旋转式货架的设计与使用

1.概述

在托盘式自动化立体仓库中，堆垛机把托盘装载单元（载有物品的托盘）自动放入固定货架的货位中。发货时，堆垛机自动把托盘装载单元取出后放在指定的工作台上以待发货。但是，在旋转式货架的自动化仓库中，根据指令装有货物的托盘或料箱随货架转动到指定位置，以待取货机自动取货。旋转式货架种类较多。图3-22所示为水平和垂直旋转式货架立体图。由于自动化仓库的规模不同，旋转式货架的种类也不一样。当前国际上流行的是多功能两转轴旋转式货架。

旋转式货架操作简单，存取作业迅速，适用于电子元件、精密机械等小批量、多品种、小物品的储存及管理。货架转动速度很快，可达30m/min。存取效率很高，通过计算机控制，可实现自动存取和自动管理。此外，旋转式货架的空间利用率较高。其特点为：

1）省人力，增加空间。

2）由标准化的组件构成，可适用于各种空间配置。

3）存取入/出口固定，货品不易丢失。

4）计算机快速检索和寻找储位，拣货快捷。

5）取料口高度符合人机工程学，适宜作业员长时间工作。

6）储存物可以是纸箱、包、小件物品。

7）需要电源，且维修费高。

图3-22 旋转式货架立体图

a）水平旋转式货架 b）垂直旋转式货架

旋转式货架一般有水平和垂直旋转两种形式。

（1）水平旋转式货架 如图3-22a所示，这种货架又分一台电动机驱动的和多台电动机驱动的两种形式。用一台电动机驱动的方式是把上下各层货物连在一起，实现自动化立体仓库按水平方向旋转。用多台电动机驱动的方式是各层均有一台电动机起动，可实现各层独立转动。图3-23所示为水平旋转式货架部分构件的名称。

图3-23 水平旋转式货架部分构件的名称

1—驱动装置 2—下轨道 3—货架台车 4—框架立柱 5—框架横梁 6—上轨道

（2）垂直旋转式货架 如图3-22b所示，这种货架的原理与水平旋转式货架大致相同，只是旋转方向垂直于水平面，充分利用了上部空间。这是一种节省空间的仓储设备，比一般传统式平置轻型货架节省1/2以上的货架摆放面积。但旋转速度比水平旋转式货架慢，约为5～10m/min。垂直旋转式货架可以设计成独立式的，根据用户需要可任意组合。

由旋转式货架组成的自动化立体仓库，单位储存成本低，安装容易，是一种自动化的储存设备，适用于小批量、多品种、高效率的存取。表3-2所示为旋转式货架与轻负载容器式自动化仓库特性比较表。

表3-2 旋转式货架与轻负载容器式自动化仓储特性比较表

（续）

2.旋转式货架的优点及效率

（1）节省空间 旋转式货架与普通货架相比，能节约许多空间。图3-24所示为普通货架和货物尺寸。设有5000个货物要存放在普通货架中，普通货架共有7层，每层可放入3个货物，则需要239个普通货架。按照物流拣货要求来安排这些货架，则需要占地面积291.06m²，占地面积较多，如图3-25所示。

图3-24 普通货架和货物尺寸

若用垂直旋转式货架来存放这些货物时，相关数据如下：垂直旋转式货架外形尺寸为：长×宽×高=2930mm×1250mm×4105mm。共32层，每层空间为：长×宽×高=2300mm×400mm×205mm。每层承重能力为100kg。

图3-25 普通货架布置图

计算垂直旋转式货架台数：每个货物体积为0.0224m³，5000个货物需要存储空间为：0.224×5000m³=112m³。每个垂直旋转式货架的存储空间为：2.3m×0.4m×0.205m×32=6.0352m³。

货架台数=112/6.0352台=18.6台，取整数，并留有一定余量，取货架台数为20台。按照物流拣货要求，20台垂直旋转式货架合理布置如图3-26所示。与图3-25普通货架布置对比，图3-26所示垂直旋转式货架节约空间为57%。

如果选用水平式旋转货架。其数据如下：每个托盘承重50kg，托盘尺寸为：长×宽×高=300mm×410mm×210mm。货架全长19.6m，具有100个托盘。宽为1.62m，总高为9.1m，共25层。总容量为：100×25个=2500个托盘。采用两个水平旋转式货架并列布置，则可容纳5000个托盘。自动升降速度为50m/min，出/入库效率高，货品安全可靠，破损率极小。图3-27所示为水平旋转式货架布置图。这与普通货架相比，可节约67%空间。

图3-26 垂直旋转式货架布置图（节约空间57%）

图3-27 水平旋转式货架布置图（节约空间67%）

（2）节省人员和人工费用 旋转式货架的最大优点是节省人员和人工费用。如果按图3-25所示普通货架布置时，仓库占地面积大，拣货时操作者将走遍全库。根据拣货量不同，其拣货时间也不相同。假设每个拣货员工每天作业7.5h，其中实际拣货时间只有4.2h，其他辅助时间1.7h，拣货步行时间约为1.6h（占总时间的21.3%）。当采用旋转式货架时，由于货物自动转到拣货员身边，所以没有拣货时间。这样可节省人员和人工费用30%～40%。此外，由于货物是自动转到拣货者身边，操作简单，不需要熟练工作。为此，人员工资降低了许多。

（3）误拣率低 采用普通货架拣货时，故障多，误拣率极大，造成了很大的经济损失。采用旋转式货架提高了拣货正确率和经济效益。因为普通货架拣货时，拣货员边走边看的同时还要拣货，眼睛极为疲劳，加上仓库光线不太好，看错货物和数字的事时有发生，所以造成误拣率极大。而旋转式货架是作业人员不动，在计算机指导下，货物准确地停止在拣货员前面，拣货方便。如果多拣、少拣和不拣时，货物处将亮灯警示。如果达到正确拣货要求时，提示灯关闭。

（4）缩短拣货时间 用旋转式货架拣货时，极大地缩短了拣货时间，因为拣货员不必寻货走路，寻货时间为零。若用普通货架拣货时，其拣货过程是：寻货走路→把拣货卡插入货位插口中→寻物→取货→拿着货物向下一个货物目标点移动。这种拣货方式拣货时间自然较长。当采用多层水平旋转式货架时，拣货时间更短。

（5）提高了在库管理水平 采用自动化立体旋转仓库，能大大改善物流配送中心的在库管理水平。其理由如下：

1）利用计算机管理，可清楚地知道在库品有无、数量和金额。

2）确定在库品的准确位置。

3）由于有监视系统，可以对缺品和在库品进行适时监控和报警。

4）可把物品控制在最小的安全在库量内，这样可以大大减少资金积压，降低损耗，提高仓库利用率，降低成本，提高资金周转率和效益。

5）极易发现陈腐品和破损品。

6）实现货品的先进先出物流管理，有利于新鲜物品、医药、食品等货物的流通。此外，旋转式货架的货品出/入库速度比托盘式自动化仓库要快得多。利用这种货架可同时实现入库，再入库和出库作业。

（6）节约环境设备费用 由于旋转式货架构成的自动化立体仓库是无人化物流系统，介入的工作人员极少，所以相应地减少了空调设备、照明设备，从而节省设备费用和能源消耗。(www.xing528.com)

3.旋转式货架的种类

旋转式货架的种类和功能繁多，根据用户实际需要进行选取。表3-3所示为旋转式货架参数。

表3-3 旋转式货架参数

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（1）H形旋转式货架 H形水平2轴多层旋转式货架的最大特征是各层都能独立同时按不同方向旋转，如图3-28所示。各层货架分别按30m/min的高速度旋转，在极短时间内可把所需物品搬到拣货口待命拣出。在大规模的自动化仓库中，其输送机由高速抽出装置和拣货站构成，拣货方便快速。图3-29所示为大规模自动化立体仓库中H形旋转式货架图例。

图3-28 H形旋转式货架特征

（2）S形旋转式货架 S形旋转式货架是2轴式水平旋转货架，有如图3-30所示三种类型。旋转货架的每个储存格可承载质量为200～450kg。一般作为质量大的货场储存。

图3-31所示为储存式S形旋转式货架的种类。根据货物尺寸不同，取出框中隔板便可储放货物。

图3-29 大规模自动化立体仓库中H形旋转式货架图例

图3-30 S形旋转式货架

a）集装箱式 S形旋转式货架 b）网格式 S形旋转式货架 c）储存式S形旋转式货架

图3-31 储存式旋转货架

（3）V形旋转式货架 V形旋转式货架就是垂直旋转式货架，其特征在于用极小空间储存许多品种的物品。每个货位可承重100～400kg，如图3-32所示。

这种货架的另一个特征是开口大、宽度大，取去隔板时可储存长尺寸货物。拣货台高度适合人机工程原理，操作非常方便。

（4）M形旋转式货架 这是多轴式S层状货架，如图3-33所示。因为货架宽度可达2m以上，可储存长物品，储存室也大。

图3-32 V形旋转式货架

图3-33 M形旋转式货架

（5）P形旋转式货架P形旋转式货架一般是2轴式旋转式货架。这种旋转式货架主要用于托盘中存放大型货物箱子，如图3-34所示。因为货架旋转，托盘能自动停止在拣货员面前等待拣货，操作十分方便。

图3-34 P形旋转式货架

图3-35所示为托盘式货架和旋转式货架的比较。图3-35所示的托盘式货架的自动化仓库其堆垛机的通道宽度为2800～3000mm，图3-35所示的旋转式货架的自动化仓库没有堆垛机的行走通道，所以节省大量空间。图3-36所示为6层式中型旋转自动化仓库。

4.旋转式货架的选择和使用

（1）根据需要选择

1）货品批量。根据处理物品大小、数量、形状和质量来选择是否用旋转式货架。

图3-35 托盘式货架和旋转式货架比较

图3-36 六层式中型旋转自动化仓库

2）管理品种、数量和流量。一般情况下，旋转式货架多用于品种多，数量大，容量大，体积和质量不太大的物品。流量是单位时间的货物处理量，即

3）场所。场所包括旋转式货架的安装场所、地面承重能力、物品出/入库经过路径等。

4）作业时间。在选择旋转式货架时，还要考虑使用此设备的时间和时间带，即何时安装调试后投入使用，每天出/入库作业时间带，在什么时间带内处理多少货物数量。

5）目的要求和预算。引入旋转式货架后，要求达到什么程度的效果，如节约人力、提高效益、节约空间。一般旋转式货架的初期投资要略高于托盘式货架，用户要根据自身现有资金情况来选择货架形式。

（2）机种选择 旋转式货架的大小规格种类较多，用户应根据实际要求来选择其规格尺寸和种类。表3-4所示为旋转式货架特性对照表。用户根据需要对照此表可以选择恰当的旋转式货架类型。

表3-4 旋转式货架特性对照表

（续）

注：H为水平式，S为一层式，V为垂直式，M为多轴式，P为托盘式。○表示好，△表示较好。