中空闆周轉箱搬運端手位置的(de)人(rén)機工程學設計

周轉箱也(yě)稱爲物(wù)流箱，在物(wù)流運輸、配送、儲存、流通(tōng)等環節應用(yòng)廣泛。在物(wù)流管理(lǐ)越來(lái)越被廣大(dà)企業重視的(de)今天，周轉箱幫助完成物(wù)流容器的(de)通(tōng)用(yòng)化(huà)、一體化(huà)管理(lǐ)，是生産及流通(tōng)企業進行現代化(huà)物(wù)流管理(lǐ)的(de)必備品。由于塑料具有無毒、無味、防潮、耐腐蝕、重量輕、耐用(yòng)、可(kě)堆疊、外觀華麗、顔色豐富等特點，因而中空闆周轉箱占有整個(gè)周轉箱市場(chǎng)的(de)絕大(dà)部分(fēn)份額。由于在使用(yòng)過程中經常需要人(rén)工搬運，故而各類周轉箱上都設有方便人(rén)工搬運的(de)端手位置。采用(yòng)人(rén)工搬運作業時(shí)，箱體的(de)重量、外形尺寸以及搬運方式必須适合人(rén)工作業。

中空闆成型後适用(yòng)于電子，包裝，機械，輕工，郵政，食品，醫藥，農藥，家電，廣告，裝潢，文化(huà)用(yòng)品，光(guāng)磁技術、生物(wù)工程，醫藥衛生等各種行業領域的(de)相關中空闆制品。

1 提出問題

觀察各種中空闆周轉箱的(de)端手位置，幾乎無一例外的(de)将端手位置開在箱體對(duì)稱中心線的(de)兩側靠上沿位置，見圖1。A爲端手位置與上緣間距離，一般情況下(xià)A=25~50 mm，端手孔的(de)尺寸一般爲 90 mm（長(cháng)）×30mm（寬）。對(duì)于單個(gè)搬運的(de)周轉箱，這(zhè)種設計是有其合理(lǐ)性的(de)。因爲物(wù)品的(de)重心與箱體的(de)中心基本重合，而且單個(gè)箱體的(de)高(gāo)度一般不超過340 mm，把箱子從地面擡到腰部，工人(rén)隻需彎腰、屈膝、伸臂，便可(kě)将箱子擡起到腰部以下(xià)膝蓋以上位置，此時(shí)手臂處于伸直狀态，而箱子穩定地懸吊在手指上，整體受力較爲合理(lǐ)。但在搬著(zhe)箱子行走過程中，箱體碰腿，行走不便，若提高(gāo)箱體手臂則呈彎曲狀态，易疲勞。此種情況對(duì)于體積較大(dà)的(de)瓶裝酒、飲料中空闆周轉箱尤爲明(míng)顯，因此，周轉箱端手位置的(de)确定應滿足人(rén)機工程學要求，提高(gāo)使用(yòng)的(de)舒适性。

2 使用(yòng)過程分(fēn)析

2.1 箱體的(de)位移特點

分(fēn)析中空闆周轉箱在使用(yòng)過程中的(de)位置變化(huà)，可(kě)簡單分(fēn)成2個(gè)部分(fēn)：即上下(xià)移動和(hé)水(shuǐ)平移動。根據使用(yòng)場(chǎng)合的(de)不同，每一個(gè)部分(fēn)又可(kě)以分(fēn)解爲幾個(gè)不同的(de)動作，見圖2。在實際使用(yòng)中，箱體的(de)位置變化(huà)就是由以上分(fēn)解動作的(de)疊加、組合來(lái)完成的(de)。

1）上下(xià)移動。

拿起：即将箱子由地面（或托闆）搬起至腰部位置，這(zhè)是一個(gè)由蹲姿到立姿的(de)過程，在這(zhè)一過程中端手位于周轉箱的(de)上部時(shí)，肢體移動距離較短，比較方便、省力，有關研究結論也(yě)證明(míng)了(le)這(zhè)一點。

放下(xià)：即将箱子由腰部位置放至地面（或托闆），與拿起相反，是一個(gè)由立姿到蹲姿的(de)過程，同樣端手位于箱體上部時(shí)比較方便、省力。

2）水(shuǐ)平移動。

推拉定位：即将箱子放至指定地點後的(de)精确定位（在某些使用(yòng)過程中該動作被省略），以橫向擺動爲主，端手位靠上比較方便操作。

攜帶：即将周轉箱拿起後由一地搬至另一地方，這(zhè)是周轉箱搬運過程中體力消耗最大(dà)的(de)環節。在此主要分(fēn)析在此過程中端手位置的(de)确定。

2.2 端手位置受力分(fēn)析

箱體端手位置的(de)确定跟箱子的(de)高(gāo)度、重量和(hé)搬運方式有關，針對(duì)這(zhè)些特點，討(tǎo)論端手位置的(de)确定。

在攜帶過程中，由于通(tōng)常情況下(xià)單人(rén)可(kě)攜帶包裝最重不超過30 kg，當單個(gè)箱子重量在30 kg以上時(shí)，通(tōng)常安排兩人(rén)擡起行走，此時(shí)端手位于箱體上部，比較方便。

當單個(gè)箱子重量在20~30 kg時(shí)，如端手位置在箱體上部（圖1）時(shí)，由于箱體較重，搬運時(shí)兩臂拉直會因箱體擋住兩腿而影(yǐng)響走動，降低運輸效率。要想不影(yǐng)響走路，手臂必須彎曲，使箱體位置提高(gāo)。此時(shí)，在重力作用(yòng)下(xià)加速搬運人(rén)手臂疲勞，影(yǐng)響工作效率。如将端手位置放在箱體下(xià)部，見圖3，由于端手位以下(xià)箱體高(gāo)度很小（B=30~50 mm），因而對(duì)腿部移動的(de)影(yǐng)響很小，可(kě)有效提高(gāo)搬運效率。

當單個(gè)箱體重量小于20 kg時(shí)，爲了(le)提高(gāo)搬運效率，經常将數個(gè)周轉箱疊起搬運。疊起高(gāo)度小于500mm時(shí)，可(kě)置于搬運者胸前；高(gāo)度大(dà)于500 mm時(shí)，由于視線和(hé)操作靈活性的(de)影(yǐng)響，通(tōng)常置于背後。一般情況下(xià)，在實際工作中進行此類操作時(shí)，搬運工以雙手置于最下(xià)面箱子的(de)端手部位，采用(yòng)背運的(de)方式較爲常見。搬運過程中手臂在提供向上的(de)力的(de)同時(shí)，利用(yòng)端手位置與靠近身體的(de)箱子邊緣形成的(de)力矩将疊放的(de)箱體靠在背上。在此過程中，手腕部始終處于撓側偏（箱體在體前時(shí)，形成尺側偏）狀态，極易産生腕部酸痛，引起疲勞。如長(cháng)時(shí)間這(zhè)樣操作，會引起腕道綜合症、腱鞘炎等症狀。同時(shí)，由于疊放的(de)箱體較高(gāo)，重心相應提高(gāo)，行走過程中穩定性較差，因此，兩手臂需從側面夾持住箱體以維持整體平衡。根據人(rén)機工程學的(de)觀點，這(zhè)種既用(yòng)力又要加以控制的(de)作業方式，比較容易引起作業者的(de)疲勞，給整個(gè)搬運過程帶來(lái)不利影(yǐng)響。

3 端手位置的(de)人(rén)機工程學設計

滿足人(rén)機工程學要求的(de)端手位置設計見圖4，将端手位置設在箱體的(de)下(xià)方，搬運時(shí)，由于端手位置下(xià)方的(de)箱體長(cháng)度較小，兩臂伸直也(yě)不會妨礙兩腿走路。

但此時(shí)由于箱體的(de)重心位于端手位之上，造成箱體穩定性較差，因此将端手位置偏置，使向上的(de)搬運力臂大(dà)于向下(xià)的(de)重力臂，達到省力的(de)目的(de)，同時(shí)又形成順時(shí)針力矩，是箱體靠在搬運者身體上，以獲得(de)穩定性。另外，這(zhè)種順時(shí)針力矩所造成的(de)箱體傾斜，會使箱體上部緊靠搬運者身體，而下(xià)端産生少許偏移力，減輕箱體對(duì)兩腿走路的(de)影(yǐng)響，可(kě)提高(gāo)搬運效率。結合上文分(fēn)析中提到的(de)搬運過程手腕部的(de)受力情況，爲使手腕在工作過程中免受側偏之苦，此處調整端手孔位置的(de)角度，使手臂與端手位置垂直，以保持手腕處于順直狀态，腕關節放松，以減輕疲勞。

分(fēn)析箱體搬運過程中的(de)受力關系見圖5，手臂、箱體、後背形成了(le)一個(gè)直角三角形。根據《GB/T 10000-1988中國成年人(rén)人(rén)體尺寸》有關數據，AB爲上臂長(cháng)、前臂長(cháng)與手掌長(cháng)之和(hé)，根據周轉箱産品的(de)功能分(fēn)類屬于Ⅲ型産品，依平均尺寸設計采用(yòng)第50百分(fēn)位人(rén)體尺寸，考慮功能修正後得(de)：AB=698 mm，偏置的(de)端手位置距箱體側壁的(de)長(cháng)度BC=180 mm。搬運過程中手臂與端手位置垂直，即AB⊥BD，根據幾何關系，見圖6，∠CBA=∠DBE=15°，即端手位置與水(shuǐ)平面的(de)夾角α=15°。

考慮到中空闆周轉箱的(de)通(tōng)用(yòng)性要求，在實際使用(yòng)過程中，每個(gè)箱子可(kě)同時(shí)設置上、下(xià)2個(gè)端手位置，見圖7，以方便使用(yòng)。中空闆周轉箱爲注塑産品，産品穩定性好，如此改進設計除模具複雜(zá)程度略有增加外，箱體成本變化(huà)不大(dà)。

4 結語

中空闆周轉箱端手位置的(de)合理(lǐ)選擇，應根據箱子的(de)高(gāo)度、重量和(hé)搬運方式等特點，結合人(rén)機工程學要求來(lái)綜合分(fēn)析，簡單地設定在一個(gè)位置是不合理(lǐ)的(de)。綜合使用(yòng)情況，在箱子上設計2個(gè)端手位置，不但使用(yòng)方便，減輕疲勞，而且增強了(le)操作的(de)舒适性，提高(gāo)工作效率。

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