垂直升降貨柜設(shè)計(jì)

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1、摘 要 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。 ABSTRACT 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。 第1章緒論 -1 - 1.1自動(dòng)貨柜與垂直升降式貨柜的定義與特點(diǎn) -1 - 1.2垂直升降貨柜的主要組成部分及作用 -2 - 1.3 垂直升降貨柜控制系統(tǒng)的組成 -4 - 1.3.1 系統(tǒng)硬件 -4 - 1.3.2 系統(tǒng)管理軟件 -5 - 1.5自動(dòng)化貨柜控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) -5 - 1.5.1 硬件設(shè)計(jì) -5 - 1.5.2 軟件設(shè)計(jì) -6 - 1.6自動(dòng)化貨柜在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展情況 -6 - 第2章 主體控制結(jié)構(gòu)的選定 -8 - 第3章 傳動(dòng)方案的選定 錯(cuò)誤！未定

2、義書(shū)簽。 3.1傳動(dòng)方式的選定 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。 3.2各主要部件的計(jì)算 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。 3.2.1 已知條件 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。 3.2.2重要零件的選擇 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。 3.3選擇電機(jī) -13 - 3.4貨箱結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) -13 - 第4章垂直升降貨柜的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) -14 - 第5章 結(jié)論 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。 致 謝 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。 參考文獻(xiàn) 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。 第1章緒論 隨著先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化存儲(chǔ)技術(shù)已越來(lái)越多的應(yīng)用于 CIMS和FMS系統(tǒng), 或者納入企業(yè)的整個(gè)物流鏈當(dāng)中。 但是以往的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)多用于固定品種，大批

3、量的 存儲(chǔ),而這種面向特定應(yīng)用整體式設(shè)計(jì)的系統(tǒng)不能根據(jù)企業(yè)的現(xiàn)階段經(jīng)濟(jì)狀況和未來(lái)的發(fā) 展模式逐步擴(kuò)展，不能靈活地適應(yīng)各種管理水平和企業(yè)平臺(tái)的需要。為了適應(yīng)當(dāng)前的應(yīng)用 環(huán)境，自動(dòng)化存儲(chǔ)系統(tǒng)應(yīng)該具有下述特點(diǎn)：模塊化構(gòu)造，能任意拼裝，靈活布局,實(shí)現(xiàn)物流合理 化;能重組和擴(kuò)展，對(duì)變品種生產(chǎn)存儲(chǔ)的應(yīng)變能力強(qiáng)，響應(yīng)速度快,適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展；能實(shí)現(xiàn)機(jī)械 結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)和管理的多元柔性。為此按照實(shí)用性、開(kāi)放性、模塊自治性、通用性、兼容性 的原則設(shè)計(jì)了自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)。 21世紀(jì)隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展及加入 WTO 后的競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)，要求物流體系必須迅速現(xiàn)代化，現(xiàn)在物流系統(tǒng)的優(yōu)化往往都集中在宏觀方面 作為其重要組成

4、部分的立體倉(cāng)庫(kù)內(nèi)部的優(yōu)化就比較少。 已經(jīng)出現(xiàn)的一些相關(guān)優(yōu)化理論和算 法大多是關(guān)于庫(kù)存管理的理論，關(guān)于內(nèi)部運(yùn)輸工具存取路徑方面的優(yōu)化甚少，因而企業(yè)還是 不能有效地提高經(jīng)濟(jì)效益。 1.1自動(dòng)貨柜與垂直升降式貨柜的定義與特點(diǎn) 自動(dòng)貨柜即自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)貨柜，是由電腦控制的自動(dòng)存取貨物的倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備。 其主要特點(diǎn) 如下： （1） 全自動(dòng)化操作，存取物品方便，是貨到人，不是人找貨，存取速度快，大大節(jié) 省了時(shí)間； （2） 充分利用空間：能夠在占地面積最小的情況下，充分利用現(xiàn)有的空間高度，從 而使倉(cāng)儲(chǔ)能力增加60%以上； （3） 降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率； （4） 由于是封閉的，存儲(chǔ)的物品可以有效地

5、避免灰塵、陽(yáng)光的侵害； （5） 具有保密授權(quán)功能，可以對(duì)不同的用戶設(shè)置不同的密碼，一般用戶無(wú)法提取被 用戶所定的物品； （6） 可以實(shí)現(xiàn)智能管理：當(dāng)?shù)陀谧钚?kù)存量時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)提示補(bǔ)充；因而不會(huì)出 現(xiàn)庫(kù)存短缺； （7） 具有先進(jìn)先出的功能，不會(huì)有貨物長(zhǎng)期存放而失效； （8） 隨著信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)貨柜的最大優(yōu)點(diǎn)是可以對(duì)貨物進(jìn)行實(shí)時(shí) 管理 而作為垂直升降式貨柜，是自動(dòng)化貨柜（包括水平旋轉(zhuǎn)式、垂直回轉(zhuǎn)式和垂直升降式） 的一種，它又具備了以下幾個(gè)鮮明的特點(diǎn)： （1） 存取貨物時(shí)，只有相關(guān)的托盤(pán)運(yùn)動(dòng)，有效地解決了旋轉(zhuǎn)式貨架在存取貨物時(shí)重 量不平衡的問(wèn)題； （2） 可以更加有效

6、的利用空間； （3）完全從使用者的角度出發(fā)的軟件設(shè)計(jì)，功能更加強(qiáng)大。 多數(shù)企業(yè)對(duì)零備件的儲(chǔ)存基本上采用的是傳統(tǒng)的存儲(chǔ)管理方式 一一普通開(kāi)式貨架貯 存。這種管理方式存在的主要缺點(diǎn)是： ?現(xiàn)有房屋的高度、面積不能充分利用； ?需要經(jīng)常提取放在貨架上層的物品，利用梯子爬上爬下，長(zhǎng)距離搬運(yùn)，工作人員勞 動(dòng)強(qiáng)度大，效率低； ?開(kāi)式貨架上的物品受灰塵的污染，不適合某些精密零備件的存儲(chǔ)； ?無(wú)法限制無(wú)關(guān)人員在貨架上存取物品，使管理混亂； ?難于采取先進(jìn)先出的管理辦法，盤(pán)庫(kù)、清庫(kù)困難； ?庫(kù)房顯得雜亂無(wú)章，不整潔美觀，有礙庫(kù)房面貌。 鑒于許多企業(yè)目前零備件管理中的上述缺點(diǎn)， 提出了由若干臺(tái)

7、垂直循環(huán)貨柜、垂直升 降式貨柜、一定數(shù)量的開(kāi)式貨架以及集中管理的計(jì)算機(jī)組成零備件自動(dòng)化存儲(chǔ)與管理系 統(tǒng)。該系統(tǒng)能為零備件庫(kù)帶來(lái)一個(gè)安全、整潔的工作環(huán)境和高效的現(xiàn)代化企業(yè)信息管理。 1.2垂直升降貨柜的主要組成部分及作用 由于初次涉及垂直升降貨柜的設(shè)計(jì)，所以所選結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，貨柜主要由箱體如圖1-1 所示、升降臺(tái)如圖1-2所示、貨箱如圖1-3所示、傳動(dòng)軸、傳動(dòng)鏈等幾部分組成。高層存儲(chǔ) 貨架模塊由各種基本模塊拼裝組合， 構(gòu)成柜式結(jié)構(gòu)，可靈活布置在生產(chǎn)線的各個(gè)位置，有 效地提高空間的利用率，并能夠縮短物流路線，使物流更合理。 我們可以通過(guò)增加模塊 庫(kù)的數(shù)量向平面擴(kuò)展，也可以通過(guò)增加結(jié)構(gòu)子模塊的

8、層數(shù)向空間延伸， 并可根據(jù)生產(chǎn)的變 化重新組合，適應(yīng)現(xiàn)代化變品種在線存儲(chǔ)的柔性要求。 在存儲(chǔ)過(guò)程中，將所存物品及托盤(pán)視為托盤(pán)模塊，系統(tǒng)根據(jù)模塊的大小，將其分配到 合適的存儲(chǔ)單元空間。具體實(shí)施中，在存儲(chǔ)區(qū)主支承立柱上預(yù)先設(shè)置若干托架， 形成若干 存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)空間內(nèi)不設(shè)有限制存儲(chǔ)單元的高度的橫梁， 即存儲(chǔ)單元不固定分配給任何 托盤(pán)，托盤(pán)模塊經(jīng)過(guò)操作窗口的過(guò)程中，系統(tǒng)檢測(cè)模塊的最大高度，按照最大空間利用率 原則，選擇一組合適的存儲(chǔ)單元空間，分配給托盤(pán)模塊。同樣也可以設(shè)計(jì)橫向不限定的存 儲(chǔ)單元，或兩者結(jié)合的貨架。 箱體是垂直升降貨柜的主體，用來(lái)支撐貨格和承載貨箱；升降臺(tái)用來(lái)運(yùn)載貨物，負(fù)責(zé) -

9、3 - 貨物的傳輸；傳動(dòng)鏈用來(lái)帶動(dòng)升降臺(tái)的升降。 圖1-1箱體 -4 - 圖1-2升降臺(tái) 圖1-3貨箱 1.3 垂直升降貨柜控制系統(tǒng)的組成 1.3.1系統(tǒng)硬件 垂直升降貨柜是一種封閉式結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部的提升機(jī)根據(jù)操作指令讓貨柜自動(dòng)以最短路 徑運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)垂直升降運(yùn)動(dòng)，使需要提取的物品自動(dòng)送到存取窗口， 這些貨柜可以按用戶存 儲(chǔ)物品的要求，

10、做成不同的結(jié)構(gòu)形式，或者在貨柜上放置很多可以盛放小型配件的塑料盒， 用來(lái)存放不同尺寸、形狀、重量的物品。垂直升降貨柜適用于存放一個(gè)人能搬動(dòng)的物品， 單件重量以低于50千克左右為宜。 垂直升降式貨柜有一個(gè)提取器，通過(guò)操作指令，將用戶所需要的物品送到存取口，或 送到一個(gè)空間，使儲(chǔ)存密度最大。 集中管理計(jì)算機(jī)，可以對(duì)數(shù)十個(gè)貨柜進(jìn)行集中管理和控制， 并能提供各種統(tǒng)計(jì)分析手 段。 132系統(tǒng)管理軟件 根據(jù)庫(kù)房實(shí)際情況開(kāi)發(fā)的管理控制軟件，能較好地滿足車(chē)間庫(kù)房管理的要求。 (1) 庫(kù)房的管理計(jì)算機(jī)與各車(chē)間有關(guān)的管理計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)， 便于車(chē)間隨時(shí)查詢和信息交 換，這樣二級(jí)備件庫(kù)就沒(méi)有存在的必要。 (

11、2) 庫(kù)房?jī)?nèi)的管理計(jì)算機(jī)與各貨柜控制器(PLC)之間聯(lián)網(wǎng)通訊，便于管理計(jì)算機(jī)對(duì)貨 柜的控制，一臺(tái)管理計(jì)算機(jī)可以同時(shí)控制數(shù)十臺(tái)貨柜的運(yùn)動(dòng)。 (3) 計(jì)算機(jī)可以有效地管理自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)貨柜和普通貨架中的配件， 準(zhǔn)確地記錄物品的 各項(xiàng)信息，包括零件的編號(hào)、名稱、規(guī)格、存放位置、庫(kù)存數(shù)量、同一種零件的屬性 (隨 機(jī)、進(jìn)口、國(guó)產(chǎn))以及零件的替代關(guān)系等。零件編號(hào)可以有 24位。滿足所有國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口零 件的要求。 ⑷從進(jìn)貨到領(lǐng)用的全過(guò)程進(jìn)行管理，進(jìn)貨的數(shù)量、經(jīng)辦人、供應(yīng)商、入庫(kù)和領(lǐng)用的 詳細(xì)記錄，高效準(zhǔn)確地處理出入庫(kù)事務(wù)。從而提高工作效率，保證零配件的及時(shí)供應(yīng)。 (5)實(shí)用的統(tǒng)計(jì)分析功能，可以按不同要求

12、進(jìn)行各種統(tǒng)計(jì)、給出各種報(bào)表。 ① 詳細(xì)的領(lǐng)用記錄； ② 按時(shí)統(tǒng)計(jì)消耗，幫助更合理地確定訂貨數(shù)量； ③ 按車(chē)間、班組、機(jī)組統(tǒng)計(jì)消耗，幫助核算生產(chǎn)成本； ④ 顯示和警示功能：顯示庫(kù)存數(shù)量、最低值、低庫(kù)存和空庫(kù)的報(bào)告。事先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn) 庫(kù)存量及庫(kù)存下限的警告； ⑤ 其它管理功能。可按不同用戶的實(shí)際需要和具體要求設(shè)計(jì)。 1.5自動(dòng)化貨柜控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1.5.1 硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件組成如圖2所示控制系統(tǒng)采用西門(mén)子S7 - 200 (CPU226)作為控制核心?？删?程控制器(PLC)具有體積小、靈活通用、維護(hù)簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)及可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，而 且PLC的輸入輸出模塊、特殊功能模塊都有即

13、插即用功能，連接十分容易，很方便系統(tǒng)擴(kuò) 展。操作界面采用西門(mén)子公司的TP07人機(jī)操作界面，該產(chǎn)品為觸摸屏操作，可以實(shí)現(xiàn)系 統(tǒng)要求的數(shù)值輸入、數(shù)值顯示、畫(huà)面變換及按鍵操作等絕大部分的人機(jī)界面功能。采用一 塊EM232模擬量輸出模塊，聯(lián)接兩臺(tái)歐陸514C直流調(diào)速器。S7-200(CPU226本身帶有24 個(gè)輸入點(diǎn)/16個(gè)輸出點(diǎn)，其中I010?1115同時(shí)作為PLC高速計(jì)數(shù)器的輸入。通過(guò)聯(lián)接兩個(gè)增 量編碼器至兩個(gè)高速計(jì)數(shù)器，可以檢測(cè)貨柜的速度和位置。高速計(jì)數(shù)器的工作頻率可達(dá)到 2kHz，有12種工作模式，而且不影響CPU的性能。為了保證系統(tǒng)正常運(yùn)行，還設(shè)置有原 點(diǎn)檢測(cè)、貨高檢測(cè)、限位保護(hù)、有無(wú)貨物

14、檢測(cè)、貨叉狀態(tài)檢測(cè)等各種類型的傳感器 [2] o 1.5.2 軟件設(shè)計(jì) 為了使貨柜在不同的情況下都能夠正常運(yùn)行，貨柜的控制方式有聯(lián)機(jī)自動(dòng)控制 (接上 位機(jī))、自動(dòng)控制(單機(jī)自動(dòng))、半自動(dòng)控制和手動(dòng)控制四種?？刂葡到y(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)根據(jù)貨 柜運(yùn)行特點(diǎn)，采用模塊化設(shè)計(jì)方案。 過(guò)載保護(hù)、限位保護(hù)、聯(lián)鎖及互鎖等系統(tǒng)的基本功能 由主程序完成。設(shè)計(jì)有如下子程序：報(bào)警子程序、 X軸運(yùn)行控制子程序、丫軸運(yùn)行控制子 程序、高速計(jì)數(shù)器中斷程序、取貨子程序、卸貨子程序、通信子程序等。 1.6自動(dòng)化貨柜在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展情況 自動(dòng)貨柜的發(fā)展始于20世紀(jì)50年代中葉，在歐洲，德國(guó)亨乃爾公司根據(jù)垂直旋轉(zhuǎn)原 理，開(kāi)始批量

15、生產(chǎn)辦公用的文件柜，用于存放各種式樣的文件和文件夾。由于受到辦公高 度的限制，辦公用的文件柜一般只有 2~3米高，載重也不大，軟件功能也比較簡(jiǎn)單。 到了 70年代，德國(guó)亨乃爾、瑞士卡迪斯等公司相繼開(kāi)發(fā)出工業(yè)用的垂直旋轉(zhuǎn)式自動(dòng) 貨柜，如亨乃爾的 Rotomat和卡迪斯的In dustriver，使自動(dòng)貨柜的應(yīng)用領(lǐng)域有了更大擴(kuò) 展。進(jìn)入80年代，世界市場(chǎng)對(duì)工業(yè)用的垂直自動(dòng)貨柜有了巨大的需求。為了適應(yīng)市場(chǎng)需 求，工業(yè)用的自動(dòng)貨柜比起辦公用的文檔柜有了長(zhǎng)足的發(fā)展，體現(xiàn)在： (1) 更寬：達(dá)到3~6米； (2) 更高：10米以上，可以穿過(guò)多層樓板，每層樓都有出貨口，像電梯一樣； (3) 載重更大

16、，單個(gè)貨架可以載重 750~1 000公斤以上，總載重30噸以上。 在工業(yè)用自動(dòng)貨柜發(fā)展的同時(shí)也出現(xiàn)了一些問(wèn)題： 當(dāng)需要存取一個(gè)貨物時(shí)，所有的貨 物都要轉(zhuǎn)動(dòng)，容易產(chǎn)生重量的不平衡。為了解決這個(gè)問(wèn)題亨乃爾公司為 6米以上的自動(dòng)貨 柜加裝了不平衡顯示裝置。在哪個(gè)貨架增加貨物在哪個(gè)貨架減少貨物，以消除不平衡。 由于上述弊端限制了自動(dòng)貨柜的發(fā)展，所以激發(fā)了新的開(kāi)發(fā)、研究。 90年代，垂直 升降式的自動(dòng)貨柜開(kāi)發(fā)成功，其中最具代表性的是亨乃爾公司的 Lean-Lift和卡迪斯公司 的Shuttle。與旋轉(zhuǎn)式自動(dòng)貨柜相比較，垂直升降式自動(dòng)貨柜有以下優(yōu)點(diǎn)： (1) 存取貨物時(shí)，只有相關(guān)的托盤(pán)運(yùn)動(dòng)。

17、(2) 可以更加有效地利用空間，高度可達(dá) 20米以上。 (3) 完全從使用者的角度出發(fā)的軟件設(shè)計(jì)，功能更強(qiáng)大。 在機(jī)械方面發(fā)展的同時(shí)，軟件的發(fā)展也日趨完善。軟件功能與硬件技術(shù)的完美結(jié)合， 使自動(dòng)貨柜成為現(xiàn)代化工廠中不可缺少的設(shè)備， 也是現(xiàn)代物流系統(tǒng)中具有實(shí)時(shí)管理功能的 倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備。 在工業(yè)發(fā)達(dá)的歐美國(guó)家，自動(dòng)貨柜已得到廣泛應(yīng)用，幾乎沒(méi)有嚴(yán)格的行業(yè)和領(lǐng)域的差 別，各種行業(yè)都可以用。如：辦公用文檔柜，可以用于機(jī)關(guān)事業(yè)單位的人員檔案管理，也 可以用于銀行、保險(xiǎn)公司的資料和客戶檔案以及醫(yī)院的病歷管理等。工業(yè)用的范圍更廣， 包括電子行業(yè)的生產(chǎn)線，汽車(chē)生產(chǎn)線，加工中心的刀具管理，工具、量具管理，零備件

18、庫(kù) 我國(guó)的特點(diǎn)與歐洲、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家有很大的不同。首要的問(wèn)題是觀念，大部分企業(yè) 不知道有這樣一種產(chǎn)品可以存儲(chǔ)物品，可以提高效率，降低成本。其次是經(jīng)濟(jì)條件的制約， 只用自動(dòng)貨柜一次性投資較大，而且，我國(guó)勞動(dòng)力和低價(jià)相對(duì)便宜，這些都限制了自動(dòng)貨 柜的發(fā)展和使用。 國(guó)內(nèi)使用自動(dòng)貨柜的單位，目前大部分是合資、獨(dú)資公司，或者是國(guó)內(nèi)規(guī)模大、效益 好的企業(yè)。它們具有相同的特點(diǎn)：企業(yè)管理水平高，要求貨物的管理精確度高，實(shí)時(shí)性也 高。 今后，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)企業(yè)與國(guó)外企業(yè)的差距桌布縮小。 自動(dòng)貨 柜會(huì)很快進(jìn)入國(guó)內(nèi)經(jīng)營(yíng)、管理較好的企業(yè)，得到更廣泛的應(yīng)用。 目前，國(guó)內(nèi)著名的自動(dòng)貨柜生產(chǎn)廠家有

19、： 德國(guó)的亨乃爾、瑞士的Kardex,美國(guó)的KFI 等一些公司，他們的產(chǎn)品都已經(jīng)來(lái)到中國(guó)。國(guó)內(nèi)供應(yīng)商主要有沈飛、昆船和太原剛玉等。 憑借50年的生產(chǎn)歷史和長(zhǎng)期積累的豐富經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)口產(chǎn)品無(wú)論在質(zhì)量上、性能還是工 藝上都有很大優(yōu)勢(shì)，特別值得一提的是，在軟件的功能方面、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理方面更勝一 籌。但是，國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品在價(jià)格上具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。因此， 目前國(guó)內(nèi)與國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品各有 各的用戶群體：進(jìn)口產(chǎn)品主要滿足獨(dú)資、合資企業(yè)的需求，而國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品主要應(yīng)用在國(guó)內(nèi)企 業(yè)。 自動(dòng)貨柜的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛。既有簡(jiǎn)單的應(yīng)用，如辦公室文檔管理或者小規(guī)模的工 業(yè)品倉(cāng)儲(chǔ)，一臺(tái)或幾臺(tái)自動(dòng)貨柜自成系統(tǒng)或者獨(dú)立操作； 也有復(fù)雜的

20、應(yīng)用，十幾臺(tái)甚至幾 十臺(tái)自動(dòng)貨柜連接成網(wǎng)絡(luò)，再與企業(yè)的物流系統(tǒng)相連接，還可以實(shí)現(xiàn)物流系統(tǒng)的實(shí)時(shí)管理 與網(wǎng)絡(luò)化管理。用戶的需求是不同的，自動(dòng)貨柜的功能也是不同的。不同的產(chǎn)品可以滿足 不同層次用戶的需求。 目前，自動(dòng)貨柜在國(guó)內(nèi)尚處于起步階段，很多企業(yè)并不了解自動(dòng)貨柜的特點(diǎn)與使用自 動(dòng)貨柜所能帶來(lái)的效益。但是，隨著經(jīng)濟(jì)水平的提高和企業(yè)管理水平的不斷提升， 中國(guó)市 場(chǎng)對(duì)自動(dòng)貨柜的潛在需求很大?，F(xiàn)階段，生產(chǎn)廠家應(yīng)當(dāng)共同培育和開(kāi)發(fā)市場(chǎng)，引導(dǎo)用戶認(rèn) 識(shí)到采用自動(dòng)貨柜所帶來(lái)的巨大收益。 相信在3~5年后，自動(dòng)化物流倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備與系統(tǒng)在我 國(guó)將得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，是我國(guó)企業(yè)的物流管理水平躍上新的臺(tái)階。 第2

21、章主體控制結(jié)構(gòu)的選定 在參考的資料中，垂直升降貨柜可分為以下幾個(gè)部分（如圖 2-1所示）：實(shí)現(xiàn)垂直升 降運(yùn)動(dòng)的小車(chē)裝置、實(shí)現(xiàn)水平運(yùn)動(dòng)（即：將貨物由貨架移到小車(chē)或?qū)⒇浳镉尚≤?chē)移到貨架 上）的撥叉裝置、承載貨物托盤(pán)的貨架、控制裝置、操作面板（如圖 2-2所示）以及由電 機(jī)輸出的動(dòng)力傳動(dòng)裝置。其中，作垂直升降運(yùn)動(dòng)的小車(chē)由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)， 做水平運(yùn)動(dòng)的 撥叉是由另外一臺(tái)安裝在小車(chē)上的電機(jī)帶動(dòng)。 小車(chē)和撥叉的運(yùn)動(dòng)都是由傳感器來(lái)發(fā)布信號(hào) 指令，經(jīng)由PLC來(lái)進(jìn)行控制的。 圖2-1垂直升降貨柜結(jié)構(gòu)圖 圖2-2垂直升降貨柜操作面板 為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，便于PLC編程，現(xiàn)將兩側(cè)的相應(yīng)位置托

22、盤(pán)支架設(shè)為在同一高度 （如圖 2-3所示）。在此圖上可以了解垂直升降貨柜的兩個(gè)主要?jiǎng)幼?，小?chē)的垂直升降和撥叉的 水平轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)貨物的所在位置和存、取的不同，水平電機(jī)要選擇不同的旋轉(zhuǎn)方式。 由于本次設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)機(jī)械部分，所以對(duì)控制部分不多做介紹。 貨位 貨位  (2) 鏈輪，鏈條的選定 貨箱的寬度為500mm,為了防止貨箱升降臺(tái)在升降的過(guò)程中碰撞，升降臺(tái)四角各安 裝一個(gè)導(dǎo)輪。初定鏈輪分度園直徑為350,鏈條帶有延伸片的那個(gè)型號(hào)。 查《機(jī)械師設(shè)計(jì)手冊(cè)》為了保證鏈輪的強(qiáng)度和旋轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性。鏈輪的齒數(shù)定為 20.由 公式d= 一p 得 350= .180 sin Z .1

23、80 sin 20 P=53.55 查《機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》P525選取分度園節(jié)距為50.8的鏈輪； 鏈條的選取：查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》 P212表13-9選12A型號(hào)的鏈條; 節(jié)距 P=19.05; 滾子外徑 D仁22.78; 極限載荷 Q=31100N; 鏈條每米質(zhì)量 m=1.5kg； 內(nèi)鏈節(jié)寬 b仁31.55； 銷軸直徑 d2=14.27; 套筒內(nèi)徑 b1=14.32; 內(nèi)鏈節(jié)外寬 b2=45.27; 外鏈節(jié)內(nèi)寬 b3=45.26; 銷軸長(zhǎng)度 L=65.5; 銷軸止鎖端加長(zhǎng)量 b7=7.9; 鏈條通道高度 h仁48.47; 內(nèi)鏈條通道高度 h2=48.26;

24、外鏈板與鏈板高度 h3=41.66; 鏈條強(qiáng)度的校核： 主動(dòng)軸與從動(dòng)軸的中心距 a=320; 鏈條的總長(zhǎng) L=n D+2a L=3.14 %.343+2 1.2; L=2.93m; 貨物的質(zhì)量為 60 kg; 總質(zhì)量 M=80kg; 受力 F=8OX1O=8OON; 因?yàn)?800<31100; 所以鏈條符合要求。 (3) 主軸的計(jì)算 主軸材料為45#許用最大切應(yīng)力為S =70MP; 按需用彎曲應(yīng)力驗(yàn)算傳動(dòng)軸危險(xiǎn)界面的 強(qiáng)度條件為：由彎矩所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力應(yīng)不 超過(guò)許用彎曲應(yīng)力。 因?yàn)榇屋S是對(duì)稱的所以計(jì)算一側(cè)即可。 M=P< 0.25+P 為.25; M=800

25、X0.25+800 X.25 M=1200Nm 主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩M9= F R=800>0.2=160 組合扭矩Mz=1210Nm; 受力處的橫截面積S=n 20^20 S=1256mm； 應(yīng)力 MZ T =—— S 1200 1256 t =MPA ; 因?yàn)?<70; 所以主軸強(qiáng)度符合要求。 從動(dòng)軸強(qiáng)度的校核 從動(dòng)軸的材料為45#;最大拉應(yīng)力為10; 經(jīng)分析得:從動(dòng)軸上受的載荷小于主動(dòng)軸上的載荷，所以，從動(dòng)軸的強(qiáng)度，滿足條件即 可。 鏈條的質(zhì)量： 查教材《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》P212表 13-9得 型號(hào)12A鏈條：極限載荷Q=31100N; 每米長(zhǎng)質(zhì)量Q=1.

26、5kg； 鏈條的總長(zhǎng)度L=10m; 鏈條的質(zhì)量M 2=LXQ 4M 2=15kg; 貨箱軸的質(zhì)量M3=20kg； 貨箱的質(zhì)量M 4 =30kg; 在一根軸上的所受的最大力 Fmax=(50+15+20) 10 Fmax=850N; 軸的橫截面積s=nioxio S=314mm； 應(yīng)力T = S 850 T= 314 T== 因?yàn)?.7<10 所以從動(dòng)軸符合要求 (4) 選擇傳動(dòng)件 運(yùn)動(dòng)速度V=0.2m/s，鏈輪的軸心到貨箱的軸心的距離為250mm鏈輪的角速度 V 0 2 2兀 Wd = =0.8rad /s ;電動(dòng)機(jī)的角速度 W=136X =142

27、 rad /s ; 降速比為64 R 0.25 60 1,鏈輪的確定 初定主鏈輪的分度圓直徑為120,由公式d=—得 .180 sin Z 120=一P 得 .180 sin 20 p=18.73 查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》P212表13-9應(yīng)選型號(hào)為12A的鏈條。 節(jié)距P=19.05mm 滾子外經(jīng)d1=11.91mm 極限載荷Q9 (單排)=31100N ;每米長(zhǎng) 質(zhì)量為1.5kg。 主動(dòng)鏈輪的節(jié)距P=19.05，齒數(shù)Z=20b 分度圓直徑 d= P .180 sin 20 d=124 齒頂圓直徑 dami n=d+1.25p-d 1 dam in=145

28、 齒根圓直徑 d f =d-d 1 d f=113 寬度定為20mm 2,鏈條的較核 計(jì)算鏈條的拉力F1 已知力矩M=175Nm鏈輪分度圓直徑為0.248m.半徑=0.124m,由公式M=FL 400=0.124 x F F=3225N 兩個(gè)鏈輪的中心距為A=520 粗略計(jì)算鏈條長(zhǎng)度L=R二?R2二，2A L=1.6m ; 鏈條自重G=mg G=16N ; 拉力 F=3241N 因?yàn)?3241<32110; 所以鏈條符合要求。 3，升降臺(tái)傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì) 因?yàn)樨浵鋸呢浌裣潴w到升降臺(tái)的運(yùn)動(dòng)是滑動(dòng)，滑動(dòng)系數(shù)為 0.02，貨箱滿載時(shí)質(zhì)量為 55kg；所以把貨物從貨柜

29、拖到升降臺(tái)上所用的力很小。 升降臺(tái)上傳動(dòng)軸直徑為15mm所以 升降臺(tái)上傳動(dòng)軸不用校核。 3.3選擇電機(jī) 當(dāng)貨柜升降臺(tái)上貨物滿載時(shí)，所需電機(jī)功率最大。 G= (M+m) Xg=700N; P=FV=700X0.3=210W; M=FL=700X 0.25=175Nm； P 由公式M =9550 ; N 得 P=13W; 總功率 p1=223W; 經(jīng)查手冊(cè)得知：深溝球軸承的傳動(dòng)效率為0.99,鏈條的傳動(dòng)效率為0.7,渦輪蝸桿的傳 動(dòng)效率為0.5。 223 電機(jī)的計(jì)算功率：Plt= 4 2 =950W; 0.99 沢0.5漢0.7 為了使貨架能輕松起動(dòng)，所以選擇功率

30、為1.5KW的電機(jī)。查《機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》P1199 選用型號(hào)為ZD22-4的電機(jī)(如圖)，額定功率為1.5KW，轉(zhuǎn)速為1360r/min，額定電壓為380V， 額定頻率為50HZ,負(fù)載持續(xù)率為25%質(zhì)量為38kg，機(jī)身總長(zhǎng)L=375mm,主軸的外身量 E=30mm,固定肋的外周直徑為290mm,機(jī)身直徑為210mm。 3.4貨箱結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 貨箱主要用來(lái)盛放貨物。貨物在存取時(shí)需要由貨箱在貨柜箱體支撐軌道上滑動(dòng)， 所以， 貨箱與箱體支撐軌道的接觸面比較光滑。箱體貨箱厚度為 20毫米的鋼板，貨箱結(jié)構(gòu)科學(xué)， 加之每個(gè)貨箱的質(zhì)量為20千克每個(gè)貨箱載荷僅為60千克。貨箱強(qiáng)度能達(dá)到要求，無(wú)需校 核，

31、。貨箱俯視圖如圖3-2所示 圖3-2貨箱 第4章垂直升降貨柜的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 貨架的控制和管理系統(tǒng)一般采用計(jì)算機(jī)控制和管理， 視垂直升降貨柜的不同情況，采 取不同的控制方式。有的倉(cāng)庫(kù)只采取對(duì)垂直升降貨柜的單臺(tái) PLC控制，機(jī)與機(jī)無(wú)聯(lián)系；有 的倉(cāng)庫(kù)對(duì)各單臺(tái)垂直升降貨柜進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)控制。 更高級(jí)的垂直升降貨柜的控制系統(tǒng)采用集中 控制、分離式控制和分布式控制，即由管理計(jì)算機(jī)、中央控制計(jì)算機(jī)和垂直升降貨柜 、 出入庫(kù)輸送等直接控制的可編程控制器組成控制系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)只針對(duì)單臺(tái)垂直 升降貨柜。 如圖4-1所示，在PLC通電后，選擇“取貨”按鈕，貝U取貨的主控電路即可開(kāi)通，再 選擇了

32、相應(yīng)的貨位按鈕后，兩電機(jī)就依次發(fā)生作用。它們?yōu)椋涸谂袛喑鲐浳坏乃趯游粫r(shí)， 則相應(yīng)的電路接通，垂直電機(jī)正轉(zhuǎn)到達(dá)目的地時(shí)，停止運(yùn)動(dòng)；則水平電機(jī)開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，它的 正、反轉(zhuǎn)取決于我們所選擇的貨位的輔助繼電器， 從而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確取貨；當(dāng)取貨完畢后，垂 直電機(jī)反轉(zhuǎn)，運(yùn)動(dòng)到貨口層，再由水平電機(jī)反轉(zhuǎn)，將貨物送出由小車(chē)送到貨口。而對(duì)于 1 號(hào)貨位，水平電機(jī)只需逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)兩次即可將貨物由貨位送到，貨口整個(gè)取貨過(guò)程結(jié)束。 對(duì)于存貨如圖4-2所示而言，只是在選擇貨位之前先發(fā)生一次順時(shí)針旋轉(zhuǎn)， 將貨物由貨口 移到小車(chē)上，其他環(huán)節(jié)與取貨相似在此就不再贅述。 由于本設(shè)計(jì)主要針對(duì)垂直升降貨柜的 機(jī)械結(jié)構(gòu)部分，所以對(duì)控制部分只簡(jiǎn)單介紹存取貨的流程圖，對(duì)其余控制部分不做詳細(xì)介 紹。 圖4-1取貨流程圖 -18 - X0 圖4-2存貨流程圖 -19 - -18 -