自动化立体仓库多岔道传输系统设计

范宝钧，安永东，王鹏，郭秋霞，曹博

摘要：本文提出了一种自动化立体仓库多岔道传输系统的设计方法，多岔道传输系统是由带式输送机、滑块分拣输送机和辊筒式转弯输送机组成的输送系统，应用于立体仓储中，可有效的减轻工作人员的劳动强度、加快货物的存取速度，从而大大提高货物仓储的管理效率。

1前言

随着物流业的飞速发展，自动化立体仓储中心也有了快速发展，多岔道传输系统可快速、高效的实现物料传输，广泛用于机械、轻工等行业的物料传输中，用于小型自动化仓库运输系统中更加方便快捷，用PLC控制的传输系统可靠性更高、系统设计灵活等优点[1]。

2 总体结构组成

传统的仓库内部货物量很大、排列密集、存取时很不方便导致管理困难，为提高货物出入效率而建立自动化立体仓库。立体仓库主要由立体货架、堆垛机、多岔输送机等组成。立体仓库可更加合理的管理仓库内货物，大大降低了工作人员的劳动量，使工作效率明显提高。

立体化仓库内部布局分为四个区域，I为存货区，II为等待区，III为分拣区，IV为出货区，如图1所示，。

I区内有4排货架和三台堆垛机器人。II区内是三个倾斜的台面，用于暂时存放被分拣出的书，等待堆垛机器人前来拾取书籍。III区内是三个岔道带式输送机。IV区是多岔道传输系统的主要分拣区域，由带式输送机、滑块式分拣输送机和辊筒转弯输送机组成。

本设计主要研究立体仓库内的多岔道传输系统，多岔道传输系统的组成部分分为带式输送机、滑块分拣机和辊筒转弯输送机。在本设计中每段输送机相互配合，完成货物的分拣传输过程。

3 带式输送机设计

带式输送机是多岔道传输系统的第一段传输路段，书籍想要进入书架，首先要被放置在带式输送机上。带式输送机主要有三部分，驱动部分、传动部分和机架，如图2所示，驱动部分包括驱动滚筒、联轴器和电机；传动部分包括输送带、托辊和拉紧装置。

3.1 滚筒

滚筒是带式输送机的重要组成部分，如图3所示。它的作用是把动力传递到输送带上，使输送带运转工作。在实际过程中，滚筒承受的载荷比较复杂，很容易受损和失效，如果传动滚筒失效或损坏会直接影响输送机的正常工作，甚至导致输送机的损坏。

滚筒的组成分为筒体、滚筒轴。有时为了增大输送带和驱动滚筒表面之间的摩擦系数，会在传动滚筒表面覆盖一层橡胶或陶瓷。

3.2 托辊及中间架设计

1、托辊

托辊是决定带式输送机使用效果的重要部件之一，尤其会影响输送带使用寿命，托辊组的结构决定了输送带和托辊接受承载的大小与性质。托辊组分为承载托辊、回程托辊和缓冲托辊。

根据托辊分布距离与带宽、运输物品的重量以及物料密度之间的关系，带宽值越大两托辊之间的距离越小，物品越重两托辊之间的距离越小，物料密度越大两托辊之间的距离越小。本设计用带宽118mm的胶带运输，按照比例推算托辊中心距应小于442.5mm。

2、中间架

中间架是用来安装托辊的金属架，在工业中有标准长度6000mm，为适应本设计，使用非标准长度，支腿分为I型（无斜撑）和H型（有斜撑）两种，由于该输送机的承载量不大，不需斜撑，选用I型即可。本设计中间架和中间架支腿全部采用焊接，确保坚固稳定。中间架为不锈钢面板，可在整个平面内的不同位置固定托辊，这种中间架的使用不受限制，拉紧装置和承载托辊都可固定在该平面上。

3、拉紧装置

本设计的输送机运量小、运输距离不长，需要把几个输送机对接所以不能使用位于输送机两端的固定拉紧装置，选用垂直重锤式拉紧装置，如图4所示。

3.3 输送带设计

输送带根据带芯的材料的不同，可以分为织物层芯和钢绳芯两个种类。织物层芯输送带又可分为整体编织织物层芯和分层织物层芯。在相同的情况下，整体编织物层芯输送带比分层编织物层芯输送带的厚度小、柔性好、耐冲击、在使用的过程中不会发生层间剥裂，伸长率较大，在使用的过程中，需要的拉紧行程较大。由于本设计不是工业大运量输送机，仅需要选用织物芯输送带就可以满足设计要求。

4 滑块分拣输送机整体结构设计

滑块式分拣输送机的组成部分包括滑块、导向板、链轮、滚子链条、液压推动装置，如图5所示。

4.1 滚子链链轮设计

滑块式分拣输送机依靠链传动进行输送，链传动的组成部分是平行轴上的主动链轮和从动链轮，和一圈滚子链条绕在两个链轮上，工作时，链条与链轮轮齿的啮合带动从动链轮传递运动和动力。

链轮是很重要的传动部件，链轮转动时带动滚子链条，才能使与链条联接的导向板运行。设计链轮时，要根据滚子链条的尺寸进行设计。

链轮分度圆直径d

（1）

式中 ——配用的链条节距； ——链轮齿数。

本设计计算得链轮分度圆直径

。

4.2 分拣推动装置设计

滑块式分拣输送机要进行分拣动作时，需要有驱动力推动滑块移动，滑块才能推动物品移动，推动滑块的方式有很多种，本设计的立体仓库内多岔道传输系统的分拣推动装置选用液压驱动滑块，液压缸置于输送机下方，如图6所示。

5 辊筒转弯输送机设计

动力辊筒输送机作为转弯段，使用链轮和链条驱动辊筒承载物品，进行改向90°运输，结构如图7所示。

动力辊筒输送机是依靠链传动的输送机，一般架设在水平或向上微斜的平面上。电机转动带动链轮转动，链轮带动滚子运动将动力传给辊筒，使辊筒旋转，由于辊筒表面与输送物品接触面有摩擦力，物品会向辊筒转动的方向运动。按驱动方式有单独驱动与成组驱动之分。单独驱动的每个辊子都配有单独的驱动装置，以便于拆卸。成组驱动的是若干辊子作为一组，由一个电机驱动链条带动，结构简单、造价较低。

6 结论

本设计完成的自动化立体仓库多岔道传输系统，能够实现货物的自动分拣，由带式输送机、滑块式分拣输送机和辊筒转弯输送机等组成的多岔道多终端的运输系统，各个输送机之间能形成良好的衔接配合，有效地保证了立体仓库内货物的多岔道自动化传输，性能可靠，维护方便，有效地降低了工作人员的劳动强度，提高了自动化立体仓库货物进出库工作效率，为研制开发自动化立体仓库奠定了理论基础。

7 参考文献

[1] 凌浩.自动化立体仓库研究[J].信息技术，2018(6)：52-54

[2] 李琨.典型带式输送机设计系统开发[J].华北电力大学，2017(16)：78-81

[3] 李守庆.巷道式堆垛机在卷烟厂烟丝库中的应用[J].起重运输机械.2018.03

[4] 金美华.滑块自动分拣系统[J].制造业自动化，2016(3)：12-13

[5] 曾琳琳.滚子链传动设计与分析[J].河南科技，2017(15)：210-213

项目来源：哈尔滨远东理工学院大学生创新创业训练计划项目（201913301030）。

3