應(yīng)用于會(huì)所的自動(dòng)存取鞋立體倉(cāng)庫(kù)

周凱旋

[摘要]分析了將自動(dòng)存取鞋立體車庫(kù)應(yīng)用于會(huì)所等服務(wù)行業(yè)的可行性和技術(shù)特點(diǎn)，介紹了一種采用三軸搬運(yùn)器、鞋盒對(duì)接提升裝置和鞋架的白動(dòng)立體車庫(kù)，并分析了該設(shè)備的工作流程，是目前首例應(yīng)用于會(huì)所的白動(dòng)化鞋類存取立體倉(cāng)庫(kù)。

[關(guān)鍵詞]存取鞋；立體倉(cāng)庫(kù)；鞋架；三軸搬運(yùn)器；會(huì)所

[中圖分類號(hào)]TH692.3 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1005-152X（2018）02-0108-03

1 緒論

隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，制造業(yè)工廠機(jī)器換人、設(shè)備互聯(lián)化、生產(chǎn)智能化等創(chuàng)新實(shí)踐給其他行業(yè)如服務(wù)業(yè)帶來了良好的啟示，同時(shí)給自動(dòng)化行業(yè)帶來新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。服務(wù)行業(yè)中存在很多需要人工完成的環(huán)節(jié)，其中有些環(huán)節(jié)工作環(huán)境差、勞動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，并且不是很體面。比如會(huì)所中的鞋吧，當(dāng)有顧客進(jìn)入時(shí)，需要服務(wù)員及時(shí)給顧客換上拖鞋，換下的鞋子和襪子需要快速存人鞋柜，并且不能錯(cuò)亂；當(dāng)顧客離開時(shí)，又需要把顧客的鞋子和襪子取出并遞給顧客換上。對(duì)每個(gè)顧客都是如此，整個(gè)過程既繁瑣又臟累，需要隨時(shí)提供服務(wù)，是一項(xiàng)非常不體面的活。如果能使用自動(dòng)存取設(shè)備取代人工完成存取鞋設(shè)備.將是一件非常有意義的項(xiàng)目。本文所論述的正是一種應(yīng)用于服務(wù)行業(yè)的能夠取代人工的自動(dòng)存取鞋倉(cāng)庫(kù)設(shè)備。

2 應(yīng)用場(chǎng)景及特點(diǎn)

2.1 物料特點(diǎn)

此處物料是鞋類，而且是兩只一雙，沒有固定統(tǒng)一的外形、高度、長(zhǎng)度、款式，直接搬運(yùn)的話，對(duì)夾具選擇難度很大。通過調(diào)查，發(fā)現(xiàn)成人的鞋雖然碼數(shù)不同，但正常碼數(shù)范圍內(nèi)裝鞋的鞋盒都是統(tǒng)一規(guī)格，這樣就可以得出結(jié)論，用統(tǒng)一規(guī)格的盒子作為載具，將鞋子放入鞋盒，把無固定外形的物料變成規(guī)則外形的物料，就可以實(shí)現(xiàn)成雙鞋的搬運(yùn)。通過鞋類數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，設(shè)計(jì)出適合絕大部分鞋類容納的鞋盒，便完成存取設(shè)備中搬運(yùn)器設(shè)計(jì)的第一步。

2.2 應(yīng)用場(chǎng)景

會(huì)所的鞋吧一般設(shè)置在接待大廳偏僻位置，利用偏僻角落封閉起來做成多層鞋柜或鞋架。這就要求自動(dòng)存取設(shè)備的存儲(chǔ)架占地小，存儲(chǔ)單元盡量多，做成多層、多排結(jié)構(gòu)型式。另一方面，鞋吧應(yīng)盡量靠近顧客換鞋的位置，提高顧客出入效率。

2.3 工況特點(diǎn)

存取設(shè)備應(yīng)隨時(shí)響應(yīng)顧客的存取鞋需求，盡量減少顧客等待的時(shí)間，這就要求搬運(yùn)器響應(yīng)速度快、跑位精確、重復(fù)誤差小等。此外，取鞋時(shí)不能出錯(cuò)，為顧客取到錯(cuò)誤的鞋子是非常麻煩的情況。鞋盒編號(hào)與顧客的手牌號(hào)碼應(yīng)一一對(duì)應(yīng)或設(shè)為同一編碼；鞋盒與存鞋位也應(yīng)一一對(duì)應(yīng)，以便出錯(cuò)時(shí)有跡可循。

2.4 關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)

首先，鞋子放人鞋盒后，搬運(yùn)器應(yīng)立即知道應(yīng)存人哪個(gè)存鞋位，鞋盒應(yīng)能被識(shí)別到編碼。其次，搬運(yùn)器響應(yīng)速度快、跑位精準(zhǔn)，最好的選擇就是采用伺服系統(tǒng)。

最關(guān)鍵的技術(shù)點(diǎn)是，搬運(yùn)器采用何種取物機(jī)械手，搬運(yùn)器與鞋盒對(duì)接、移動(dòng)的要求是可靠、快速。有效載荷是鞋與鞋盒，對(duì)接裝置不宜笨重，最好不采用動(dòng)力驅(qū)動(dòng)對(duì)接，這樣會(huì)增加控制點(diǎn)和不可靠性。

3 存鞋立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)構(gòu)成

根據(jù)前述分析，設(shè)計(jì)出存取鞋立體倉(cāng)庫(kù)設(shè)備由如下部分組成，如圖1、圖2所示。

（1）存鞋架：采用鋁合金型材搭建，劃分為多層多列的存鞋位，具有重量輕、連接件標(biāo)準(zhǔn)化、適用性好等特點(diǎn)；

（2）搬運(yùn)器：搬運(yùn)器采用X、Y、Z三維方向的同步帶滑臺(tái)，由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，與鞋盒對(duì)接的機(jī)械裝置由對(duì)接叉片和安裝板組成，固定安裝在滑臺(tái)上。

（3）鞋盒：為敞口塑料盒，邊緣設(shè)有下卷邊，搬運(yùn)時(shí)對(duì)接提升叉片插入鞋盒下卷邊并貼近鞋盒端面，端起鞋盒移動(dòng)。

（4）編碼識(shí)別系統(tǒng)：每個(gè)存鞋位配一個(gè)鞋盒，鞋盒編碼與存鞋位編碼相同，鞋盒底部安裝有IC芯片，存取鞋窗口安裝有IC讀取器，當(dāng)鞋盒取送至存取窗口時(shí)，系統(tǒng)能讀取到鞋盒編碼。

（5）控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)由下位機(jī)控制和上位機(jī)控制系統(tǒng)組成，下位機(jī)即PLC控制器，PLC存儲(chǔ)伺服驅(qū)動(dòng)程序控制伺服電機(jī)和滑臺(tái)完成走位動(dòng)作；上位機(jī)即計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，存儲(chǔ)鞋位及IC編碼、原點(diǎn)位置、鞋位位置、存鞋數(shù)量等數(shù)據(jù)信息，通過MODBUS通信協(xié)議與下位機(jī)通信，指揮下位機(jī)完成搬運(yùn)動(dòng)作。

（6）人機(jī)界面：人機(jī)界面即上位機(jī)顯示屏，采用觸摸屏，可顯示倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)信息、存取窗口鞋盒編碼、搬運(yùn)器運(yùn)行狀態(tài)、控制系統(tǒng)狀態(tài)信息等，可輸入編碼取鞋、臨時(shí)存鞋等特定操作。

4 工作原理

存鞋工作流程是：顧客進(jìn)場(chǎng)領(lǐng)取手環(huán)，將手環(huán)靠近讀卡器，讀卡器讀出手環(huán)編號(hào)并發(fā)送信號(hào)給上位機(jī)控制系統(tǒng)，上位機(jī)發(fā)送指令給下位機(jī)控制系統(tǒng)并控制伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)三軸搬運(yùn)器將相應(yīng)編號(hào)的鞋盒送至存取鞋窗口，顧客將自己的鞋襪放人鞋盒，鞋盒放人存取鞋窗口，IC讀卡器讀取鞋盒編碼，發(fā)送信號(hào)給控制系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)三軸搬運(yùn)器將鞋盒搬運(yùn)至對(duì)應(yīng)存鞋位，并傳回信息給控制系統(tǒng)，完成存鞋過程。

取鞋工作流程是：顧客消費(fèi)完后至前臺(tái)結(jié)賬，前臺(tái)讀卡器讀到顧客編號(hào)并發(fā)送信號(hào)給立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)控制伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)三軸搬運(yùn)器將相應(yīng)編號(hào)的鞋盒送至存取鞋窗口，顧客從存取鞋窗口將鞋盒取出，拿出自己的鞋襪后將鞋盒放人存取鞋窗口，窗口讀卡器讀到鞋盒編碼，發(fā)送信號(hào)給控制系統(tǒng)，控制伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)三軸搬運(yùn)器將鞋盒存人對(duì)應(yīng)存鞋位，并傳回信息給控制系統(tǒng)，完成取鞋過程。

5 結(jié)論

自動(dòng)存取鞋立體倉(cāng)庫(kù)可實(shí)現(xiàn)會(huì)所服務(wù)窗口存取鞋白助化和自動(dòng)化，有助于減輕人工勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)環(huán)境，避免服務(wù)差錯(cuò)；同時(shí)，由機(jī)器取代人工也能降低企業(yè)經(jīng)營(yíng)成本。