一款移动式仓库上货椅梯的设计及分析

2022-01-14张连瑞ZHANGLianrui张立欣ZHANGLixin

价值工程 2022年2期

张连瑞ZHANG Lian-rui；张立欣ZHANG Li-xin

（①国网山东省电力公司临沂供电公司，临沂276003；②广西大学电气工程学院，南宁530004）

0 引言

根据国网公司和省公司最新要求，电商化物资全部入库后再办理领用手续，这就要求所有的物资要入库并进行摆放。目前仓库货物摆放时，由于货架分层，有的货物摆放层较高，在摆放货物时需来回搬放椅子或梯子，非常不方便，工作效率低，严重影响了物资货物的收发工作。为此需要设计一款仓库上下货装置，产品将以安全、可靠、便捷、高效的设计理念进行相应的创新设计[1-3]，以期解决梯子靠在货架上易将货架压倒、椅子的高度不够、稳固性差、梯子及椅子搬运不便、移动性差等问题。

1 移动式仓库上货椅梯的设计

1.1 产品功能设计

针对目前仓库上下取货工作效率低，且采用单一的椅子及梯子稳定性差、存在安全隐患等问题[4]，本文设计一种适合仓库货物上下架的移动式仓库上货椅梯，将椅子和梯子的功能合为一体，移动方便且稳定可靠。

如图1 所示，产品主要包括脚踏板、支撑支架、把手支架、移动滑轮等部分组成。在工作时，只需要拉压把手支架，在移动滑轮的支撑下省时省力的移动到工作位置，此时可以依靠阶梯脚踏板上升到相应的仓库高度[5]，进行相应的货物取放工作。

图1 一种移动式仓库上货椅梯三维设计示意图

1.2 关键部件的设计

1.2.1 移动滑轮的设计

移动滑轮的设计应能保证人在拉压把手支架后，可以稳定支撑起移动式仓库上货椅梯，实现将其省时省力的拖动至工作位置，从而方便工作人员进行相应的仓库货物上下取放工作。移动滑轮直径初步设计为36mm，宽度为15mm，材质可选用塑料加工，且侧边开凹槽，凹槽宽2mm，深10mm，中间开通孔，孔直径为5mm，如图2 所示，通过螺栓将移动滑轮和支架相连，方便对移动式仓库上货椅梯进行移动。

图2 移动滑轮三维模型示意图

1.2.2 整体支架的设计

整体支架包括脚踏板、支撑支架、把手支架等部件，脚踏板宽度的确定通常是根据人体脚的平均长度进行相应的设计，据资料显示，我国男性平均脚长约为26cm，女性平均脚长约为24cm，考虑到工作人员需要前后左右进行相应的移动以方便进行仓库货物的取放工作，同时考虑到移动式仓库上货椅梯的成本及存放是否方便等问题，因此脚踏板设计三个，长度为750mm，宽度为300mm；支撑支架高度的确定通常是根据人体的平均身高及一般仓库货柜的平均高度进行综合分析，以保证设计的合理性、经济性、实用性。据资料显示，我国男性的平均身高约为1.75m，女性的平均身高约为1.65m，一般仓库货柜的平均高度约为2.2m，考虑到工作人员的身高可能存在差异的现实，设计的支撑支架必须留有一定的余量以保证工作人员可以对仓库货柜的最高层进行相应的货物取放工作，为此支撑支架设计为三个高度等级，分别为200mm、500mm、800mm，把手支架设计高度为600mm，如图3 所示。

图3 整体支架三维模型示意图

2 组合创新法分析

组合创新法是一种比较普遍且实用的一种方案设计的方法，通俗来说，就是将几种技术按一定的规律进行相应的排列组合，从而获得一种新装置、新产品、新材料的技术方案[6-8]。随着社会经济及科学技术的不断发展，市场上大量新产品因采用组合创新法进行相应的创新改进，获得了大量用户的认可，组合创新法在创新新产品方面的优势已被广大工程师及设计人员所青睐。但在机械设计方面应用此方法的实例仍较少，本文创新研发的移动式仓库上货椅梯就是利用组合创新法进行机械结构创新，通过将椅子和梯子这两个工具所具有的功能及结构进行组合创新，提出了一种移动式仓库上货椅梯的新思路。从移动式仓库上货椅梯的工作原理分析，其采用的是内部组合创新设计方法[9]。从创新的构成要素可以看出，新产品移动式仓库上货椅梯的创新设计分别采用了功能组合创新方法及结构组合创新方法[10-11]。（图 4）

图4 一种移动式仓库上货椅梯实物图

2.1 基于功能组合创新方法

移动式仓库上货椅梯将椅子与梯子两者所具有的不同功能进行相应的组合再创新，进而形成了一种用于仓库货物存取方便的新装置，充分拓展了椅子及梯子所具有的单一功能。根据人体工程学在椅子和梯子原有的功能上进行优化创新，将传统的梯子改造成阶梯式的椅梯，便于工作人员平稳的对处于仓库货柜不同高度的货物进行相应的取放工作，设计更加人性化。

2.2 基于结构组合创新方法

移动式仓库上货椅梯采用移动滑轮、支架、脚踏板等组合装配，提高装置的稳定性、提高了纵向高度，而且搬运方便。同时通过创新增设移动滑轮，避免出现肩扛椅子及梯子的情况，该椅梯搬运方便，工作人员可直接按下把手支架对其进行移动，拖动至工作位置松开把手支架，该移动式仓库上货椅梯可稳定停在工作位置，操作方便，并且大大提高了工作的效率及安全性能。（图5）

图5 移动式仓库上货椅梯与传统梯子的实地工作情况对比

3 移动式仓库上货椅梯的结构优点

3.1 结构简单稳定可靠

移动式仓库上货椅梯省去了梯子中间的大小梁等部件，通过增加脚踏板可使工作人员平稳站立，避免出现传统梯子靠在货架上易将货架压倒的情况，通过设置阶梯支架可使工作人员作业高度增加，避免出现椅子的高度不够导致太高的货物无法取放的问题。设计的移动式仓库上货椅梯不仅简化了结构，而且使其工作时更稳定可靠，大大提高了工作人员进行仓库货柜取放货物的安全系数。

3.2 设计更加人性化

该移动式仓库上货椅梯根据人体工程学在椅子和梯子原有的功能上进行优化创新[9]，将传统的梯子改造成阶梯式的椅梯，便于工作人员平稳的对处于仓库货柜不同高度的货物进行相应的取放工作，设计更加人性化，同时通过创新增设移动滑轮，避免出现肩扛椅子及梯子的情况，该椅梯搬运方便，工作人员可直接按下把手支架对其进行移动，拖动至工作位置松开把手支架，该移动式仓库上货椅梯可稳定停在工作位置，操作方便，并且大大提高了工作的效率及安全性。

3.3 构件少便于标准化

该移动式仓库上货椅梯通用性强，结构构件少，主要包括脚踏板、支架、移动滑轮等，造价成本低，易于加工制造，同时便于标准化大批量生产销售。平均每个移动式仓库上货椅梯预计耗材5~8kg，与传统的梯子相比，构件数量大约减少50%左右，材料耗材大约节省10%左右，平均成本大约节省20%左右，预计会产生巨大的经济效益。

3.4 结构简单便于安装

该移动式仓库上货椅梯结构简单，每个部件之间的连接通过螺栓螺母简单固定，彻底改变了之前梯子需要花费大量的时间进行打孔、对位，然后再进行相应的连接的传统方式，安装的工期较之前缩短一半作业，只需要将移动滑轮及支架进行简单的组装便可完成，该椅梯的连接件也大大减少，提高了安装速度，安装工期短同时安装工人的劳动强度也大大降低，工期及社会效益更加显著。

4 应用前景分析

本文设计了一种适合仓库货物上下架的移动式仓库上货椅梯，将椅子和梯子的功能合为一体，移动方便且稳定可靠。根据人体工程学在椅子和梯子原有的功能上进行优化创新，将传统的梯子改造成阶梯式的椅梯，便于工作人员平稳的对处于仓库货柜不同高度的货物进行相应的取放工作，设计更加人性化，同时通过创新增设移动滑轮，避免出现肩扛椅子及梯子的情况，该椅梯搬运方便，工作人员可直接按下把手支架对其进行移动，拖动至工作位置松开把手支架，该移动式仓库上货椅梯可稳定停在工作位置，操作方便，并且大大提高了工作的效率及安全性。移动式仓库上货椅梯非常适用于仓库货物取放，随着现代经济及物流业的快速发展，仓库的货物取放需求越来越大，平均每个仓库都可配备移动式仓库上货椅梯，预计会取得巨大的经济效益，推广前景广阔。