一款移動式倉庫上貨椅梯的設計及分析

張連瑞ZHANG Lian-rui；張立欣ZHANG Li-xin

（①國網山東省電力公司臨沂供電公司，臨沂276003；②廣西大學電氣工程學院，南寧530004）

0 引言

根據國網公司和省公司最新要求，電商化物資全部入庫后再辦理領用手續，這就要求所有的物資要入庫并進行擺放。目前倉庫貨物擺放時，由于貨架分層，有的貨物擺放層較高，在擺放貨物時需來回搬放椅子或梯子，非常不方便，工作效率低，嚴重影響了物資貨物的收發工作。為此需要設計一款倉庫上下貨裝置，產品將以安全、可靠、便捷、高效的設計理念進行相應的創新設計[1-3]，以期解決梯子靠在貨架上易將貨架壓倒、椅子的高度不夠、穩固性差、梯子及椅子搬運不便、移動性差等問題。

1 移動式倉庫上貨椅梯的設計

1.1 產品功能設計

針對目前倉庫上下取貨工作效率低，且采用單一的椅子及梯子穩定性差、存在安全隱患等問題[4]，本文設計一種適合倉庫貨物上下架的移動式倉庫上貨椅梯，將椅子和梯子的功能合為一體，移動方便且穩定可靠。

如圖1 所示，產品主要包括腳踏板、支撐支架、把手支架、移動滑輪等部分組成。在工作時，只需要拉壓把手支架，在移動滑輪的支撐下省時省力的移動到工作位置，此時可以依靠階梯腳踏板上升到相應的倉庫高度[5]，進行相應的貨物取放工作。

圖1 一種移動式倉庫上貨椅梯三維設計示意圖

1.2 關鍵部件的設計

1.2.1 移動滑輪的設計

移動滑輪的設計應能保證人在拉壓把手支架后，可以穩定支撐起移動式倉庫上貨椅梯，實現將其省時省力的拖動至工作位置，從而方便工作人員進行相應的倉庫貨物上下取放工作。移動滑輪直徑初步設計為36mm，寬度為15mm，材質可選用塑料加工，且側邊開凹槽，凹槽寬2mm，深10mm，中間開通孔，孔直徑為5mm，如圖2 所示，通過螺栓將移動滑輪和支架相連，方便對移動式倉庫上貨椅梯進行移動。

圖2 移動滑輪三維模型示意圖

1.2.2 整體支架的設計

整體支架包括腳踏板、支撐支架、把手支架等部件，腳踏板寬度的確定通常是根據人體腳的平均長度進行相應的設計，據資料顯示，我國男性平均腳長約為26cm，女性平均腳長約為24cm，考慮到工作人員需要前后左右進行相應的移動以方便進行倉庫貨物的取放工作，同時考慮到移動式倉庫上貨椅梯的成本及存放是否方便等問題，因此腳踏板設計三個，長度為750mm，寬度為300mm；支撐支架高度的確定通常是根據人體的平均身高及一般倉庫貨柜的平均高度進行綜合分析，以保證設計的合理性、經濟性、實用性。據資料顯示，我國男性的平均身高約為1.75m，女性的平均身高約為1.65m，一般倉庫貨柜的平均高度約為2.2m，考慮到工作人員的身高可能存在差異的現實，設計的支撐支架必須留有一定的余量以保證工作人員可以對倉庫貨柜的最高層進行相應的貨物取放工作，為此支撐支架設計為三個高度等級，分別為200mm、500mm、800mm，把手支架設計高度為600mm，如圖3 所示。

圖3 整體支架三維模型示意圖

2 組合創新法分析

組合創新法是一種比較普遍且實用的一種方案設計的方法，通俗來說，就是將幾種技術按一定的規律進行相應的排列組合，從而獲得一種新裝置、新產品、新材料的技術方案[6-8]。隨著社會經濟及科學技術的不斷發展，市場上大量新產品因采用組合創新法進行相應的創新改進，獲得了大量用戶的認可，組合創新法在創新新產品方面的優勢已被廣大工程師及設計人員所青睞。但在機械設計方面應用此方法的實例仍較少，本文創新研發的移動式倉庫上貨椅梯就是利用組合創新法進行機械結構創新，通過將椅子和梯子這兩個工具所具有的功能及結構進行組合創新，提出了一種移動式倉庫上貨椅梯的新思路。從移動式倉庫上貨椅梯的工作原理分析，其采用的是內部組合創新設計方法[9]。從創新的構成要素可以看出，新產品移動式倉庫上貨椅梯的創新設計分別采用了功能組合創新方法及結構組合創新方法[10-11]。（圖 4）

圖4 一種移動式倉庫上貨椅梯實物圖

2.1 基于功能組合創新方法

移動式倉庫上貨椅梯將椅子與梯子兩者所具有的不同功能進行相應的組合再創新，進而形成了一種用于倉庫貨物存取方便的新裝置，充分拓展了椅子及梯子所具有的單一功能。根據人體工程學在椅子和梯子原有的功能上進行優化創新，將傳統的梯子改造成階梯式的椅梯，便于工作人員平穩的對處于倉庫貨柜不同高度的貨物進行相應的取放工作，設計更加人性化。

2.2 基于結構組合創新方法

移動式倉庫上貨椅梯采用移動滑輪、支架、腳踏板等組合裝配，提高裝置的穩定性、提高了縱向高度，而且搬運方便。同時通過創新增設移動滑輪，避免出現肩扛椅子及梯子的情況，該椅梯搬運方便，工作人員可直接按下把手支架對其進行移動，拖動至工作位置松開把手支架，該移動式倉庫上貨椅梯可穩定停在工作位置，操作方便，并且大大提高了工作的效率及安全性能。（圖5）

圖5 移動式倉庫上貨椅梯與傳統梯子的實地工作情況對比

3 移動式倉庫上貨椅梯的結構優點

3.1 結構簡單穩定可靠

移動式倉庫上貨椅梯省去了梯子中間的大小梁等部件，通過增加腳踏板可使工作人員平穩站立，避免出現傳統梯子靠在貨架上易將貨架壓倒的情況，通過設置階梯支架可使工作人員作業高度增加，避免出現椅子的高度不夠導致太高的貨物無法取放的問題。設計的移動式倉庫上貨椅梯不僅簡化了結構，而且使其工作時更穩定可靠，大大提高了工作人員進行倉庫貨柜取放貨物的安全系數。

3.2 設計更加人性化

該移動式倉庫上貨椅梯根據人體工程學在椅子和梯子原有的功能上進行優化創新[9]，將傳統的梯子改造成階梯式的椅梯，便于工作人員平穩的對處于倉庫貨柜不同高度的貨物進行相應的取放工作，設計更加人性化，同時通過創新增設移動滑輪，避免出現肩扛椅子及梯子的情況，該椅梯搬運方便，工作人員可直接按下把手支架對其進行移動，拖動至工作位置松開把手支架，該移動式倉庫上貨椅梯可穩定停在工作位置，操作方便，并且大大提高了工作的效率及安全性。

3.3 構件少便于標準化

該移動式倉庫上貨椅梯通用性強，結構構件少，主要包括腳踏板、支架、移動滑輪等，造價成本低，易于加工制造，同時便于標準化大批量生產銷售。平均每個移動式倉庫上貨椅梯預計耗材5~8kg，與傳統的梯子相比，構件數量大約減少50%左右，材料耗材大約節省10%左右，平均成本大約節省20%左右，預計會產生巨大的經濟效益。

3.4 結構簡單便于安裝

該移動式倉庫上貨椅梯結構簡單，每個部件之間的連接通過螺栓螺母簡單固定，徹底改變了之前梯子需要花費大量的時間進行打孔、對位，然后再進行相應的連接的傳統方式，安裝的工期較之前縮短一半作業，只需要將移動滑輪及支架進行簡單的組裝便可完成，該椅梯的連接件也大大減少，提高了安裝速度，安裝工期短同時安裝工人的勞動強度也大大降低，工期及社會效益更加顯著。

4 應用前景分析

本文設計了一種適合倉庫貨物上下架的移動式倉庫上貨椅梯，將椅子和梯子的功能合為一體，移動方便且穩定可靠。根據人體工程學在椅子和梯子原有的功能上進行優化創新，將傳統的梯子改造成階梯式的椅梯，便于工作人員平穩的對處于倉庫貨柜不同高度的貨物進行相應的取放工作，設計更加人性化，同時通過創新增設移動滑輪，避免出現肩扛椅子及梯子的情況，該椅梯搬運方便，工作人員可直接按下把手支架對其進行移動，拖動至工作位置松開把手支架，該移動式倉庫上貨椅梯可穩定停在工作位置，操作方便，并且大大提高了工作的效率及安全性。移動式倉庫上貨椅梯非常適用于倉庫貨物取放，隨著現代經濟及物流業的快速發展，倉庫的貨物取放需求越來越大，平均每個倉庫都可配備移動式倉庫上貨椅梯，預計會取得巨大的經濟效益，推廣前景廣闊。

5 結論

①針對目前倉庫貨物取放工作效率低、勞動強度大且存在安全隱患等問題，本文借鑒傳統的椅子及梯子的結構及功能,基于組合創新方法創新設計一種移動式倉庫上貨椅梯。

②該移動式倉庫上貨椅梯將椅子和梯子的功能合為一體，移動方便且穩定可靠，成功解決梯子靠在貨架上易將貨架壓倒、椅子的高度不夠、穩固性差、梯子及椅子搬運不便、移動性差等問題。

③該移動式倉庫上貨椅梯造價成本低，易于加工制造，同時便于標準化大批量生產銷售，目前已在倉庫成功應用，顯著提高了倉庫取放貨物的工作效率，應用推廣前景廣闊。