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物流仓储设备手册
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发布日期：2009-09-05 |
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物流中心的作业为了满足现今市场少量多样与高频率的配送需求,其作业方式已不是传统仓库之人力作业所能应付,因此对于物流系统中硬件设施的选用规划,常是物流规划者头痛之问题.要选用何种搬运设备,才能使进货出货顺利;要选用何种储存设备,才能使货品存取方便,且能达到所需之储存效能.要选用何种输送设备,才能使货品从这个作业站以最快速且最有效率的方式移动到下一个作业站,这些都是物流系统规划者必须重视之要点.
要使物流作业有效率,除了良好之操作系统规划外,选用好的硬设备配合也是必须的.本人将以物流自动化工作者立场,把物流中心内之三大主要设备,即储存设备,搬运设备,输送设备,仔细介绍其功能规格,并解说其中常用设备的选用与设计方式.另外对于物流中心内之码头设施,拣货设备,承载容器及配送车辆等相关物流设备也一一介绍说明,期望藉此物流仓储设备手册之出版,在这物流设备书籍缺乏的国内出版品市面上,提供给国内物流规划者使用参考,使得国内物流中心之作业能更效率化,省力化,自动化.
壹,储存设备
储存设备型式种类繁多,因储存物品形状,重量,体积,包装型式等特性的不同,其使用的储存方式也不相同.例如流体使用桶装包装适用重力架,一般散品使用袋装或箱装包装适用轻型料架,而长形对象如钢材,木材则适用悬臂式料架.
一般物流中心之储存设备,主要是以单元负载( Unit Load ) 之栈板储存方式为主,配合各种拣货方式的需要,另有以容器及单品的储存设备.本文将以这一类的储存设备为主,加以探讨比较,以期做为物流中心规划时,储存设备选用设计之参考.
储存设备以储存单位分类,可大致区分为栈板,容器,单品及其它等四大类.每一类型因其设计结构之不同,又可分为很多种型式,如图 1-1 储存设备体系所示.下文将逐一的介绍各型设备的功能规格与特点,并说明常用各型储存设备之设计方式及选用参考.
图 1-1 储存设备体系
1 栈板料架( Pallet Rack )
栈板料架(图1-2)是使用最普遍的一种料架,提供 100% 的存取性,并且有很好的拣取效率.但相对地此种料架的储存密度较低,需要较多的信道 ( Aisle ).一般可依其存取信道的宽度,区分为传统式信道,窄道式信道及超窄道式信道,后者需配合适当型式的堆高机使用.其特点为:
1. 适合中种,多样,中量保管.
2. 适合 ABC 分类中的 BC 级商品.
3. 一般使用 3-5 层,料架高度受限,一般在 6 m以下.
4. 可任意调整组合.
5. 架设施工简易,费用经济.
6. 出入库存取不受物品先后顺序之限.
7. 适用于一般堆高机存取.
8. 料架撑脚需加装堆高机防撞装置.
图 1-2 栈板料架
一般在选用栈板式料架时,需考虑单元负载的尺寸,重量以及叠放的层数,以决定适当的支柱及横梁尺寸,图 1-2 所示栈板料架为一般常用之栈板叠放方式,即一个横梁开口,存放二个栈板.此种栈板料架一般高度在 4～6 m ,并需配合使用电动跨立式 ( Straddle Type ) 堆高机来存取作业.
1.1 栈板料架使用技巧
(1) 背面连结杆的活用
背面连结杆用于两列料架背对背之间的连结,以增加整体的强度.以下图 1-3 背面连结杆的活用为例,承载物深度 1,150 mm ,支柱架深度 1,000 mm ,如选用背面连结杆长度 100 mm ,则会造成承载物突出于料架,因此可选用 300 mm 长度,则可解决上述问题.
图 1-3 背面连结杆的活用
(2) 料架尺寸之订定
栈板料架的尺寸订定标准如图 1-4 所示,侧边栈板与支柱及栈板与栈板的间隔(A)在 100 mm 以上,间隔愈大则愈容易作业.承载物与横梁的间隔(B)在 80～100 mm 以上.
图 1-4 料架尺寸标准
(3) 最上层横梁的存取位置
堆高机的举升高度会高出最上层横梁位置 200 cm 以上,如图 1-5 所示.因此最上层横梁位置需与天花板至少要有 230 cm 以上的间隙.
图 1-5 最上层横梁位置之尺寸订定
(4) 支柱架之选定基准
支柱架的耐荷重,须以最下层存取位置所承受的负荷来决定.支柱架的选定例子如下图 1-6 所示,最下层支柱架承受的荷重为 6,000 kg ,最下层横梁的高度为 1,100 mm ,因此可由此两因素对照右图而选定中量级的支柱架.
图 1-6 支柱架选定基准
1.2 料架结构
(1) 支柱与横梁的组装
利用横梁端部卡钩套入支柱卡槽(图 1-7 ),组装快速方便.
图 1-7 支柱与横梁的组装
(2) 栈板支撑梁
一般为增加横梁的刚性,会于一固定距离锁上一支撑梁.图 1-8 所示为其组装方式.
图 1-8 栈板支撑梁之固定方式
(3) 支柱架
支柱架断面形状的设计各家制造商均有其设计上的考虑,使其承受负载时有足够的强度,不会产生变形.支柱上每隔一定长度会有一卡槽,使与横梁组装时更具有可变化性(如图 1-9 所示).一般料架制造商在设计支柱架,会设计各种不同高度,宽度等规格的组合,以满足各种料架组装的需求,并搭配不同的断面厚度,可分为重量级,中量级和轻量级等三种.
图 1-9 支柱架的设计
(4) 横梁
横梁断面形状的设计也是非常多样,设计上的主要考虑,是使负荷时产生最少的挠曲变形.横梁端部有卡钩可与立柱组装(如图 1-10 所示),而横梁上有固定孔可组装栈板支撑梁.另需有防撞设计,以防止堆高机作业时不小心顶到横梁时,造成与立柱的脱离,一般会使用卡钩方式设计(如图 1-11 所示).
图 1-10 横梁的卡钩设计
图 1-11 横梁的防撞击脱落设计
2 倍深式栈板料架( Double Deep Pallet Rack )
倍深式栈板料架与栈板料架具有相同的基本架构,其只是把两座栈板料架结合,以增加第二列的储存位置,因此储存密度可增加 1 倍(如图 1-12 所示),但相对地其存取性及出入库能力则降低,而且必须配合使用倍深式堆高机以存取第二列的栈板.
图 1-12 倍深栈板式料架与一般料架之配置比较
3 驶入式料架( Drive-in Rack )
此种型式的料架其栈板的存放方式系堆高机从里层的位置开始存放至最前面的位置(如图 1-13,1-14 所示).其配置方式可以两组驶入式料架背对背安置或单一组靠着墙壁,堆高机的进出皆使用相同的信道,储存密度非常好,但存取性则受到相当限制,不易做到先进先出的管理.由于堆高机在整个料架里面,因此驾驶者必须非常小心.驶入式料架之纵深以 3～5 列最为理想,堆栈四层最容易管理,适合少样多量的产品.
其特点为:
1. 储存密度高,存取性差.
2. 适合少样多量的物品储存.
3. 高度可达 10 m.
4. 存取物品受存放位置先后顺序之限,不易做到先进先出.
5. 不适合太长或太重货品.
图 1-14 在相同的面积驶入式料架的储存空间可提高一倍
驶入式料架尺寸订定标准如图 1-15 所示.
(a) 承载物与悬臂的间隔,Cl≥150 mm
(b) 栈板与支柱的间隔,C≥80 mm
(c) 栈板与悬臂搭载的宽度,E=C+50 mm
(d) 悬臂长度,L=C+E
图 1-15 驶入式料架尺寸订定标准
4 驶出式料架( Drive-through Rack )
驶出式料架与驶入式料架,使用相同的组件有相同特性,但其因末端没有受支撑杆封闭(图 1-16 所示),故前后均可安排存取的信道,因此可做到先进先出的管理(图 1-17 所示为驶入式与驶出式料架之配置与作业方式之比较).
图 1-17 驶入式与驶出式料架之配置与作业方式之比较
(驶入式可增加25% 的储存空间,但存取性差)
5 流动式料架( Flow Rack )
流动式料架依其负载可分为栈板用与容器用两种.利用一边信道做为存放,一边信道做为取出,负载是置放于滚轮上.且料架是朝出口的方向往下稍微倾斜,利用重力使货品朝出口方向向下滑动.储存的密度很好,但成本较高,以栈板流动式料架而言,适合少样多量高频度的应用(图1-18 所示),其特点为:
· 适用大量存放且需短时间出货之货品.
· 适合 ABC 分类中的 B 级商品.
· 适合先进先出.
· 采密集流道储存叠栈物,空间使用率可达85%.
· 适用于一般堆高机存取.
· 高度受限,一般在 6 m 以下.
· 每道一般只存放一种货品.
· 建造费用较高,施工较慢.
而容器(箱)流动式料架(图 1-19 所示),则适合少量多样的拣取,其特点为:
· 适合多样少量保管.
· 使用拖托板车或手推车搬运,或可设置轻量型输送带.
· 货品可先进先出.
· 安装快速,搬动容易.
· 储存功能小于拣货功能.
· 方便人工拣货,适合安装显示器,做计算机辅助拣货系统.
· 适用于超级市场,物流中心,及直销邮购公司仓库等.
栈板流动式料架的储存空间可比栈板料架的储存多出近50%的容积(图1-20).另外栈板流动式料架与搬运车辆搭配的作业方式可分为下列三种(图1-21):
· 以堆高机进行入出库作业
· 以堆高机及拣取机进行入出库作业
· 以高架存取机来进行入出库作业
图 1-18 栈板流动式料架
图 1-20 栈板式料架与流动式料架配置之比较
(后者可增加近50%的储存空间)
图 1-21 栈板流动式料架之作业方式
6 移动式料架( Movable Rack )
又称为动力式料架,用轨道以直线水平移动,每列料架的底部皆有马达驱动装置,可密集相接配置.一般并设有控制装置与操作开关盘,用以操作移动料架,约在三十秒内开启通路,使堆高机进入存取物品.除此之外,并附加有变频控制功能,来控制驱动,停止时的速度,以防止放置在料架物品颤动,倾斜或崩倒,同时亦装设位置定位用光电传感器及附刹车之齿轮马达,提升停止定位精度(移动式料架的使用与比较,参考图1-22 ~图1-25,规格参考表1-1所示).其特点为:
o 储存量比一般固定式料架大很多,节省空间.
o 适合少样多量低频度的保管.
o 节省地板面积,地面使用率达80%.
o 可直接存取每一项货品,不受先进先出之限.
o 使用高度可达 12 米,单位面积之储存量可提升至栈板料架 2 倍左右.
o 机电装置多,维护困难.
o 建造成本高,施工速度慢.
o 轨道要埋在地表,以利搬运车通过.
图 1-23 移动式料架之作业方式
图 1-24 轻型容器移动式料架
图 1-25 栈板式料架与移动式料架之配置比较
(后者可增加近50%的储存空间)
表 1-1 移动式料架参考规格表
负 载 种 类
与
作 动 区 分
轻 负载
标 准 负载
栈板
人 力
机构辅助
人 力
机构辅助
电 动
标 准
超 重
能量公斤/搬运公尺
1040
1040
1490
1490
1000
5950
11900
最小/搬运长度
(公尺)
1/3
1/5
1/5
1/10
1/20
1/30
1/60
最小/搬运宽度
(公分)
45/90
45/90
45/120
45/120
45/120
45/120
90/360
7 后推式料架( Push Back Rack )
在前后梁间以滑座相接,由前方将叠栈货物推入.叠栈物品置于滑座上,后来填入的会将原先的推到后方,目前最多可推入五个栈板.滑座跨于滑轨上,滑轨本身具有倾斜角度,滑座会自动滑向前方入口(图 1-26 所示).
其特点为:
· 储存密度高,存取性差,一般深三个储位.
· 较栈板料架省下 1/3 空间,可增加储存密度(图 1-27 ).
· 适用于一般堆高机存取.
· 适合少样多量物品.
· 不适合承载太重物品.
· 货品会自动滑至最前储位.
· 无法先进先出.
图1-26 后推式料架之作业方式
图 1-27 栈板式料架与后推式料架之配置比较
(后者可增加近30%的储存空间)
8 旋转式料架( Rotary Rack )
旋转式料架结合自动仓储与料架功能,操作简单,存取作业迅速,适用于电子零件,精密机件等,少量多品种小物品的储存及管理.其料架移动快速,可达每分钟 30 m 速度,存取物品的效率很高,又能依需求自动存取物品,并可经由适配卡与计算机联机达到存货自动管理.旋转式料架受高度限制少,可采多层方式,故空间利用率高.
其特点为:
· 减少人力,并可增加空间利用.
· 由标准化的组件及模块式的设计而成,能适合各种空间配置.
· 存取入出口固定,货品不易失窃.
· 可利用计算机快速检索,寻找指定之储位,适合拣货.
· 需要使用电源,且维修费用高.
· 取料口的高度符合人体工学,适合操作人员长时间作业.
· 储物型态:纸箱,包,小件物品.
旋转式料架系由多台货品料架环列连结组成,依据储存货品的要求,可采用不同方向移动的料架连结组成,一般分为两种型式:
(1) 水平旋转式料架(图 1-28a 所示)
水平旋转式料架又可分为仅用一台马达带动,而同时将连在一起的上下各料架层,予以水平方向旋转的水平式连动旋转自动仓储,及每层各有一台马达,能各单层独立旋转的水平单动旋转仓储.
(2) 垂直旋转式料架(图 1-28b 所示)
垂直旋转式料架,其原理与水平旋转式料架大致相同,只是旋转的方向是与地面垂直,充分活用仓库的上部空间,是一种空间节省型的仓储设备,其可比传统式平置轻型料架节省1/2以上的料架摆设面积,但其移动速度较水平旋转式料架慢,每分钟约为 5-10 m 速度.
垂直旋转式料架也有模块化设计(图 1-28c 所示),其以列为单位的独立构造,可因应未来需求增加时,再行添购组合,因此具有强大扩充能力,甚至在配置需要改变时,也能够弹性的因应拆组调配位置.
旋转式料架结合自动仓储与料架功能,其单位储存成本低,安装容易且扩充性大,是一种很自动化的储存设备,适合少量多样化高频率的存取,其设备特性可参考表 1-2 旋转式料架与轻负载容器式自动仓储特性比较表.
表 1-2 旋转式料架与轻负载容器式自动仓储特性比较表
项 目
水平旋转式
料架
垂直旋转式
料架
垂直旋转模块式料架
轻负载容器式
自动仓储
空间利用
普通 ---> 高
高
高
高
设备占用面积
中 ---> 大
小
小
中 ---> 大
储存密度
中
高
高
很高
倍深度储存
不可
不可
不可
可
随机储存
可
可
可
可
计算机控制
可
可
可
可
当机时存取性
容易
困难
困难
很困难
多层同时移动
不可
不可
可
不可
多层存取
可
可
可
可
移动速度
5-30 m
5-10 m
5-10 m
安装容易性
容易
容易
容易
困难
扩充性
普通
普通
容易
困难
货品安全性
中
中 ---> 高
高
高
单位储存成本
低
中
中
高
9 轻型料架( Light-Medium Duty Adjustable Rack )
轻型料架的设计和栈板料架相同,只是把其结构轻量化,以储存箱品,散品等重量较轻体积较小物品,由于其拆装容易,防震,耐用,且采用挂钩或螺丝固定方式组立设计,可自由调整存放高度及间隔,适合办公室,商店,仓库及物流中心之小物品存放区使用.
一般传统料架的分类,以其料架支撑板每一层荷重能力来区分,可分轻量型(荷重 75 ~ 100 kg ),中量型(荷重 200 ~ 300 kg ),重量型(1,000 ~ 5,000 kg )三类,在国内的使用习惯中,很少以荷重能力来称呼,而直接把轻量型及中量型两类传统料架以轻型料架来统称,至于重量型传统料架一般都以栈板为存取单位,故归类在栈板料架中以栈板料架名称来称呼.
轻型料架其特点为:
1. 挂钩式设计,可自由调整存放高度及间隔.
2. 价格便宜,组装快速.
3. 样式变化多,使用方便.
4. 因取物高度之限制(无法使用堆高机存取),料架高度一般在 4 m 以下 .
5. 储物型态:纸箱,包,小件物品.
10 立体自动仓储( AS/RS )
立体自动仓储( AS/RS- Automatic Storage and Retrieval System )依其负载的能力可分为单元负载式( Unit load )及轻负载式( Mini Load ),如图 1-29 所示.一般单元负载式之常用荷重为 1,000 kg,以栈板为存取单位,而轻负载式荷重则在 50～100 kg,以固定容器为存取单位.
图 1-29 立体自动仓储的分类
10.1 单元负载式自动仓储
单元负载式自动仓储,高度可达 40 m ,储位量可达10万余个栈板,适用大型的仓库.而一般使用最普遍的高度以 6～15 m 为主,储位数在 100～1,000 个左右.因此自动仓储制造商多以此高度( 6～15 m ),将自动仓储的料架及存取机( Stacker Crane ) 标准化,制造成各种不同高度的规格,并可配合使用各种不同栈板的规格 ( 800～1,500 mm )及负载的高度.因此使用者在选用时可非常快速计算出系统的外形尺寸.并由于标准化及规格化,使施工的工期较短,且成本降低.而随着电控技术的不断进步,存取时间愈来愈快,以 100 个栈板存取为例,平均存取时间为 70 秒/栈,故每小时可达 50 个栈板(图1-30 所示).
存取机依控制自动化的程度,可分为手动,半自动及全自动.除控制系统外主要由操控,走行,卷扬,存取四大装置组成,如图 1-31 所示.
(1) 单元负载式自动仓储入库,出库的配置方式
(a) 单向式:
流动整齐,但是在入库,储存,出库之后无法避免存取机之回程空载(图 1-32 所示).
(b) 复合行程序:
以复合行程来提高存取效率,但列数多时,入库口会混乱.因此有的将入库,出库分为双列,左列入库,右列出库 (图 1-33 所示).
(c) 侧入式:
可由侧边入,出库之多存取机,多信道配置方式( Multi-stacker,Multi-aisle).这是以多机运转方式来提高入出库的能力(图 1-34 所示).
图 1-34 侧入式出入库的配置方式
(d) 移转车式:
把移转车( Transfer car )利用在多信道的单一存取机上.这是用于库存种类多,但是入出库的频次少的情况(图 1-35 所示).
(2) 单元负载式自动仓储规格
以下列出一般制造商提供之自动仓储规格尺寸,供选用设计的参考(表 1-3 所示).
表1-3 单元负载式自动仓储基本系统规格表
系 统 高 度
6m
9m
12m
15m
负 载 尺 寸(mm)
800~1,500W * 800~1,500 L
荷 重 (kg)
1,000 kg
走行速度 (m/min)
5 ~ 55
5 ~ 65
升降速度 (m/min)
5.5~ 11
存取叉速度(m/min)
5~ 20
动 力 源
三相,200/220V,50/60 Hz
注:因厂家不同,规格会有差异,以上为一般规格,仅供参考.
10.2 轻负载式自动仓储
轻负载式自动仓储,以塑料篮容器为存取单位,重量在50～100 kg .一般以重量轻之小对象的储存最适合,如电子零件,精密机器零件,汽车零件,药品及化妆品等(图 1-36,1-37 所示).
图 1-36 单叉式轻负载自动仓储
图 1-37 双叉式较重负载自动仓储
轻负载式自动仓储,高度在 5～10 m 使用最普遍,一般制造厂均已标准化,可供客户选用(表 1-4 所示).
表 1-4 轻负载式自动仓储基本系统规格表
型式
5m/50kg
5m/100kg
10m/50kg
10m/100kg
主梁高度 m
max. 5m
max.10m
负载尺寸 mm
250~450W * 350~700 L
负载重量(含篮子) kg
50
100
50
100
走行速度 m /min
6～80,6～120,6～180
升降速度 m/min
4～30,4～45,4～50
存取叉速度 m/min
4～40
动力源
200/220v 50/60Hz
控制方法
自动 / 手控
壹,储存设备
11 悬臂式料架 ( Cantilever Rack )
悬臂式料架是在立柱上装设外悬杆臂来构成,其适合于存放钢管,型钢等长形的物品(图 1-38 所示).若要放置圆形物品时,在其臂端装设阻挡块(Stopper)以防止滑落.
其特点为:
1. 只适用于长条状或长卷状货品存放.
2. 需配合叉距较宽之搬运设备.
3. 高度受限,一般在 6 m 以下.
4. 空间利用率低,约 35% ~ 50%.
5. 此型料架对于杆料生产工厂,或长形家俱制造商相当适用.
图 1-38 悬臂式料架
12 可携带堆栈式料架( Carry-stack Rack )
此料架本身可当储放容器随堆高机搬运,不使用时更可叠放节省空间,大幅增加仓库使用弹性.当料架存放货物时,可彼此叠架避免物品压损,高度可达三,四层.在日本的标准中,将此类料架包含在容器范围内,这和美国标准不同(图 1-39 所示).
其特点为:
1. 可当料架和容器使用,仓库利用弹性大.
2. 价格低廉且不需维修.
3. 叠放高度受限,太高容易倒塌.
4. 层料架货品要最后才可取出,只适合同时进货之相同货品叠放.
5. 储物型态:不规则物品,易碎物品.
图 1-39 可携带堆栈式料架
13 积层式料架( Mezzanine Rack )
积层式料架是把空间作双层以上活用之设计组合,在厂房地板面积有限的情形下,可作立体的规划,有效地充分利用空间.简单来说,就是利用钢梁和金属板将原有储区作楼层区隔,每个楼层可放置不同的种类的料架,而料架结构具有支撑上层楼板的作用(图 1-40 所示).
其特点为:
1. 提高仓储高度,增加空间使用率.
2. 上层仅限轻量物品储放,不适合重型搬运设备行走.
3. 搬运至上层的物品之必须加装垂直输送设备.
4. 适合各类型货品存放.
5. 储物型态:下层--栈板.上层--箱,包,散品.
图 1-40 积层式料架
14 储存设备应用实例
物流中心的栈板存取作业非常重要,将直接影响配送的效率,因为每个物流中心的作业条件都不相同,因此物流设备的设计都具有较宽的适用性,以满足每个使用者需求.
以下将利用一简单的例子来说明不同型式的料架,选用设计方式的比较.若以需存放 2,000 个栈板的条件,计有 7 个设计方案可供比较选择.
14.1 实例一,栈板式料架选用设计
(1) 使用配重堆高机,信道宽度 3,657 mm,3 个栈板高,料架面积 3,227㎡,配置如下图 1-41 所示.
图 1-41 栈板式料架设计 ( 使用配重式堆高机 )
(2) 使用直达式堆高机 ( Reach Truck ) ,信道宽度 2,743 mm ,叠放 5 个栈板高,料架面积 1,625㎡ ,配置如下图 1-42 所示.
图 1-42 栈板式料架设计 ( 使用直达式堆高机 )
14.2 实例二,窄道式料架选用设计
配合使用窄道式存取机,可减少信道宽度,举升高度可达 14 m ,有些窄走道车辆需配合使用导轨,移动非常快速可提高存取能力.下图之配置信道宽度为 1,890 mm ,叠放 7 个栈板高,料架面积 1,080㎡,配置如下图 1-43 所示 .
图 1-43 窄道式料架设计
14.3 实例三,高层式料架选用设计
高层式料架架构与窄道式相同,但其信道更窄,高度更高可达 30 m ,需配合使用特定的存取机 ( Stacker Crane) .下图的配置信道宽度为 1,500 mm ,叠放 10 个栈板高,料架面积 705㎡,配置如下图 1-44 所示 .
图 1-44 高层式料架设计
14.4 实例四,移动式料架设计
配合使用直达式堆高机( Reach Truck) ,叠放 6 个栈板高,料架面积 838㎡,料架配置如下图 1-45 所示.
图 1-45 移动式料架设计
14.5 实例五,倍深式料架选用设计( Double Deep )
配合使用倍深式堆高机 ( Double-deep Reach Truck ),可存取较深一层的货品.信道宽度 2,800 mm ,叠放 5 个叠板高,料架面积 1,050㎡,配置如下图 1-46 所示 .
图 1-46 倍深式料架设计
14.6 实例六,驶入式料架选用设计
可配合使用配重式堆高机或跨立式堆高机,储位深度 5 个栈板,叠放 4 个栈板高,料架面积 1,416㎡.配置如下图 1-47 所示.
图 1-47 驶入式料架设计
14.7 实例七,流动式料架选用设计
配合使用跨立式堆高机,叠放 5 个栈板高,料架面积 1,142㎡,配置如下图 1-48,1-49 所示.
图 1-48 流动式料架作业方式
图 1-49 流动式料架设计
以上是不同型式料架的设计方式,除了占地面积的因素之外,更必须综合考虑其它因素,以选用最适合的方案,各种设计方案的特性比较,可参考表 1-5 所示.
表 1-5 各种设计方式的特性比较
方案
型式
平均使用储位(%)
立即存取性(%)
出入库量
地板面积使用(%)
一
栈板式料架
配重式堆高机
90%
100%
佳
33%
直达式堆高机
90%
100%
佳
40%
二
窄道式料架
90%
100%
佳
45%
三
超窄道式料架
90%
100%
佳
50%
四
移动式料架
90%
100%
佳
70%
五
倍深式料架
90%
50%
普通
60%
六
驶入式料架
75%
25%
差
65%
七
流动式料架
75%
25%
佳
55%
15 储存设备的选用设计
储存设备的选用设计,包含以下这些步骤,如图 1-50 所示.
(1) 储存系统分析规划
(2) 储存设备型式选定
(3) 基本设计
(4) 配置
(5) 评估
(6) 实施
图 1-50 储存设备选用设计流程与考量重点
15.1 储存系统分析规划
物流中心仓库的储存商品一般多达数千种,而每种商品因出货量的多寡,其储存方式,拣取单位及包装型态也各有差异,因此首先必须进行系统分析,将商品依储存单位及拣取单位加以区分,且依入出库量的大小以 ABC 分类,以便于选用适当的储存设备,提升作业效率.
15.2 储存设备型式选定
一般储存设备的选用是从经济及效率的观点,综合考虑各项因素,以决定最适用的设备型式.选用考虑因素如图1-51 所示.
图 1-51 储存设备选用考虑因素
(1) 物品特性
储存物品的外形,尺寸,直接关系到料架规格的选定,储存物品的重量则直接影响到选用何种强度的料架.而储存的单位,是以何种单位来储存,栈板,容器或单品均有不同的料架选用类型.另外预估总储位数之数量,必须考虑到公司未来两年的成长需求.这些资料可经由储存系统分析上来取得.
(2) 存取性
一般存取性与储存密度是相对的.也就是说,为了得到较高的储存密度,则必须相对牺牲物品的存取性.虽然有些型式的料架可得到较佳之储存密度,但相对其储位管理较为复杂,也常无法做到先进先出之管制.唯有立体自动仓库可往上发展,存取性与储存密度俱佳,但相对投资成本较为昂贵.因此选用何种型式的储存设备,可说是各种因素的折衷,也是一种策略的应用.有关各型储存设备存取性与储存密度的比较,可参考表 1-6所示 .
(3) 入出库量
某些型式的料架虽有很好的储存密度,但入出库量却不高,适合于低频率的作业.入出库量高是非常重要的数据,其为储架设备型式选用的考虑要项.另外,有关入出库频率的比较,可参考表1-7 所示.
(4) 搬运设备
储存设备的存取作业是以搬运设备来完成.因此选用储存设备需一并考虑搬运设备.堆高机是一般通用之搬运设备,而料架信道宽度,会直接影响到堆高机的选用型式,是配重式或窄道式.各型堆高机作业信道宽度比较可参考表 1-8 所示.另外尚须考虑举升高度及举升重量(Capacity)搬运设备的比较可参考表 1-9 所示.
(5) 厂房架构
储存设备的选用须考虑梁下有效高度,以决定料架高度.而梁柱位置则会影响料架的配置.地板承受的强度,地面平整度也与料架的设计及按装有关.另外尚须考虑防火设施和照明设施的按装位置.
表 1-6 储存设备特性比较表
比较项目
栈板料架
窄道式
倍深式
驶入式
驶出式
流动式
后推式
移动式
自动仓储
料架占用面积
大
中大
中
小
小
小
中
小
小
储存密度
低
中
中
高
高
高
中
高
高
空间利用
普通
佳
佳
很好
很好
非常好
佳
非常好
很好
存取性
非常好
很好
普通
差
差
普通
普通
好
非常好
先进先出
可
可
不可
不可
可
可
不可
可
可
信道数
多
多
中
少
少
少
少
少
多
单位纵深储位数
1
1
2
最多
15
最多
10
最多
15
最多
5
1
2
堆栈高度
(m)
6
15
10
10
10
10
10
10
14
存取设备(各式堆高机或存取机)
配重式
跨立式
跨立式
存取机
倍深式
配重式
跨立式
配重式
跨立式
配重式
跨立式
配重式
跨立式
配重式
跨立式
存取机
入出库
能力
中
中
中小
小
小
大
小
小
大
表 1-7 储存设备以入出库频度区分
储存单位
高频率
中频率
低频率
栈板
*栈板流动式料架
(20-30栈板/时)
*立体自动仓储
(30栈板/时)
*水平旋转自动仓储
(10-60秒/单位)
*栈板式料架
(10-15栈板/时)
*驶入式料架
(10栈板/时以下)
*驶出式料架
*推后式料架
*移动式料架
容器
*容器流动式料架
*轻负载自动仓储
(30-50箱/时)
*水平旋转自动仓储
(20-40秒/单位)
*垂直旋转自动仓储
(20-30秒/单位)
*轻型料架(中量型)
*栈板流动式料架
单品
*单品自动拣取系统
*轻型料架(轻量型)
*抽屉式料架
表 1-8 信道宽度与适用堆高机型式
信道型式
信道宽度(m)
堆高机型式
传统式信道
3.0~ 4.5
配重式堆高机
窄道式
2.1~ 3.1
直达式(Reach)堆高机
跨立式(Straddle)堆高机
转柱式(Swing-mast)堆高机
超窄道式
2.1以下
转叉式(Turret)堆高机
拣取机(Order Picker)
表 1-9 搬运设备比较表
型 式
举升高度
(m)
负载能力
( kg )
用 途
手推车
二轮手推车
N/A
200-500
以人力进行搬运工作
四轮手推车
N/A
200-500
轻负荷产品的搬运或用于拣货
可配合堆高机使用
托板车
0.15
500-2,500
重负荷短距离搬运
动力升降手推车
1.5-3.6
300-1,000
中重负荷短距离搬运
动力托板车
0.15
1,000-2,500
具动力,水平搬运用
动力堆高机
电
动
车
配重式
三轮
坐式
2.7-4.5
1,000-2,000
用于室内,干净安静的作业
在狭窄空间作业灵活
,适用于码头作业
四轮
立式
2.7-4.5
1,000-2,000
四轮设计,可提高舒适性与
生产力
四轮
坐式
2.7-4.5
1,000-5,000
重负载,适用于货柜车的装卸
窄道式
跨立式
转柱(叉)式
2.7-6
1,000-2,000
可减少走道宽度,提高空间利用率
可快速处理单一规格之栈板负载
直达式
2.7-6
1,000-3,000
具有伸缩机构的举升叉,可用于不同栈板规格
拣取机
2.7-8
500-1,000
用于快速货品拣取,作业员与举升叉一同升降
引擎式硬胎
用于室内,码头附近,适用于货柜车的装卸
引擎式充气胎
用于工厂,较不平地面,斜坡及长距离搬运
15.3 基本设计
储存设备的型式选定之后,接着进行基本设计.每一种料架型式的设计方式不尽相同,但基本上均是以预估的储位数,计算所需的信道数,以满足出入库量的条件,计算得到储存系统的规格及外形长,宽,高等尺寸.以下将以自动仓储系统为例,介绍其设计的步骤,如图 1-52 所示.
图 1-52 储存系统(自动仓储)之设计步骤
(1) 订出自动仓储所需求之外型尺寸及规格,其规格种类如图 1-53 所示,而其尺寸可依下列步骤取得.
(a) 步骤:
决定需存入料架内货品的外形尺寸及重量(含栈板的外型尺寸),如图 1-54 所示.
货品外形尺寸
1. 长(A): mm
2. 宽(B): mm
3. 高(C): mm
4. 货品重量(D): kg( 以整个托板为计算单位 )
图 1-53 单元负载式自动仓库规格需求
图 1-54 货品及栈板外型尺寸图
(b) 第二步骤:
列出仓库需要的存货数量(以栈板数量为单位),并需考虑年成长率.来决定仓库需要储存总栈板数(E):
栈板
(c) 第三步骤:
订出仓库可利用的空间.
(d) 第四步骤:
列出仓库每小时需要的出入库量,仓库每小时进出栈板数与仓库内的自动存取机台数有直接的关系,也影响自动仓库的建造费用,如能将尖峰进出货物量平均分摊到仓库作业时间内,可降低自动仓库设置费用.仓库每小时需要的出入库量(F): 栈板/小时
(e) 第五步骤:
决定自动仓库所需的存取机台数及仓库内料架行数.在决定自动仓库存取机数量前必须了解每台存取机的标准出入库能力,所谓标准出入库能力是指存取机在一小时内入库或出库的次数,公式如下所示:
1. N=3600/T
2. N=标准出入库能力( 次/小时 )
3. T=标准作动时间( 秒 )
所谓标准作动时间是指存取机做入库(或出库 )动力所需的时间,以下列三种情形解释.
入库存货标准作动时间( 图1-55,1-56 所示)
本位→收货→料架中心→存货→回归本位.(此一过程所需的时间).
取货出库标准作动时间( 图 1-55,1-56 所示)
本位→料架中心→取货→本位→卸货.(此一过程所需的时间).
入库存货及取货出库同时进行的标准作动时间( 图 1-55,1-56 所示)
本位→收货→料架中心→存货→卸货→至料架的长及高约3/4处→取货→本位→卸货.(此一过程所需的时间).
此列三种型态所指的料架中心,若料架为偶数格时则料架中心为:( 每格料架的宽度或高度 )×(Y/2+1 ),Y=料架格子纵向或高度的数量(料架的纵向及高度等两方向均可用此公式 ).
标准作动时间与存取机的走行,升降,叉动三种速度以及作动的距离有关,亦与自动仓储制造工厂所生产的产品性能有关.下面所列的计算方法是大约值,可供一般工程师参考.正确计算方式请洽专业工程师.而各时间点定义如下:
4. 收货或存货时间=(叉动距离÷叉动速度)×2+[(高位-低位)÷升降低速]
5. 走到料架中心时间:
走到料架中心需以走行及升降两种速度来比较,因存取机在走向料架中心过程中,走行与升降是同时动作时,有可能一者先到达定位,而另一者尚在运动中,不论如何以最慢到达的为计算标准.
由标准作动时间(T),算出标准出入库能力(N)后,决定存取机台数与料架行数的公式如下:
仓库存取机台数(G)=F÷N
F=仓库每小时需要的进出入库栈板数
N=标准出入库能力
仓库内料架行数(Z)=G×2
G=仓库内存取机台数
(f) 第六步骤:
决定仓库料架的每格高度( 图 1-57 所示)仓库料架高度(J)(mm)=( C+K )× M
C =含栈板货品高度( mm )
K=存取机叉动结构操作裕度(mm)(加上余隙约为150~230 mm)
M=料架垂直方向格子数
图 1-55 单动作存取机标准运动路径
图 1-56 双动作存取机运动路径
图 1-57 栈板存放尺寸标准
(g) 第七步骤:
决定系统高度( 如图 1-58 所示),系统高度( P )=J+Tu+Td
J =可存放栈板之料架高度( mm )
Tu=负载顶端至屋顶的余隙高度,一般为600 mm
Td=存取机叉动结构底部操作裕度,一般为750 mm
(h) 第八步骤:
决定每行料架的长度( 如图 1-59 所示),每行料架长度( Q )( mm )=R×S
R=料架格子宽度( mm )=B+100( mm )+( 75 mm×2 )
B=栈板宽度
S=每列料架格子数=E÷( 2×G×M )
E=仓库需要储存总栈板数
G=仓库内存取机台数
M=料架垂直方向格子数
(i) 第九步骤:
决定系统总长度,系统总长度=Q+T+U
Q=每行料架长度(见图 1-59 所示)
T=存取机走出料架两端的长度(含进出入库台架部份)约7.5m
U=特殊设备所占的长度.例堆高机活动空间,外围设备所占空间等.
(j) 第十步骤:
决定全系统宽度( 如图 1-60 所示),全系统宽度
V=W×X
W=信道单元宽度( mm )
X=信道单元数目
(k) 第十一步骤:
防火侦测及消防系统之安装设置,此点需 依据仓库存放物品的特性,以及国家劳工安全卫生法的规定来决定防火侦测,防爆设备及消防系统如何设置.
图 1-59 系统长度计算
图 1-60 系统宽度尺寸
(l) 第十二步骤:
决定是否设置外围设备,自动仓库对外联接所用的设备有多种,选择适当的外围设备可降低自动仓库运转费用,下列设备提供读者参考.
1. 堆高机.
2. 自动叠栈机( Palletizer ).
3. 自动卸栈机( De-Palletizer ).
4. 无人驾驶搬运车( AGVS ).
5. 各种输送机.
(2) 选择自动仓储理想控制方式
自动仓储有多种控制方式,依据每座自动仓储运转需求可选择适当的控制方式,目前计算机及可程控器价格低廉,所以最近所建的自动仓库大多为与计算机联机的自动仓储.下列为自动仓储的 4 个控制方式:
(a) 手动操作:操作员在存取机上直接操作按键或开关操作机器运转.
(b) 机上自动操作:操作员只在机上设定指令,机器自动执行命令.
(c) 遥控操作:操作员在地面控制器上设定指令遥控机器自动运转.
(d) 计算机控制:操作员自计算机输入资料由计算机程序直接控制机器运转.
(3) 请专业工程师或项目厂商规划及估价
当您完成上述所有资料的收集以及初定自动仓库规格,功能后,再下一步的工作应是寻找专业工程师及专业厂商作详细规划及估价.
(4) 经济效益评估
一座自动仓储详细规划及报价手续完成后,就要计算其是否符合经济效益,计算经济效益的影响因素有下列二大项,请您依仓储的情形试算.
(a) 有形效益
6. 土地费用
7. 设备费用
8. 维护费用
9. 运转费用
10. 人事费用
(b) 无形效益
11. 仓储管理效率
12. 物料失窃及损坏
13. 仓储原物料资材积压
14. 提升工厂形象
15. 物管人员士气及成就感提升
15.4 系统配置
基本设计完成之后,得到系统的外观尺寸即可进行配置的工作,需考虑到梁柱的位置,物流的动线,如出入库码头的位置,以使物品的搬运最为顺畅.此时在选用设计时可能不只规划一个方案,以便于比较选择.
15.5 评估
系统完成规划配置之后可能会产生 A,B,C三个方案.接着进行评估的工作,评估的项目可从系统扩张性,省力度,空间利用率,库存管理,初期成本及管理成本等项目来加以评估,如表 1-10 所示.每家物流中心的需求,策略不同,因此每项评估项目权重自然会不相同.在综合考虑计算各项评估项目后,以决定最后采用方案,如图 1-61 所示.
表 1-10 储存系统配置评估表
配置 图
A案
B 案
C 案
评
估
项
目
扩 充 性
省 力 度
空 间 利 用 率
库 存 管 理
初 期 成 本
管 理 成 本
综 合 评 估
图 1-61 物流系统与厂区配置之矩阵对应
贰,搬运设备
搬运设备以搬运车辆为主,可分为两大系列,一是重负载较长距离搬运之堆高车辆系列,另一为轻负载较短距离搬运之手推车系列.堆高车辆系列设计用来以较安全的方式,举升及搬运负载.以举升高度区分,主要可分为低举升高度的托板车及高举升高度的堆高机二种.如以操作员的操作方式区分,则可分为步行式及坐立式两大类.而手推车系列设计用来以轻便好用的方式,承载及搬运拣取后之货品.手推车分类以其用途及负荷能力来分类,一般分为二轮手推车,多轮手推车,笼车等三种.本文将各类搬运车辆仔细加以探讨,并介绍相关工程规格,以期做为搬运车辆选用之参考.
1 堆高车辆系列的分类
堆高车辆系列以举升能力区分,主要可分成低举升车辆及高举升车辆.低举升车辆即一般的托板车,举升高度在100～150 mm .高举升车辆即一般的堆高机,举升高度可达 12 m,在这两类型中,可再由操作人员姿势,动力供应方式及应用之差异性再加以细分(图 2-1 所示).
1.1 低举升车辆
即一般的托板车,图 2-2 所示,举升高度在 100～150 mm ,可手动与电动的方式.手动的方式,一般即称为"栈板千斤顶",是以人力操作水平及垂直的移动.电动的方式是以电瓶提供动力做举升及搬运用.所有的动力型式都可站立于地板上来操作,为步行式搬运车辆.如其具有一安全的操作平台及手可以抓的护栏,则可像立式搬运车辆的操作方式,图2-3 所示.
由于以手动的拖动操作方式,除了费力外且易造成作业员受伤,因此尽管电动托板车的成本较高,但使用愈趋普遍.
图 2-2 托板车
1.2 高举升车辆
即一般的堆高机,举升高度可达 12 m .依操作员乘坐的方式可分为步行/立式及坐立式.一般步行/立式,可举升高度约 2.7～3.9 m,由于应用上的不同,因此也发展出多种型式,如配重式,窄道式,转柱式,侧边负载式,转叉式及高扬程存取机等.
2 堆高机的构造与选用要点
2.1 堆高机的构造
堆高机的构造如图 2-4 所示.以下讨论其在安全操作的情况下,所需之基本组合.
(1) 安全架:
保护操作员免于被掉落的对象击中的护架,由美国职业安全健康行政机关 OSHA( Occupational Safety and Health Administration )列为在大部分作业情况下之基本需求.只要举升的物品会超过操作员头部以上的高度,就必须具备安全架.
(2) 升降架组合( Mast Assembly ):
由一直立的槽型钢组合而成的升降装置,大部分由油压缸来动作,只有少部分是利用电动的举升装置.升降架多段式的设计可使堆高机升降架缩回时,整体高度较低.而复杂的多段式升降架,在举升作业时则较一般的升降架需要更多的能量及更复杂的设计.为了减少升降架举升时不可控制的变形,及增加稳定度,需整体考虑油压缸,ㄇ形钢的型式及链条机构的设计.
一般升降架可分一段式,二段式,三段式及四段式.一段式的升降架,其滑动及移动的组件最少,因此负载的举升最平稳.但是对于相同扬程而言,升降架收回之全体高度.四段式其升降架收回之全体高度,较适合于天花板高度较低的场合.
(3) 牙叉架:
由工业车辆协会( Industrial Truck Association,ITA )依据牙叉架的能力分级.牙叉及其它附件是固定在此牙叉架上.牙叉架组合通常会使用一后挡板,以防止负载物品倾倒. ITA 并已将牙叉架上之安装孔位置及形状标准化,可确保牙叉与其它应用附件的交换性.
(4) 牙叉:
堆高机上,搬运负载最必用的配件.通常是 100～150 mm 宽, 1,000～1,200 mm 长及 40 mm 厚.最常使用牙叉的配备是牙叉侧移装置,利用手动或油压驱动,可调整牙叉的间距,以搬运不同规格栈板的负载.
(5) 轴距:
轴距即前后轮的距离,决定操作及作业的特性.这些特性包括负载能力,旋转半径,直角堆栈信道宽度,以及离地高度.配重式的设计,轴距最长.
(6) 负载中心( Load Center,LC ):
负载中心即为负载的重心至牙叉前端面的距离,这是决定负载能力的因素之一,堆高机负载在 4500kg 以下时均是以0.6 m 的 LC 来设计,并已成为工业标准.如果负载的 LC 尺寸超过 0.6 m,则堆高机的安全举升能力将大大的降低.特别是配重式的堆高机而言, LC 尺寸是决定负载安全的重要因素.
(7) 轮胎:
一般轮胎,可分为硬胎及气胎.硬胎多用于室内,气胎多用于室外的场合,行走速度较快.
(8) 动力系统:
动力系统,主要可区分如下图 2-5 所示.托板车及窄道式堆高机均使用电动式.用于室外的车辆,则多使用内燃机式.
图 2-5 堆高机动力系统型式
2.2 堆高机选用指引
堆高机的选用,必须评估最基本的几个性能因素.考虑使用的工作环境,作业条件以选用能满足作业需求的堆高机性能.这几个基本因素为负载能力,尺寸,扬程,行走及举升速度,机动性及爬坡力.因此必须向制造商洽询详细规格信息,仔细评估每一项性能因素,以决定是否能满足作业的需求及有效的作业.
(1) 负载能力( Load Capacity )
负载能力是首要考虑因素.堆高机的选用必须可以举升最重的额定负载至特定的高度.负载能力是以负载中心( Load Center,LC ) 为基准来计算.工业标准的 LC 是 0.6 m .除非另有提及,不然所有堆高机的举升额定能力均以此来计算.图 2-6 说明 LC 的位置移动时,负载能力的变化.在日本的标准, LC 有0.5 m,0.55 m 及 0.6 m 等规格.
图 2-6 负载能力与 LC 关系图
(2) 举升( Lift )
举升的规格包括扬程,举升全高,升降架高度及自由扬程等规格.必须考虑使用条件,以选用适当规格.扬程( Elevated Height 在额定负载下堆高机的举升高度).伸展高度( Extended Height )有时称为"全部举升高度( Overall Elevated Height,OAEH ),表示升降架上升时,顶端可达到的位置.此高度可决定堆高机于高度时,建筑物所需要的最小间隙.一般建筑物的可用高度与 OAEH 最少需有 300 mm 的间隙.建筑物的可用高度是扣掉灯,梁,管路等障碍物之后的高度.
(3) 升降架高度( Overall Collapsed Height )
表示地面至节升降架顶端的高度(如图 2-4 升降架部份所示),有些设计,安全架的高度比升降架高度高,特别是一些站立式的设计,因此安全架高度决定了作业时所需的最小余隙,故其由两者之一较高者可决定堆高机的最小作业高度.多段式的升降架,其升降架高度较低,但却有高扬程.
(4) 自由扬程( Freelift )
表示第二节升降架移动之前,牙叉可上升的高度.自由扬程与升降架的设计有关.一般低自由扬程在600 mm .而高自由扬程可达 1.5 m 左右.高自由扬程的设计,可在较低的空间下堆栈栈板,如箱型车,货柜车.
(5) 行走及举升速度( Travel and Lift Speed )
行走及举升速度,直接影响堆高机的作业效率.动力系统的型式直接影响行走及举升速度的能力.电瓶,马达及控制技术的不断进步,对于行走及举升速度有很大的提升.一般在室内,的行走速度有到 10～13 km/hr.在室外,则大于此速度.
堆高机油压系统的设计,马力及容量的大小,直接影响举升速度.目前电动堆高机举升速度在0.3～0.5 m/s .
(6) 机动性( Maneuverability )
机动性是表示堆高机在一信道宽度内的作业能力.负载的长度,负载的空间,堆高机的尺寸,旋转半径等因素,共同决定作业信道宽度.而堆高机的尺寸,包括长,宽及轴距.机动性的基本指针就是堆高机直角堆栈时信道宽度的大小.
(7) 控制方式
控制的方式会影响堆高机的作业效率,机动性及安全性.一般控制方式可分为两部分:
(a) 驱动控制:车体前进,后退及刹车的控制.牙叉上升,下降的控制.
电动堆高机的驱动控制可分为两种型式,一种是机械式,由步进阻抗控制( Stepped-resistance Control ) .另一种是电子式,由硅控整流器控制( SCR ).步进阻抗控制是以机械的连杆,经由踩油门踏板来传动以控制电阻,只有较便宜的堆高机或较少使用的场合会使用机械式.
利用电子 SCR 方式来做行走及举升的控制,几乎已完全取代机械式的控制方式.用 SCR 的控制非常平顺,具低转速高扭力的特性,耗电量又小,因此可使作业时间加长.
(b) 导引控制:应用在超窄道式的移动自动导引.
导引控制的应用,可使操作者在存取信道中,前进后退时,不必注意堆高机方向是否偏斜.一般导引控制可分为机械式及电子式自动导引系统.机械式的系统是在料架信道两边的地板上架有导轨.而在堆高机的两侧则装有导引滚轮.在信道内行走时,滚轮与导轨直接接触以导引车辆前进.
一般信道长度较短时,使用机械式方式较为经济,且较易安装及维护.
如信道长度较长或堆高机数量较多时,使用导线式电子导引系统会较经济.此系统是在信道内,挖一浅沟,埋入导线并覆上树脂的接着剂,以保持地板的平整.导线会由一驱动单元作动发出一低频的信号,由堆高机上的感应器接收,并译码此信号,以控制堆高机的行走方向.大部份的系统使用两个感应器接收单元,分别在堆高机的前后两端,以控制前进后退,动作较确实,另有只单一感应器,只能做单方向的导引,较不实用.
导线式导引系统很容易做路线变更,只需重新锯开一线槽,埋入导线即可.此系统也应用到工厂的其它区域做车辆的自动导引.导线式导引系统的好处就是可让操作员集中注意力于存取及拣取的作业,而不必花精神在方向的控制上,而且很安全,多有连锁功能 ( Interlock ),以随时停止堆高机.在选择导引系统,除了堆高机数量及信道长度的因素外,尚需考虑堆高机及接受器,驱动装置的成本.
2.3 堆高机信道宽度
为了使堆高机在存取或搬运作业时能平顺且没有其它干涉之产生,各种不同类型之堆高机,均有不同尺寸之基本信道宽度限制,图 2-7 为各型堆高机所需基本信道宽度.
3 步行式车辆
步行式车辆的分类如图 2-8 所示
图 2-8 步行式车辆分类
(1) 选用指引
一般步行式搬运车辆的操作速度,通常限制在 5 km/hr 以下.单向搬运的距离在 100 m 以内.使用的频率也要考虑在内.因为使用步行式车辆,如果搬运距离太长,次数频繁,则易造成作业员疲劳,降低作业效率.储存密度及高度也是考虑的重要因素.在较密集及堆栈高度较低的储存情况下,步行式车辆可提供较好的作业性.信道宽度及高度的条件也必须考虑.这些条件与车辆的型式有关.列于表 2-1 供参考.实际规格尺寸需参考厂商型录.
表 2-1 步行式搬运车辆之信道作业宽度及交叉信道宽度 (单位 m )
型式
步行式搬运车辆
直角堆栈信道
交叉信道
安全高度
扬程
步行/立式
电动托板车
1.5~1.8
1.5~1.8
无
0.15
步行式托板车
1.8~2.1
1.8~2.1
无
0.15
跨立式堆高机
1.8~2.4
1.8~2.4
2.4
4
直达式堆高机
1.8~2.4
1.8~2.4
2.4
4
配重式堆高机
2.7~3.3
2.7~3.3
2.4
4
步行式堆高机堆栈高度,一般是在 5 m 以下.基于安全理由,在作业区域均需装有安全架.负载的举升速度大约在 0.1～0.2 m/s .举升速度与电瓶电压的大小,升降架的型式,负载的重量及油压泵的大小有关.可向制造商洽询有关规格,以确定的性能.
单位负载的规格(高度,宽度,长度及重量)必须考虑到与运输标准规格的兼容性.这些标准规格为储存运输的标准(栈板的型式,运输的距离及堆栈的高度).另外尚需考虑的因素包括斜坡的坡度,地板的负荷条件,举升的限制,作业的间隙及环境的条件,如危险的化学物品,湿度,温度等.
(2) 控制方式
控制方式影响整体的作业效率.重要控制问题包括速度,举升,刹车及后退等.
水平的搬运控制是由端部的把手来控制.速度与方向可同时控制.一般速度的控制有前进两段式,三段式及后退的控制,另有无段变速可供选用.
举升及放下的控制,是由电子的方式以开关来控制油压的动作或是利用杠杆原理以手动的方式来作动油压.
转向把手在垂直及水平的位置,都可作动刹车停住车辆.当把手在任何其它位置,可操作托板车行进.当作业员释放把手,它会自动回复垂直的位置,作动刹车将车停止.
很多型式具有后退的功能.在作业时,如遭遇阻力,即进行后退的动作,可使作业时较为安全,以避免操作员被车辆及固定的物体夹住.而为了确保作业安全性,有些机型的设计较简单,可让非专职的员工使用.
3.1 低举升托板车( Low-lift Pallet Trucks )
最为人所熟知的步行式车辆就是托板车.图 2-9 所示为托板车的一般用语及控制的位置.
图 2-9 托板车用语
牙叉上的轮子是连杆机构的一部分,轮子收回,可使牙叉伸入栈板上下面板的间隙中或栈板与地板之间的间隙.搬运时,轮子放下可举起栈板.的搬运速度是 5 km/hr .速度的快慢与电瓶电压大小成比例关系.
(1) 无动力托板车
通常用于 1,500～3,000 kg 的负载能力.牙叉的宽度适用750～1,500 mm 宽的栈板.因为托板车的牙叉宽度是不可调,因此须先将栈板的尺寸标准化.当使用双面栈板时,牙叉的长度需较栈板为长,并确定牙叉伸入栈板时,轮子已超出栈板,方可撑起栈板.地板的构造及地板表面平整程度会影响安全的举升高度,搬运效率及操作性.
(2) 电动托板车
通常用于短距离搬运,中等负载重量.构造上与无动力托板车相似,但因使用电瓶动力可达到省力化的效果.可选购加长型的牙叉,可同时搬运二个或四个栈板(图 2-10),操作员立于托板车上来操作搬运负载.速度 8 km/hr .另外有的机型设计成操作员的位置在托板车的前端或中间,而位于中间的电动托板车通常用于拣货用.(图 2-11)
图 2-10 具加长型牙叉之电动托板车
3.2 高举升步行式堆高机
具有升降架的机构,可做负载的堆栈.步行式堆高机主要有四种基本的型式,步行无动力式,步行配重式,步行跨立式及步行直达式.
(1) 步行无动力式
无动力式堆高机(图 2-12)主要用于非重复性的工作.这些用手摇的型式,可用于搬运举升模具或是其它比较重的负载.但为了考量使用之安全性及省力性,其在搬运距离及堆栈高度上都有很大限制,一般只提供低等程度的举升能力,即在 2 m 以下之短程堆栈作业.
图 2-12 步行手摇无动力式堆高机
(2) 步行配重式堆高机
配重式堆高机(图 2-13)是以底盘的重量来配重.提供中等程度的举升能力 2.7～4 m ,可用于单面,双面的栈板.
图 2-13 步行配重式堆高机
(3) 步行跨立式堆高机( Straddle Truck )
利用跨于前端底部的跨架,来达到举高重物时的支撑平衡,此跨于前端的跨架可减少尾端底部所需的配重.具有较高的稳定度及较轻的重量,图 2-14 所示.
图 2-14 步行跨立式堆高机
(4) 步行直达式堆高机( Reach Truck)
步行直达式堆高机(图 2-15)在任何高度位置,其牙叉可伸缩以存取栈板.一般跨于前端底部的跨架可长至 600 mm ,超过牙叉收缩时负载重心的位置.当牙叉往前伸时,牙叉架刚好超过跨于前端底部跨架( Outrigger )长度的位置.因为负载是延伸在跨于前端底部跨架外,因此叉架上的轮子变成是杠杆的支点,来决定底盘所需的配重.
图 2-15 步行直达式堆高机
4 坐立式堆高机
搬运距离较长,负载较重及举升较高时,则需考虑使用坐立式堆高机.图 2-16 所示为坐立式堆高机之基本用语,虽然各制造商设计的架构不尽相同,但解释的名词则保持相同.
负载能力及信道宽度是两个选用主要考虑因素.以底盘的负载能力( Chassis Capacity ),可区分为以下几个等级:
(A) 1,000～2,000 kg
(B) 2,000～5,000 kg
(C) 5,000～8,000 kg
(D) 8,000～10,000 kg
(E) 10,000 kg 以上
负载能力是由制造商提供保证.每一型的堆高机都有其适用的负载范围.如以一轻负荷的堆高机,用于连续重负载的作业,一定会增加其作业与修护成本及危险性.因此必须选用适当额定能力的机型,以得到较长的寿命及较高的作业效率.
如以堆高机的作业信道宽度区分,可分为三类,宽道式,窄道式及超窄道式(表 2-2 所示).
表 2-2 信道宽度与适用堆高机型式
信道型式
信道宽度 (m)
堆高机型式
宽道式
3.1 ～ 4.5
配重式堆高机
窄道式
2.1 ～ 3.0
直达式 (Reach) 堆高机
跨立式 (Straddle) 堆高机
转柱式 (Swing-mast) 堆高机
超窄道式
2.0 以下
转叉式 (Turret) 堆高机
存取机 (Stacker crane)
以下将对于各型的堆高机,做仔细讨论.
4.1 配重式堆高机
有两种基本的型式,坐式及立式(图 2-17).如果作业时必须时常上下堆高机,则选择立式较为适用.但对于长距离的搬运,则选用坐式机型.坐式的机型有较长的轴距,因此在负载能力较立式的机型大.但立式机型轴距较短,比较方便于较窄的信道作业.所有配重式堆高机的负载都是悬吊在前轴的前端.利用底盘的重量来配重.负载能力是与 LC 到堆高机的重心有关.
坐式的堆高机有 1,000～5,000 kg 及 5,000 kg 以上的能力.立式的设计一般在 1,000～2,500 kg.
图 2-17 立式配重式堆高机
4.2 跨立式堆高机( Straddle Truck )
本型式堆高机利用跨于前端底部的跨架支撑平衡,来承载负载.这种设计方式可减少配重的重量,以较轻的车重,得到较高的稳定度.因为此型车辆的重心较低,且有一半的负载是位于车体内.因此这种小而稳定性高的堆高机并不适合搬运太宽的负载.但足可处理一般的负载尺寸( 1,200 mm ×1,000 mm ),而且空间较配重式为小.一般前端底部跨架的长度是600 mm,有些则长至1.5～2 m ,以搬运较长,较重的负载.前端底部跨架的长度与宽度,可决定额定负载的稳定性及需要信道宽度.所有的底部的跨架宽度都是不可调的.
4.3 直达式堆高机( Reach Truck )
利用伸缩式的牙叉,伸出时可超过底部跨架约600 mm (图 2-18 所示).与跨立式堆高机相似,均具有跨于前端底部的跨架,同称为跨架式堆高机( Outrigger Trucks ).但此型之底部跨架并不需与负载一样宽.
因为在存取时,牙叉会伸出超过底部跨架长度,此时直达式又变成是配重式的情况.而在行走的状态时,牙叉会缩回,则具有与跨立式相同的稳定度及负载能力.
直达式堆高机在设计上,主要有两种不同型式,一种是利用剪刀式的伸缩机构,称为伸臂式,如图 2-18 所示.另一种设计则是利用底部跨架上的滑轨,整个升降架可在滑轨上移动,称为滑轨式,如图 2-19 所示.
图 2-18 伸臂直达式堆高机
图 2-19 滑轨直达式堆高机
直达式堆高机底部跨架轮的设计有两种型式,一种型式是在每一底部跨架臂上使用单一轮子,宽 13 cm,直径约30 cm .此型设计适用于可将负载缩回置于底部跨架臂之内.这种设计的好处是对于较不平或裂缝的地板有较好的克服能力.
另一种型式是在每一叉架臂上,使用两个较小的轮子,宽约 10 cm,直径约 13 cm .这种大小的轮子,在设计上会略大于底部跨架的高度,但不会超过底部跨架的顶面,所以顶面是平的.
直达式相对于跨立式的主要优点就是在堆栈负载时,不需像跨立式要将底部跨架跨在负载的两旁.
4.4 倍深直达式堆高机( Double Reach Truck )
具有二节的伸缩臂装置,应用于倍深度( Double Deep)料架的存取.如图 2-20 所示.
图 2-20 倍深直达式堆高机
对于倍深直达式的应用,有两个尺寸非常重要.即伸展长度( Reach distance )及后挡板( Backrest )的尺寸.这两个尺寸决定伸缩装置动作的顺序.
伸展的长度必须要有足够的长度可存取第二个栈板的位置.如伸展的长度不够,则必须以两次的动作来完成.第二次的动作是堆高机退后约 30 cm ,然后再用牙叉举起负载,前进至第二个栈板的位置将负载放下.而后挡板的尺寸,则会影响到料架开口的大小,因为伸缩机构退至后面的位置时,尺寸会变宽.因此料架的开口需有足够的间隙,容许伸缩机构动作时,尺寸大小的变化.
4.5 转柱式堆高机( Swing-mast Truck )
具有转叉式( Turret )堆高机侧边负载及配重的特性.但转柱式是旋转整个升降架组合,而不是旋转牙叉组合(图2-21).一般转柱式的设计,都是只能向右边旋转,不能转向左边,如图 2-22 所示.因此如要做左边负载的存取,则需将堆高机开出信道,再以反方向进入信道作业.除了升降架可旋转外,其余机构与配重式非常类似.可在1.2～2.4 m 的窄道内作业.因为旋转的升降架会增加车重,因此堆高机需有更大的出力,才能达到与配重式堆高机相同的负载能力.
图 2-21 转柱式堆高机
图 2-22 转柱式堆高机之作业方式
4.6 转叉式堆高机( Turret Truck )
结合侧边负载( Side Loading )及配重式堆高机的特性,以较长的轴距来设计,有较佳的稳定性.升降架的宽度加大至接近车体的宽度.(图2-23).此型堆高机作业时,有三种基本动作,如图 2-24 所示.
(a) 举升:举升负载至所要高度.
(b) 旋转:牙叉向左或向右旋转至所要的料架.
(c) 侧移:在料架内移动负载,做取出或存放的动作.
图2-23 转叉式堆高机
在信道内旋转负载时,需要牙叉的旋转与横移同时动作.大部分的堆高机都已将此动作的控制做得相当容易.但堆高机移动时,则不要旋转牙叉,否则容易因移动中与料架干涉或碰撞到其它固定物,而发生危险.
图 2-24 转叉式堆高机之旋转及侧移动作
4.7 拣取转叉式堆高机( Man-up Turret Truck )
在转叉式堆高机的前端,装有一作业平台,此平台可让操作员做栈板的存取及拣货用(图2-25).平台可与牙叉一同升降,所以操作员可清楚地看到欲存取的位置,提高作业效率.
为平衡平台及操作员的重量,以及操作的安全性,因此需加强升降架的强度,以减少无法控制的变形.
4.8 侧载式堆高机( Side-loading Truck )
主要设计用来搬运特殊形状的负载(图2-26,2-27).最普遍的侧载式堆高机是搬运长形的对象,如金属管,木材等.通常是在有导引的信道内作业,存取高度可至 9～11 m.
图 2-26 侧载式堆高机
图 2-27 侧载式堆高机之作业情形
4.9 合成车( Hybrid Vehicles )
结合堆高机及自动存取机技术而开发出合成车(图 2-28).这种合成车行走速度可高至 2.1 m/s,在信道内可同时做行走及举升的动作,以减少存取时间,提高出入库的能力.合成车是使用梭车板( Shuttle-table )的机构来伸入栈板.不像一般堆高机是使用牙叉,存取时必须旋转牙叉.
合成车也有载人式( Man-up )的设计,提供拣取的能力.目前合成车的设计,可存取至 18 m,并可与计算机联机,自动存取栈板,由计算机控制库存管理,作业非常快速方便.
图 2-28 合成车
4.10 堆高机性能比较( 表 2-3 )
表 2-3 堆高机性能比较表
型 式
与
性 能
负载能力
(kg)
信道宽度(m)
扬程(m)
举升速度(m/sec)
作业行走速度(km/hr)
爬坡度
坐式配重式
900~4,500
3.6~4.6
6.7
0.41
9.7
35%
立式配重式
900~2,700
3.0~3.6
6.1
0.33
8.0
35%
跨立式
900~2,700
2.0~2.7
6.4
0.3
8.5
15%
直达式
900~2,300
1.8~2.4
9.1
0.25
8.9
15%
转叉式
1,360~1,800
1.5~2.1
12.2
0.38
8.9
用于平地
侧载式
900~4,500
1.5~2.1
9.15
0.25
8.0
20%
转柱式
900~3,600
1.5~1.8
9.25
0.25
10.3
15%
合成车
900~1,800
1.5
15.24
0.30
8.9
15%
5 工程设计资料
下面的工程信息,提供一些理论之判断及计算公式,以便在许多不同的设计中,做正确的工程设计选择.
5.1 举升能力
在工程上,举升能力就是重量乘以支点距离所产生的力矩( Moment )之相对平衡能力,力矩就是在距离支点的一端施加一作用力(由所举升货品之重量产生),以 Kg-m 的单位表示,主要是表示负载与车体配重两者之间的平衡关系.力矩的支点就位于前轮的中心轴上.
制造商在计算举升能力,并不需以此支点来计算.而是以负载中心的尺寸( LC )来计算.而且此种计算方法已经成为工业标准.LC 的工业标准是 0.6 m,是 1.2 m 长的栈板的一半,这种标准的负载尺寸,直接影响制造商的设计规格.因此如使用特定的负载形式,须先与制造商讨论,有关的问题包括负载的重量,尺寸,车体尺寸,扬程,升降架的前倾,后仰角以及前端的附件等.
如以标准的 LC = 0.6 m 计算,堆高机的额定能力是 1,350 kg .因此如负载的尺寸或重量增加,则需重算其能力,以确保没有超过稳定性的额度,造成操作上的危险.
举升能力的计算是以负载产生的力矩来计算公式如下:
L=WA
L=负载力矩 (kg-m)
W=负载重量 (kg)
A=负载至支点的距离
举例,如堆高机的额定负载是 1,350 kg,以标准的 0.6 m LC.从牙叉挂架至支点的长度是 0.3 m.
因此 L=W×A
=1,350×( 0.3+0.6 ) = 1,215 (kg-m)
如栈板的长度从1.2 m 增加至 1.5 m,则安全的举升能力也会改变.此加长的负载 LC 变为 0.75 m,而 A 值也会增加.
A=0.75+0.3=1.05
而容许的力矩是 L=1,215 kg-m.因此 A 值的增加致使可容许的举升重量会下降.
1,215=W×A
W=1,215/A=1,215/1.05=1,157 (kg)
5.2 直角堆栈( Right-angle Stacking )信道宽度
直角堆栈是指堆高机在信道内作直角转弯以存取栈板.当然信道愈宽,堆高机之作业效率愈高,也愈不会损及料架或物品,但相对愈占空间.因此在空间及作业效率之间,需取得一平衡点.计算信道时,主要考虑以下三个尺寸.
· 堆高机旋转半径
· 堆高机外形尺寸
· 单元负载之长度,宽度
所有堆高机均有两个旋转半径,与堆高机的型式有关.外侧旋转半径(R),由制造商额定量测,是旋转中心至车体最远处的长度.具有两个转向后轮的堆高机,内侧旋转半径(R2)的中心是在堆高机前轮外侧约 75～100 mm,如图 2-29 所示.
在计算直角堆栈,除了要考虑该区域空间大小,另外还会受到一些作业性因素的影响,因此应该做实际的测试,以验证计算值.图 2-29 所示,虽是以两个转向后轮为例,但亦可应用于单一转向后轮.单一转向轮时,旋转中心位于车体内,内侧旋转半径(R2)为零,E 值为车体宽度的一半.
内侧旋转半径对信道宽度的影响不大.窄道式堆高机一般较配重式少 0.9～1.5 m,要视堆高机的设计,电瓶位置,负载尺寸及作业需求而定.
一般由制造商指定的是临界信道宽度而不是作业信道宽度.因此还要再加上 300～500 mm,才是作业信道的宽度.
图 2-29 堆高机直角堆栈信道宽度计算
图 2-29 之尺寸定义:
A=R+R1=临界信道宽度( Rub Asile Width )
B=A+300 mm 最小作业信道宽度
C=100 mm 最小可接受间隙
D=车体宽度
E=D/2+R2
F=牙叉后挡板至前车轴距离
R=制造商额定之外侧旋转半径
R1= (F+L)2+(W/2 - E)2
R2=制造商额定之内侧旋转半径( 单一转向后轮(R2)为零 )
L=栈板长度
W=栈板宽度
例子:栈板尺寸 L × W = 1,100×1,100 mm
E=600 mm , F=300 mm
R=1,650 mm , R2=100 mm
R1= (F+L)2+(W/2 - E)2 = (300+1,100)2 +1,100/2-600) 2 =1,401
A=R+ R1=1,650+1,401=3,051
B=A+300=3,051+300=3,351 mm
以上之计算公式可能过于复杂,另有较简化之计算方式.配重式与跨立式,因车体设计结构的差异,计算方式略有不同(图 2-30).
(1) 配重式堆高机
信道宽度 E=A+B+C+2D
A:堆高机旋转半径
B:驱动轮中心线至举升叉面
C:负载长度
D:作业裕度,一般在 100～250 mm,愈宽愈容易作业
(2) 跨立式堆高机
信道宽度 E=A+B+2C
A:堆高机尾端至举升叉面
B:负载长度
C:作业裕度,一般在 100～250 mm
5.3 爬坡力( Gradeability )与离地间隙
(1) 爬坡力
爬坡力是表示堆高机在没有损失大量电力或速度剧降的情况下可越过之坡度.坡度的表示,如图 2-31 所示.为高度与长度的比值,以百分比表示.爬坡力的大小与堆高机的型式及动力系统有关,通常在 7～25% .电动配重式的堆高机通常在10～12%,而电动直达式的通常在 10%以下.内燃机式堆高机具有多档位的变速箱,爬坡力较佳,在 15～25% .
图 2-31 爬坡力定义
(2) 离地间隙( Grade Clearance )
离地间隙是表示堆高机底盘离地的高度.用于表示越过坡度变化的高点的能力,如图 2-32 所示.
图 2-32 离地间隙
5.4 轮胎选用
轮胎主要有两种型式,气胎及硬胎.气胎以空气或有弹力的物质来充气,因此较硬胎有更好之乘坐舒适性及拖引力.
大部分的气胎是用于室外作业,适合高速,对于易碎的物品的较好的缓冲,作业员可长时间作业,较不会疲劳.硬胎,一般直径较小,用于室内作业,需要较平整的地面.
5.5 动力系统选用
有两种基本的动力系统,内燃机引擎及电动马达.内燃机引擎依使用燃料的不同,可分为柴油,汽油及瓦斯等型式,汽油引擎通常是设计成四缸或六缸,采水冷的型式.柴油引擎则使用喷油的系统.瓦斯型式的动力系统,通常也是使用汽油引擎,做一些改变以使用瓦斯的燃料.
电动系统是使用电瓶供给马达电力,可以电压或功率单位(安培—小时,仟瓦—小时)来额定.一般的额定能力标准在 200～1800 安培—小时,并可连续使用 6 小时以上.
驱动马达的使用电压有 12,24,36,48 或 72 伏特.72 伏特的系统是串连两个 36 伏特的电瓶.另有其它马达则是用于其它功能.如举升,升降架的倾斜及转向等.在评估选用时,必须考虑以下四个因素.
· 购入成本及作业成本
· 作业能力
· 环境条件
· 堆高机型式
选择动力系统的型式,则是根据环境条件及作业的特性.内燃机引擎适合于室外长时间连续的作业,高速度在不平的地面,及需经常爬坡的情况.而电动式则一般用于室内,干净,无污染的作业.表 2-4 为内燃机引擎与电动式的比较表.
表 2-4 内燃机引擎与电动马达的比较
内 燃 机 引 擎
电 动 马 达
特
点
马力,扭力大
额定能力范围大
均为坐式,作业员较不易疲劳
无空气污染,安静
体积较小,作业灵活
应
用
适用室外,码头附近
较不平地面,斜坡及长距离搬运
适用于室内,干净安静的空间
6 手推车系列
手推车系列的设计以轻便易携带为主,由于其使用方便故广泛地在仓库,制造工厂,百货公司,物流中心,货运站或配送途中之短程搬运使用,但此系列推车均不耐负重(一般限制在500 kg以下) 且大多数没有举升能力,此特点和举升搬运堆高车辆有很大差异.手推车系列的分类以其用途及负荷能力来分类,一般分为二轮手推车,多轮手推车及物流笼车三类.
6.1 二轮手推车
基本上,可分为东方型与西方型两类(图 2-33).东方型( Eastern Type )结构架呈推拔状,轮子在外侧,具有弧状或平的横板.用来搬运混装的货物非常有用,如桶子,袋子,箱子或其它等重的东西.西方型( Western Type )结构架平行,轮子在内侧,手把呈弧状.可配合货车搬运及用于火车站.
图 2-33 二轮手推车
6.2 多轮手推车
依用途及负荷不同,有不同尺寸及设计方式,可为木制或金属制,其依脚轮布置及用途方向之差异来区分有下列几种常用型式.
(1) 依脚轮之使用主要可分为两大类型:
平置式( Nontilting style )及平衡式( Tilting or Balancing style ).而常用则有下列3种:
(a) 脚轮平置式(参见图 2-34)
一端为两固定脚轮,图 2-35a部份所示,另一端为两活动旋转脚轮(图 2-35b部份所示)或有附煞车的活动旋转脚轮(图 2-35c部份所示).台车高度较低,适用于轻度及中度负荷.
图 2-35 脚轮种类
(b) 脚轮平衡式(图 2-36)
四轮均为旋转脚轮,灵活度很高,适用于轻度负荷.
(c) 六脚轮平衡式(图 2-37)
两固定脚轮在中间,两端各有两旋转脚轮,适用于一般中重负荷的需求.
(2) 依用途的不同可分为下列型式:
(a) 立体多层式(图2-38)
为了增加置物的空间及存取方便性,而把传统单板台面改成多层式台面设计,此型手推车常利用于拣货使用.
(b) 折叠式(图2-39)
为了方便携带,手推车之推杆常设计成可折叠方式,此型推车因使用方便,收藏容易,故普及率高,市面上均有标准规格贩售.
(c) 升降式(图2-40)
在某些体积较小,重量较重之金属制品或人工搬运移动吃力的搬运场合中,由于场地的限制而无法使用堆高机时便可采用可升降式手推车,此型推车除了装有升降台面来供承载物升降外,其轮子一般采用耐负荷且附有煞车定位之车轮(图2-35c部份所示)以供准确定位上下货.
(d) 附梯式(图2-41)
在物流中心手推车的使用场合大多以拣货作业中使用最广,而拣货作业常因货架高度的限制而得爬高取物,故有些推车旁设计附有梯子以方便取物.
图 2-41 附梯式手推车
(3) 规格尺寸
手推车因制造商之不同而有不同的规格型号,除了较常用之几种有标准尺寸外(图2-42),大多数规格尺寸仍以厂家所出之型录为主,细部尺寸可洽询推车制造商来取得相关资料.
图 2-42 一般常用手推车规格尺寸( L * W )
6.3 物流笼车
物流笼车(图2-43)的设计以大置物空间及可折叠收藏为考虑重点,故笼车高度一般高于1,450 mm,其利用向上延伸的空间,来达到置物空间之使用.而其使用场合大都为配送出货前之集货及随车全程运送用,故采用高强度焊接架构,表面经热浸镀锌处理再粉体涂装,以增长使用寿命.而为了让流程作业明暸,一般均附有标示位置以提供使用者标示用.
(1) 物流笼车分类
物流笼车的分类常因制造厂家设计差异,而有不同分类方式,一般可依笼车前方开口之封闭方式来区分,分栅门式及挂勾式(图2-43),摆放货品如体积较小且容易翻落时采用栅门式,反之摆放货品如体积较大时则采用挂勾式会来得方便.另外配合组合方式之不同,可自行分隔中间隔层,以方便小件货品之摆放管理.
图 2-43 物流笼车基本分类
(2) 物流笼车规格(表2-5)
表 2-5 常用物流笼车规格表
型式
外部尺寸(mm)
内部尺寸(mm)
L * W * H
IL * IW *IH
RC-1
800*600*1,700
740*540*1,460
RC-2
850*600*1,700
790*540*1,460
RC-3
850*650*1,700
790*590*1,460
RC-4
950*800*1,700
890*740*1,460
RC-5
1,100*800*1,700
1,040*740*1,460
参,输送设备
在仓库(物流中心)中使用最普遍的输送机就是单元负载式输送机及立体输送机.单元负载式输送机包括滚筒,皮带或链条等型式.这些输送机主要是用来做固定路径的输送.输送之单元负载包括栈板,纸箱或其它固定尺寸的物品,输送机型式的选择主要是基于物品的特性及系统的需求.
单元负载式输送机的分类如图 3-1 所示.以动力源区分,可分为重力式( Gravity )及动力式( Powered )二种,重力式输送机即是利用欲输送物品本身的重量为动力,在一倾斜的输送机上,由上往下滑动.重力式输送机,因滚动转子的不同,可分为滚轮,滚筒及滚珠等三种型式.动力式轮送机,一般均以马达为动力.以传送的介质区分,主要可分为链条式,滚筒式及皮带式,以其应用而言,除最基本输送的功能之外,尚可做储积及分类等多种用途.
立体输送机则以输送机空间所在位置区分,主要分为垂直,悬吊及地轨三大类.本章将探讨物流中心常用的各型单元负载式输送机及立体输送机之规格与应用方式,以期做为选用设计参考.
图 3-1 单元负载式输送机之分类
1 重力输送机( Gravity Conveyor )
重力输送机除了成本较低的优点外,且易于安装,扩充或配置上的变更.理论上重力输送机,在使用时需要两个倾斜角,一个倾斜角是做为负载的激活用,另一个倾斜角则是维持负载的滑动(图3-2).但实际上在一输送机上不可能有两个倾斜角,因此就在较陡的激活角度与较不陡的滑动角度之间,取一折衷角度.但如此,在两个地方会特别有问题:(1)倾斜角度是以较轻的负载设计,却可能放有较重的负载.(2) 个负载激活后,滚轮的摩擦力因旋转而变小,使得第二个负载滑动速度变快而追撞前一个负载.追撞之后,这两个负载结合有如一较重的负载,而加快滑行速度,这两种情况会导致负载滑行至输送机尾端,因撞击停止器而损坏或是伤及作业员.解决这些问题可使用速度控制器,但有其重量范围的限制,且增加成本.除了上述问题,重力式应是优先考虑最经济的方式.
图 3-2 重力式输送机倾斜角的构成理论
1.1 重力式滚轮输送机
重力式滚轮输送机(图3-3 所示),有时称为"溜冰鞋滑轮( Skate Wheel )".主要特点为重量轻,易于搬动,在转弯段部份,滚轮为独立转动.对于较轻的物品,滚轮的转动惯量较低.且组装,拆装快速容易.
图 3-3 重力式滚轮输送机
(1) 应用范围
对于一些表面较软的物品,如布袋,滚轮较滚筒型式有较佳的输送性.在这种应用,可选择排成一列的方式,如此物品会循迹滑动.底部有挖空的容器及篮子,则不适合使用滚轮输送机.为使物品输送平顺,在任何时候一物品至少要有五个滚轮以上支撑(分布在三支轴上),如图 3-4 所示.
图 3-4 物品至少要有五个滚轮支撑
(2) 材质选择
滚轮式输送机的骨架有钢及铝两种材质可供选用,铝的骨架材质用于负载较轻且可移动装设的情况,与钢骨架相较,其负载能力较小,而滚轮则有钢质,铝质,塑料之区分,一般钢质滚轮的负载能力为11～23 kg,铝质的在4.5～18 kg,塑料的则在 10 kg以下.
(3) 尺寸规格
大部份的制造厂商提供输送机的内缘宽度为300 mm,500 mm及600 mm,标准的长度为1.5 m,2 m,3 m.每单位长度的滚轮数由经验决定,一般而言,对于较小的物品,需更多的滚轮,而滚轮排列由于其每一排滚轮数及交错排列之不同而有多种的型式组成,如图 3-5 所示.常用标准的滚轮输送机骨架是由两支60 mm×25 mm 的型钢组合.滚轮需少许的油脂润滑.如使用的温度范围在 0～38℃ 之外,则须向制造商洽询,以避免产生润滑的问题,另有特殊的滚轮输送机,可应用在较高或较低温度的环境.
骨架的强度与负载的多寡及支撑架的距离有关.大部份制造商均会提供骨架容许变形量的表,如表 3-1 所示.计算时,如会超过容许的变形量,则可考虑增加支撑架,或使用不同的支撑方式.
输送机的倾斜度与输送物品的重量及表面的条件有关.对于纸箱,平均的倾斜度是每3 m高7.5 cm.物品如较坚实,需要的倾斜角度较小.表面较软的物品则需要较大的倾斜角.经验及测试是决定最后倾斜角度的方法,一般而言,如无减速装置,长度在12～15 m.
图 3-5 滚轮排列型式
表 3-1 骨架负载变形量
支撑距离
每50 kg负载 变形量
钢
铝
1,500 mm
0.326 mm
0.602 mm
3,000 mm
2.414 mm
5.284 mm
(4) 功能模块
滚轮输送机,依功用有多种应用模块,例如直送模块,转弯模块及分歧模块.不同功用模块的组合,可完整地满足系统需求.
转弯模块一般有 45°及 90°的型式.滚轮平均的倾斜度只有直送模块的一半.因为在转弯模块的滚轮是独立旋转,而外侧的滚轮旋转较快,因此为维持物品的方向性,转弯内侧的半径至少需等于物品的长度.一般而言,较大的转弯半径,物品较易输送,而不会塞在转弯部份.计算转弯模块输送机之宽度公式如下图 3-6 所示.
图 3-6 转弯模块之宽度尺寸规格
分歧模块具有直送,左右送,可用于包裹的分送处理.可与重力式或动力式的系统相连接,以手动的方式用一杠杆控制分歧的滑道,或是利用遥控的方式,以按钮来控制.
1.2 重力式滚筒输送机
滚筒式输送机的特点就是在于滚筒,轴,轴承,骨架,支撑架等组件的组合非常多样(图3-7),可满足各种不同的应用需求.选择组合的方式,需考虑输送的物品特性,安装的环境及设备的成本等条件.物品特性会影响输送的稳定性,一般至少需有三支滚筒同时接触物品(图3-8 ).
图 3-7 重力式滚筒输送机
图 3-8 滚筒支撑数与物品输送稳定性的关系
(1) 应用范围
重力式滚筒输送机的应用范围较滚轮式为广(表3-2).一般不适用于滚轮的负载,如塑料篮,容器,桶形物等均适用于滚筒式输送机.虽然有一些模块的骨架及滚筒是使用铝质材料来减轻重量,但还是较滚轮输送机重,故并不适用于需常移动或拆装的场合.
在重力式滚筒输送机的应用中,使用开放式或钢质遮蔽盖可避免增加轴承的摩擦力.虽然轴承的应用温度可高达170℃,但钢质遮蔽式的轴承,使用温度不能超过 100℃,因为遮蔽盖会变形.在 0℃～65℃的范围之外时,则需考虑到特别的润滑问题.在较高温度的使用场合,输送带上负载的间隔要加大,并且快速移动,以减少滚筒热量的吸收.而且有滚筒的散热装置.
滚筒的负载能力是由轴承负载能力及滚筒的宽度决定.基本轴承负载能力(Basic Bearing Capacity)是由经验公式及实验测试而定.而且是以宽度较窄的输送机来额定,如宽度增加时,则因轴的变形致使滚筒的负载能力下降,重力式滚筒输送机之负载能力与所选用的组件有很大关系.大部份制造商均会提供一输送机负载能力的分布表,依据滚筒,骨架,支撑架的组合方式而定.
表 3-2 重力式输送机之应用
输送物品
建议型式
说 明
倾斜角度(度)
布袋
滚轮
间距较密
5~20
薄纸箱
滚轮
15-20轮/呎,18吋宽
5~15
硬纸箱
滚轮或滚筒
16-18轮/呎,18 吋宽
2~12
木箱
滚轮或滚筒
10轮/呎,12 吋宽
2~8
(2) 选用设计
(a) 滚筒设计型式
滚筒依环境及负载之不同需求而设计有开放式,遮蔽式,含油脂式等三种设计型式,开放式使用在一般室内场合,遮蔽式使用在灰尘较高或室外之场合,而较重负载及不方便润滑保修之场合比较适合采用含油脂式之设计.
(b) 滚筒组装方式
滚筒因加工形状的不同有直压式,卷曲式及成型式三种组装方式,如图 3-9所示,在骨架轨道上的滚筒组装,可高于或低于骨架,完全视应用的需求而定,如滚筒低于骨架轨道,则骨架轨道即可当导轨用,不需另装安全栏;但是如使用较宽的负载,因负载会与骨架干涉而无法使用.相对地滚筒高于骨架的方式,另装安全栏架,在应用上较具弹性.
图 3-9 轴承与滚筒组装方式
(3) 骨架型式
最普遍的骨架型式有槽钢,L 型钢或平板成形的型式.以成形方式区分,可分为折弯成型(Formed)及构造用型钢(Structural),如图 3-10 所示.构造用型钢重量较重,强度较佳,用于重负载.通常在输送机的两侧是使用相同的型钢,利用撑梁加以焊接或螺栓固定.然而,有些特定需求的应用,两侧骨架的型式并非相同.
图 3-10 骨架型式
(4) 功能模块
(a) 三支骨架之滚筒转弯模块:
图3-11所示,装有较多的滚筒,具有较佳的输送性及负载能力且转弯时有较佳的循迹性.另外这种构造也有三支骨架鱼骨形式设计的模块(图3-12),由于其有自动对正中心的循迹性,能使负载能在输送机的中心线上移动,最适合装在需对正的封箱机之前.
(b) 分歧接合模块:
图 3-13a 所示,分歧接合模块可连接转弯或直送模块.
(c) 合流模块:
转弯合流及直送合流二种,图 3-13b,c 所示.
(d) 歪斜模块:
如图 3-14 所示,歪斜模块(Skewed Roller Section),可将负载移到输送机的一侧,以便于做条形码扫描,分类及累积等应用,一般按装于条形码读取机或动力推杆之前.
(e) 其它应用模块:
例如悬吊于天花板之悬吊模块,图 3-15 所示( 轻中负荷用 ),双层式模块,图 3-16 所示( 轻中负荷用 ).
图 3-11 三支骨架之滚筒转弯模块
图 3-12 三支骨架鱼骨式设计的模块
图 3-13 分歧与合流模块
图 3-14 歪斜模块
图 3-15 悬吊模块
图 3-16 双层模块
1.3 重力式滚珠输送机
滚珠输送机(图 3-17 ),是在一床台上装有可自由任意方向转动的万向滚珠,用于较硬表面的物品在输送机之间的传送.滚珠输送机使用时不需润滑,并且不能使用于有灰尘多的环境中.定期维护时,可清理灰尘及其它物质.在作业时,滚珠滚动会在物品的表面留下滚痕,如铜,软木材或高精度的钢板.
(1) 应用范围
对于底部较软的物品,如湿的纸箱,或是栈板,桶状物及篮子等,则不适合使用滚珠输送机来传送.使用滚珠输送机来移动物品所需的力量大小与物品的重量及物品表面的硬度有相对关系.愈硬表面的物品愈容易移动,所需力量通常为 5～15% 负载的重量.
图 3-17 滚珠输送机
2 动力输送机
基本上,动力输送机的选择与重力输送机相同,是由物品的特性及系统的应用来决定.如物品具有不规则的表面,如邮包,则只能使用皮带式输送机,一般规则物品(纸箱,栈板)则可使用链条输送机或滚筒输送机.对于物品的间隔控制,储积释放应用及定位等应用,通常使用皮带式输送机.对于较重物品,则使用动力滚筒输送机,另物品的分类及储积,也常会使用动力滚筒输送机来应用.
2.1 动力式链条输送机
动力式链条输送机(图 3-18)可用于输送单元负载货物,如栈板,塑料箱,也可利用承载托板来输送其它形状物.动力链条输送机依输送链条所添装之附件的变化,可产生非常多的不同应用型式(滑动式,推杆式,滚动式,推板式,推块式...),而在物流中心的使用则以滑动式( Sliding )及滚动式( Rolling )为主要两大型式.
图 3-18 动力式链条输送机
(1) 滑动式链条输送机
滑动式链条输送机是直接以链条承载货物(图 3-19),且链条两边板片直接在支撑轨道上滑行.由于链条承载了货物重量后,会与滑行轨道产生较大之摩擦阻力,故滑行轨道必须使用低摩擦系数且耐磨耗之材料,其适用于较轻的荷重及较短距离之输送.
滑动式链条输送机其输送链条构造简单,维护容易,且成本低廉,但噪音大,动力损耗高又不耐荷重故已逐渐被滚动式链条输送机取代.
图 3-19 滑动式链条输送机输送方式
(2) 滚动式链条输送机
滚动式链条输送机是在承载链条上,每目之间再加装上一较高之承载滚子附件来承载货物.而链条是以滚子来与轨道滚动滑行(图 3-20).由于链条上之滚子与轨道是以滚动接触,摩擦阻力小,动力损耗低且可承载较重的荷重.其荷重能力与支架强度,链条大小及滚子尺寸,材质均有关系,而滚子材质一般为钢制,但有些场合为了降低噪音,而采用耐磨耗之工程塑料制造.
另外承载货物之滚子与承载托板间,在输送堆积时会产生滑动及滚动两种方式接触,亦即当一般输送情况,货物在承载托板上,承载托板与承载滚子间因荷重产生摩擦力之故,而随着链条向前输送,一但承载托板堆满线后,则承载托板与承载滚子间便成打滑现象,而使滚子空转,链条继续向前移动,如此便可达到区段储积功能,而不需停止输送机.
图 3-20 滚动式链条输送机输送方式
(3) 动力式链条输送机特点
· 连续式运转,链条必须有轨道支撑.
· 除输送方形规则物外,其它货品必须以承载托板输送.
· 以承载托板输送时,必须加装承载托板的回收装置.
· 输送速度慢
· 构造简单,维护容易.
· 可应用于自动仓库前段及装配,包装等区域.
2.2 动力式滚筒输送机(Live-roller)
动力式滚筒输送机的应用范围较皮带式输送机为广.可应用于储积,分歧,合流及较重的负载.另外也广泛使用于油污,潮湿及高,低温的环境.这些应用可以不同驱动型式的滚筒输送机来符合需求.以下将介绍各种驱动方式:
(1) 平皮带驱动滚筒( Flat-belt-driven Live Roller )
平皮带驱动滚筒输送机的构造与皮带式输送机的构造非常类似,只是在皮带上方装有一列承载滚筒(Carring Rollers),及下方装有调整松紧之压力滚筒( Pressure Rollers ),如图3-21,3-22 所示.
图 3-21 皮带驱动滚筒输送机
图 3-22 断面图
承载滚筒的选择与间隔大小,与重力式滚筒相同.压力滚筒位于两承载滚筒之间,可上下调整,以增减皮带的驱动力.如输送纸箱在分歧点的区域,必须调高压力滚筒( Pressure Rollers ),以增加对负载的驱动力.一般来说,压力滚筒的调整,是使皮带的张力达到最小,且能维持负载的移动.因为皮带的宽度与实际输送物品的表面无关,因此可使用较窄的皮带.而皮带宽度的决定,是由有效的皮带拉力及每英吋宽度的负载能力而定.的皮带宽度是由端部滚筒及驱动单元的间隙而定,一般制造商均会指定.皮带拉力的计算公式如下:
BP=F(L+B+R)+sinθ(I)+0.3(D)
BP=皮带拉力(Belt pull) (kg)
F=摩擦系数(10%)
L=负载 (kg)
B=皮带重量 (kg)
R=滚筒重量 (承载滚筒+压力滚筒+惰轮滚筒) (kg)
θ=倾斜角
I=负载在倾斜角的重量 (kg)
D=最重负载偏斜的重量 (kg)
有效的皮带拉力 EBP=BP×1.25 (kg)
马达马力 hp=
效率=皮带传动效率×减速机效率(由减速机制造厂商提供)
平皮带驱动滚筒输送机的倾斜角是 5 度.如大于此角度,则输送物品需经测试.
(2) V型皮带驱动滚筒(图 3-23)
V型皮带的驱动方式与平皮带驱动方式相同,只是将平皮带换成V型皮带,压力滚筒换成压力滚轮,安装于骨架的侧边.V型皮带主要是用于较轻负载及较短的输送机,要使用一体成形之整圈V型皮带,如使用搭接的方式,则强度及寿命较差.
V型皮带驱动滚筒,很适合用于转弯及接合的部分.因为V型皮带可沿着曲线弹性变形.而且使用相同的动力及V型皮带,除可驱动直送模块,并可带动转弯及接合模块.
图 3-23 V型皮带驱动滚筒
(3) 链条驱动滚筒( Chain-driven Roller )
链条驱动滚筒输送机可应用于较严格的工作条件,重负载,油污,潮湿的环境,及较高或较低的温度.链条驱动分为两种型式,连续式及滚筒到滚筒的方式.连续式的成本较低,但应用的限制条件较多.
(a) 连续式( Continuous )
连续式链条驱动滚筒方式如图 3-24,3-25 所示,是使用单一链条驱动附有链轮之滚筒(每支滚筒只焊接一链轮).因只使用单一链条,故每支滚筒的链轮,只有几齿与链条接触,因此不适合用于输送较重的负载,也不适合应用于需起动,停止频繁的情况.链轮的大小,会影响滚筒的间隔.如需要较小的的滚筒中心距时,可使用倍宽度的链条,配合交错排列的链轮;或是在每两个驱动滚筒之间,置一惰轮滚筒.但驱动马达部分应置于输送机的输出端.
图 3-24 连续式链条驱动
图 3-25 应用于连续式之单链轮滚筒
(b) 滚筒对滚筒型式( Roller to Roller )
滚筒对滚筒型式的构造(如图 3-26, 3-27 所示),是在每支滚筒上焊有两个链轮,链条是以交错的方式,连接一对对的滚筒.如此使得每支滚筒上的链轮与链条有较大的接触弧角,而具有较大传动力.因为链条的拉力及松弛会累积,所以此型输送机的长度有限制.一般连续链条圈数不要超过 80 圈.如将驱动单元置于输送机中心,则可两边各 80 圈,而可达总数160 圈.至于保养方式,可以手动转动滚筒定期润滑链条.如速度超过45 m/min,或是在较高温度的环境,则需安装自动链条润滑装置.
图 3-26 滚筒对滚筒方式之链条驱动
图 3-27 应用于滚筒对滚筒方式之双链轮滚
计算驱动及链条尺寸之公式如下:
CP=F(L+R+S+C)+sinθ(I)+0.3D
CP=有效链条拉力(Effective chain pull)(kg)
F=摩擦系数(连续式:6%,滚筒对滚筒:5%)
L=负载 (kg)
R=滚筒重量 (kg)
S=链轮重量 (kg)
C=链条重量 (kg)
θ=倾斜角度
I=负载在倾斜角度上的重量 (kg)
D=最重负载偏斜的重量 (kg)
马达马力 hp=×运转安全系数
效率=皮带传动效率×减速机效率(由减速机制造厂商提供)
运转安全系数:
在连续运转24小时以内,连续式单链条驱动为1.0,滚筒对滚筒型式为1.2
(4) 圆皮带驱动滚筒(优力胶圆皮带,Urethane Belt )
圆皮带驱动方式是利用马达带动线轴,再经由线轴上的圆皮带驱动每支滚筒,如图 3-28 所示.利用万向接头接合各模块传动线轴,则线轴可用于驱动转弯模块,分歧模块等,而不需另装马达.如图 3-29 所示.
圆皮带滚筒输送机其线轴的传动方式除了安静,干净,安全的优点外,由于线轴的衔接容易,且动力传递距离长,配合铝挤型支架后,尤适于模块化.
图 3-28 圆皮带驱动之滚筒输送机
图 3-29 利用万向接头之转弯模块
(5) 齿形皮带驱动滚筒
这种驱动方式与滚筒对滚筒链条驱动方式类似,只是在每一对的滚筒间,改以小型的塑料齿轮配合齿形皮带传动,适用于较轻负载之输送.这种传动方式,省去了链轮所需占用的大空间,使整个输送机宽度缩小,且没有金属链条之磨擦传动声,也降低噪音之产生.由于这种驱动方式,将使得整个输送机的负载,都必须由与动力源连接的齿形皮带承受,而其余的齿形皮带的负载,则随着其与动力源的距离增加而逐渐降低.为避免与动力源衔接的皮带负载过大,一般动力源的位置都放置于输送机的中央(如图3-30,3-31),或当输送机过长时,则每隔几支滚筒即以一支电动滚筒做动力源,以降低与动力源连接之皮带负载,当然,此时电动滚筒的距离间隔,要比单纯装置电动滚筒与无动力滚筒的输送机大,可减少电动滚筒使用的支数.
图 3-30 动力源置于单边驱动 (靠近动力源之皮带负载过大,容易损坏)
图 3-31 动力源置于中央驱动 (可使动力源附近之皮带负载降为一半)
(6) 伞齿轮驱动滚筒
图 3-32 所示,以一装有多个伞齿轮的传动轴,透过装在滚筒轴端的伞齿轮传动,驱使滚筒转动,这种传动方向的负载能力强,但在输送机侧边所占的空间很大,且需加覆盖以避免造成工作上的危险.
当伞齿轮驱动方式应用于转弯模块时,则传动轴必须以万向接头连接,或以在邻接滚筒的伞齿轮间,加装自由游动的伞齿轮来驱动全部的滚筒(图 3-33,3-34).
图 3-32 伞齿轮驱动滚筒输送机
图 3-33 转弯模块以万向接头衔接驱动伞齿轮来传动
图 3-34 伞齿轮直接传动之转弯模块
(7) 电动滚筒
电动滚筒(图 3-35)本身拥有动力,故不需任何传动的设备,使输送线更简单,安全,洁净.一般使用于动停控制频繁的场合,且由于其价格昂贵,故在实际使用时,每隔几支没有动力的滚筒,才装置一支电动滚筒.
图 3-35 电动滚筒
(8) 各型动力式滚筒输送机之比较
滚筒输送机因驱动型式之不同而使其承载滚筒设计不同(见表3-3),而在应用上也有些差异,其比较如表3-4所示.
表 3-3 各型滚筒输送机之设计范围比较
驱动型式
宽度mm
速度m/min
承载滚筒
直径mm
壁厚mm
间距mm
平皮带
300~ 900
12~ 30
35~ 64
1.0~ 1.6
38~ 300
V型皮带
300~ 600
3~ 18
35& 48
1.6& 1.8
38~ 150
连续式炼条
250~ 900
1.5~ 30
48~ 64
1.6~ 2.0
90~ 318
滚筒对滚筒
300~ 1,400
3~ 18
48~ 90
1.6~ 2.0
80~ 100
圆皮带
300~ 1,300
9~ 36
50& 64
1.4& 1.6
75~ 230
表 3-4 各型滚筒输送机之应用比较
驱动型式
压力滚筒
平均
平均
应 用
间距mm
负载kg/m
长度m
平皮带
150
186
60
压力滚筒可调,可做储积用途
V型皮带
150
75
15
不适用于重负载及连续作业
连续式
炼条
不用
225
15
适用于45kg以上负载
滚筒对
滚筒
不用
没有限制
12
适用于栈板及重负载
圆皮带
不用
90~ 300
只需一驱动马达,即可驱动复杂结构
3 储积输送机(Accumulation Conveyor)
储积输送机主要类型:如图 3-36 所示.
图 3-36 储积输送机之分类
3.1 一般型储积输送机
重力式滚轮及滚筒是一般常用之及最简单之储积输送机.其应用非常广泛,但对于某些物品则易造成安全及物品毁损的问题.此种型式不能使用于系统的主输送线或是在物品的移动必须处于某一速度在一特定时间内完成的情况中.
储积输送机也可由好几段的皮带输送机组成,称为"阶段指引皮带输送机( Cascade indexing belt conveyor )".物品移动到段皮带上,物品尾端碰到传感器,而停止输送.而下一件物品抵达时,输送机再次激活移动,直到此物品尾端完全在皮带上.这将持续到件物品到达输送机的末端,接着一传感器会指示出有一排满列的物品在段输送带上,然后这一列物品会被完整地移动至最远程的空输送带上.而物品可以从此储积线上释放端移去,可一次移出一件物品或是一整列物品.当此释放端的输送带完全空的时候,则会再将前一段输送机上的一列物品送入.
另一种一般型的储积输送机就是轻触式动力滚筒输送机,其应用皮带驱动的滚筒,调整压力滚筒,使带动承载滚筒之驱动力为最小.但此方式对前端物品还是会造成推挤的压力.而且对于重量变化较大的物品推挤情况会较明显.因为压力滚筒的设定,是以带动最重物品为的设定基准,如此会对其他较轻物品增加了推挤压力.
3.2 零挤型储积输送机
大部分制造商均有其独特设计方式的零挤型储积输送机,基本动作原理,主要是以间歇方式,停止部份区段输送机滚筒的动力,以避免后方物品推挤到前方物品.零挤型储积输送机储积方式可分为两种,区段式储积及连续式储积.
(1) 区段式储积
区段储积(图 3-37)是将输送机长度分为几个区段,通常一区段长度为 600～760 mm .每区段的动力是由一传感器控制,动作时,可将下一区段动力切断.储积线的区段是由一外部的传感器控制,(通常由前方物品堆积满线的传感器感应通知),或是来自系统控制器的信号.当物品到达区段时,即停止,并作动一传感器而切断第二区段的动力.物品从储积输送线上释放有两种方式:间隔式或整列式(图3-38 ).
(a) 间隔式
有些型式的储积输送机只具有间隔式的功能,上一区段的传感器开启后即作动释放区段的动力以使暂停于此区段的物,随即送出.例如用于纸箱的密封包装的应用,则需选择间隔式,可将物品与物品加以间隔.
(b) 整列式
整列式储积线,可至同一时间,作动所有区段的动力,而将整条储积线上的物品送出.例如做叠栈机的应用,则整列式的供给方式较为适用.
区段式储积,对于物品,最小长度与区段长度的关系非常重要,区段的设计通常是以能处理的物品为主,但有些情况,一物品可能会横跨两区段,而产生物品的推挤压力.而另一种情况是两个较小的物品可能停止在一较大的区段内,导致不可预测的释放问题.
图 3-37 区段储积输送机
图 3-38 区段式储积输送机之释放方式
(2) 连续式储积
物品一个靠着一个堆满整个输送机,因此如堆挤压力过大时,易造成物品损坏,为了降低堆挤压力而有许多种设计方式,主要原理即在某段时间内移去大部份输送机的动力而保存少许段落具有动力,如此整线仍存有很小的驱动力,但已不足以对物品造成损坏(图 3-39).
图 3-39 连续式储积输送机
4 皮带输送机
皮带输送机是水平输送机中较经济的方式.也可用于坡度的输送(图3-40).皮带可由滚筒或金属滑板来支撑.皮带式的滚筒,骨架及驱动单元有很多组合的方式.由输送的物品及系统的应用需求来决定何种方式.皮带的断面也会影响到输送机端部滚筒及驱动方式的设计,如较厚的皮带及较重的材料需要较大的皮带轮直径.
图 3-40 皮带输送机
4.1 皮带支撑型式
(1) 滑板式:
皮带下方以滑板支撑,一般滑板的型式,则是用于较轻负载及速度较低的情况 30 m/min 以下.
(2) 滚筒式:
皮带下方以滚筒支撑,滚筒式的床座所需动力较小,且皮带寿命较长,输送能力较大.
4.2 负载能力
皮带输送机的负载能力与皮带支撑型式有很大关系,滚筒式不但输送能力较大,且负载能力更大(见表3-5).
表 3-5 皮带输送机负载能力
马力hp
滑板式负载能力kg
滚筒式负载能力kg
1/3
180
510
1/2
340
1,130
3/4
540
2,400
1
720
3,180
4.3 模块型式
(1) 转弯模块(图3-41):
皮带式输送机因皮带具有可伸张性,故其在转弯模块上应用很广,从30～180度都有,但以90度使用最普遍.
图 3-41 各种角度之转弯模块组合
(2) 螺旋模块(图3-42):
转弯皮带也有螺旋的构造,可做物品的爬升.以中心线的有效倾斜角,一般在16～20度,有90度及180度的模块,提供多种弹性的组装方式.而螺旋转弯模块与倾斜皮带所需之空间尺寸参见图3-43.
图 3-42 螺旋状转弯模块
图 3-43 螺旋转弯模块与倾斜皮带所需空间尺寸比较
4.4 驱动单元
驱动单元的位置与输送机驱动方式及倾斜角有关.如皮带是单方向转动,则驱动单元应位于输出端.如皮带是可正逆转,则驱动单元应位于中央位置.如用于一下降坡度在15度以内,驱动单元置于较低的一端.如超过15度,则置于较高的一端.可正逆转之皮带式输送机,在制造及装配都要较小心,因为皮带的循迹性较困难.而且,长度超过 15 m 或是非常短的可逆转皮带输送机都是循迹较为困难.根据经验,皮带的长度不要短于三倍的皮带宽度,以避免循迹的问题.
(1) 驱动方式
端部驱动方式,一般是用于较短的输送机之单方向传动,且负载较轻的情况.中央位置驱动方式,则是用于可逆转的传动且为中,重负载的情况.
(2) 输送速度
另一个驱动的考虑就是输送的速度,速度要够快到能将负载分开,以减少皮带张力.可变速的驱动单元可用于输送速度无法事先决定的情况或是需与另一输送机或其它设备速度配合的情况.机械式变速装置的速比可到10比1.电子式的则可达到50比1.
在一系统使用皮带式输送机,每一段接连的皮带速度应提高约1.5 m/min ,或是增加10%的速度,以确保输送机之间安全的传送.如输送机每分钟激活停止的次数超过八次(例如用于分度间歇作业),则马达与减速机应加装特别的设备以保护输送机,如离合器刹车,并应向制造商咨询来确保正常使用.
计算有效的皮带拉力驱动,可使用下述公式:
BP=F(L+B+R+0.05T)+sinθ(I)+0.3D
BP=皮带拉力(Belt pull)(kg)
F=摩擦(滚筒式:5%,滑板式:30%)
L=负载(输送带上全部重量)(kg)
B=皮带重量 (kg)
R=滚筒重量 (kg)
T=尾端供给段负载的重量 (kg)
θ=倾斜角
I=负载在倾斜角度上的重量 (kg)
D=最重负载偏斜的重量 (kg)
有效皮带拉力 EBP=BP×1.25 ( 额外的 25%是因为皮带的弹性及轴承的摩擦损失 ) (kg)
马达马力计算公式如下:
马达马力 hp=
效率=皮带传动效率×减速机效率(由减速机制造厂商提供)
4.5 输送坡度
皮带输送机除可水平输送外,也可应用于不同坡度的输送,上升坡度的大小与物品的形状,表面的条件,皮带材质,皮带型式及供给到倾斜段皮带之构成方式有关.物品高度及重心位置的关系,则可决定坡度.一般而言,对于一均匀负载,其坡度,可用一通过负载重心的铅垂线,必须落于负载基底长度的 1/3 以内来决定.如图 3-44 所示.一般而言,平滑的塑料篮需使用特别的皮带,坡度可达 15 度,对纸箱而言,坡度可到 25度.有一些物品虽可达 30度,但属于特殊应用,需特别小心考虑输送中重心平衡的问题.
图 3-44 均匀负载重心位置与坡度的关系
4.6 调紧装置( Take-up device )
所有的皮带输送机均需装有调紧装置,以补偿皮带长度的变化及保持皮带的张力.调紧装置装于皮带的松弛端,并紧接着驱动部分.
以下几种情形须使用重力调紧装置(图3-45):
(1) 皮带输送机使用橡胶皮带,长度超过45 m
(2) 皮带输送机使用针织帆布皮带,长度超过20 m
(3) 皮带输送机使用棉织皮带,长度超过15 m
图 3-45 皮带张力调紧装置
肆,物流相关设施设备
本章将介绍在物流作业中常用的相关设施及设备,部份为码头设施,第二部份为运输配送车辆规格尺寸,第三部份为栈板与流通容器标准规范,第四部份为拣货设备及条形码卷标打印设备.
1 码头设施
物流中心的各项作业中,进出货作业是重要的作业项目之一,而码头的吞吐能力将是影响此进出货作业的关键,因此完善的码头规划及设施兴建,将可大幅提升进出货作业的顺畅性.
码头设施的设计规划,必须考虑到货物搬运的每一过程.从货车进入码头开始将货物搬运至码头上,一直到货车离开码头,设计者必须使车辆及货物有效率且安全的移动.为使整个作业达到安全,效率,须遵循以下设计原则.
· 码头设施的位置在厂区配置的设计上,必须使卡车从离开公路后能快速安全的进入厂区到码头,反之在装完货后也能快速安全离开码头经由厂区而进入公路.
· 设计码头尺寸,须尽可能兼顾所有规格的货车,以期提供最有效率的作业服务.
· 选用码头设备使码头作业员能安全地装卸货物.
· 规划码头内部暂存区,使物料能有效率地在厂内及码头间移动.
1.1 码头类型
(1) 码头区域配置类型(图4-1)
码头是货车装卸货物作业的场所,以作业区域配置型态来区分,分为两大类型:一为集中型,另一为分散型.
*集中型(图4-2)
传统上,仓库(或物流中心)只有一码头区域,而且在较小的仓库(或物流中心),出库及进库是合并的.在较大的仓库(或物流中心),进货及出货就可能分开但相邻在一起.这种集中型的码头规划方式,的好处就是可降低监管成本及有效运用仓管人员及设备.此类型码头外部货车作业空间,须以型的货车来规划.
*分散型(Point-of-use)(图4-3,图4-4)
分散型码头因及时库存管理(Just-in-time)的要求,有普遍发展的趋势.此种安排方式,是将好几个码头分散于厂房的四周,而每一个码头配合特定的产品线或作业区域.
图 4-1 码头区域配置类型
图 4-2 集中型码头区域配置图
图 4-3 分散型码头区域配置图
图 4-4 分散型码头实际应用例
(2) 码头型式(图4-5)
(a) 尾端型码头
现在大部份的码头都是属于尾端型码头.此型好处是码头外侧齐平,可完全包围码头内部区域,并可提供较佳的密闭作业空间,对于天气控制的效果较好.
(b) 锯齿型码头
适用于货车回转空间较小的情形,且此种布置,货车可由尾端或侧端装卸货,其主要缺点为占用较多的建筑物空间.
(c) 侧边型及突出型码头
码头之设计是以车侧边来装卸货物.
图 4-5 码头型式
1.2 码头规划项目及考虑因素(图4-6)
图 4-6 码头规划项目及考虑因素
(1) 回转作业空间
回转作业空间是指货车进出及停靠码头所需之活动空间,一般又称为停车坪(Apron Area ).此空间大小与货车的长度及回转半径有关系,并与月台的宽度及数目有关.依经验,以40 ft(呎) 长的货柜车为例,从码头到最近的障碍物(围墙)的长度,至少要有两部货车的长度,才能使货车有足够作业回转空间(图4-7).
图 4-7 40 ft (呎) 长的货柜车作业回转空间
(2) 码头高度
大部份码头高度调整板可满足多种规格货车高度的需求.依经验,如无使用码头高度调整板时(图4-8 ),码头高度订在50～52 in(127～132 cm).如使用高度调整板时,因调整板有上下调整裕度,故码头高度只需订在48 in(122 cm).
一般标准的货柜车货台高度是50～51 in (127～130 cm),冷冻货柜车是54～60 in (137～153 cm),另外其它型式货柜车在30～36 in (76～92 cm),这些尺寸受到胎压及负载的影响,会有一些变化.
对于床台高度较低的货车,要停靠48 in (122 cm)高度的码头,可用以下三种方法加以解决:
(a) 使用垫块( Ramp ),只能上升一固定高度,使用时需搬动,较麻烦也不太安全.如图4-9所示.
(b) 安装货车高度调整板( Truck Leveler ),安全且有弹性,有些作业使用较长的调整板,可使货车以较小的倾斜度上下码头.如图4-10所示.
(c) 最后一个方法是指定一码头做为较低货车专用码头,可用水泥做成式的垫块或是设计为较低的码头高度,以配合货车.
图 4-8 装有调整板之码头高度
图 4-9 垫块(Ramp)
图 4-10 货车高度调整板( Truck Leveler )
(3) 月台宽度
一般标准货柜宽度8 ft (2.4 m),所以码头月台的宽度不能小于10 ft (3 m),有些则宽至14 ft (4.3 m),但大部分的设计是12 ft (3.7 m)宽.
(4) 作业空间(图4-11)
在进出货码头的作业空间包含两部分:
(a) 码头高度调整板的空间,以便能进出货车.
码头高度调整板所需空间大小与其型式及码头高度与货车床台的高度差有关.一般,暂时可携式调整板占3～7 ft (0.9～2.1 m)的空间.式高度调整板占4～10 ft (1.2～3.0 m) 的空间.
(b) 作业信道以便能进出搬运车辆载货至暂存区
作业信道的宽度与装卸货使用的搬运车辆型式有关.使用手动托板车所需的作业信道宽度大约是6～8 ft (1.8～2.4 m).动力堆高机所需之作业信道宽度大约是8～15 ft (2.4～4.5 m).此作业信道只限于装卸货使用,不能做仓库之主要信道.
图 4-11 进出货作业空间尺寸
(5) 车道坡度
一般货车停靠码头之车道坡度是3%,以实用性而言,到6%(图4-12).有些空间上不允许,必须增加坡度,10%是极限.如坡度太大,会造成在湿雨的情况下,货车驶离困难.而且也会加重堆高机在搬运时的负载.在倾斜的车道,要有一排水道,一般是离码头正面1～3 ft (0.3～0.9 m)处,设有排水道.
图 4-12 车道坡度
(6) 进出货暂存区
进出货暂存区主要是用于仓库与货运公司(货车司机)对于物品控制转移的暂时管理位置,其包括下列二个区域.
(a) 进货部份
在进货部分,此暂存区可允许物品的快速接收,减少货车在码头的停留时间,以提高货车停靠的数量.一旦货车卸货完成,可在此暂存区内办理登记及货品检查的工作.
(b) 出货部份
在出货部分可在此暂存区内累积欲出货的物品,以确保正确的货品在出货货车到达时,快速地出货至所要的正确客户处.
充足的暂存区空间对于进出货有效率的作业非常重要.所以暂存区的大小与单元负载物品的特性,出货或进货量,以及对于进出货品到达及离开时间控制的程度有关.计算所需空间,须将拣取的物品转换成体积(材积),并建立转换系数,使单位重量可转换成多少体积.但并非所有物料都是很容易堆栈,因此必须提供额外的空间,使货品能以货车或配送区域来分隔分类存放,以方便存取.在一般的情况下,是将已完成的货品体积乘以 2.5～3个系数,以得到所需要的总体积.而暂存区面积大小可由全部储存体积除以堆栈高度即得到暂存区面积.
(7) 进出道路规划
进出道路规划是指车辆自厂区外面进入码头区,而后停靠码头的道路规划,以及货车停靠方向规划.
进出和环绕厂区外围的道路宽度与道路是单向或双向交通有关.在单向道路要 12 ft (3.7 m)宽,双向道路则应有24 ft (7.4 m)宽.货柜车进出的大门,在单向交通应有20 ft (6.1 m)宽,在双向交通则应有 30 ft (9.1 m)宽,另外因考虑大门同时亦会有行人出入,所以应再增加 6 ft (1.8 m)宽.进出道路如有交叉时,则应设计成Y形,以方便货柜车能安全地转弯.货车进出道路在转弯的最小半径是 35 ft (10.7 m).
货车停靠码头时移动的方向对于停放的效率及空间需求有重要影响.货车应以反时针方向进入码头区,再以顺时针方向倒车停靠码头,顺时针倒车可使司机能较清楚的看到货车后方(因国内驾驶座在左方).若以反时针方向倒车停靠码头,则司机必须依赖后视镜或另有人员引导至正确位置.反时针方向倒车停靠码头方式所需停车坪空间需比顺时针方向倒车停靠码头方式多约6 m 深度.
(8) 码头相关设施空间需求
(a) 办公室空间
办公室空间是提供进出货管理及事务性工作之用.以一个舒适合理的作业需求来规划,每一个码头工作人员大约需要 11.6㎡ 的办公室空间.可考虑使用积层楼 ( Mezzanine ) 的方式,上层做为办公室,下层地板尚可做为进出货暂存区之用.
(b) 品管保留区
品管保留区主要是累积进货经品检不合格的物品.此空间需求大小与退货物料的量,特定的检查程序及退货处理的时间有关,一般可经由六个月份品检不合格物品的平均量,估算规划成所需占用之品管保留区空间.
(c) 废弃物区
对于进出货所产生之大量垃圾要有一处理方法.如没有规划此一区域,则会占用码头其它有用的空间,导致管理困难,工作环境杂乱不安全及生产力降低.
(d) 空栈板区
如果在进货之后需要叠栈或是出货之前需要卸栈,则必须规划一空间做为空栈板的存放.另外如有单元负载包装的需要(如伸缩膜捆包),则需另在码头配置一空间,以放置包装机器或工具来提供包装之需要.
(e) 货车司机休息室
货车司机休息室是货车在装卸时,供司机休息之用.司机休息室可管制司机在厂区的活动,以减少潜在危险,失窃及劳工关系等问题.司机休息室应包含有厕所,公用电话,每间休息室以 14㎡以上的空间较为合适.
1.3 码头设备
(1) 车辆固定装置( Vehicle Restraining )
车辆固定装置(图4-13),系装设于码头正面,货车停靠于码头时,此装置有一卡勾可手动或自动升起,勾往货车保险杆下方之底盘固定杆,以避免因码头作业人员与货车司机沟通不良,货车过早驶离,造成堆高机翻覆的危险(图4-14).此装置并附有管制号志,可让货车司机或堆高机作业员知道,何时可将货车驶离或堆高机可驶入货车.
图 4-13 车辆固定装置
图 4-14 未使用固定装置的危险性(货车提早驶离,造成堆高机翻覆)
(2) 码头高度调整板( Dock Leveler )
为了配合各种不同高度的货车在码头能很方便的上下货,而设计码头高度调整板(图4-15),其依升降驱动方式之不同而区分成下列二种型式:
· 机械式:
在动作时,是由操作员将链条拉起,此时调整板会向上升起,再由操作员拉至货车床台高度.
· 油压式:
油压式则较为自动,操作员按钮激活,调整板即自动升起,再降至货车床台高度,货车驶离时,会自动回复水平位置,保持安全(图4-16).
(a) 码头高度调整板的负载能力
码头高度调整板的负载能力是由进出的频率及货物重量决定.堆高机的速度,调整板坡度及使用频率都会影响此设备的寿命,尤其是三轮式堆高机,重量集中在一区域,则需选择较高负载能力的高度调整板.
堆高机负载驶入货车时,会产生巨大的冲击力,的冲击力是以作业的速率及坡度来预估,而高度调整板的负载能力,则是根据此冲击力.一1,000 kg能力的高度调整板应吸收1,000 kg冲击力.此冲击力与堆高机的速度及斜坡度有关,但不能超过3,000 kg.
(b) 码头高度调整板的尺寸规格
高度调整板最普遍使用的长度是2.5 m,长度越长,坡度越小,产生的冲击力也就越小,对于调整板的磨损较小,可得较长的寿命.调整板的长度如太短,会造成以下问题:
· 坡度太陡,堆高机上货车时不稳定,使物品翻覆损坏.
· 坡度太陡,堆高机的轮胎及传动系统磨耗较快,也会减少电瓶的寿命.
一般高度调整板最常使用的宽度是1.8 m,因为大部分货柜车内部宽度是2.3 m.如货柜尾端装载的频率增加时,使用2.1 m宽的调整板,堆高机对于置放货柜尾端的负载较易作业.但调整板的唇片两侧边则设计成推拔( Taper )状,以容许货车停靠月台边的误差,但推拔斜度也不宜太大,太大常易造成堆高机翻落.此一较佳的折衷是采用2 m宽且没有推拔的唇片设计,如此设计之高度调整板,对于货车尾端负载存取容易,且不会造成堆高机翻落.
图 4-15 码头高度调整板
图 4-16 油压式码头高度调整板自动回复装置
(于堆高机驶离后,会自动回复水平位置,以保安全)
(3) 码头缓冲垫( Dock Bumpers )(图4-17)
如一装载的货车重 20,000 kg,以 6 km/hr 的速度倒车,则对码头可能有 67,000 kg 左右的撞击力.这么大的撞击力对钢筋混泥土的码头及货车本身都会造成损坏.但如加装25 mm厚的缓冲垫在码头前端,则可将 67,000 kg 降至 6,700 kg.
安装缓冲垫可吸收巨大的冲击力,以保护设施及货车.厚度100～150 mm.可分为L型,长方型或多片式等型式(图4-18).
图 4-17 缓冲垫的应用
图 4-18 码头缓冲垫型式
(4) 装卸货作业门( Traffic Doors )
此门主要是将厂房与码头隔开,防止冷气,暖气外泄,隔绝噪音.使用时之考虑以不妨碍堆高车的进出为原则.
(a) 摆动门( Swinging Doors )(图4-19)
以铰链固定,开启是由堆高机前进推开,门需要足够宽度,以便堆高机顺利通过.由于是以推撞方式开门,故在底部常受撞击的区域,通常加钉一层橡皮以减低撞击力增长寿命.
图 4-19 摆动门
(b) 弹性片门 ( Flexible Strip Doors ) (图4-20)
此种门是由细长透明的塑料片构成,由上方悬吊垂下,这些塑料片需保持干净,以得到的视线.
图 4-20 弹性片门
(c) 电动门( Power Doors )(图4-21)
电动门的开关动作非常快速,一般都在 10 秒之内,以减少暖气或冷气的流失.以下是两种最基本的快速电动门.
(1)垂直快速卷门( Vertically Opening Doors )
提供的能见度,门的开关可自动控制.
(2)快速拉门( Draw Curtain Doors )
可在中央往两边拉开,或由一边往另一边拉开,门的开关可自动控制.电动门一般设定成自动模式,当堆高机通过电眼传感器,即自动开关.另一种方式以手动无线电遥控器来控制.
图 4-21 电动卷门
(c) 气密门( Shelter Doors )(图4-22)
按装气密门主要是为了节省能源,防止冷气外泄.并可隔绝风雨,灰尘,以避免湿滑对堆高机造成危险.气密门的尺寸必须配合货柜车,以得到应有的密闭效果.主要应用于各种冷气厂房,冷冻冷藏库及气候恶劣的地区.
图 4-22 气密门( Shelter Doors )
2 运输配送车辆尺寸规格
利用标准平栈板,搬运台车及塑料箱运输之冷藏,冷冻及载货车辆均为物流运输配送车辆.运输配送车辆属于物流中心外部之长距离货品运送工具,和物流中心内部短距离的搬运车辆设备有很大差异,运输配送车辆可自购,也有以契约方式外租使用,故并不纳入于物流中心内部之三大必备设备章节来讨论.
本章将依据 CNS D2113 单位包装货物尺寸,JIS D4001 冷藏,冷冻自动车之保冷车体尺寸,JIS D4002 卡车载货台内部尺寸,而列出下列车辆规格规定,并说明车辆载货台与流通容器配合之布置尺寸,以协助运输配送车辆使用者,暸解车辆规格及货品车台运送之使用限制.
2.1 冷藏,冷冻车尺寸规格
(1) 冷藏,冷冻车车体外部尺寸(表4-1 )
表4-1 冷藏,冷冻车车体外部尺寸 单位:mm
型态
长度
宽度
高度
S-030
S-036
S-036w
S-042
S-042w
3,000
3,600
3,600
4,200
4,200
1,850
1,850
2,150
1,850
2,150
1,900
M-048
M-048w
M-054
M-054w
M-060
M-060w
4,800
4,800
5,400
5,400
6,000
6,000
2,200
2,450
2,200
2,450
2,200
2,450
2,200
L-060
L-066
L-072
L-078
L-086
6,000
6,600
7,200
7,800
8,600
2,450
2,400
注:
表4-1尺度为冷藏,冷冻车车体之外部尺寸,如图4-23所示,此尺寸指最小需求尺寸.
冷藏,冷冻车车体之内部参考尺寸:
内部长度=外部长度-(300～400 mm)
内部宽度=外部宽度-(200～300 mm)
内部高度=外部高度-(200～300 mm)
M类中048 w～060 w及L类冷藏,冷冻车车体适用于1,200 mm×1,000 mm平栈板及内部长×宽尺寸为 1,200 mm×1,000 mm搬运台车之装载.
S类及M类冷藏,冷冻车车体适用于流通用搬运台车,塑料箱或运输包装纸箱之装载.
图 4-23 冷藏,冷冻车车体之外部尺寸
(2) 冷藏,冷冻车车体与流通容器配合关系
以1,200 mm×1,000 mm平栈板为例(表4-2).
表 4-2 冷藏,冷冻车车体与平栈板配合关系
冷藏,冷冻车车体
平栈板
外部宽度
内部宽度
(参考)
外部长度
内部长度
(参考)
装载数
1,200×1,000
2,450
2,200
8,600
7,800
7,200
6,600
6,000
5,400
4,800
8,250
7,450
6,850
6,250
5,650
5,050
4,450
12
12
10
10
8
8
6
(3) 冷藏,冷冻车性能
(a) 保冷性能
分A,B,C,D四种类,参照表4-3.而性能试验方法依CNS D3048标准之规定.
表 4-3 保冷性能
隔热壁之中心温10度时之热传导率
种类
Kcal/ h℃
{ KJ/ mh℃}
A
B
C
D
0.30以下
0.30至0.40以下(含)
0.30至0.40以下(含)
0.30至0.40以下(含)
{ 1.26以下}
{ 1.26至1.68以下(含)}
{ 1.26至2.52以下(含}
{ 2.52至3.57以下(含}
(b) 气密性能
依CNS D3048标准之规定试验时,应能符合表4-4 之规定.
表 4-4 气密性能
传热面积
×100
×100
超过40者
120以下
90以下
40以下(含)者
150以下
120以下
20以下(含)者
210以下
180以下
注:传热面积为隔热壁之外表面积与内表面积之几何平均值
(4) 冷藏,冷冻车车体强度
(a) 在底板上,将车辆之载重量,乘以表4-5所示强度系数所得荷重在作业分布承受时,不可发生有害之变形.
(b) 在侧壁,前后壁上,将车辆之载重量,乘以表4-5所示强度系数之 1/2 所得之荷重作业分布承受时,不可发生有害之变形.
(c) 在车辆底板部上,以与车辆之载重量相等之荷重作业分布承受,将其任一车轮上提 300 mm 再使其回复水平时,不可发生有害之变形.
表 4-5 强度系数表
适 合 部 位
强 度 系 数
底 板
2.5
侧 壁
0.5
前 后 壁
0.6
(5) 冷藏,冷冻车车体构造
(a) 在车体各部,以绝热材料充填至无间隙,而需有保冷性能及气密性能,不易劣化之构造.
(b) 在车体内部之底板,侧壁,前后壁与货物之间隙,必须有保护货物之结构.
(c) 车体应为容易洗净之构造,故需设置排水孔.
(d) 必须设置能由车体内部操作之紧急用警报装置.
2.2 常温,一般运输车辆尺寸规格
(1) 货车尺寸
(a) 载货台内部尺寸(表4-6)
表 4-6 一般运输车辆载货台内部尺寸 单位:mm
记号
A
B
C
D
E
F
G
内部宽度
2,340
2,140
2,040
1,840
1,600
1,500
1,320
内
部
尺
寸
8,400
7,200
6,000
4,800
7,800
6,600
5,400
4,800
7,200
6,600
6,000
5,400
4,800
5,400
4,800
4,200
3,600
3,000
3,000
2,700
3,000
2,700
2,400
1,900
注:
· A类载货台为一般车辆所使用,适用于1,100 mm×1,100 mm平栈板之装载.
· B类载货台为一般车辆所使用,适用于1,200 mm×1,000 mm平栈板之装载.若为箱型车所使用,则适用于外部长×宽尺寸为1,200 mm×1,000 mm搬运台车之装载.
· C类及D类载货台为一般车辆所使用,E类及F类载货台为小型车辆所使用,G类载货台为轻型车辆所使用,适用于流通用搬运台车,塑料箱或运输包装纸箱之装载.
(b) 国内常见一般运输货车车台规格(表4-7,图4-24)
表 4-7 国内常见一般运输货车货台规格
厂牌
总重吨数
长短型车身
货台长度(mm)
货台宽度(mm)
通用汽车公司
( GM )
4.7
6.3
6.3
7.9
7.9
9.3
10.5
10.5
12.5
12.5
14.0
14.0
短
长
短
长
短
长
短
长
短
长
3,090
3,090
4,396
4,396
5,060
6,212
5,454
6,060
5,454
6,212
6,212
6,575
1,848
2,091
2,091
2,242
2,242
2,394
2,409
2,409
2,409
2,409
2,439
2,439
国瑞汽车公司
( TOYOTA )
4.6
6.0
6.5
8.0
8.0
8.8
8.8
9.9
9.9
11.0
11.0
15.0
15.0
短
长
短
长
短
长
短
长
短
长
3,121
3,090
4,302
4,396
5,060
5,606
6,515
5,333
6,333
6,272
7,211
6,575
7,363
1,848
2,091
2,151
2,212
2,212
2,272
2,272
2,363
2,363
2,439
2,439
2,439
2,439
三菱汽车公司
( MITSUBISHI )
6.8
6.8
8.8
8.8
10.0
10.0
14.5
15.0
15.0
短
长
短
长
短
长
短
长
4,302
5,000
5,090
5,696
6,212
7,211
7,363
6,666
7,696
2,151
2,151
2,303
2,303
2,439
2,439
2,439
2,439
2,439
图 4-24 货台规格
(c) 国际货柜尺寸标准:(表4-8,4-9)
表 4-8 ISO国际货柜尺寸标准
型式
外缘尺寸(mm)
最小内缘尺寸(mm)
总重量
备注
高
宽
长
高
宽
长
(kg)
1A
1AA
1B
1BB
1C
1CC
1D
1E
1F
2A
2B
2C
2,438
2,591
2,438
2,591
2,438
2,591
2,438
2,438
2,438
2,100
2,100
2,100
2,438
2,438
2,438
2,438
2,438
2,438
2,438
2,438
2,438
2,300
2,100
2,300
12,192
12,192
9,125
9,125
6,058
6,058
2,991
1,965
1,460
2,920
2,400
1,450
2,195
2,438
2,195
2,438
2,195
2,348
2,195
2,195
2,195
2,330
2,330
2,330
2,330
2,330
2,330
2,330
2,330
2,330
11,998
11,998
8,931
8,931
5,867
5,867
2,802
30,480
30,480
25,400
25,400
20,320
20,320
10,160
约7t
约7t
JIS
JIS
表 4-9 日本JIS Z1614之国际货柜标准
外缘尺寸(mm)
对角线长差
种类
高(H)
宽(W)
长(L)
总重量
寸法
容许差
寸法
容许差
寸法
容许差
K1
K2
(kg)
1AA
2,591
0
2,438
0
12,192
0
-10
19
以下
10
30,480
1C
2,438
-5
-5
6,058
0
-6
13
以下
以下
20,320
(2) 一般运输车辆载货台与流通容器配合关系
以货台宽度 2,340 mm,2,140 mm及1,840 mm为例,来说明物流笼车及平栈板与车辆载货台的配合关系(表4-10).其它尺寸间的配合关系亦可依循探讨.
表 4-10 流通容器与车辆载货台的配合关系单位:mm
适用装载容器
内部宽度
内部长度
装载数(个)
1,100×1,100
平栈板
2,340
8,400
7,200
6,000
4,800
14
12
10
8
1,100×800
物流笼车
8,400
7,200
6,000
4,800
20
16
14
10
1,200×1000
平栈板
2,140
7,800
6,600
5,400
4,800
12
10
8
8
950×800
物流笼车
7,800
6,600
5,400
4,800
18
16
12
10
1,100×800
物流笼车
5,400
4,800
4,200
3,600
3,000
8
8
6
6
4
950×800
物流笼车
1,840
5,400
4,800
4,200
3,600
3,000
10
8
8
6
6
800×600
物流笼车
5,400
4,800
4,200
3,600
3,000
12
12
9
9
6
(3) 大货车尺寸规范(图4-25)
(a) 我国道路交通安全法规对总重3.5吨以上大货车尺寸规范
§ 车全长(O.L):不得超过11公尺;有牵引拖架者,不得超过18公尺.全联结车全长不得超过 20公尺;半联结车全长不得超过18公尺.
§ 车全宽(O.W):不得超过2.5公尺.
§ 车高(O.H):离地不得超过3.8公尺,小货车不得超过车宽1.5倍.
§ 货高:离地起算,不得超过4公尺.
§ 后悬(R.O.H):货车后悬不得超过轴距之50%.
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