自動化立體倉庫系統(tǒng)設計--堆垛機及其防墜落裝置及其安全系統(tǒng)、水平運行裝置、機架設計含6張CAD圖

自動化立體倉庫系統(tǒng)設計-堆垛機及其防墜落裝置及其安全系統(tǒng)、水平運行裝置、機架設計含6張CAD圖,自動化,立體倉庫,系統(tǒng),設計,堆垛,及其,墜落,裝置,安全,水平,運行,機架,CAD 自動化立體倉庫系統(tǒng)文獻綜述摘要隨著自動化信息技術的發(fā)展，以及當今產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大和競爭的日益增強，自動化立體倉庫系統(tǒng)也愈發(fā)受到關注并獲得廣泛的應用，尤其是在物流運輸方面。堆垛機是整個立體倉庫的核心，是倉庫中最關鍵的起重、搬運設施，本文介紹了雙立柱有軌巷道式堆垛機的結構設計，重點是立體堆垛機的安全系統(tǒng)，水平運行裝置，以及機架的設計。關鍵詞: 物流，自動化立體堆垛機，起重14目錄摘要2一、前言4二、國內(nèi)外自動化倉儲系統(tǒng)研究狀況及發(fā)展趨勢52.1國外研究狀況52.2 國內(nèi)研究狀況52.3自動化倉儲系統(tǒng)的發(fā)展趨勢6三、研究任務83.1堆垛機的分類83.2雙立柱堆垛機的機架結構83.3堆垛機的安全系統(tǒng)93.4堆垛機的行走機構93.5堆垛機的控制元件9四、總結10參考文獻11一、前言我國自動化立體倉庫的發(fā)展起步較晚，國內(nèi)第一座自動化立體倉庫是鄭州紡織機械冷作二車間的模具庫，建成于1974年2月，該廠首次利用倉儲技術，改建了立體倉庫，設有3排貨架組成一條U形巷道投入使用，并取得了明顯的經(jīng)濟效益。但目前，我國倉儲自動化設施的普及率還比較低，企業(yè)大手筆投入建造自動化立體倉庫的屈指可數(shù)。在國內(nèi)，自動化立體倉庫的建造成本較高，并且除硬件之外，自動化立體倉庫的運行成本，如自動叉車、電腦集成、揀貨系統(tǒng)、信息控制系統(tǒng)等成本也相當高。自動化立體倉庫系統(tǒng)的出現(xiàn)與發(fā)展，必然是與工業(yè)、科技的開展相順應的。生產(chǎn)生活中的高度機械化和自動化一定會使得物資的供給和分配及時、迅速、精確。立體化倉庫技術能否會得到快速的應用和開展，已成為現(xiàn)代設計中的一個全新挑戰(zhàn)。隨著科學技術的進步，倉庫技術將向系統(tǒng)化、自動化、無人化方向開展，倉庫管理也將向計算機化、網(wǎng)絡化、智能化的趨向進展。 二、國內(nèi)外自動化倉儲系統(tǒng)研究狀況及發(fā)展趨勢2.1國外研究狀況：相對而言，國外對物流的研究時間較長，已經(jīng)形成一個比較完整的體系，對自動化立體倉庫的設計仿真的研究也較為全面。自動化立體倉庫雛形產(chǎn)生于60年代的美國， 第一代機械式立體倉庫系統(tǒng)，操作人員通過電器開關按鈕來控制機械設備進行出入庫作業(yè)，實現(xiàn)了搬運機械化；此后，自動化倉庫在歐美一些發(fā)達國家和日本迅速發(fā)展起來。隨著PLC, AS/ RS, AGVS, Barcode Scanner等設備在立體倉庫的應用，實現(xiàn)了控制自動化；計算機技術在自動化立體倉庫的應用，又催化了集成化立體倉庫系統(tǒng)的產(chǎn)生，形成了由管理級，監(jiān)控級，控制級組成的三級分布式控制結構，上位管理機協(xié)調(diào)控制整個倉庫系統(tǒng)的出入庫作業(yè)和庫存管理，并且與下位工廠計算機信息關聯(lián)網(wǎng)相聯(lián)結，實現(xiàn)管理微機化；90年代，第四代智能型立體倉庫系統(tǒng)，可實現(xiàn)對出入庫任務和倉庫信息的全自動處理，而且還可根據(jù)生產(chǎn)計劃報表分析、制定出所需材料與勞動力，并依據(jù)物資的現(xiàn)有庫存量提出適當?shù)慕ㄗh等；目前自動化立體堆垛機正在向 “3I”（inelligent, integrated, information）倉庫系統(tǒng)過渡和發(fā)展1415。2.2 國內(nèi)研究狀況：我國自動化立體倉庫的發(fā)展起步較晚，國內(nèi)第一座自動化立體倉庫是鄭州紡織機械冷作二車間的模具庫，建成于1974年2月，該廠首次利用倉儲技術，改建了立體倉庫，設有3排貨架組成一條U形巷道投入使用，并取得了明顯的經(jīng)濟效益。但目前，我國倉儲自動化設施的普及率還比較低，企業(yè)大手筆投入建造自動化立體倉庫的屈指可數(shù)。在國內(nèi)，自動化立體倉庫的建造成本較高，并且除硬件之外，自動化立體倉庫的運行成本，如自動叉車、電腦集成、揀貨系統(tǒng)、信息控制系統(tǒng)等成本也相當高。其次是成本與效益問題，我國勞動力資源豐富而廉價。因此，國內(nèi)企業(yè)與國外企業(yè)對物流投入的迫切感不一樣?，F(xiàn)在，我國的自動化立體倉庫大部分是簡易的中低層小型分離式倉庫。貨架只有單元貨架和重力貨架兩種。作業(yè)方式幾乎都是巷道堆垛機配以小車、叉車或輸送機等周邊設備。這些倉庫主要分布在機械制造業(yè)，其次是商業(yè)、電氣行業(yè)。自動化立體倉庫在經(jīng)歷了人工倉儲階段、機械化倉儲階段、自動化倉儲階段和集成自動化倉儲階段之后，正朝著智能自動化倉儲階段發(fā)展14。2.3自動化倉儲系統(tǒng)的發(fā)展趨勢現(xiàn)如今，具有高速小型化，反應速度快以及柔性化的存貨處置系統(tǒng)的小型自動化立體倉庫已經(jīng)成為開展的趨向之一。由于具有新的外觀和更高性能的設備不時地呈現(xiàn)，堆垛機也就需要具有更高的定位精度，更強的搜索能力以及更快的運轉(zhuǎn)速度，從而縮短出入庫操作的周期，取得更大的營銷利潤。信息傳輸和處理速度，是目前自動化倉儲系統(tǒng)開展上的另一個重點，主要表現(xiàn)在普遍采用最新光電掃描技術，如采用射頻數(shù)控通訊技術，新的高效光通迅器等，來完成數(shù)據(jù)的采集，處理和信息交換，需要在存取和發(fā)送信息時做到快速、實時、牢靠及精確。同時，人工智能和專家系統(tǒng)也大量地運用到自動化倉儲系統(tǒng)中13。自動化立體倉庫在企業(yè)的普遍應用將為企業(yè)進一步在的綜合經(jīng)濟效益發(fā)揮著極其重要的作用。堆垛機的使用是為了提高效率，節(jié)省人力，降低損失。小型堆垛機適用于比較小的倉庫，體積較小，占用空間小，能夠提高搬運的速度，堆垛的效率越高，就越可以降低企業(yè)的成本而且更易于操作。近些年來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展和技術的進步，物流內(nèi)涵的不斷擴展，技術都在不斷地改善和提高，企業(yè)物資倉儲的手段也在不斷的改善，自動化立體倉庫已成為當今企業(yè)發(fā)展的強勁趨勢?？s短物流時間、節(jié)省物流費用、提高物流效率、使物流組織合理化是經(jīng)濟發(fā)達國家物流發(fā)展的共同特征。自動化立體倉庫系統(tǒng)是現(xiàn)代物流系統(tǒng)的一個重要組成部分，廣泛應用于各行各業(yè)中。目前，它已經(jīng)成為企業(yè)生產(chǎn)和管理信息化的標志之一。自動化立體倉庫是現(xiàn)代物流中的重要組成部分，它是在不直接進行人工處理的情況下自動存取物料的系統(tǒng)，是現(xiàn)代工業(yè)社會發(fā)展的高科技產(chǎn)物，對提高生產(chǎn)率、降低成本、提高搬運效率、節(jié)省人力都有著重要意義。 我們在采用倉儲技術的過程中，要充分結合我國的實際情況，把倉庫建設現(xiàn)代化與倉庫管理現(xiàn)代化緊密聯(lián)系起來，逐步提出一套適合我國國情的方案，從而大力促進我國自動化立體倉庫的發(fā)展。未來世界經(jīng)濟發(fā)展與可持續(xù)發(fā)展并存 ,且國際競爭日趨激烈 ,綠色物流將成為中國物流業(yè)的發(fā)展主流7。而智能化，綜合化，信息化也是我國物流倉儲及堆垛機未來發(fā)展的主要方向。 三、研究任務本課題的主要任務是對自動化立體倉庫系統(tǒng)的堆垛機及其防墜落裝置及其安全系統(tǒng)、水平運行裝置、機架等進行設計。3.1堆垛機的分類：目前，巷道式堆垛機按照結構，支撐方式和運行方式進行劃分，因此，選擇設計的堆垛機應從這三方面進行考慮。按照運行方式可分為直線型有軌巷道式堆垛機和曲線型有軌巷道式堆垛機，按支撐方式可以分為懸掛型有軌巷道式堆垛機和地面支撐型有軌巷道式堆垛機。按機械結構劃分可分為雙立柱有軌巷道式堆垛機和單立柱有軌巷道式堆垛機。由于直線型相對于曲線形可以實現(xiàn)高速運行，能夠滿足高頻率出入庫的立體倉庫作業(yè)，結構設計較為簡單，因此在運行方式上選擇直線型:在支撐方式上地面支撐型與懸掛型相比較，需要考慮立柱主要軌道平面內(nèi)的彎曲強度，但是由于驅(qū)動裝置均在下橫梁上，容易保養(yǎng)和維護，因此支撐方式上選擇地面軌道式支撐。在機械結構上雙立柱有軌巷道堆垛機大體由兩根立柱、上橫梁、下橫梁和的載貨臺組成，這種堆垛機的最大優(yōu)點就是強度和剛性都比較好，能快速起、制動，并且運行平穩(wěn)。一般用在起升高度較高、起重量較大和水平運行速度較高的立體倉庫中，其缺點是自重較大。單立柱有軌巷道堆垛機的機架由一根立柱、下橫梁和上橫梁構成。整機重量較輕，消耗材料少，因此制造成本相對較低，但是剛性稍差。由于載貨臺和貨物對立柱有偏心作用，以及行走、制動時產(chǎn)生的水平慣性力作用，使單立柱有軌巷道堆垛機在使用上有較大的局限性。不適于起重量大和水平運行速度高的堆垛機5。3.2雙立柱堆垛機機架結構：雙立柱堆垛機由兩根立柱和上橫梁、下橫梁組成一個長方形框架。立柱形式有方管和圓管。雙立柱堆垛機最大的優(yōu)點就是強度和剛性都比較好，并且運行平穩(wěn)。一般對于起升高度較高、起重量較大和水平運行速度高的立體倉庫堆垛機多采用雙立柱結構。雙立柱堆垛機的起升結構普遍采用鏈條傳動，由電機減速機驅(qū)動鏈輪轉(zhuǎn)動，通過鏈條牽引載貨沿立柱作升降運動14。3.3 堆垛機的安全系統(tǒng)：堆垛機作為一種起重機械，它在又高又窄的巷道內(nèi)高速運行，為避免對人身及設備造成威脅，堆垛機必須具備一套完善的硬件及軟件安全保護措施。對于其安全系統(tǒng)可分別從機械保護和電氣保護入手12。對于堆垛機的三維運行，采用在其軌道終端安裝橡膠緩沖器，防止其在失控時造成損失；由于鋼絲繩的使用是有壽命的，當鋼絲繩使用時間過長或者過載時容易突然斷裂，這時防墜落裝置就很重要了，本設計采用銷式安全防墜落裝置；對于貨叉的伸縮設置了力矩限制器，當貨叉超載時，傳動軸打滑，電機空轉(zhuǎn)，從而保護了貨叉電機；以及還設置了電氣保護裝置如：水平運行強制換速開關和限位保護開關。3.4堆垛機的行走機構：堆垛機的行走機構需要通過存儲貨物的質(zhì)量，出入庫能力，運行速度等原始數(shù)據(jù)進行設計。堆垛機的行走機構是堆垛機水平運行的驅(qū)動裝置。一般由電動機、聯(lián)軸器、制動器、減速箱和行走車輪組成。下橫梁是一個利用隔板焊接而成的結構，可以有效防止結構出現(xiàn)彎曲和扭轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。下橫梁上安裝了兩個球墨鑄鐵制成的走輪。走輪和轉(zhuǎn)動軸之間以一定錐度的形式進行非剛性連接。轉(zhuǎn)動軸采用抗磨軸承，這些軸承設置在焊接或螺栓法蘭的軸承箱內(nèi)，便于隨時加注潤滑劑。在走輪區(qū)域安裝了可調(diào)節(jié)的導向輪對設備在下導軌上的移動起到了導向作用6。3.5堆垛機控制元件：巷道堆垛機作為能動的機械，自然少不了控制元件，其控制元件簡稱PLC,是一種專門為適應工業(yè)環(huán)境而設計的控制計算機系統(tǒng)。它自1969年問世以來，隨著微電子技術，集成電路技術，微處理器技術和微計算機技術的發(fā)展，已經(jīng)取得了巨大的進步?，F(xiàn)在的PLC不僅已經(jīng)超過了設計的初衷(即替代繼電接觸器)，用邏輯編程取代了硬連線邏輯，而且在容量，速度，功能和通信能力等方面都有了相應的增強?，F(xiàn)在的PLC采用了功能強大的高檔微處理器(如16位，32位微處理器)，處理速度快，存儲容量極大增加10。四、總結隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，有軌巷道堆垛起重機技術也在不斷提高和完善。世界主要工業(yè)國家都把著眼點放在開發(fā)性能可靠的新產(chǎn)品和采用高新技術上，更加注重實用性和安全性。在使堆垛機具有更高定位精度的同時，提高運行速度，以獲得更短的操作周期和更大的生產(chǎn)能力。在現(xiàn)代的物流倉儲系統(tǒng)中，自動化立體倉庫應用日益廣泛。而堆垛機性能的優(yōu)劣，對整個立庫的正常運行起著重要的作用。在自動化立體倉庫中設計出造價低廉、工作可靠的堆垛機替代原有倉庫的控制和管理，能更加適應某些中小企業(yè)要求投資少見效快的目標。作為自動化立體倉庫的核心部件，堆垛機負擔著全部出庫、進庫、盤庫等任務。自動化立體倉庫的發(fā)展就是以堆垛機的發(fā)展為主要標志。從發(fā)展來看，建立堆垛機與倉庫之間的實時連接，是目前自動化倉庫的主流趨勢。參考文獻：1 劉遠偉，何民愛.物流機械M北京:機械工業(yè)出版社2006:2 宋偉剛.物流工程及其應用M北京:北京大學出版社，20133 劉昌祺，董良.自動化立體倉庫的設計M .北京:機械工業(yè)出版社，20044 陳娟鐘，永彥。堆垛機控制系統(tǒng)關鍵技術的研究與實現(xiàn)J,梧州學院學報，2008.5 周奇才，黃小明巷道堆垛機安全機構的設計J，上海鐵道學院學報，2014.6 余華，汪浩.有軌巷道堆垛機水平運行機構的設計J，機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2014，7 李霞, 朱煜明. 自動化立體倉庫動態(tài)貨位分配建模與仿真J. 物流科技, 2016, 39(003):131-136.8 徐格寧，起重運輸機金屬結構設計.機構工業(yè)出版社、北京20179 尹軍琪巷道堆垛機結構優(yōu)化設計，起重運輸機械北京。201510 周奇才，巷道堆垛機的結構計算，起重運輸機械.北京. 2014 11 孟祥如. 小型堆垛機斷鏈保護機構與控制系統(tǒng)的研究D. 山東科技大學.12 馬春熠.巷道式堆垛機自控系統(tǒng)中心有關問題的研究J.沈陽航空工業(yè)學院學報,2011.13 李西剛. 自動化立體倉庫中堆垛機結構設計與控制技術研究D. 沈陽理工大學, 2014.14 蔣蕊聰. 自動化立體倉庫J. 中國儲運, 2007, 000(009):73-75.15 張德民, 張慧慧. PLC在物流傳輸自動線中的應用J. 微計算機信息, 2011, 17(3):45-46.16 楊宏, 江進國. 自動化立體倉庫堆垛機的設計J. 起重運輸機械, 2014, 000(006):14-16.17 王余冬.小型有軌巷道堆垛機參數(shù)化設計系統(tǒng)開發(fā)M.山東：齊魯工業(yè)大學，202018 唐阿君.自動化立體倉庫系統(tǒng)規(guī)劃設計M.廣東：華南理工大學，201619 李林.PLC的工業(yè)自動化立體倉庫控制系統(tǒng)設計J.合肥：神華黃驊港務有限責任公司，201820 陳小元.基于MAS的多AGV自動化立體倉庫系統(tǒng)設計J.江蘇：常州工學院，2005