劉純健 李裕 孟曉平

摘要：針對(duì)現(xiàn)階段快遞分揀所面臨的問(wèn)題，研究了一種快速、高效、節(jié)省空間的快遞分揀裝置。通過(guò)掃碼器掃描快遞上的條形碼，將快遞的目的地信息輸入到CPU中，在CPU的控制下，快遞由合適的路線進(jìn)行分揀。立體式結(jié)構(gòu)提高了空間利用率，滑道及送入裝置將快遞送至指定層，中心轉(zhuǎn)盤(pán)可以將快遞送到指定支路，快遞在各部分間的傳遞有推送機(jī)構(gòu)。該裝置可多個(gè)聯(lián)系在一起，形成一個(gè)樹(shù)枝狀的系統(tǒng)，進(jìn)一步提高分揀效率，應(yīng)用前景較高。

關(guān)鍵詞：立體式；快遞分揀；中心轉(zhuǎn)盤(pán)；滑道

Research and design of high speed sorting device for stereoscopic express delivery

Liu Chunjian Li Zheyu Meng Xiaoping

Southwest Petroleum University SichuanChengdu610500

Abstract： Problems facing the present stage of express sorting，a fast，efficient and space saving sorting device is studied.By scanning the code bar on the courier，input the destination information of the express to CPU.Under the control of CPU，the delivery is sorted by the appropriate route.The stereoscopic structure greatly improves the utilization of space.The slideway and delivery device will be delivered to the specified layer.The central turntable sent the express delivery to the branch.Express delivery between parts requires a push mechanism.The device can be linked together to form a branch like system to further improve the sorting efficiency.The prospect of application is high.

Key words：stereoscopic；express sorting；center；turntable；slide

近年來(lái)，隨著電子商務(wù)的迅猛發(fā)展，物流快遞數(shù)量急劇增加，快遞行業(yè)發(fā)展很快。目前，市場(chǎng)上已有的快遞分揀方式主要是人工分揀、交叉式傳送帶分揀、滑塊式傳送帶分揀以及智能分揀機(jī)器人分揀。人工分揀效率低下，且出錯(cuò)率較高；交叉式傳送帶分揀對(duì)主軸的功耗較高，且一個(gè)副帶上只能有一個(gè)快遞；智能分揀機(jī)器人雖然分揀準(zhǔn)確，但是成本較高，且需要較大的空間。針對(duì)現(xiàn)有的分揀裝置的問(wèn)題，本文提出了一種立體式快遞分揀裝置。

1 機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

該裝置，包括分距傳送帶裝置、滑道及送入裝置、立體式中心分揀轉(zhuǎn)盤(pán)、滑道及送出裝置、分支傳送帶裝置。整體為一個(gè)入口，多個(gè)出口。整體結(jié)構(gòu)如圖2。

1.1 分距傳送帶裝置的設(shè)計(jì)

快遞在經(jīng)過(guò)掃碼后進(jìn)入分距傳送帶裝置，分距傳送帶裝置由分距傳送帶固定架、分距傳送帶、分距傳送帶電機(jī)、分隔擋板組成。如圖1中的分距傳送帶裝置，分距傳送帶電機(jī)固定在分距傳送帶固定架的頂部，帶動(dòng)分距傳送帶旋轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)快遞的運(yùn)輸；分隔擋板等距離的分配在分距傳送帶上，分距傳送帶有一部分傾斜成一個(gè)角度放置，在重力和分隔擋板的作用下，快遞成等距離的分布，以便于后面的裝置的運(yùn)行。這樣的結(jié)構(gòu)可以使快遞自動(dòng)分成等間距的分布，不經(jīng)需經(jīng)過(guò)人為的處理，更加方便快捷，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

1.2 滑道及送入裝置的設(shè)計(jì)

快遞經(jīng)過(guò)分距傳送帶后進(jìn)入滑道及送入裝置。如圖3滑道及送入裝置由傾斜滑道、翻板、送入傳送帶。傾斜滑道與分距傳送帶相連，快遞通過(guò)滑道到達(dá)指定的層數(shù)。每一層都有一個(gè)翻板和送入傳送帶，送入傳送帶長(zhǎng)短隨層數(shù)的增高而增長(zhǎng)，翻板是常閉的，即與送入傳送帶保持水平。當(dāng)快遞要沿滑道下滑到指定層時(shí)，該層之上的翻板會(huì)翻轉(zhuǎn)90°，以留給快遞足夠的移動(dòng)空間。當(dāng)快遞滑到目標(biāo)層時(shí)會(huì)很自然的滑到翻板上，然后翻板在電機(jī)的控制下旋轉(zhuǎn)90°將快遞送到送入傳送帶上，然后送入傳送帶將快遞送入立體式中心分揀轉(zhuǎn)盤(pán)。其中，翻板的指定位置處均有微動(dòng)開(kāi)關(guān)，以控制翻板的運(yùn)動(dòng)和停止，CPU控制翻板電機(jī)的正反轉(zhuǎn)以及翻板轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)機(jī)。該結(jié)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且很好的解決了多個(gè)連續(xù)的快遞進(jìn)行多層分揀的問(wèn)題。

1.3 立體式中心分揀轉(zhuǎn)盤(pán)的設(shè)計(jì)

立體式中心分揀轉(zhuǎn)盤(pán)包括轉(zhuǎn)盤(pán)平臺(tái)、推出機(jī)構(gòu)、立體式中心分揀轉(zhuǎn)盤(pán)主軸、主軸電機(jī)、轉(zhuǎn)盤(pán)框架，圖4為其一層的結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)盤(pán)平臺(tái)分為三層，每層六個(gè)空位（可以更多），轉(zhuǎn)盤(pán)平臺(tái)的擋板上有紅外線發(fā)射管，轉(zhuǎn)盤(pán)框架上固定有紅外線接收裝置，轉(zhuǎn)盤(pán)平臺(tái)旋轉(zhuǎn)時(shí)，可以通過(guò)紅外線接收裝置接收到的脈沖的次數(shù)來(lái)判斷轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)的角度，以控制后面的動(dòng)作；主軸電機(jī)位于轉(zhuǎn)盤(pán)框架下部，帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)平臺(tái)旋轉(zhuǎn)；快遞推出機(jī)構(gòu)固定在轉(zhuǎn)盤(pán)框架上，為一齒輪齒條機(jī)構(gòu)，當(dāng)轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度時(shí)，在推出機(jī)構(gòu)電機(jī)的帶動(dòng)下將位于轉(zhuǎn)盤(pán)平臺(tái)上的快遞快速推出，在齒條的兩個(gè)極限位置各有一個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)，通過(guò)微動(dòng)開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的信號(hào)來(lái)控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)齒條的推出與收回。三層結(jié)構(gòu)可以極大的節(jié)省了空間，提高了空間利用率，同時(shí)一入口多出口的結(jié)構(gòu)也提高了分揀效率。以齒輪齒條機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)的機(jī)構(gòu)作為推送機(jī)構(gòu)反應(yīng)快、壽命長(zhǎng)，可實(shí)現(xiàn)快速的將快遞推出而不會(huì)與擋板相撞。

1.4 滑道及送出裝置的設(shè)計(jì)

滑道及送出裝置與滑道及送入裝置類(lèi)似，如圖5所示其主要由送出傳送帶、傾斜滑道、翻板組成。送出傳送帶也三層，也是隨高度增加長(zhǎng)度增加，快遞由立體式中心分揀轉(zhuǎn)盤(pán)的推出機(jī)構(gòu)推出后進(jìn)入送出傳送帶，然后經(jīng)送出傳送帶進(jìn)到翻板，翻板同樣是常閉的，即與送出傳送帶平行。當(dāng)快遞到達(dá)翻板后，翻板在CPU的控制下向下旋轉(zhuǎn)，使快遞滑落到傾斜滑道上。同時(shí)下層的翻板旋轉(zhuǎn)，為快遞留出空間?？爝f就沿著傾斜滑道進(jìn)入分支傳送帶裝置。該結(jié)構(gòu)中翻板的兩個(gè)極限位置同樣有兩個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)，以控制翻板的旋轉(zhuǎn)和停止。該結(jié)構(gòu)同樣簡(jiǎn)單，而且對(duì)翻板進(jìn)行調(diào)控可以使各層快遞不會(huì)出現(xiàn)碰撞的問(wèn)題。

1.5 分支傳送帶裝置的設(shè)計(jì)

分支傳送帶裝置即為普通的平帶結(jié)構(gòu)，用于將分揀好的快遞運(yùn)送至下一級(jí)分揀。

2 控制部分的設(shè)計(jì)

掃碼器掃描位于快遞上的條形碼內(nèi)的信息，將快遞的目的地信息傳入到CPU內(nèi)，CPU為此快遞標(biāo)號(hào)并為其選擇合適的路線。由于分距傳送帶速度保持恒定，且各快遞經(jīng)過(guò)分距傳送帶后等距離的分布，因而CPU可以計(jì)算出快遞進(jìn)入的層數(shù)，進(jìn)而控制相應(yīng)的翻板進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，來(lái)為快遞留出運(yùn)動(dòng)空間。當(dāng)快遞到達(dá)指定翻板時(shí)，在CPU的控制下，翻板旋轉(zhuǎn)進(jìn)入送入傳送帶。送入傳送帶的速度與中心轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)速有一定的比例關(guān)系，可以保證快遞能進(jìn)入轉(zhuǎn)盤(pán)平臺(tái)的空位中。中心轉(zhuǎn)盤(pán)上裝有紅外線發(fā)射裝置，中心轉(zhuǎn)盤(pán)框架上均勻分布有紅外線接收裝置，通過(guò)紅外線接收裝置收到脈沖的次數(shù)可以判斷出中心轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)的角度。當(dāng)達(dá)到目標(biāo)角度時(shí)即正對(duì)著目標(biāo)出口，CPU控制齒輪齒條的推出機(jī)構(gòu)將快遞推出到送出傳送帶上。送出傳送帶在將快遞送到翻板上，此時(shí)CPU計(jì)算，該快遞會(huì)不會(huì)與其他快遞相撞，若有可能相撞，則翻板暫時(shí)不動(dòng)，待安全后，翻板再旋轉(zhuǎn)，將快遞放至傾斜滑道上，并控制阻礙快遞的翻板收起，快遞就沿傾斜滑道運(yùn)動(dòng)到分支傳送帶上，該一級(jí)分揀完成，進(jìn)入下一級(jí)分揀。

3 總結(jié)

本文中的裝置是為解決現(xiàn)有的快遞分揀裝置效率低、出錯(cuò)率高、成本高等問(wèn)題提出的。立體式的結(jié)構(gòu)在保證了節(jié)省空間的同時(shí)，也保證了在確保效率的前提下中心轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)速較低，使得快遞在進(jìn)出中心轉(zhuǎn)盤(pán)時(shí)有足夠的時(shí)間；齒輪齒條的推出機(jī)構(gòu)，反應(yīng)迅速，易控制，節(jié)省空間；整個(gè)結(jié)構(gòu)以普通的帶傳動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，原理簡(jiǎn)單，成本較低。整個(gè)系統(tǒng)各部分的速度有一定的比例關(guān)系，使得各部分協(xié)調(diào)運(yùn)行切不會(huì)發(fā)生碰撞，因而可以做到中間沒(méi)有停頓的高速工作。整套裝置設(shè)計(jì)新穎，應(yīng)用前景較高。

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