一款移動(dòng)式倉(cāng)庫(kù)上貨椅梯的設(shè)計(jì)及分析

張連瑞ZHANG Lian-rui；張立欣ZHANG Li-xin

（①?lài)?guó)網(wǎng)山東省電力公司臨沂供電公司，臨沂276003；②廣西大學(xué)電氣工程學(xué)院，南寧530004）

0 引言

根據(jù)國(guó)網(wǎng)公司和省公司最新要求，電商化物資全部入庫(kù)后再辦理領(lǐng)用手續(xù)，這就要求所有的物資要入庫(kù)并進(jìn)行擺放。目前倉(cāng)庫(kù)貨物擺放時(shí)，由于貨架分層，有的貨物擺放層較高，在擺放貨物時(shí)需來(lái)回搬放椅子或梯子，非常不方便，工作效率低，嚴(yán)重影響了物資貨物的收發(fā)工作。為此需要設(shè)計(jì)一款倉(cāng)庫(kù)上下貨裝置，產(chǎn)品將以安全、可靠、便捷、高效的設(shè)計(jì)理念進(jìn)行相應(yīng)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)[1-3]，以期解決梯子靠在貨架上易將貨架壓倒、椅子的高度不夠、穩(wěn)固性差、梯子及椅子搬運(yùn)不便、移動(dòng)性差等問(wèn)題。

1 移動(dòng)式倉(cāng)庫(kù)上貨椅梯的設(shè)計(jì)

1.1 產(chǎn)品功能設(shè)計(jì)

針對(duì)目前倉(cāng)庫(kù)上下取貨工作效率低，且采用單一的椅子及梯子穩(wěn)定性差、存在安全隱患等問(wèn)題[4]，本文設(shè)計(jì)一種適合倉(cāng)庫(kù)貨物上下架的移動(dòng)式倉(cāng)庫(kù)上貨椅梯，將椅子和梯子的功能合為一體，移動(dòng)方便且穩(wěn)定可靠。

如圖1 所示，產(chǎn)品主要包括腳踏板、支撐支架、把手支架、移動(dòng)滑輪等部分組成。在工作時(shí)，只需要拉壓把手支架，在移動(dòng)滑輪的支撐下省時(shí)省力的移動(dòng)到工作位置，此時(shí)可以依靠階梯腳踏板上升到相應(yīng)的倉(cāng)庫(kù)高度[5]，進(jìn)行相應(yīng)的貨物取放工作。

圖1 一種移動(dòng)式倉(cāng)庫(kù)上貨椅梯三維設(shè)計(jì)示意圖

1.2 關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)

1.2.1 移動(dòng)滑輪的設(shè)計(jì)

移動(dòng)滑輪的設(shè)計(jì)應(yīng)能保證人在拉壓把手支架后，可以穩(wěn)定支撐起移動(dòng)式倉(cāng)庫(kù)上貨椅梯，實(shí)現(xiàn)將其省時(shí)省力的拖動(dòng)至工作位置，從而方便工作人員進(jìn)行相應(yīng)的倉(cāng)庫(kù)貨物上下取放工作。移動(dòng)滑輪直徑初步設(shè)計(jì)為36mm，寬度為15mm，材質(zhì)可選用塑料加工，且側(cè)邊開(kāi)凹槽，凹槽寬2mm，深10mm，中間開(kāi)通孔，孔直徑為5mm，如圖2 所示，通過(guò)螺栓將移動(dòng)滑輪和支架相連，方便對(duì)移動(dòng)式倉(cāng)庫(kù)上貨椅梯進(jìn)行移動(dòng)。

圖2 移動(dòng)滑輪三維模型示意圖

1.2.2 整體支架的設(shè)計(jì)

整體支架包括腳踏板、支撐支架、把手支架等部件，腳踏板寬度的確定通常是根據(jù)人體腳的平均長(zhǎng)度進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)，據(jù)資料顯示，我國(guó)男性平均腳長(zhǎng)約為26cm，女性平均腳長(zhǎng)約為24cm，考慮到工作人員需要前后左右進(jìn)行相應(yīng)的移動(dòng)以方便進(jìn)行倉(cāng)庫(kù)貨物的取放工作，同時(shí)考慮到移動(dòng)式倉(cāng)庫(kù)上貨椅梯的成本及存放是否方便等問(wèn)題，因此腳踏板設(shè)計(jì)三個(gè)，長(zhǎng)度為750mm，寬度為300mm；支撐支架高度的確定通常是根據(jù)人體的平均身高及一般倉(cāng)庫(kù)貨柜的平均高度進(jìn)行綜合分析，以保證設(shè)計(jì)的合理性、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性。據(jù)資料顯示，我國(guó)男性的平均身高約為1.75m，女性的平均身高約為1.65m，一般倉(cāng)庫(kù)貨柜的平均高度約為2.2m，考慮到工作人員的身高可能存在差異的現(xiàn)實(shí)，設(shè)計(jì)的支撐支架必須留有一定的余量以保證工作人員可以對(duì)倉(cāng)庫(kù)貨柜的最高層進(jìn)行相應(yīng)的貨物取放工作，為此支撐支架設(shè)計(jì)為三個(gè)高度等級(jí)，分別為200mm、500mm、800mm，把手支架設(shè)計(jì)高度為600mm，如圖3 所示。

圖3 整體支架三維模型示意圖

2 組合創(chuàng)新法分析

組合創(chuàng)新法是一種比較普遍且實(shí)用的一種方案設(shè)計(jì)的方法，通俗來(lái)說(shuō)，就是將幾種技術(shù)按一定的規(guī)律進(jìn)行相應(yīng)的排列組合，從而獲得一種新裝置、新產(chǎn)品、新材料的技術(shù)方案[6-8]。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，市場(chǎng)上大量新產(chǎn)品因采用組合創(chuàng)新法進(jìn)行相應(yīng)的創(chuàng)新改進(jìn)，獲得了大量用戶(hù)的認(rèn)可，組合創(chuàng)新法在創(chuàng)新新產(chǎn)品方面的優(yōu)勢(shì)已被廣大工程師及設(shè)計(jì)人員所青睞。但在機(jī)械設(shè)計(jì)方面應(yīng)用此方法的實(shí)例仍較少，本文創(chuàng)新研發(fā)的移動(dòng)式倉(cāng)庫(kù)上貨椅梯就是利用組合創(chuàng)新法進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，通過(guò)將椅子和梯子這兩個(gè)工具所具有的功能及結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合創(chuàng)新，提出了一種移動(dòng)式倉(cāng)庫(kù)上貨椅梯的新思路。從移動(dòng)式倉(cāng)庫(kù)上貨椅梯的工作原理分析，其采用的是內(nèi)部組合創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法[9]。從創(chuàng)新的構(gòu)成要素可以看出，新產(chǎn)品移動(dòng)式倉(cāng)庫(kù)上貨椅梯的創(chuàng)新設(shè)計(jì)分別采用了功能組合創(chuàng)新方法及結(jié)構(gòu)組合創(chuàng)新方法[10-11]。（圖 4）

圖4 一種移動(dòng)式倉(cāng)庫(kù)上貨椅梯實(shí)物圖

2.1 基于功能組合創(chuàng)新方法

移動(dòng)式倉(cāng)庫(kù)上貨椅梯將椅子與梯子兩者所具有的不同功能進(jìn)行相應(yīng)的組合再創(chuàng)新，進(jìn)而形成了一種用于倉(cāng)庫(kù)貨物存取方便的新裝置，充分拓展了椅子及梯子所具有的單一功能。根據(jù)人體工程學(xué)在椅子和梯子原有的功能上進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng)新，將傳統(tǒng)的梯子改造成階梯式的椅梯，便于工作人員平穩(wěn)的對(duì)處于倉(cāng)庫(kù)貨柜不同高度的貨物進(jìn)行相應(yīng)的取放工作，設(shè)計(jì)更加人性化。

2.2 基于結(jié)構(gòu)組合創(chuàng)新方法

移動(dòng)式倉(cāng)庫(kù)上貨椅梯采用移動(dòng)滑輪、支架、腳踏板等組合裝配，提高裝置的穩(wěn)定性、提高了縱向高度，而且搬運(yùn)方便。同時(shí)通過(guò)創(chuàng)新增設(shè)移動(dòng)滑輪，避免出現(xiàn)肩扛椅子及梯子的情況，該椅梯搬運(yùn)方便，工作人員可直接按下把手支架對(duì)其進(jìn)行移動(dòng)，拖動(dòng)至工作位置松開(kāi)把手支架，該移動(dòng)式倉(cāng)庫(kù)上貨椅梯可穩(wěn)定停在工作位置，操作方便，并且大大提高了工作的效率及安全性能。（圖5）

圖5 移動(dòng)式倉(cāng)庫(kù)上貨椅梯與傳統(tǒng)梯子的實(shí)地工作情況對(duì)比

3 移動(dòng)式倉(cāng)庫(kù)上貨椅梯的結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)

3.1 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單穩(wěn)定可靠

移動(dòng)式倉(cāng)庫(kù)上貨椅梯省去了梯子中間的大小梁等部件，通過(guò)增加腳踏板可使工作人員平穩(wěn)站立，避免出現(xiàn)傳統(tǒng)梯子靠在貨架上易將貨架壓倒的情況，通過(guò)設(shè)置階梯支架可使工作人員作業(yè)高度增加，避免出現(xiàn)椅子的高度不夠?qū)е绿叩呢浳餆o(wú)法取放的問(wèn)題。設(shè)計(jì)的移動(dòng)式倉(cāng)庫(kù)上貨椅梯不僅簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，而且使其工作時(shí)更穩(wěn)定可靠，大大提高了工作人員進(jìn)行倉(cāng)庫(kù)貨柜取放貨物的安全系數(shù)。

3.2 設(shè)計(jì)更加人性化

該移動(dòng)式倉(cāng)庫(kù)上貨椅梯根據(jù)人體工程學(xué)在椅子和梯子原有的功能上進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng)新[9]，將傳統(tǒng)的梯子改造成階梯式的椅梯，便于工作人員平穩(wěn)的對(duì)處于倉(cāng)庫(kù)貨柜不同高度的貨物進(jìn)行相應(yīng)的取放工作，設(shè)計(jì)更加人性化，同時(shí)通過(guò)創(chuàng)新增設(shè)移動(dòng)滑輪，避免出現(xiàn)肩扛椅子及梯子的情況，該椅梯搬運(yùn)方便，工作人員可直接按下把手支架對(duì)其進(jìn)行移動(dòng)，拖動(dòng)至工作位置松開(kāi)把手支架，該移動(dòng)式倉(cāng)庫(kù)上貨椅梯可穩(wěn)定停在工作位置，操作方便，并且大大提高了工作的效率及安全性。

3.3 構(gòu)件少便于標(biāo)準(zhǔn)化

該移動(dòng)式倉(cāng)庫(kù)上貨椅梯通用性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)構(gòu)件少，主要包括腳踏板、支架、移動(dòng)滑輪等，造價(jià)成本低，易于加工制造，同時(shí)便于標(biāo)準(zhǔn)化大批量生產(chǎn)銷(xiāo)售。平均每個(gè)移動(dòng)式倉(cāng)庫(kù)上貨椅梯預(yù)計(jì)耗材5~8kg，與傳統(tǒng)的梯子相比，構(gòu)件數(shù)量大約減少50%左右，材料耗材大約節(jié)省10%左右，平均成本大約節(jié)省20%左右，預(yù)計(jì)會(huì)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

3.4 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單便于安裝

該移動(dòng)式倉(cāng)庫(kù)上貨椅梯結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，每個(gè)部件之間的連接通過(guò)螺栓螺母簡(jiǎn)單固定，徹底改變了之前梯子需要花費(fèi)大量的時(shí)間進(jìn)行打孔、對(duì)位，然后再進(jìn)行相應(yīng)的連接的傳統(tǒng)方式，安裝的工期較之前縮短一半作業(yè)，只需要將移動(dòng)滑輪及支架進(jìn)行簡(jiǎn)單的組裝便可完成，該椅梯的連接件也大大減少，提高了安裝速度，安裝工期短同時(shí)安裝工人的勞動(dòng)強(qiáng)度也大大降低，工期及社會(huì)效益更加顯著。

4 應(yīng)用前景分析

本文設(shè)計(jì)了一種適合倉(cāng)庫(kù)貨物上下架的移動(dòng)式倉(cāng)庫(kù)上貨椅梯，將椅子和梯子的功能合為一體，移動(dòng)方便且穩(wěn)定可靠。根據(jù)人體工程學(xué)在椅子和梯子原有的功能上進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng)新，將傳統(tǒng)的梯子改造成階梯式的椅梯，便于工作人員平穩(wěn)的對(duì)處于倉(cāng)庫(kù)貨柜不同高度的貨物進(jìn)行相應(yīng)的取放工作，設(shè)計(jì)更加人性化，同時(shí)通過(guò)創(chuàng)新增設(shè)移動(dòng)滑輪，避免出現(xiàn)肩扛椅子及梯子的情況，該椅梯搬運(yùn)方便，工作人員可直接按下把手支架對(duì)其進(jìn)行移動(dòng)，拖動(dòng)至工作位置松開(kāi)把手支架，該移動(dòng)式倉(cāng)庫(kù)上貨椅梯可穩(wěn)定停在工作位置，操作方便，并且大大提高了工作的效率及安全性。移動(dòng)式倉(cāng)庫(kù)上貨椅梯非常適用于倉(cāng)庫(kù)貨物取放，隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)及物流業(yè)的快速發(fā)展，倉(cāng)庫(kù)的貨物取放需求越來(lái)越大，平均每個(gè)倉(cāng)庫(kù)都可配備移動(dòng)式倉(cāng)庫(kù)上貨椅梯，預(yù)計(jì)會(huì)取得巨大的經(jīng)濟(jì)效益，推廣前景廣闊。

5 結(jié)論

①針對(duì)目前倉(cāng)庫(kù)貨物取放工作效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大且存在安全隱患等問(wèn)題，本文借鑒傳統(tǒng)的椅子及梯子的結(jié)構(gòu)及功能,基于組合創(chuàng)新方法創(chuàng)新設(shè)計(jì)一種移動(dòng)式倉(cāng)庫(kù)上貨椅梯。

②該移動(dòng)式倉(cāng)庫(kù)上貨椅梯將椅子和梯子的功能合為一體，移動(dòng)方便且穩(wěn)定可靠，成功解決梯子靠在貨架上易將貨架壓倒、椅子的高度不夠、穩(wěn)固性差、梯子及椅子搬運(yùn)不便、移動(dòng)性差等問(wèn)題。

③該移動(dòng)式倉(cāng)庫(kù)上貨椅梯造價(jià)成本低，易于加工制造，同時(shí)便于標(biāo)準(zhǔn)化大批量生產(chǎn)銷(xiāo)售，目前已在倉(cāng)庫(kù)成功應(yīng)用，顯著提高了倉(cāng)庫(kù)取放貨物的工作效率，應(yīng)用推廣前景廣闊。