(2)出入库输送系统。
对于采用巷道式堆垛机的自动化仓库,由于巷道式堆垛机只能在高架区的巷道内运行,故还需要各种搬运设备与之配套衔接,使入库作业区、出库作业区(包括检验、理货、包装、发运等作业)与高层货架区联结起来,构成一个完整的物流系统。高层货架与作业区之间常见的衔接方式有以下四种。
①叉车——出入库台方式。
采用这种方式时,在高层货架的端部设立入库台和出库台。入库时,用叉车将货物单元从入库作业区运到入库台,由高架区内的堆垛机取走送入货格。出库时,由堆垛机从货格内取出货物单元,放到出库台上,由叉车取走,送到出库作业区。
②自动导向车——出入库台方式。
这种方式与前一种方式相似,只是用自动导向小车代替了叉车。这种出入库系统的最大优点是系统柔性好,可根据需要增加AGV的数量,也是一种全自动的输送系统。
③连续输送机方式。
这种衔接方式是一些大型自动化立体仓库和流水线立体库中最常采用的方式,整个出入库系统可根据需要设计成各种形式。其出、入库运输系统可以分开设置(如设在仓库的两端或同端不同的平面内),也可以合为一体,既可出库又可入库。通常还应配置一些升降台、称重、检测和分拣装置,以满足系统的需求。
④穿梭车方式。
这种衔接方式是由巷内输送机、穿棱车和出入库输送机构成的出入库系统,由于穿梭车动作敏捷、容易更换的特点,因此也被广泛地应用在自动化仓库系统中。它的柔性介于输送机和AGV之间,是一种经济高效的出入库输送系统。
(3)货物单元出入高层货架的形式。
货物在立体仓库的流动形式有三种,即同端出入式、贯通式和旁流式。
①同端出入式。
这是货物入库和出库在巷道的同一端的布置形式。这种布置由于可以就近入库和出库,能缩短出入库周期,提高搬运效率。特别在仓库存货不满且采用自由货位存储时,优点更为明显。此时,可以挑选距离入库、出库口较近的货位存放货物,缩短搬运路程,提高出入库效率。此外,入库作业区和出库作业区可以合在一起,便于集中管理。除非整个工艺流程要求入库区与出库区拉开距离,一般应优先采用同端出入式布置。
用叉车或其他工业车辆通过出入库台与巷道式堆垛机进行衔接时,出入库布置在同一侧,共用出入库台是没有问题的。但对于用连续输送机与巷道式堆垛机衔接的方式,如果将出入库布置在货架同一端,则必须使输送机能正反转(这会影响到整个系统的工作效率),或者将出库台和入库台分别布置在上、下两个高层上,并增设提升机,这就使系统变得复杂。采用哪一种布置,应根据工程具体情况比较决定。
②贯通式。
货物从巷道的一端入库,从另一端出库。这种方式总体布置比较简单,便于管理操作和维护保养。但是,对于每一个货物单元来说,要完成它的入库和出库全过程,堆垛机需要穿过整个巷道。采用这种布局,适合自动化仓库周围较开阔的场地。
③旁流式。
货物从仓库的一端(或侧面)入库,从侧面(或一端)出库。这种方式将货架中间分开,设立通道,同侧门相通,这样减少了货格即减少了库存量。但是,由于可组织两条路线进行搬运,从而提高了搬运效率,方便了不同方向的出入库。
(4)高架区的布置。
一般的自动化仓库为单元货格式,其主要作业设备是有轨巷道堆垛机,简称堆垛机。有轨巷道堆垛机的布置有三种方式。直线式,每条巷道配备一台堆垛机;U形轨道式,每台堆垛机可服务于多条巷道,通过U形轨道实现堆垛机的换巷道作业;转轨车式,堆垛机通过转轨车服务于多条巷道。
通常以每条巷道配备一台堆垛机最为常见。当库容量很大、巷道数多而出入库频率要求较低时,可以采用U形轨或转轨车方式以减少堆垛机的数量。
第二节货架与托盘
一、货架
货架是专门用来存放成件物品的保管设备。货架在仓库中占有非常重要的地位,随着物流量的大幅度增加,为实现仓库的现代化管理,改善仓库的功能,不仅要求货架数量多,而且要求货架具有多种功能,并能实现机械化、自动化。
在四种主要存储方式中,散放和堆码所涉及的设备很少,因为这两种存储方式主要是利用货物自身的形状随意地或按一定的形式堆放在一定的区域,不用特定的设施设备去包装或固定它们。所以,下面要介绍的存储设备主要是针对货架存储方式,它需要根据不同的货物类别、形状、重量等因素选择不同的存储设备,主要就是各种货架。由于要存储货物的形状、重量、体积和包装形式等千差万别,因而货架也有很多种类型。
1.重力式货架
重力式货架的特点是每一个货格就是一个具有一定坡度的滑道。由叉车或堆垛机装入滑道的货物单元能够在重力作用下自动地由入库端向出库端滑动,直到滑道的出库端或碰上滑道上的已有货物单元停住为止。位于滑道出库端的第一个货物单元被取走后,在它后面的各货物单元便在重力作用下依次向出库端移动一个货位。
重力式货架的每个滑道只能存放一种货物,货物进入后始终处于流动状态,存取迅速,先进先出。故重力式货架适宜于少品种、大批量货物的存储。
重力式货架的滑道根据其滑动原理和结构的不同,可分为滚道式、气囊式和气膜式三种。为防止货物单元滑到出库端时与端档或与前面货物产生冲击和碰撞,在滚道式滑道上一般每隔一定距离要安装一个限速器,以降低货物单元的滑行速度从而减小碰撞时所产生的冲击力。同时,为保证出货作业的顺利完成,在出货端都设有停止器。气囊式和气膜式滑道则是通过脉冲式充气和放气,使货物单元在滑道上时动时停,从而保证货物以平稳的速度滑到出库端。
重力式货架的优点是能充分利用仓库的面积,但滑道越长,货架的下“死角”也越大,从而造成仓库的容积不能充分利用。由于重力式货架的进货端和出货端处在不同区域,对货架进行补货时不会影响出货,所以在配送仓库的分拣区及工厂装配车间中应用广泛。
2.托盘货架
托盘货架是最常用的选取式货架,可以自由选取存放在货架任意位置的托盘货物。目前这类货架都采用自行组合方式,易于拆卸和移动,可按物品堆码的高度,任意调整横梁位置,故又称为可调式托盘货架。
托盘货架存储的货物出入库存取不受货物先后/顺序的限制,能满足先进先出的要求。其储物形态为托盘,适用于叉车存取,但货架撑脚需加装叉车防撞装置。货架高度受限,一般在6米以下。托盘式货架利用率高,存取灵活方便,辅以计算机管理或控制,基本能达到现代化物流系统的要求。
3.贯通式货架
“贯通式货架”又称“驶入式货架”或“通廊式货架”,它具有在相同的空间内比通常的托盘货架几乎多一倍的贮存能力。因为取消了位于各排货架之间的巷道,将货架合并在一起,使同一层、同一列的货物互相贯通。托盘或货箱搁置于由货架立柱伸出的悬壁横梁上,叉车或起重机可直接进入货架每列存巷道内。对于必须强调先入先出的货物,在通道一端由一台入库起重机将货物单元装入货架,而在另一端由出库起重机取货,依次取完为止,再入货。
贯通式货架存储高密度,货架高度可达10米,适于存储少品种多批量的货物,出入库存取货物受先后顺序的限制,不适合太长或太重货物。由于贯通式货架的巷道较窄,司机的视线较差,叉车进出巷道作业时容易与货架相碰。
4.悬臂式货架
悬臂式货架又称树枝形货架,由中间立柱向单侧或双侧伸出悬臂而成。悬臂可以是固定的,也可以是可调节的,一般用于存储长料货物,如圆钢、型材、木板和地毯等。此种货架可采用起重机起吊作业,也可采用侧面叉车或长料堆垛机作业。
悬臂式货架具有结构稳定,载重能力好、空间利用率高等特点。悬臂式货架立柱多采用H型钢或冷轧型钢,悬臂采用方管、冷轧型钢或H型钢,悬臂与立柱间采用插接式或螺栓连接式,底座与立柱间采用螺栓连接式,底座采用冷轧型钢或H型钢。
5.阁楼式货架
阁楼式货架可充分利用仓储空间,适用于库房较高、货物较轻、人工存取且储货量大的情况,特别适用于通过对现有旧仓库进行技术改造,提高仓库的空间利用率。货架的底层部分不仅是保管货物的场所,而且是上层建筑承重梁的支柱。货架可设计成多楼层(通常2~3层),配有楼梯、扶手和货物提升电梯等。适用于五金、汽配、电子元件等的分类存储。
6.水平移动式货架
水平移动式货架将货架本体放置在轨道上,在底部设有行走轮或驱动装置,靠动力或人力驱动使货架沿轨道横向移动。因一组货架只需一条通道,大大减少了货架间的巷道数,所以在相同的空间内,移动式货架的储货能力要比货格式货架高得多。
在不进行出入库作业时,各货架之间没有通道相隔,紧密排列,全部封闭,并可全部锁住,确保货物安全,同时又可防尘、防光;当进行存取货物时,移动货架,使相应的货架开启成为人员或存取设备的通道。
为了减小运行阻力,移动货架一般采用钢轮支承,在钢轨上移动。对于载重较轻的或较矮的货架,可以采用人力驱动方式;对于载重较大的货架,必须采用动力驱动,并设置必要的安全保护装置。水平移动式货架在进行存取作业时,需不断移动货架,所以存取货时间要比一般货架长,故常用于出入库作业频率很低的轻小货物的存储。
7.垂直旋转货架
垂直旋转式货架类似垂直提升机,在两端悬挂有成排的货格,货架可正转也可以反转。货架的高度在2~6米之间,正面宽2米左右,单元货位载重100~400千克,回转速度每分钟6米左右。
垂直旋转货架属于拣选型货架,占地空间小,存放的品种多,最多可达1200种左右。货架货格的小格可以拆除,这样可以灵活地存储各种尺寸的货物。在货架的正面及背面均设置拣选台面,可以方便地安排出入库作业。在旋转控制上用开关按钮即可轻松地操作,也可利用计算机操作控制,形成联动系统,将指令要求的货层经最短的路程送至要求的位置。
垂直旋转式货架主要适用于多品种、拣选频率高的货物,如果取消货格,用支架代替,也可以用于成卷货物的存取。
8.水平旋转货架
水平旋转货架的原理与垂直旋转货架相似,只是货格在水平方向回转。水平旋转货架是由多个独立的货柜构成,用一台链式输送机将这些货柜串联起来,每个货柜下方都有支承滚轮,上部都有导向滚轮。链式输送机运转时,带动货柜运动。需要拣取某种货物时,操作人员只需在控制台上发出指令,货柜便自动转到拣货点并停止,拣货人员就可从中拣选货物。
水平旋转货架旋转时动力消耗大,不适于拣选频率高的作业,所放置货物主要是各种包装单位的货物。水平旋转货架也可采用较大长度的货架,以增大存储容量,但由于动力消耗大,拣选等待时间长,不适于随机拣选,在需要成组拣选或按顺序拣选时可以采用。水平旋转货架规模越大、长度越长,其拣选功能越向分货功能转化,适用于作为小型分货式货架使用。
二、托盘
托盘是为了使物品能有效地装卸、运输、保管,将其按一定数量组合放置于一定形状的台面上,这种台面有供叉车从下部叉入并将台板托起的叉入口。以这种结构为基本结构的平面台板和在这种基本结构基础上所形成的各种形式的集装器具都可统称为托盘。托盘最初是在装卸领域出现并发展的,在应用过程中又进一步拓展了托盘作为储存设备的功能。
托盘的出现也促进了集装箱和其他集装方式的形成和发展,现在,托盘已是和集装箱一样重要的集装方式,形成了集装系统的两大支柱。
1.平托盘
一般所说的托盘,主要指平托盘,平托盘是使用最广的形式之一。
(1)平托盘的形式。
①单面。
单面型托盘只有一面有铺板,结构强度较小,适用于轻载荷或小型托盘。这种形式的托盘一般不能用于堆垛。
②单面使用型。
这种托盘两面均有铺板,但只有一面是载货面。一般多使用这种形式的托盘。
③双面使用型。
这种托盘两面均有铺板,并且都是载货面,强度也大,可以放在滚子输送机上运送,也可堆垛,多用于运输行业中。
④二向进叉型(二向型)。
这种托盘在面对的两个方向有插口,结构强度大。通常使用的托盘多为这种类型。
⑤四向进叉型(四向型)。
这种托盘的四侧都有插口可以插入货叉。在铁路货车、载重汽车及仓库内部需要变换托盘的方向来进行堆垛作业时多采用这种形式的托盘。
⑥无翼型。
铺板两端与纵梁或垫块的外侧平齐的托盘叫无翼型托盘,一般的托盘都是这种类型。
⑦单翼型。
这种托盘的上铺板的两端突出纵梁侧面,在用起重机或跨车搬运时供吊挂之用。
⑧双翼型。
这种托盘的上、下铺板的两端都突出纵梁侧面,其用途与单翼型相同,但两面铺板都可使用。
(2)平托盘的分类。
平托盘又进一步按三个条件分类:
①按台面分类。
按承托货物台面可分成单面型、单面使用型、双面使用型和翼型四种。
②按叉车叉入方式分类。
分为单向叉入型、双向叉入型、四向叉入型三种。使用四向叉入型托盘,叉车可从四个方向进叉,因而叉运较为灵活。单向叉入型只能从一个方向叉入,因而在叉车操作时较为困难。