝上導(dǎo)向軌道。軌道一般由角鋼、槽鋼或熱軋H型鋼制成。

        (1)貨架立柱設(shè)計。貨架作為堆垛機(jī)的承重結(jié)構(gòu)部分,必須具有足夠的強度和穩(wěn)定性,在正常工作的情況下,要非常穩(wěn)定。立柱是整個貨架的骨架,支撐整個貨架,所以對立柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計就顯得十分重要,立柱首先要有足夠的強度支撐整個貨架,其次從減低成本和節(jié)約資源的方面考慮,參考現(xiàn)有自動化立體倉庫里的立柱結(jié)構(gòu),故選用50mm×50mm×3mm的方形鋼管。

        (2)貨架橫板設(shè)計。本設(shè)計針對的是一些小型電商,所以支撐的貨物質(zhì)量不大。設(shè)計的容器承載的最大質(zhì)量為25kg,因此橫板所受壓力不太大,為了節(jié)約材料,減少成本,降低整個貨架的重量,故選用40mm×40mm×2mm的方形鋼管。貨板支架兩端焊有帶孔的板,通過螺栓連接到立柱上,使立柱和貨板支架成為一個牢固的桁架結(jié)構(gòu)。

        (3)貨架面板設(shè)計。貨架面板用來存放容器和貨物,參考現(xiàn)有自動化倉庫里面板的結(jié)構(gòu),由于本設(shè)計的包件質(zhì)量為20kg,受力不大,故面板的厚度選用1.6mm鋼板。面板可直接裝卸,方便拆裝,且貨架內(nèi)橫板上有微型定位切口,方便面板在貨架上的定位。

        (4)貨架上下拉索設(shè)計。拉索是連接回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和貨架的橋梁,它使得多個分離的機(jī)構(gòu)連為一體,拉桿的主要結(jié)構(gòu)就是拉桿兩個桿的螺紋旋向不同,一個為左旋,一個為右旋,兩根桿通過之間的螺母相連接,調(diào)節(jié)中間的螺母可實現(xiàn)拉桿的收縮,從而把回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和貨架緊固相連。

        (5)支撐腳的設(shè)計。支撐腳為國家標(biāo)準(zhǔn)件,利用立柱底部的帶有螺紋的螺栓,安裝在立柱底部,可以調(diào)節(jié)支撐腳上的可調(diào)螺母來調(diào)節(jié)支撐腳的高度,來保持貨架的水平放置。

        2.2 環(huán)形貨架的設(shè)計

        環(huán)形自動化倉庫的環(huán)形貨架選擇

        參考貨架參數(shù)如下:

        外徑2500mm,內(nèi)徑1500mm,高度為300mm的貨位有六層,400mm的貨位有一層,貨位從離地350mm處開始擺放,總高不超過3000mm。

        本設(shè)計中提出了三種設(shè)計方案

        方案一為圓柱形環(huán)形貨架,見圖1,主要參數(shù):外圈——長×寬×高:2.5m×2.5m×3.0m;

        內(nèi)圈——長×寬×高:1.5m×1.5m×3.0m;從離地350mm處開始碼放,每層300mm高;頂層為400mm高,共7層;每層9個貨位,共63個貨位。

        方案二為八邊形環(huán)形貨架,見圖2,主要參數(shù):外圈——長×寬×高:2.5m×2.5m×3.0m;內(nèi)圈——長×寬×高:1.5m×1.5m×3.0m;從離地350mm處開始碼放,每層300mm高,頂層為400mm高,共7層;每層8個貨位,共56個貨位。

        方案三為九邊形環(huán)形貨架,見圖3,其主要參數(shù)如下:外圈——長×寬×高:2.5m×2.5m×3.0m;內(nèi)圈——長×寬×高:1.5m×1.5m×3.0m;從離地300mm處開始碼放,每層300mm高;頂層為400mm高,共7層;每層9個貨位,共63個貨位。

        2.3 三種方案對比

        (1)圓柱形貨架包位數(shù)比八邊形貨架包位數(shù)多出7個,與九邊形貨架包位數(shù)相同。但是圓柱形貨架結(jié)構(gòu)相對于多邊形貨架較為復(fù)雜,制造困難,并且其元部件多為非標(biāo)準(zhǔn)件,采購較為麻煩。

        (2)八邊形貨架屬于圓柱形與多邊形貨架的過渡型貨架。其不僅解決了圓柱形貨架結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題,同時其元部件均為標(biāo)準(zhǔn)件,制造起來簡單,組裝方便。但是相對于圓柱形貨架包位數(shù)少了7個。

        (3)經(jīng)仔細(xì)分析研究后,在保證包位數(shù)最大并滿足機(jī)械要求的情況下,提出了方案三——九邊形環(huán)形貨架,其具備以上兩類貨架的優(yōu)點,即元部件為標(biāo)準(zhǔn)件,制造簡單,組裝方便,所以這也是環(huán)形自動化倉庫貨架的最終方案。

        3 環(huán)形堆垛機(jī)的設(shè)計

        3.1 升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計

        升降機(jī)構(gòu):升降機(jī)構(gòu)主要由升降主體、電動機(jī)、電動機(jī)減速器、驅(qū)動鏈輪、驅(qū)動鏈條、升降鏈輪以及升降鏈條等組成,升降機(jī)構(gòu)三維圖見圖4。

        3.2 行走機(jī)構(gòu)設(shè)計

        行走機(jī)構(gòu):行走機(jī)構(gòu)主要由行走主體、電動機(jī)、電動機(jī)減速器、行走輪、導(dǎo)向輪等組成,具體三維圖見圖5。

        3.3 貨臺及貨叉設(shè)計

        貨叉主要由電動機(jī)、電動機(jī)減速器、上叉、中叉、下叉、齒輪、齒條、鏈輪、鏈條以及軸承等組成。上叉的上層板與兩個導(dǎo)軌相連,在兩個導(dǎo)軌上均安裝了CF6螺栓性滾輪滾針軸承。中叉的中層板與“工”字型的導(dǎo)軌相連。下叉的下叉板與兩個導(dǎo)軌相連,裝有CF6螺栓性滾輪滾針軸承,并固定在貨臺的貨臺主體上。貨叉的電動機(jī)通過鏈輪、鏈條帶動齒輪旋轉(zhuǎn),從而齒輪帶動齒條及中叉運動,同時中叉上的鏈輪通過鏈條又帶動上叉沿著中叉的“工”字形導(dǎo)軌運動。具體三維圖見圖6,貨叉伸出效果圖見圖7。

        3.4 環(huán)形自動化立體庫總體效果圖

        在完成環(huán)形貨架及環(huán)形堆垛機(jī)各個機(jī)構(gòu)的所有三維設(shè)計后,將各個機(jī)構(gòu)組裝起來。環(huán)形自動化倉庫總裝的渲染效果圖如圖8所示。

        4 結(jié) 論

        小型環(huán)形立體庫的設(shè)計,提出了三種環(huán)形貨架的設(shè)計方案,在保證包位數(shù)最大并滿足機(jī)械要求的情況下,最終確定九邊形環(huán)形貨架方案,并給出了配套的環(huán)形堆垛機(jī)方案,利用ProE軟件繪制了三維模型,并用Keyshot軟件給出了機(jī)構(gòu)的渲染效果圖。本設(shè)計為小型物流公司的自動化存儲提供了一種較為可行的設(shè)計方案。

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