立體式快遞高速分揀裝置的研究與設(shè)計

劉純健 李裕 孟曉平

摘要：針對現(xiàn)階段快遞分揀所面臨的問題，研究了一種快速、高效、節(jié)省空間的快遞分揀裝置。通過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構(gòu)。該裝置可多個聯(lián)系在一起，形成一個樹枝狀的系統(tǒng)，進一步提高分揀效率，應(yīng)用前景較高。

關(guān)鍵詞：立體式；快遞分揀；中心轉(zhuǎn)盤；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，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器人分揀。人工分揀效率低下，且出錯率較高；交叉式傳送帶分揀對主軸的功耗較高，且一個副帶上只能有一個快遞；智能分揀機器人雖然分揀準確，但是成本較高，且需要較大的空間。針對現(xiàn)有的分揀裝置的問題，本文提出了一種立體式快遞分揀裝置。

1 機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計

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、滑道及送出裝置、分支傳送帶裝置。整體為一個入口，多個出口。整體結(jié)構(gòu)如圖2。

1.1 分距傳送帶裝置的設(shè)計

快遞在經(jīng)過掃碼后進入分距傳送帶裝置，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、分隔擋板組成。如圖1中的分距傳送帶裝置，分距傳送帶電機固定在分距傳送帶固定架的頂部，帶動分距傳送帶旋轉(zhuǎn)以實現(xiàn)快遞的運輸；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行。這樣的結(jié)構(gòu)可以使快遞自動分成等間距的分布，不經(jīng)需經(jīng)過人為的處理，更加方便快捷，而且結(jié)構(gòu)簡單易實現(xiàn)自動化。

1.2 滑道及送入裝置的設(shè)計

快遞經(jīng)過分距傳送帶后進入滑道及送入裝置。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，快遞通過滑道到達指定的層數(shù)。每一層都有一個翻板和送入傳送帶，送入傳送帶長短隨層數(shù)的增高而增長，翻板是常閉的，即與送入傳送帶保持水平。當快遞要沿滑道下滑到指定層時，該層之上的翻板會翻轉(zhuǎn)90°，以留給快遞足夠的移動空間。當快遞滑到目標層時會很自然的滑到翻板上，然后翻板在電機的控制下旋轉(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。其中，翻板的指定位置處均有微動開關(guān)，以控制翻板的運動和停止，CPU控制翻板電機的正反轉(zhuǎn)以及翻板轉(zhuǎn)動的時機。該結(jié)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)簡單，且很好的解決了多個連續(xù)的快遞進行多層分揀的問題。

1.3 立體式中心分揀轉(zhuǎn)盤的設(shè)計

立體式中心分揀轉(zhuǎn)盤包括轉(zhuǎn)盤平臺、推出機構(gòu)、立體式中心分揀轉(zhuǎn)盤主軸、主軸電機、轉(zhuǎn)盤框架，圖4為其一層的結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)盤平臺分為三層，每層六個空位（可以更多），轉(zhuǎn)盤平臺的擋板上有紅外線發(fā)射管，轉(zhuǎn)盤框架上固定有紅外線接收裝置，轉(zhuǎn)盤平臺旋轉(zhuǎn)時，可以通過紅外線接收裝置接收到的脈沖的次數(shù)來判斷轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過的角度，以控制后面的動作；主軸電機位于轉(zhuǎn)盤框架下部，帶動轉(zhuǎn)盤平臺旋轉(zhuǎn)；快遞推出機構(gòu)固定在轉(zhuǎn)盤框架上，為一齒輪齒條機構(gòu)，當轉(zhuǎn)過一定的角度時，在推出機構(gòu)電機的帶動下將位于轉(zhuǎn)盤平臺上的快遞快速推出，在齒條的兩個極限位置各有一個微動開關(guān)，通過微動開關(guān)產(chǎn)生的信號來控制電機的正反轉(zhuǎn)，以實現(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。以齒輪齒條機構(gòu)為基礎(chǔ)的機構(gòu)作為推送機構(gòu)反應(yīng)快、壽命長，可實現(xiàn)快速的將快遞推出而不會與擋板相撞。

1.4 滑道及送出裝置的設(shè)計

滑道及送出裝置與滑道及送入裝置類似，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，也是隨高度增加長度增加，快遞由立體式中心分揀轉(zhuǎn)盤的推出機構(gòu)推出后進入送出傳送帶，然后經(jīng)送出傳送帶進到翻板，翻板同樣是常閉的，即與送出傳送帶平行。當快遞到達翻板后，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就沿著傾斜滑道進入分支傳送帶裝置。該結(jié)構(gòu)中翻板的兩個極限位置同樣有兩個微動開關(guān)，以控制翻板的旋轉(zhuǎn)和停止。該結(jié)構(gòu)同樣簡單，而且對翻板進行調(diào)控可以使各層快遞不會出現(xiàn)碰撞的問題。

1.5 分支傳送帶裝置的設(shè)計

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送至下一級分揀。

2 控制部分的設(shè)計

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為此快遞標號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)過分距傳送帶后等距離的分布，因而CPU可以計算出快遞進入的層數(shù)，進而控制相應(yīng)的翻板進行翻轉(zhuǎn)，來為快遞留出運動空間。當快遞到達指定翻板時，在CPU的控制下，翻板旋轉(zhuǎn)進入送入傳送帶。送入傳送帶的速度與中心轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速有一定的比例關(guān)系，可以保證快遞能進入轉(zhuǎn)盤平臺的空位中。中心轉(zhuǎn)盤上裝有紅外線發(fā)射裝置，中心轉(zhuǎn)盤框架上均勻分布有紅外線接收裝置，通過紅外線接收裝置收到脈沖的次數(shù)可以判斷出中心轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)的角度。當達到目標角度時即正對著目標出口，CPU控制齒輪齒條的推出機構(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CPU計算，該快遞會不會與其他快遞相撞，若有可能相撞，則翻板暫時不動，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動到分支傳送帶上，該一級分揀完成，進入下一級分揀。

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、出錯率高、成本高等問題提出的。立體式的結(jié)構(gòu)在保證了節(jié)省空間的同時，也保證了在確保效率的前提下中心轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速較低，使得快遞在進出中心轉(zhuǎn)盤時有足夠的時間；齒輪齒條的推出機構(gòu)，反應(yīng)迅速，易控制，節(jié)省空間；整個結(jié)構(gòu)以普通的帶傳動和旋轉(zhuǎn)運動，原理簡單，成本較低。整個系統(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)運行切不會發(fā)生碰撞，因而可以做到中間沒有停頓的高速工作。整套裝置設(shè)計新穎，應(yīng)用前景較高。

參考文獻：

[1]葉歡歡，袁霆耀，譚文宋，張懷，時功元.推力式自動分揀裝置的研究與設(shè)計[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2016，15（22）：7374.

[2]夏齊煒，張凱彥，馬新玲.快遞包裹分揀裝置的設(shè)計研究[J].制造業(yè)自動化，2016，38（06）：136+149.

[3]胡迪鋒，周向陽.基于Internet與數(shù)據(jù)庫技術(shù)的自動化立體分揀系統(tǒng)[J].物流科技，2017，40（05）：5355.

[4]張俊，徐淑英.快遞自動分揀系統(tǒng)的設(shè)計[J].自動化應(yīng)用，2015（12）：8889.

[5]顏志剛，張福豹，安磊，張強強，成濛，戚嘉偉.一種滑塊式快遞包裹自動分揀機設(shè)計[J].裝備制造技術(shù)，2016（06）：2324+40.