立体式快递高速分拣装置的研究与设计

刘纯健 李裕 孟晓平

摘要：针对现阶段快递分拣所面临的问题，研究了一种快速、高效、节省空间的快递分拣装置。通过扫码器扫描快递上的条形码，将快递的目的地信息输入到CPU中，在CPU的控制下，快递由合适的路线进行分拣。立体式结构提高了空间利用率，滑道及送入装置将快递送至指定层，中心转盘可以将快递送到指定支路，快递在各部分间的传递有推送机构。该装置可多个联系在一起，形成一个树枝状的系统，进一步提高分拣效率，应用前景较高。

关键词：立体式；快递分拣；中心转盘；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

近年来，随着电子商务的迅猛发展，物流快递数量急剧增加，快递行业发展很快。目前，市场上已有的快递分拣方式主要是人工分拣、交叉式传送带分拣、滑块式传送带分拣以及智能分拣机器人分拣。人工分拣效率低下，且出错率较高；交叉式传送带分拣对主轴的功耗较高，且一个副带上只能有一个快递；智能分拣机器人虽然分拣准确，但是成本较高，且需要较大的空间。针对现有的分拣装置的问题，本文提出了一种立体式快递分拣装置。

1 机械结构的设计

该装置，包括分距传送带装置、滑道及送入装置、立体式中心分拣转盘、滑道及送出装置、分支传送带装置。整体为一个入口，多个出口。整体结构如图2。

1.1 分距传送带装置的设计

快递在经过扫码后进入分距传送带装置，分距传送带装置由分距传送带固定架、分距传送带、分距传送带电机、分隔挡板组成。如图1中的分距传送带装置，分距传送带电机固定在分距传送带固定架的顶部，带动分距传送带旋转以实现快递的运输；分隔挡板等距离的分配在分距传送带上，分距传送带有一部分倾斜成一个角度放置，在重力和分隔挡板的作用下，快递成等距离的分布，以便于后面的装置的运行。这样的结构可以使快递自动分成等间距的分布，不经需经过人为的处理，更加方便快捷，而且结构简单易实现自动化。

1.2 滑道及送入装置的设计

快递经过分距传送带后进入滑道及送入装置。如图3滑道及送入装置由倾斜滑道、翻板、送入传送带。倾斜滑道与分距传送带相连，快递通过滑道到达指定的层数。每一层都有一个翻板和送入传送带，送入传送带长短随层数的增高而增长，翻板是常闭的，即与送入传送带保持水平。当快递要沿滑道下滑到指定层时，该层之上的翻板会翻转90°，以留给快递足够的移动空間。当快递滑到目标层时会很自然的滑到翻板上，然后翻板在电机的控制下旋转90°将快递送到送入传送带上，然后送入传送带将快递送入立体式中心分拣转盘。其中，翻板的指定位置处均有微动开关，以控制翻板的运动和停止，CPU控制翻板电机的正反转以及翻板转动的时机。该结构的整体结构简单，且很好的解决了多个连续的快递进行多层分拣的问题。

1.3 立体式中心分拣转盘的设计

立体式中心分拣转盘包括转盘平台、推出机构、立体式中心分拣转盘主轴、主轴电机、转盘框架，图4为其一层的结构。转盘平台分为三层，每层六个空位（可以更多），转盘平台的挡板上有红外线发射管，转盘框架上固定有红外线接收装置，转盘平台旋转时，可以通过红外线接收装置接收到的脉冲的次数来判断转盘转过的角度，以控制后面的动作；主轴电机位于转盘框架下部，带动转盘平台旋转；快递推出机构固定在转盘框架上，为一齿轮齿条机构，当转过一定的角度时，在推出机构电机的带动下将位于转盘平台上的快递快速推出，在齿条的两个极限位置各有一个微动开关，通过微动开关产生的信号来控制电机的正反转，以实现齿条的推出与收回。三层结构可以极大的节省了空间，提高了空间利用率，同时一入口多出口的结构也提高了分拣效率。以齿轮齿条机构为基础的机构作为推送机构反应快、寿命长，可实现快速的将快递推出而不会与挡板相撞。

1.4 滑道及送出装置的设计

滑道及送出装置与滑道及送入装置类似，如图5所示其主要由送出传送带、倾斜滑道、翻板组成。送出传送带也三层，也是随高度增加长度增加，快递由立体式中心分拣转盘的推出机构推出后进入送出传送带，然后经送出传送带进到翻板，翻板同样是常闭的，即与送出传送带平行。当快递到达翻板后，翻板在CPU的控制下向下旋转，使快递滑落到倾斜滑道上。同时下层的翻板旋转，为快递留出空间。快递就沿着倾斜滑道进入分支传送带装置。该结构中翻板的两个极限位置同样有两个微动开关，以控制翻板的旋转和停止。该结构同样简单，而且对翻板进行调控可以使各层快递不会出现碰撞的问题。

1.5 分支传送带装置的设计

分支传送带装置即为普通的平带结构，用于将分拣好的快递运送至下一级分拣。

2 控制部分的设计

扫码器扫描位于快递上的条形码内的信息，将快递的目的地信息传入到CPU内，CPU为此快递标号并为其选择合适的路线。由于分距传送带速度保持恒定，且各快递经过分距传送带后等距离的分布，因而CPU可以计算出快递进入的层数，进而控制相应的翻板进行翻转，来为快递留出运动空间。当快递到达指定翻板时，在CPU的控制下，翻板旋转进入送入传送带。送入传送带的速度与中心转盘的转速有一定的比例关系，可以保证快递能进入转盘平台的空位中。中心转盘上装有红外线发射装置，中心转盘框架上均匀分布有红外线接收装置，通过红外线接收装置收到脉冲的次数可以判断出中心转盘旋转的角度。当达到目标角度时即正对着目标出口，CPU控制齿轮齿条的推出机构将快递推出到送出传送带上。送出传送带在将快递送到翻板上，此时CPU计算，该快递会不会与其他快递相撞，若有可能相撞，则翻板暂时不动，待安全后，翻板再旋转，将快递放至倾斜滑道上，并控制阻碍快递的翻板收起，快递就沿倾斜滑道运动到分支传送带上，该一级分拣完成，进入下一级分拣。

3 总结

本文中的装置是为解决现有的快递分拣装置效率低、出錯率高、成本高等问题提出的。立体式的结构在保证了节省空间的同时，也保证了在确保效率的前提下中心转盘的转速较低，使得快递在进出中心转盘时有足够的时间；齿轮齿条的推出机构，反应迅速，易控制，节省空间；整个结构以普通的带传动和旋转运动，原理简单，成本较低。整个系统各部分的速度有一定的比例关系，使得各部分协调运行切不会发生碰撞，因而可以做到中间没有停顿的高速工作。整套装置设计新颖，应用前景较高。

参考文献：

[1]叶欢欢，袁霆耀，谭文宋，张怀，时功元.推力式自动分拣装置的研究与设计[J].产业与科技论坛，2016，15（22）：7374.

[2]夏齐炜，张凯彦，马新玲.快递包裹分拣装置的设计研究[J].制造业自动化，2016，38（06）：136+149.

[3]胡迪锋，周向阳.基于Internet与数据库技术的自动化立体分拣系统[J].物流科技，2017，40（05）：5355.

[4]张俊，徐淑英.快递自动分拣系统的设计[J].自动化应用，2015（12）：8889.

[5]颜志刚，张福豹，安磊，张强强，成濛，戚嘉伟.一种滑块式快递包裹自动分拣机设计[J].装备制造技术，2016（06）：2324+40.