自动导引运输车

第7章　货物出库配送作业设备

学习目标

掌握货物出库作业的相关设备。

正确选用和使用不同的出库作业设备。

了解常见设备的结构和工作原理。

掌握各种设备的分类、功能和特点。

知识点

出库作业设备的种类；科学选用不同的出库作业设备。

案例导入

物流配送

戴尔计算机公司在不到20年的时间里发展到250亿美元的规模，即使面对美国经济的低迷，戴尔公司仍以年均两位数的发展速度飞快前进。根据美国一家权威机构的统计，戴尔公司个人电脑销售额占全球销售额总量的13. 1%，居世界前列。戴尔公司分管物流配送的副总裁迪克•亨特一语道破天机：“我们只保存可供5天的存货，而我们的竞争对手则保存30天的、45天的甚至90天的存货，这就是区别。”亨特在分析戴尔公司成功的诀窍时，说：“戴尔公司总支出的70%用在材料配件购买方面，2000年这方面的总开支高达210亿美元。如果我们能在物流配送方面降低0. 1%，就等于生产效率提高了10%。”物流配送对企业的影响之大，由此可见。几乎所有工厂都会出现过期、过剩的零部件，而高效率的物流配送使戴尔公司的过期零件比例在材料开支总额的很小范围内（0. 05%～0. 1%），而竞争对手在3%左右。在提高物流配送效率方面，戴尔公司和50家材料配件供应商保持着密切、互信的联系，庞大的跨国集团戴尔公司所需材料配件的95%都由这50家供应商提供。戴尔公司与这些供应商每天都要通过网络进行协调沟通，戴尔公司监控每个零部件的发展情况，并把自己新的要求随时发布在网络上，供所有的供应商参考，提高透明度和信息流通效率，并刺激供应商之间的互相竞争。供应商则随时向戴尔公司通报自己产品发展、价格变化、存量等方面的信息。

案例分析与讨论题

1.根据上述案例，分析戴尔公司物流配送方面的做法。

2.试分析高效配送对企业的作用。

7.1　概 述

自动分拣系统（Automatic Sorting System）是先进配送中心所必需的设施条件之一。它具有很高的分拣效率，通常每小时可分拣商品6 000～12 000箱。可以说，自动分拣机是提高物流配送效率的一项关键因素。它在第二次世界大战后，在美国、日本的物流中心中被广泛采用，目前已经成为发达国家大中型物流中心不可缺少的一部分。该系统的作业过程可以简单描述为：物流中心每天接收成百上千家供应商或货主通过各种运输工具送来的成千上万种商品，在最短的时间内将这些商品卸下并按商品品种、货主、储位或发送地点进行快速、准确地分类，再将这些商品运送到指定地点，如指定的货架、加工区域、出货站台等。同时，当供应商或货主通知物流中心按配送指示发货时，自动分拣系统能在最短的时间内从庞大的高层货存架存储系统中准确找到要出库的商品的所在位置，并按所需数量出库。最后，再将从不同储位上取出的不同数量的商品按配送地点的不同运送到不同的理货区域或配送站台集中，以便装车配送。

自动分拣系统一般由控制装置、分类装置、输送装置及分拣道口组成。控制装置的作用是识别、接收和处理分拣信号，根据分拣信号的要求指示分类装置按商品种类和送达地点或按货主的类别对商品进行自动分类。这些分拣需求可以通过不同方式，如条形码扫描、色码扫描、键盘输入、重量检测、语音识别、高度检测及形状识别等方式，输入到分拣控制系统中去。再根据对这些分拣信号的判断，来决定某一种商品该进入哪一个分拣道口。分类装置的作用是根据控制装置发出的分拣指示，当具有相同分拣信号的商品经过该装置时，该装置运作，使其改变在输送装置上的运行方向，进入其他输送机或分拣道口。分类装置的种类很多，一般有推出式、浮出式、倾斜式和分支式几种，不同的装置对分拣货物的包装材料、包装重量、包装物底面的平滑程度等有不完全相同的要求。输送装置的主要组成部分是传送带或输送机，其主要作用是使待分拣商品鱼贯通过控制装置、分类装置。输送装置的两侧，一般要连接若干分拣道口，使分好类的商品滑下主输送机或主传送带，以便进行后续作业。分拣道口是已分拣商品脱离主输送机或主传送带，进入集货区域的通道。一般由钢带、皮带、滚筒等组成滑道，使商品从主输送装置滑向集货站台。在那里，由工作人员将该道口的所有商品集中后，或是入库储存，或是组配装车并进行配送作业。以上4部分装置通过计算机网络联结在一起，配合人工控制及相应的人工处理环节，构成一个完整的自动分拣系统。

7.2　输送设备

7.2.1　带式输送机

带式输送机（belt conveyer）又称“胶带输送机”，俗称“皮带输送机”。目前输送带除了橡胶带外，还有其他材料的输送带，如PVC、PU、特氟龙、尼龙带等。带式输送机由驱动装置拉紧输送带，中部构架和托辊组成输送带作为牵引和承载构件，借以连续输送散碎物料或成件品。见图7-1和图7-2。

图7-1　带式输送机1

图7-2　带式输送机2

1）带式输送机的特点

带式输送机是煤矿最理想的高效连续运输设备，与其他运输设备（如机车类）相比，具有输送距离长、运量大、连续输送等优点，而且运行可靠，易于实现自动化和集中化控制。尤其对高产、高效矿井，带式输送机已成为煤炭开采机电一体化技术与装备的关键设备。带式输送机的主要特点是：机身可以很方便地伸缩，设有储带仓，机尾可随采煤工作面的推进伸长或缩短，结构紧凑，可不设基础，直接在巷道底板上铺设，机架轻巧，拆装十分方便。当输送能力和运距较大时，可配中间驱动装置来满足要求。根据输送工艺的要求，可以单机输送物料，也可多机组合成水平或倾斜的运输系统来输送物料。

2）带式输送机的应用范围

带式输送机广泛地应用在冶金、煤炭、交通、水电、化工等部门，是因为它具有输送量大、结构简单、维修方便、成本低、通用性强等优点。带式输送机还应用于建材、电力、轻工、粮食、港口、船舶等部门。

3）带式输送机的工作原理

带式输送机主要由两个端点滚筒及紧套其上的闭合输送带组成。带动输送带转动的滚筒称为驱动滚筒或传动滚筒；另一个仅用来改变输送带运动方向的滚筒称为改向滚筒。驱动滚筒由电动机通过减速器驱动，输送带依靠驱动滚筒与输送带之间的摩擦力来拖动。驱动滚筒一般都装在卸料端，以增大牵引力，利于拖动。物料由喂料端喂入，落在转动的输送带上，依靠输送带摩擦，带动运送袋从卸料端卸出。

7.2.2　辊子输送机

辊子输送机又称辊筒输送机、辊道输送机。辊子输送机具有结构简单、运行可靠、维护方便、可输送高温物品、节能等特点，适合于运送成件物品。辊子输送机分动力型和无动力型，可以实现直线、曲线、水平、倾斜运行，并能完成分流、合流等要求，实现物品在机上加工、装配、试验、包装、挑选等工艺。见图7-3和图7-4。

图7-3　辊子输送机1

图7-4　辊子输送机2

辊子输送机适用于各类箱、包、托盘等件货的输送，散料、小件物品或不规则的物品需放在托盘上或周转箱内输送。辊子输送机能够输送单件重量很大的物料，能承受较大的冲击载荷。其结构形式：按驱动方式可分为动力滚筒线和无动力滚筒线，按布置形式可分为水平输送滚筒线、倾斜输送滚筒线和转弯滚筒线。标准规滚筒线内宽度为200 mm，300 mm，400 mm，500 mm，1 200 mm等。转弯滚筒线标准转弯内半径为600 mm，900 mm，1 200 mm等。直段滚筒所用的滚筒直径有38 mm，50 mm，60 mm，76 mm，89 mm等。

7.2.3　链板输送机

链板输送机可以满足饮料贴标、灌装、清洗等设备的单列输送的要求，同样也可以使单列变成多列并行走缓慢，从而产生储存量，满足杀菌机、储瓶台、冷瓶机大量供料的要求。见图7-5和图7-6。

图7-5　链板输送机1

图7-6　链板输送机2

链板输送机广泛用于食品、罐头、药品、饮料、化妆品和洗涤用品、纸制品、调味品、乳业及烟草等的自动输送、分配和后道包装的连线输送。

链板输送机的特点如下：

①输送面平坦光滑，摩擦力小，物料在输送线之间的过渡平稳。可输送各类玻璃瓶、PET瓶、易拉罐等物料，也可输送各类箱包。

②链板有不锈钢和工程塑料等材质，规格品种繁多，可根据输送物料和工艺要求选用，能满足各行各业的不同需求。

③输送能力大，可承载较大的载荷，可用于电动车、摩托车、发电机等行业。

④输送速度准确稳定，能保证精确的同步输送。

⑤链板输送机一般都可以直接用水冲洗或直接浸泡在水中，设备清洁方便，能满足食品、饮料等行业对卫生的要求。

⑥设备布局灵活。可以在一条输送线上完成水平、倾斜和转弯输送。

⑦设备结构简单，维护方便。

7.2.4　悬挂式输送机

悬挂式输送机又称架空式输送机，是具有空间封闭线路的连续运输设备，主要用于车间内部或各个车间之间工件物品的流水连续输送。在流水连续输送过徎中，可以进行对工件的各种顺序工艺作业，如素材上线、表面处理、喷漆、烘干、冷却、成品下线等，并可在苛刻的环境（如高温、有害介质等）下工作。由于它既能充分利用空间，又可以与地面的作业配合进行，因而被广泛应用于家具厂、自行车厂、电子厂、五金厂、汽车厂等大批量生产与现代化工厂中。见图7-7和图7-8。

图7-7　悬挂式输送机1

图7-8　悬挂式输送机2

7.2.5　螺旋输送机

图7-9　螺旋输送机

在螺旋输送机的工作过程中，旋转的螺旋叶片将物料推移而进行输送。使物料不与螺旋输送机叶片一起旋转的力是物料自身重量和螺旋输送机机壳对物料的摩擦阻力。螺旋输送机旋转轴上焊着螺旋叶片，其面形根据输送物料的不同，有实体面形、带式面形、叶片面形等形式。螺旋输送机的螺旋轴在物料运动方向的终端有止推轴承，以随物料给螺旋的轴向反力。在机长较长时，应加中间吊挂轴承。螺旋式输送机广泛应用于各行业，如建材、化工、电力、冶金、煤矿、粮食等。适用于水平或倾斜输送粉状、粒状和小块状物料，如煤矿、灰、渣、水泥、粮食等，物料温度需小于200℃。螺旋机不适于输送易变质的、黏性大的、易结块的物料。在混凝土搅拌站中，螺旋输送机的作用得到了最大体现。见图7-9。

7.3　分拣设备

7.3.1　堆块式分拣机

堆块式分拣机由具有独特形状的滑块在链板输送机间左右滑动，从而完成把商品分拣送出的任务。堆块式分拣系统由堆块式分拣机、供件机、分流机、信息采集系统、控制系统、网络系统等组成。见图7-10，图7-11。

图7-10　堆块式分拣机1

图7-11　堆块式分拣机2

堆块式分拣机的特点如下：

①可适应不同大小、重量、形状的各种商品的分拣。

②分拣时轻柔、准确。

③可向左、右两侧分拣，占地空间小。

④分拣时所需商品间隙小，分拣能力高达18 000个/ h。

⑤机身长，最长达110 m，出口多。

7.3.2　交叉带式分拣机

交叉带式分拣机由主驱动带式输送机和载有小型带式输送机的台车（简称“小车”）连接在一起，当“小车”移动到所规定的分拣位置时，转动皮带，完成把商品分拣送出的任务。因为主驱动带式输送机与“小车”上的带式输送机呈交叉状，故称交叉带式分拣机。见图7-12和图7-13。

图7-12　交叉带式分拣机1

图7-13　交叉带式分拣机2

该输送机的特点是：适宜于分拣各类小件商品，如食品、化妆品、衣物等。分拣出口多，可左右两侧分拣。分拣能力一般达6 000～7 700个/ h。大型交叉带式分拣系统一般应用于机场行李分拣和安检系统。

7.3.3　斜导轮式分拣机

斜导轮式分拣机通过转动着的斜导轮在平行排列的主窄幅皮带间隙中浮上、下降，达到分拣商品的目的。见图7-14和图7-15。

图7-14　斜导轮式分拣机1

图7-15　斜导轮式分拣机2

该输送机的特点是：对商品冲击力小，分拣轻柔。分拣快速准确。适应各类商品，只要是硬纸箱、塑料箱等平底面商品均可。分拣出口数量多。

7.3.4　轨道台车式分拣机

轨道台车式分拣机工作时，被分拣的物品放置在沿轨道运行的小车托盘上，当到达分拣口时，台车托盘倾斜30°，物品被分拣到指定的目的地。见图7-16和图7-17。

轨道台车式分拣机的特点是：可三维立体布局，适应作业工程需要。可靠耐用，易维修保养。适用于大批量产品的分拣，如报纸捆、米袋等。

图7-16　轨道台车式分拣机1

图7-17　轨道台车式分拣机2

7.4　自动导引运输车

AGV是自动导引运输车（Automated Guided Vehicle）的英文缩写。它是指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车。AGV属于轮式移动机器人（WMR-Wheeled Mobile Robot）的范畴。更直接点说，AGV就是无人驾驶（Driverless）的运输车。见图7-18至图7-21。

AGV一般以电池为动力，目前也有用非接触能量传输系统——CPS（Contactless Power System）为动力的。AGV装有非接触导航（导引）装置，可实现无人驾驶的运输作业。它的主要功能表现为，能在计算机监控下，按路径规划和作业要求，精确地行走并停靠到指定地点，完成一系列作业功能。

图7-18　自动导引运输车1

图7-19　自动导引运输车2

图7-20　自动导引运输车3

图7-21　自动导引运输车4

AGV以轮式移动为特征，较之步行、爬行或其他非轮式的移动机器人具有行动快捷、工作效率高、结构简单、可控性强、安全性好等优势。与物料输送中常用的其他设备相比，AGV的活动区域无需铺设轨道、支座架等固定装置，不受场地、道路和空间的限制。因此，在自动化物流系统中，最能充分地体现其自动性和柔性，实现高效、经济、灵活的无人驾驶化生产。

AGV之所以能够实现无人驾驶，导航和导引对其起到了至关重要的作用。随着技术的发展，目前能够用于AGV的导航/导引技术主要有以下几种：

1）直接坐标（Cartesian Guidance）

直接坐标是用定位块将AGV的行驶区域分成若干坐标小区域，通过对小区域的计数实现导引的技术，一般有光电式（将坐标小区域以两种颜色划分，通过光电器件计数）和电磁式（将坐标小区域以金属块或磁块划分，通过电磁感应器件计数）两种形式。其优点是可以实现路径的修改，导引的可靠性好，对环境无特别要求。缺点是地面测量安装复杂，工作量大，导引精度和定位精度较低，且无法满足复杂路径的要求。

2）电磁导引（Wire Guidance）

电磁导引是较为传统的导引方式之一，目前仍被许多系统采用。它是在AGV的行驶路径上埋设金属线，并在金属线上加载导引频率，通过机器对导引频率的识别来实现AGV的导引。其主要优点是引线隐蔽，不易被污染和破损，导引原理简单而可靠，便于控制和通信，对声光无干扰，制造成本较低。缺点是路径难以更改扩展，对复杂路径的局限性大。

3）磁带导引（Magnetic Tape Guidance）

磁带导引与电磁导引原理相近，用在路面上贴磁带替代在地面下埋设金属线，通过磁感应信号实现导引。其灵活性比较好，改变或扩充路径较容易，磁带铺设简单易行。但此导引方式易受环路周围金属物质的干扰，磁带易受机械损伤，因此导引的可靠性受外界影响较大。

4）光学导引（Optical Guidance）

光学导引是在AGV的行驶路径上涂漆或粘贴色带，通过对摄像机采入的色带图像信号进行简单处理而实现导引。其灵活性比较好，地面路线设置简单易行，但对色带的污染和机械磨损十分敏感，对环境要求过高，导引可靠性较差，精度较低。

5）激光导航（Laser Navigation）

激光导引是在AGV行驶路径的周围安装位置精确的激光反射板，AGV通过激光扫描器发射激光束，同时采集由反射板反射的激光束，来确定其当前的位置和航向，并通过连续的三角几何运算来实现AGV的导引。

此项技术最大的优点是，AGV定位精确；地面无需其他定位设施；行驶路径灵活多变，能够适合多种现场环境，它是目前国外许多AGV生产厂家优先采用的先进导引方式。其缺点是制造成本高，对环境要求（外界光线、地面要求、能见度要求等）相对苛刻，不适合室外，尤其是易受雨、雪、雾天气的影响。

6）惯性导航（Inertial Navigation）

惯性导航是在AGV上安装陀螺仪，在行驶区域的地面上安装定位块，AGV可通过对陀螺仪偏差信号（角速率）的计算及地面定位块信号的采集来确定自身的位置和航向，从而实现导引。

此项技术在军方较早运用，其主要优点是技术先进，较之有线导引，地面处理工作量小，路径灵活性强。其缺点是制造成本较高，导引的精度和可靠性与陀螺仪的制造精度及其后续信号的处理密切相关。

7）视觉导航（Visual Navigation）

视觉导航是对AGV行驶区域的环境进行图像识别，实现智能行驶的一种具有巨大潜力的导引技术，已被少数国家的军方采用，将其应用到AGV上还只停留在研究中，目前还未出现采用此类技术的实用型AGV。

可以想象，图像识别技术与激光导引技术相结合，将会使AGV更加完美，如导引的精确性和可靠性、行驶的安全性、智能化的记忆识别等都将更加完美。

8）GPS（全球定位系统）导航（Global Position System）

GPS导航是通过卫星对非固定路面系统中的控制对象进行跟踪和制导。目前此项技术还在发展和完善，通常用于室外远距离的跟踪和制导，其精度取决于卫星在空中的固定精度和数量，以及控制对象周围的环境等因素。

复习思考题

1.常见的输送设备有哪些？各自有哪些适用范围？

2.堆块式分拣机是由哪几部分组成的？其分拣的特点是什么？

3.自动导引小车AGV的导航/导引技术有哪几种？简述每种技术的工作原理。