應用于會所的自動存取鞋立體倉庫

周凱旋

[摘要]分析了將自動存取鞋立體車庫應用于會所等服務行業的可行性和技術特點，介紹了一種采用三軸搬運器、鞋盒對接提升裝置和鞋架的白動立體車庫，并分析了該設備的工作流程，是目前首例應用于會所的白動化鞋類存取立體倉庫。

[關鍵詞]存取鞋；立體倉庫；鞋架；三軸搬運器；會所

[中圖分類號]TH692.3 [文獻標識碼]A [文章編號]1005-152X（2018）02-0108-03

1 緒論

隨著自動化技術的發展，制造業工廠機器換人、設備互聯化、生產智能化等創新實踐給其他行業如服務業帶來了良好的啟示，同時給自動化行業帶來新的機遇和挑戰。服務行業中存在很多需要人工完成的環節，其中有些環節工作環境差、勞動時間長，并且不是很體面。比如會所中的鞋吧，當有顧客進入時，需要服務員及時給顧客換上拖鞋，換下的鞋子和襪子需要快速存人鞋柜，并且不能錯亂；當顧客離開時，又需要把顧客的鞋子和襪子取出并遞給顧客換上。對每個顧客都是如此，整個過程既繁瑣又臟累，需要隨時提供服務，是一項非常不體面的活。如果能使用自動存取設備取代人工完成存取鞋設備.將是一件非常有意義的項目。本文所論述的正是一種應用于服務行業的能夠取代人工的自動存取鞋倉庫設備。

2 應用場景及特點

2.1 物料特點

此處物料是鞋類，而且是兩只一雙，沒有固定統一的外形、高度、長度、款式，直接搬運的話，對夾具選擇難度很大。通過調查，發現成人的鞋雖然碼數不同，但正常碼數范圍內裝鞋的鞋盒都是統一規格，這樣就可以得出結論，用統一規格的盒子作為載具，將鞋子放入鞋盒，把無固定外形的物料變成規則外形的物料，就可以實現成雙鞋的搬運。通過鞋類數據統計，設計出適合絕大部分鞋類容納的鞋盒，便完成存取設備中搬運器設計的第一步。

2.2 應用場景

會所的鞋吧一般設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。這就要求自動存取設備的存儲架占地小，存儲單元盡量多，做成多層、多排結構型式。另一方面，鞋吧應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

存取設備應隨時響應顧客的存取鞋需求，盡量減少顧客等待的時間，這就要求搬運器響應速度快、跑位精確、重復誤差小等。此外，取鞋時不能出錯，為顧客取到錯誤的鞋子是非常麻煩的情況。鞋盒編號與顧客的手牌號碼應一一對應或設為同一編碼；鞋盒與存鞋位也應一一對應，以便出錯時有跡可循。

2.4 關鍵技術點

首先，鞋子放人鞋盒后，搬運器應立即知道應存人哪個存鞋位，鞋盒應能被識別到編碼。其次，搬運器響應速度快、跑位精準，最好的選擇就是采用伺服系統。

最關鍵的技術點是，搬運器采用何種取物機械手，搬運器與鞋盒對接、移動的要求是可靠、快速。有效載荷是鞋與鞋盒，對接裝置不宜笨重，最好不采用動力驅動對接，這樣會增加控制點和不可靠性。

3 存鞋立體倉庫系統構成

根據前述分析，設計出存取鞋立體倉庫設備由如下部分組成，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、連接件標準化、適用性好等特點；

（2）搬運器：搬運器采用X、Y、Z三維方向的同步帶滑臺，由伺服電機驅動，與鞋盒對接的機械裝置由對接叉片和安裝板組成，固定安裝在滑臺上。

（3）鞋盒：為敞口塑料盒，邊緣設有下卷邊，搬運時對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。

（4）編碼識別系統：每個存鞋位配一個鞋盒，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，當鞋盒取送至存取窗口時，系統能讀取到鞋盒編碼。

（5）控制系統：控制系統由下位機控制和上位機控制系統組成，下位機即PLC控制器，PLC存儲伺服驅動程序控制伺服電機和滑臺完成走位動作；上位機即計算機系統，存儲鞋位及IC編碼、原點位置、鞋位位置、存鞋數量等數據信息，通過MODBUS通信協議與下位機通信，指揮下位機完成搬運動作。

（6）人機界面：人機界面即上位機顯示屏，采用觸摸屏，可顯示倉庫存儲信息、存取窗口鞋盒編碼、搬運器運行狀態、控制系統狀態信息等，可輸入編碼取鞋、臨時存鞋等特定操作。

4 工作原理

存鞋工作流程是：顧客進場領取手環，將手環靠近讀卡器，讀卡器讀出手環編號并發送信號給上位機控制系統，上位機發送指令給下位機控制系統并控制伺服系統驅動三軸搬運器將相應編號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，發送信號給控制系統，伺服系統驅動三軸搬運器將鞋盒搬運至對應存鞋位，并傳回信息給控制系統，完成存鞋過程。

取鞋工作流程是：顧客消費完后至前臺結賬，前臺讀卡器讀到顧客編號并發送信號給立體倉庫控制系統，控制系統控制伺服系統驅動三軸搬運器將相應編號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，發送信號給控制系統，控制伺服系統驅動三軸搬運器將鞋盒存人對應存鞋位，并傳回信息給控制系統，完成取鞋過程。

5 結論

自動存取鞋立體倉庫可實現會所服務窗口存取鞋白助化和自動化，有助于減輕人工勞動強度，改善勞動環境，避免服務差錯；同時，由機器取代人工也能降低企業經營成本。