提高堆垛機(jī)工作效率的技術(shù)研究

曹玲芝　劉紹坤

摘要：文章通過對自動化物流系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備堆垛機(jī)進(jìn)行了研究，改進(jìn)了堆垛機(jī)的變頻調(diào)速方式和超尺寸檢測系統(tǒng)，提高了堆垛機(jī)的運(yùn)行效率。

關(guān)鍵詞：堆垛機(jī)；超尺寸檢測；光柵；變頻調(diào)速

中圖分類號：TH246

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1006－8937(2009)16－0022－02

玉溪紅塔集團(tuán)的自動物流系統(tǒng)自投入使用以來，整套系統(tǒng)運(yùn)行基本正常，保證了卷煙生產(chǎn)和卷煙銷售工作的順利進(jìn)行。經(jīng)過八年多的運(yùn)行，隨著對系統(tǒng)的不斷了解和認(rèn)識的提高，我們發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)還是存在著一些不太完善的地方，假如對它進(jìn)行一些技術(shù)改造，將可以提高系統(tǒng)的工作效率，可以更好地為卷煙生產(chǎn)和卷煙銷售做好服務(wù)。文章將對堆垛機(jī)的變頻改造作進(jìn)一步的研究。

1堆垛機(jī)簡介

自動化立體倉庫的出現(xiàn)是物流技術(shù)的一個劃時代的革新。它不僅徹底改變了倉儲行業(yè)勞動密集、效率低下的落后面貌，而且大大拓展了倉儲的管理概念，并使倉儲管理由簡單的保管型向綜合的流通型方向發(fā)展。堆垛機(jī)是自動化立體倉庫的主要搬運(yùn)設(shè)備，是實(shí)現(xiàn)立體倉庫高效、安全、可靠運(yùn)行的關(guān)鍵機(jī)構(gòu)之一。它在高層貨架的巷道內(nèi)來回穿梭運(yùn)行，負(fù)責(zé)貨物在立體倉庫貨位的存放和取出。玉溪紅塔集團(tuán)生產(chǎn)二部的物流系統(tǒng)共有八臺堆垛機(jī)，其中三臺輔料堆垛機(jī)、五臺成品堆垛機(jī)。由于輔料的堆碼比較緊密，重量也比較輕，工作效率較高。下面主要對成品堆垛機(jī)進(jìn)行分析研究。

2堆垛機(jī)存取成品的不可靠因素分析及改造方案

在自動物流的正常作業(yè)過程中，堆垛機(jī)在存取整托盤卷煙成品時，常常會發(fā)生整托盤成品歪斜的故障，甚至?xí)l(fā)生整盤成品從高架上翻倒下來，究其原因主要有幾個方面：一是堆垛機(jī)的提升控制方法落后，在水平和縱向的定位不準(zhǔn)，造成倒塌。二是堆垛機(jī)超尺寸檢測系統(tǒng)不完善造成成品翻倒。三是由于其他各種因素造成成品翻倒，第三種情況由于所占比例非常小，故不在文章分析之列。

2.1堆垛機(jī)提升控制方法落后造成成品倒塌現(xiàn)象分析

原來設(shè)計堆垛機(jī)的載貨臺提升控制是由提升電機(jī)直接驅(qū)動，由于是直接驅(qū)動，載貨臺與成品卷煙在堆垛機(jī)運(yùn)行起步時有一個速度突變，即從0m／min到最高速的60m／min。根據(jù)物體運(yùn)動的規(guī)律，相鄰的兩個物體在速度突變時，會產(chǎn)生相對位移，在此主要是成品與成品之間會產(chǎn)生滑動，造成倒塌。二是在減速階段，在即將到達(dá)預(yù)存取貨位時，堆垛機(jī)的速度又從60m／min到0m／min，由于又是突變，煙箱之間又會產(chǎn)生相對滑動。同時，堆垛機(jī)在水平和垂直方向上也造成定位誤差。堆垛機(jī)的伸叉伸出時會頂在貨架上，也造成倒塌。在實(shí)際使用中，盡管發(fā)生這種現(xiàn)象的頻率不太高，但每次倒塌卻造成很大的損失，一方面損壞了卷煙成品，另一方面給庫區(qū)設(shè)備及工作人員的人身安全帶來極大威脅。所以，降低煙箱倒塌事故率，提高堆垛機(jī)的運(yùn)行效率，是我們的技改方向。

2.2堆垛機(jī)提升控制方法落后改造

從上面的分析可以看出，堆垛機(jī)提升系統(tǒng)控制的主要問題是沒有速度過度。為了解決這個問題，我們制定了一套改進(jìn)方案，為堆垛機(jī)進(jìn)行變頻器改造。經(jīng)過方案論證和查閱相關(guān)資料，決定選定羅克韋爾(rockwell)公司的1336FORCE為備選變頻器。

變頻器的工作原理：1336FORCE變頻器由主電路和控制電路構(gòu)成，主電路包括整流電路和逆變電路，主電路把工頻電流(50Hz或60Hz)變換成工作所需頻率的交流電流，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速運(yùn)行。變頻器輸入輸出波形是由其工作原理決定的，變頻器的工作原理與電機(jī)的選擇、周圍設(shè)備的配置及其電流、電壓的測量等有緊密的關(guān)系。

圖1為加裝變頻器后的工作原理圖，經(jīng)過改造后，堆垛機(jī)的提升速度控制過程從原來的一個變成三個，即低頻啟動階段、正常提升階段、低頻停止階段。從而避免了速度突變，保障了設(shè)備和成品的安全。加裝變頻器改造后堆垛機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：避免了電壓和頻率的突變，減少了工頻電壓對電機(jī)的沖擊；提高了堆垛機(jī)提升時的平穩(wěn)性；增加了系統(tǒng)的安全性。

2.3堆垛機(jī)的超尺寸檢測系統(tǒng)不完善造成的成品翻倒現(xiàn)象分析

為了保障在卷煙成品在出入庫過程中的安全，堆垛機(jī)原來設(shè)計有超尺寸安全檢測。堆垛機(jī)的超尺寸檢測系統(tǒng)由10組對射式傳感器組成。10組傳感器分布于卷煙成品的兩側(cè)的外形支架上，其中在每側(cè)面相應(yīng)的位置安裝有5組，如圖2所示。圖2是左側(cè)面上傳感器的分布情況。圖中，S4-S4′用于檢測成品煙或空托盤是否超高；S1-S1′，S2-S2′，S3-S3′三對檢測器用于檢測垂直側(cè)面是否超出預(yù)定尺寸。由于垂直面檢測是在卷煙成品的裝卸過程中完成，超尺寸檢測準(zhǔn)確，沒有盲區(qū)。S5-S5′檢測器用于檢測斜面超尺寸，可見，圖中所示區(qū)域1，2，3，4即為檢測“盲區(qū)”，在這些“盲區(qū)”內(nèi)，超尺寸的卷煙成品不能被堆垛機(jī)的超尺寸檢測網(wǎng)檢測到，如圖2所示。

這些沒有被檢測到的超尺寸卷煙成品，如果被擺放到貨架上，極易被來回穿梭行走在巷道內(nèi)的堆垛機(jī)在存取貨物時發(fā)生碰撞，從高空掉落。

2.4堆垛機(jī)超尺寸檢測系統(tǒng)的完善改造

如上所述，堆垛機(jī)超尺寸檢測系統(tǒng)的缺陷主要在于存在著嚴(yán)重的檢測“盲區(qū)”，部分嚴(yán)重超尺寸的卷煙成品在未經(jīng)處理的情況下就被擺放到貨架上，后又被來回存取貨物的堆垛機(jī)撞倒。為了消除檢測“盲區(qū)”，我們制訂出了以“平面式”檢測方式替代原先的“點(diǎn)對點(diǎn)對射式”檢測方式的解決方案。

所謂“平面式”檢測方式，是相對于傳統(tǒng)的“點(diǎn)對點(diǎn)對射式”檢測方式而言的。即所使用的檢測器能對某一平面區(qū)域進(jìn)行全面檢測而不是僅檢測這一區(qū)域內(nèi)的一條線或幾條線。經(jīng)過查閱相關(guān)技術(shù)資料，我們選定了一種理想的“平面式”檢測器，即模數(shù)光柵檢測器(Modular LightGrid)，MLG光柵檢測器為施耐克公司的產(chǎn)品。其工作原理與點(diǎn)對點(diǎn)對射式傳感器的工作原理基本一致，主體設(shè)計是由一塊發(fā)射板和一塊接收板組成。發(fā)射板向接收板發(fā)射紅外線光束，從而實(shí)現(xiàn)對兩塊板所構(gòu)成的矩形平面內(nèi)的超尺寸物體檢測。紅外線光束間的間離可以自由設(shè)定，間距的大小決定模數(shù)光柵檢測器的檢測精度。

通過實(shí)地測量得知，卷煙成品外加承載托盤高度為1700mm，一件煙的最小外形尺寸為240mm，所以，調(diào)整光柵間距為50mm，選擇最大檢測高度為1750mm的MLG5-1750型模數(shù)光柵檢測器作為堆垛機(jī)的超尺寸檢測器。

2.5安裝位置的設(shè)計

8年多的使用情況表明，卷煙成品超尺寸的情況在前、后兩個面上很少發(fā)生，超尺寸的情形主要發(fā)生在左、右兩個側(cè)面。為了節(jié)約成本，前、后兩個面檢測與超高檢測沿用原用的四對傳感器。在左右兩個側(cè)面上各安裝一組MLG光柵檢測板。

圖3所示為在左側(cè)面安裝光柵檢測器的情況圖。從圖上我們可以清楚的看出，使用光柵檢測器能有效地消除原來的四塊檢測盲區(qū)。

通過實(shí)驗和試運(yùn)行證明，技術(shù)改造以后，使用光柵檢測器來檢測卷煙超尺寸，檢測效果明顯。①能夠很好地解決超尺寸檢測有盲區(qū)、安全性不高的問題；②檢測器的抗干擾能力更強(qiáng)，保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行；③檢測器安裝簡潔、智能化更高，減少操作維修人員的查找、排除故障時間，提高設(shè)備工作效率；④改造成本不大，用較小的技改代價換來更高的設(shè)備效率。

4結(jié)語

綜上所述，其實(shí)要解決堆垛機(jī)工作效率不高的方法還多，這里只是分析了其中的一種，更多的內(nèi)容有待下一次做更深層次的研究。通過這次改造，提高了堆垛機(jī)的工作效率，降低了卷煙的損耗，充分發(fā)揮整套設(shè)備的性能，解決了自動化物流系統(tǒng)效率不高的瓶勁問題。為后來在此方面研究者奠定了一定的基礎(chǔ)。