剪式液壓升降直線穿梭車在物流系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

李增文/文

剪式液壓升降直線穿梭車在物流系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

李增文/文

傳統(tǒng)的直線穿梭車在物流行業(yè)中的應(yīng)用一般為從同一高度的不同站點(diǎn)取放托盤貨物，本文基于直線穿梭車的設(shè)計(jì)理論，介紹了傳統(tǒng)直線穿梭車搭載了剪式液壓升降平臺(tái)后在物流系統(tǒng)中的應(yīng)用，并對(duì)其進(jìn)行了分析，旨在解決直線穿梭車從不同高度站點(diǎn)取放托盤貨物的問(wèn)題，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，承載大，故障率低，系統(tǒng)比較穩(wěn)定。

剪式液壓升降臺(tái)、直線穿梭車、物流系統(tǒng)

一、剪式液壓升降直線穿梭車在物流系統(tǒng)中的應(yīng)用介紹

剪式液壓升降臺(tái)

隨著工業(yè)4.0時(shí)代的到來(lái)，越來(lái)越多的企業(yè)開始嘗試進(jìn)入一個(gè)新的物流時(shí)代，目的是減少勞動(dòng)力，提高生產(chǎn)率，增強(qiáng)其在市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。然而這種趨勢(shì)的推進(jìn)勢(shì)必對(duì)自動(dòng)化物流系統(tǒng)提出了更高的要求，比如一些家具行業(yè)、汽車零部件行業(yè)、造紙行業(yè)、紡織行業(yè)等等，其原材料或成品單元重量和體積大且部分形狀不規(guī)則,基本需求為從原材料卸車開始到成品發(fā)貨裝車，中間的所有環(huán)節(jié)全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，其中無(wú)論對(duì)物流系統(tǒng)的承載能力和工藝流程，還是對(duì)設(shè)備的效率都提出了更高的要求。直線穿梭車在整個(gè)物流系統(tǒng)中的應(yīng)用非常廣泛，而如何實(shí)現(xiàn)不同高度站點(diǎn)的取放貨物，尤其是面對(duì)站點(diǎn)多，流量需求大的情況，剪式液壓升降臺(tái)配合直線穿梭車是一個(gè)很好的選擇，既解決了不同高度站點(diǎn)取放貨物的問(wèn)題，又解決了由于載重大而選用較大零部件引起的設(shè)備尺寸增大的問(wèn)題，同時(shí)解決了由于站點(diǎn)較多，流量需求大帶來(lái)的設(shè)備數(shù)量增多，投資成本增大的問(wèn)題。剪式液壓升降直線穿梭車因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，舉升力大，升降平穩(wěn)，噪音低，滿足不同行業(yè)的需求。圖1是其在某項(xiàng)目上連接立庫(kù)出庫(kù)端和裝車機(jī)器人裝車端的輸送設(shè)備的應(yīng)用平面圖，貨架出庫(kù)端為低位站點(diǎn)，裝車機(jī)器人裝車端為高位站點(diǎn)，升降高度及承載重量由剪刀叉的臂長(zhǎng)和液壓缸的型號(hào)及行程綜合決定，此設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用范圍廣。

二、剪式液壓升降直線穿梭車的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：1.不僅能使直線穿梭車橫向移動(dòng)、而且可以實(shí)現(xiàn)貨物的頂升下降；

2.在需要頂升的情況下，承載貨物的能力范圍大大擴(kuò)大，且結(jié)構(gòu)緊湊。

3.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故障率低，易于控制，便于維護(hù)。

4.投資成本較低。

缺點(diǎn)：由于穿梭車運(yùn)行非常頻繁，需要加強(qiáng)日常維護(hù)，及時(shí)更換易損件，保證液壓系統(tǒng)無(wú)滲油漏油現(xiàn)象，避免對(duì)環(huán)境造成污染。

三、剪式液壓升降直線穿梭車的結(jié)構(gòu)及工作原理

剪式液壓升降直線穿梭車是在傳統(tǒng)的直線穿梭車的基礎(chǔ)上搭載了剪式液壓升降機(jī)構(gòu)，從而可以使直線穿梭車完成不同站點(diǎn)不同高度貨物的輸送。它根據(jù)預(yù)定的物料流程，在電氣控制系統(tǒng)的控制下自動(dòng)接取上游輸送來(lái)得物料托盤，進(jìn)行水平移動(dòng)、垂直升降后，向下游輸送設(shè)備輸送物料托盤，同時(shí)可逆方向運(yùn)行。其外連接設(shè)備主要為輥式、鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)等，此設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，承載大，尤其是在載重量需求大的場(chǎng)合更能體現(xiàn)出它的優(yōu)勢(shì)，且正因?yàn)樗Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所以故障點(diǎn)較少，運(yùn)行更穩(wěn)定。在輸送路徑遠(yuǎn)，效率滿足需求的情況下，相對(duì)于連續(xù)輸送設(shè)備易于控制，成本更低。其主要由運(yùn)行機(jī)構(gòu)、剪式液壓升降機(jī)構(gòu)、輸送系統(tǒng)、軌道系統(tǒng)、電器裝置及控制系統(tǒng)等組成，結(jié)構(gòu)如圖2所示。

剪式液壓升降機(jī)構(gòu)主要由液壓站、液壓缸及管路、剪式鉸架板、工作臺(tái)面、底座組成（如圖3）。由于升降臺(tái)是一種平面連桿機(jī)構(gòu)，起升高度和臺(tái)面互相關(guān)聯(lián)。如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，便會(huì)發(fā)生干涉，要不閉合高度過(guò)大，要不起升高度達(dá)不到要求，如果球鉸耳環(huán)與內(nèi)臂上耳板的鉸支點(diǎn)E位置不合適，就會(huì)影響起升力的大小和液壓缸的尺寸。所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要反復(fù)推算設(shè)備各結(jié)構(gòu)尺寸及內(nèi)外臂仰角和液壓缸軸線的傾斜角，其中液壓缸軸線傾斜角和內(nèi)外臂仰角成正比關(guān)系，而液壓缸推力隨著內(nèi)外臂仰角的增大，先減小，而后趨于穩(wěn)定，最后逐漸增大，三者之間的關(guān)系滿足下面曲線關(guān)系（圖4）。

圖1：剪式液壓升降直線穿梭車在物流系統(tǒng)中的應(yīng)用平面圖

圖2：剪式液壓升降直線穿梭車的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用

圖3：剪式液壓升降臺(tái)結(jié)構(gòu)圖

圖4： 剪式液壓升降機(jī)構(gòu)變量關(guān)系曲線

圖5： 運(yùn)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖

圖6： 頂部取貨平臺(tái)示意圖

運(yùn)行機(jī)構(gòu)主要由底盤、驅(qū)動(dòng)輪組、從動(dòng)輪組、導(dǎo)向輪組、緩沖器組成（如圖5）。驅(qū)動(dòng)輪組用以驅(qū)動(dòng)穿梭車沿運(yùn)行軌道水平運(yùn)動(dòng)，主要包括主動(dòng)車輪，減速電機(jī)、傳動(dòng)軸等。采用變頻器控制實(shí)現(xiàn)運(yùn)行速度無(wú)級(jí)調(diào)速，電機(jī)安裝有常閉式電磁制動(dòng)電機(jī)，以確保停準(zhǔn)精度和運(yùn)行平穩(wěn)。運(yùn)行緩沖器設(shè)置在底盤機(jī)架體橫梁兩端，用于機(jī)構(gòu)意外失控時(shí)，減小直線穿梭車與軌道端部車擋的沖擊力。

本刊重點(diǎn)關(guān)注的物流展會(huì)

四、剪式液壓升降直線穿梭車的擴(kuò)展應(yīng)用

剪式液壓升降直線穿梭車上部可配置輸送系統(tǒng)，包括鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)或輥式輸送機(jī)；也可配置取貨平臺(tái)，在牛腿式貨架和工作平臺(tái)之間取放貨物，穿梭車可運(yùn)行到駛?cè)胧截浖艿撞浚ㄟ^(guò)液壓升降機(jī)構(gòu)頂升將貨物取出，然后升降到指定高度，進(jìn)入放貨平臺(tái)底部，液壓升降機(jī)構(gòu)下降將貨物放在平臺(tái)上，也可以逆向搬運(yùn)，取貨平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖，如圖6。

五、電氣裝置和控制系統(tǒng)

剪式液壓升降直線穿梭車主要工作原理是當(dāng)上游有搬運(yùn)任務(wù)時(shí)，直線穿梭車會(huì)自動(dòng)運(yùn)行到取貨出口輸送機(jī)，此過(guò)程采用條碼或激光測(cè)距認(rèn)址，供電方式采用安全滑觸線，通訊方式采用紅外通訊。對(duì)準(zhǔn)后（小車輸送對(duì)準(zhǔn)指示燈亮），小車輸送機(jī)接受上游輸送發(fā)出的正轉(zhuǎn)指令開始正轉(zhuǎn)，同時(shí)上游輸送機(jī)也開始正轉(zhuǎn)，當(dāng)貨物到達(dá)小車輸送機(jī)右探測(cè)開關(guān)時(shí)，上游輸送機(jī)與小車輸送機(jī)停止正轉(zhuǎn)，此過(guò)程輸送機(jī)的啟動(dòng)、減速、停止是通過(guò)光電傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。小車完成上游取貨動(dòng)作后自動(dòng)運(yùn)行到放貨口輸送機(jī)，同時(shí)完成輸送升降動(dòng)作，對(duì)準(zhǔn)放貨口輸送機(jī)后，放貨口輸送機(jī)開始正轉(zhuǎn)，同時(shí)小車輸送機(jī)接受放貨口輸送機(jī)的正轉(zhuǎn)信號(hào)后開始正轉(zhuǎn)，當(dāng)貨物完全到達(dá)放貨口輸送機(jī)后，小車輸送機(jī)接受停止正轉(zhuǎn)信號(hào)，結(jié)束放貨動(dòng)作。剪式液壓升降臺(tái)的升降位置是通過(guò)安裝在剪支架上的行程開關(guān)調(diào)節(jié)控制的，并配有機(jī)械限位，保證升降的安全性。在小車的底盤上輸送機(jī)外側(cè)，裝有外形檢測(cè)裝置，它是由一系列的光電傳感器組成，用來(lái)檢測(cè)貨物是否有超長(zhǎng)、超寬、超高的異常情況，如果有則報(bào)警，小車自動(dòng)將貨物運(yùn)送到人工整理工位進(jìn)行整理后重新完成上述動(dòng)作。為了保證剪式液壓升降直線穿梭車正常運(yùn)行，小車具有電氣連鎖保護(hù)功能，小車運(yùn)行和升降時(shí)，輸送機(jī)運(yùn)行閉鎖。剪式液壓升降直線穿梭車的控制是通過(guò)倉(cāng)庫(kù)管理聯(lián)網(wǎng)的方式實(shí)現(xiàn)的，合理安排最優(yōu)路徑，最優(yōu)時(shí)間，保證整個(gè)物流系統(tǒng)效率最大化。

六、結(jié)束語(yǔ)

直線穿梭車是自動(dòng)化物流系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備之一，而將其配置剪式液壓升降功能，使直線穿梭車的應(yīng)用范圍更加廣泛。經(jīng)過(guò)在自動(dòng)化物流系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用，證明剪式液壓升降直線穿梭車結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故障率低，輸送靈活，性能穩(wěn)定，易于控制，成本低，可廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)的物流系統(tǒng)中。

作者單位為太原剛玉物流工程有限公司