徐春梅 張友湖 李 芯

(武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖北 武漢：430415)

隨著電子商務(wù)的迅猛發(fā)展，物流快遞行業(yè)正以前所未有的井噴方式壯大，由于電子商務(wù)的快速發(fā)展，導(dǎo)致物流運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展適應(yīng)不了電子商務(wù)的龐大需求。物流快遞行業(yè)出現(xiàn)的因時(shí)限、暴力裝卸、貨物損毀等投訴居高不下。因物流快遞從業(yè)人員體力勞動(dòng)繁重，即便有很高的薪酬，也出現(xiàn)招人難的困境。出現(xiàn)此種現(xiàn)象，其中既有管理方面的因素，也有物流設(shè)備配套跟不上物流業(yè)發(fā)展的因素。物流快遞業(yè)在貨物轉(zhuǎn)運(yùn)過程，更多地依靠人力勞動(dòng)，制約了物流業(yè)的發(fā)展。在快遞物流中，大型廂式貨車進(jìn)行貨物轉(zhuǎn)運(yùn)是普遍使用的一種運(yùn)輸方式，廂式貨車轉(zhuǎn)運(yùn)貨物時(shí)，貨物的裝卸基本由人工進(jìn)行，由于廂式貨車的封閉特性，使得進(jìn)入車廂內(nèi)部的裝卸人員工作環(huán)境較差，尤其是夏季，車廂內(nèi)的高溫，容易讓車廂內(nèi)的工作人員因高溫而增加中暑的機(jī)率。因此，研發(fā)出一種簡(jiǎn)易的代替人力在封閉廂式貨車車廂內(nèi)工作的裝置，具有現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用價(jià)值[1-2]。

1 物流小車設(shè)計(jì)方案

方案1：直接裝卸貨式小車。小車由遙控器指揮，可在廂式貨車內(nèi)部前后左右運(yùn)行，工作人員將貨物放于小車堆貨板，再驅(qū)動(dòng)小車進(jìn)入廂式貨車車廂內(nèi)部，根據(jù)貨物需堆放的高度，舉升小車堆貨板，將貨物傾倒至堆放位置，完成卸貨之后，再回到車廂口繼續(xù)接收貨物。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是小車行駛不受位置限制，自由移動(dòng)，缺點(diǎn)是貨物在車廂內(nèi)堆放容易雜亂無序，且取件時(shí)要在小車上加裝貨物抓取裝置，增加了小車的設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)難度。

方案2：運(yùn)送貨架式小車。小車可在廂式貨車內(nèi)部作直線運(yùn)行，工作人員事先將貨物堆放在位于車廂入口的貨架上，貨架底部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成小車在未舉升狀態(tài)時(shí)可自由進(jìn)出，當(dāng)小車進(jìn)入貨架承載部位后，舉升貨架，驅(qū)動(dòng)小車，進(jìn)入車廂內(nèi)部貨架存放位置，再下降小車承載平臺(tái)，驅(qū)動(dòng)小車返回車廂口重新加載貨架。此方案的優(yōu)點(diǎn)是小車結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，且存取貨物方便，貨物堆放可以更加有序，缺點(diǎn)是由于貨架的存在，增加了重量。如果貨架采用輕質(zhì)的復(fù)合塑料制作，可較小增加重量，有效地利用貨廂空間。

通過綜合研判，選擇方案2的運(yùn)送貨架式小車作為基于廂式貨車的物流小車的設(shè)計(jì)與開發(fā)方案。

2 物流小車結(jié)構(gòu)[3-4]

2.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

物流小車總體結(jié)構(gòu)按功能可分為三部分，分別為行走系統(tǒng)、舉升系統(tǒng)和傳感器感知系統(tǒng)。行走系統(tǒng)結(jié)構(gòu)含低速驅(qū)動(dòng)電機(jī)、傳動(dòng)皮帶、帶輪、傳動(dòng)軸、聯(lián)軸器、滾輪及運(yùn)動(dòng)控制單元等部分，行走系統(tǒng)可根據(jù)指令作前后直線運(yùn)動(dòng)；舉升系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，由低速舉升電機(jī)、同步帶、同步帶輪、螺紋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、升降拉桿、舉升支撐架機(jī)構(gòu)、支撐面板及控制單元等組成，舉升系統(tǒng)在接受到指令后，可將支撐面板升起，完成任務(wù)后恢復(fù)原位；傳感器感知系統(tǒng)主要包含前后各一個(gè)光電傳感器及相關(guān)控制單元，在物流小車前進(jìn)和后退過程中，通過感知前進(jìn)方向的障礙物距離和后退方向貨車車廂邊緣距離，控制小車的前進(jìn)和后退。物流小車總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 物流小車總體結(jié)構(gòu)圖

2.2 舉升部件結(jié)構(gòu)

物流小車舉升裝置由升降電機(jī)、螺紋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、升降拉桿、舉升支撐架等組成。當(dāng)升降電機(jī)工作時(shí)，兩組螺紋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)兩根升降拉桿平行對(duì)稱移動(dòng)，升降拉桿帶動(dòng)四套舉升支撐架運(yùn)動(dòng)，舉升支撐架結(jié)構(gòu)如圖2所示。當(dāng)舉升支撐架處于圖3左所示位置時(shí)，物流小車舉升支撐面板處于最高位，此時(shí)貨架被舉升后的物流小車舉起。當(dāng)舉升支撐架處于圖3中間所示位置時(shí)，舉升支撐面板處于低位，此時(shí)物流小車可以自由進(jìn)出貨架底部。舉升支撐架的中間連接件(圖3右所示)兩端設(shè)計(jì)成平直結(jié)構(gòu)，當(dāng)物流小車舉升支撐架面板舉起裝滿貨物的貨架處于最高位，舉升電機(jī)停止工作后，該結(jié)構(gòu)能保證承重舉升支撐架保持最高舉升平衡狀態(tài)，只要升降拉桿沒有給予側(cè)向拉力，舉升支撐架高位平衡就可保持。

圖2 舉升部件結(jié)構(gòu)

圖3 舉升支撐架

圖4為小車舉升前后對(duì)比，當(dāng)小車舉升支撐架面板未升起時(shí)，小車舉升支撐架面板與貨架底板之間有間隙，小車可在貨架底板與地面空間運(yùn)行。當(dāng)貨架裝滿貨物，小車進(jìn)入貨架底部，小車舉升支撐面板升起，貨架離開地面，小車帶動(dòng)貨架向車廂內(nèi)部平行移動(dòng)，當(dāng)貨架達(dá)到存放位置時(shí)，小車上的光電接近開關(guān)起作用，小車不再繼續(xù)向內(nèi)平移。

圖4 小車舉升前后對(duì)比

3 物流小車控制系統(tǒng)原理

3.1 物流小車工作流程

圖5所示為物流小車控制面板按鈕及指示燈。當(dāng)物流小車處于貨架底部，準(zhǔn)備工作時(shí)，閉合配電開關(guān)，按下“啟動(dòng)”按鈕，舉升電機(jī)正轉(zhuǎn)，貨架抬升，到位后指示燈亮，舉升電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；貨物裝載后，按下“確定”按鈕，驅(qū)動(dòng)電機(jī)正轉(zhuǎn)，小車前進(jìn)；前進(jìn)到位后，延時(shí)3秒，舉升電機(jī)反轉(zhuǎn)，貨架下降，時(shí)間為2秒；下降最低位后，繼續(xù)延時(shí)3秒，驅(qū)動(dòng)電機(jī)反轉(zhuǎn)，小車后退；后退到位后，驅(qū)動(dòng)電機(jī)停轉(zhuǎn)，本次工作流程結(jié)束。

圖5 物流控制小車面板

3.2 物流小車主電路

圖6所示為物流小車主電路，QF為自動(dòng)空氣開關(guān)(電路配電開關(guān))，SB為急停按鈕，用于急停斷電，M1為舉升電機(jī)，接觸器KM1、KM2控制其正反轉(zhuǎn)(舉升和下降)；M2為驅(qū)動(dòng)電機(jī)，接觸器KM3、KM4控制其正反轉(zhuǎn)(前進(jìn)和后退)，LED為電源指示燈。

QF合閘時(shí)，LED亮。若KM1得電則M1正轉(zhuǎn)，貨架抬升；若KM2得電則M1反轉(zhuǎn)，貨架下降；若KM3得電則M2正轉(zhuǎn)，小車前進(jìn)；若KM4得電則M2反轉(zhuǎn)，小車后退。

圖6 主電路

3.3 物流小車傳感器控制電路

圖7所示為物流小車傳感器控制電路，SQ3、SQ4為光電開關(guān)，SQ3安裝在小車前側(cè)，檢測(cè)是否到達(dá)貨車廂最內(nèi)側(cè)，如果是，繼電器KA1線圈得電，開始延時(shí)，延時(shí)時(shí)間到，接觸器KM2線圈得電，舉升電機(jī)M1下降卸貨；SQ4安裝在小車后側(cè)下方，為懸崖傳感器，當(dāng)小車后退到貨車廂外沿時(shí)，繼電器KA2線圈失電，接觸器KM4線圈失電，驅(qū)動(dòng)電機(jī)M2停轉(zhuǎn)，小車停止后退。

圖7 傳感器控制電路

圖8 控制電路

3.4 物流小車控制電路

圖8所示為物流小車控制電路，按下“啟動(dòng)”按鈕SB1，接觸器KM1線圈得電，舉升電機(jī)M1正轉(zhuǎn)，貨架抬升，到位后，微動(dòng)開關(guān)SQ1受壓，KM1線圈失電，抬升停止，指示燈亮；貨物裝載后，按下“確定”按鈕SB2，接觸器KM3線圈得電，驅(qū)動(dòng)電機(jī)M2正轉(zhuǎn)，小車前進(jìn)；光電開關(guān)SQ3判斷前進(jìn)到位后，繼電器KA1線圈得電，接觸器KM3線圈失電，停止前進(jìn)，時(shí)間繼電器KT1線圈得電，延時(shí)2秒，2秒后，接觸器KM2線圈得電，舉升電機(jī)M1反轉(zhuǎn)，貨架下降，下降時(shí)間為時(shí)間繼電器KT2延時(shí)時(shí)間；時(shí)間繼電器KT2線圈得電，延時(shí)3秒；時(shí)間繼電器KT3線圈得電，延時(shí)8秒，即貨架下降停止后再延時(shí)5秒，接觸器KM4線圈得電，驅(qū)動(dòng)電機(jī)M2反轉(zhuǎn)，小車后退；光電開關(guān)SQ4判斷后退到位后，繼電器KA2線圈失電，接觸器KM4線圈失電，驅(qū)動(dòng)電機(jī)M2停轉(zhuǎn)，本次工作流程結(jié)束。

4 結(jié)語

基于廂式貨車的物流小車樣機(jī)制作完成之后，通過現(xiàn)場(chǎng)試用，完成了既定的功能，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目的。從樣機(jī)使用反饋的情況來看，還有許多不足之處，比如重量偏大，導(dǎo)致物流小車從地面搬至車廂及從車廂回到地面，需兩人協(xié)同完成，如需進(jìn)一步推廣使用，該物流小車仍需進(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn)，降低重量、削減制作成本，使之成為快遞物流工人的好幫手。