立體倉(cāng)庫(kù)用堆垛機(jī)的設(shè)計(jì)與選用

摘 要：堆垛機(jī)是應(yīng)用最為廣泛的起重堆垛設(shè)備，本文將針對(duì)堆垛機(jī)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，對(duì)堆垛機(jī)的存取貨機(jī)構(gòu)、提升機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)和安全保護(hù)機(jī)構(gòu)等的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行詳述，旨在為立體倉(cāng)庫(kù)用堆垛機(jī)的設(shè)計(jì)與選用提供一定參考。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)；堆垛機(jī)；設(shè)計(jì)與選用

中圖分類號(hào)：TH246 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）12-0215-01

1 引 言

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)由于具有空間利用率高、生產(chǎn)效率高，并且采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制管理，又有利于企業(yè)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化管理等優(yōu)點(diǎn)，已成為企業(yè)物流和生產(chǎn)管理不可缺少的倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)。巷道堆垛機(jī)伴隨著立體倉(cāng)庫(kù)而逐步發(fā)展起來的專用起重機(jī)設(shè)備，人們常簡(jiǎn)稱其為堆垛機(jī)。堆垛機(jī)是立體倉(cāng)庫(kù)的作業(yè)主力，擔(dān)負(fù)著庫(kù)存清點(diǎn)、存取的重責(zé)，其技術(shù)完善的過程堪稱為自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的進(jìn)步標(biāo)志。因此，應(yīng)對(duì)堆垛機(jī)的設(shè)計(jì)以及選用進(jìn)行深入研究，從而提高立體倉(cāng)庫(kù)的實(shí)用性能，推動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)物流產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2 堆垛機(jī)運(yùn)行方式選擇

按照運(yùn)行方式不同的分類原則，堆垛機(jī)有無軌和有軌巷道式兩種。前者適用于作業(yè)次數(shù)較少、作業(yè)高度較低的倉(cāng)庫(kù)，尤其普遍應(yīng)用于改造普通倉(cāng)庫(kù)為中、低層貨架的項(xiàng)目中。而后者在結(jié)構(gòu)上與前者有很大區(qū)別：它主要通過鋼輪沿著倉(cāng)庫(kù)巷道內(nèi)設(shè)置好的地軌進(jìn)行水平方向上的運(yùn)行，其作業(yè)高度與立體倉(cāng)庫(kù)高度息息相關(guān)。本文以有軌巷道式堆垛機(jī)為研究對(duì)象。

3 堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)形式選擇

按照結(jié)構(gòu)不同的分類原則，堆垛機(jī)有單立柱型與雙立柱型兩種形式。本文主要圍繞單立柱堆垛機(jī)展開設(shè)計(jì)。其結(jié)構(gòu)以及適用范圍如表1所示。

4 堆垛機(jī)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1 存取貨機(jī)構(gòu)

存取貨機(jī)構(gòu)是存取搬運(yùn)貨物的執(zhí)行結(jié)構(gòu)，通常被裝設(shè)于載貨臺(tái)之上。就目前而言，三級(jí)直線差動(dòng)式伸縮貨叉的應(yīng)用最為廣泛，其結(jié)構(gòu)包括上叉、中叉、下叉和起導(dǎo)向作用的滾針軸承等部件。一方面，由于取送貨物需要一定的伸縮范圍，所以存取貨機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)相對(duì)比較復(fù)雜。另一方面，對(duì)巷道寬度較大的倉(cāng)庫(kù)而言，該執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)用性并不是很強(qiáng)。本文設(shè)計(jì)的存取貨機(jī)構(gòu)易于拆卸，在結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化以及強(qiáng)度提升方面得到完善。存取搬運(yùn)貨物時(shí)，存取貨機(jī)構(gòu)存取貨機(jī)構(gòu)作業(yè)主要采用齒輪—齒條傳動(dòng)以及鏈條傳動(dòng)兩種傳動(dòng)形式來實(shí)現(xiàn)：它是將主、從動(dòng)軸齒輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為單級(jí)齒條式伸縮貨板的直線運(yùn)動(dòng)，從而能使貨板沿著貨倉(cāng)方向雙向伸縮以取送貨物，傳動(dòng)精度高，定位準(zhǔn)確；鏈傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)了齒條式伸縮貨板由主動(dòng)軸齒輪向從動(dòng)軸齒輪運(yùn)動(dòng)的過渡，從而保證了傳動(dòng)的連續(xù)性。齒條式伸縮貨板與固定在箱體上的滾動(dòng)導(dǎo)軌副裝配，大大減小了貨板工作時(shí)的摩擦阻力，降低了能耗。

4.2 提升機(jī)構(gòu)

提升機(jī)構(gòu)是堆垛機(jī)存取貨機(jī)構(gòu)進(jìn)行垂直運(yùn)動(dòng)的重要保障，當(dāng)下有部分堆垛機(jī)將起重鏈柔性件作為提升機(jī)構(gòu)的牽引動(dòng)力。本文則是將卷筒組驅(qū)動(dòng)鋼絲繩組作為牽引力，其工藝流程如下：卷筒引出鋼絲繩→定滑輪（上橫梁上定滑輪）改變方向→連接提升箱→牽引提升箱帶動(dòng)存取貨機(jī)構(gòu)→到達(dá)指定倉(cāng)位→制動(dòng)器動(dòng)作→提升箱停住。其中，提升箱上導(dǎo)向輪的導(dǎo)軌一般為U型立柱，以防止提升箱升降過程中偏擺現(xiàn)象的發(fā)生。而在上橫梁上安裝滑輪組，不僅可以有效避免鋼絲繩跳繩情況的發(fā)生，還可以保持U型立柱兩側(cè)受力均勻，進(jìn)一步提高堆垛機(jī)提升過程的穩(wěn)定性。與起重鏈牽引相比較，鋼絲繩牽引的優(yōu)越處在于：工作平穩(wěn)；無噪音；自重較輕；鋼絲繩在破斷以前，外面的鋼絲先斷裂和松散，容易發(fā)現(xiàn)以便及時(shí)更換；在堆垛機(jī)、貨倉(cāng)的剛強(qiáng)度等條件允許范圍內(nèi)，根據(jù)實(shí)際需要改變卷筒組規(guī)格，就能改變堆垛機(jī)提升物品的重量范圍。

4.3 行走機(jī)構(gòu)

行走機(jī)構(gòu)主要是為了保證堆垛機(jī)沿巷道方向進(jìn)行水平運(yùn)動(dòng)，目前較為常用的為行走機(jī)構(gòu)有上部行走式的懸掛型和貨架支撐型：上部行走式的懸掛型行走機(jī)構(gòu)采用車輪在懸掛于屋架下弦的工字鋼下翼緣上行走，下部設(shè)有水平導(dǎo)輪；貨架支撐型行走機(jī)構(gòu)的下部也設(shè)有水平導(dǎo)輪，不同之處為其上部車輪沿兩根軌道（位于巷道兩側(cè)貨架頂部）行走。以上兩種行走機(jī)構(gòu)都存在保養(yǎng)維修困難的缺點(diǎn)。本文以地面支撐型行走結(jié)構(gòu)展開設(shè)計(jì)，也就是下部驅(qū)動(dòng)下部支撐型行走機(jī)構(gòu)。鏈傳動(dòng)是堆垛機(jī)水平運(yùn)動(dòng)的主要?jiǎng)恿C(jī)構(gòu)，具體過程如下：鏈傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)行走輪組，進(jìn)而帶動(dòng)從動(dòng)行走輪組按照固有速度在地軌上安全可靠地機(jī)型水平行走。鏈傳動(dòng)具有顯著優(yōu)勢(shì)：①傳動(dòng)中心距大的環(huán)境中也可使用；②安裝、調(diào)整簡(jiǎn)便，結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，具有一定經(jīng)濟(jì)性；③緩沖、吸振性能良好。

4.4 安全保護(hù)裝置

作為一種重要的起重機(jī)械，堆垛機(jī)的安全性和可靠性一直是人們的關(guān)注熱點(diǎn)。因此，必須要完善提升機(jī)構(gòu)的防護(hù)措施，健全安全保護(hù)裝置。比如說，配制終端限位保護(hù)。在三自由度運(yùn)動(dòng)終端處配備機(jī)械、電氣限位裝置；聯(lián)鎖保護(hù)。簡(jiǎn)單來講，就是要保障堆垛機(jī)在升降以及行走運(yùn)動(dòng)的過程中，貨板伸縮驅(qū)動(dòng)電路是斷開的；反之，進(jìn)行貨板伸縮工作時(shí)，升降以及行走驅(qū)動(dòng)電路保持?jǐn)嚅_狀態(tài)。需要注意，升降和行走運(yùn)動(dòng)是可同時(shí)進(jìn)行的；正位檢測(cè)控制。在確認(rèn)堆垛機(jī)的垂直與水平兩個(gè)方向上均已停準(zhǔn)時(shí)，存取貨機(jī)構(gòu)方可運(yùn)行。采用二進(jìn)制編碼方式標(biāo)識(shí)倉(cāng)庫(kù)的層、列數(shù)，堆垛機(jī)作業(yè)過程中可直接檢測(cè)源地址碼，并將其與其指定地址進(jìn)行比較分析，若差值處于特定范圍內(nèi)，堆垛機(jī)減速；一旦差值為零時(shí)，堆垛機(jī)將立即停止；貨位虛實(shí)檢測(cè)。存取貨機(jī)構(gòu)工作前，還需要先探測(cè)貨倉(cāng)內(nèi)有無貨物，以防止貨物雙重入庫(kù)，探測(cè)器應(yīng)用反射式光電開關(guān)；斷電保護(hù)。發(fā)生意外斷電時(shí)，通過制動(dòng)器制動(dòng)提升電機(jī)使提升箱停在當(dāng)前位置，不致墜落。

5 結(jié) 語

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速的發(fā)展，企業(yè)對(duì)現(xiàn)代物流的關(guān)注和應(yīng)用會(huì)越來越廣泛。堆垛機(jī)性能和效率的改善，將更好的提高物流技術(shù)水平，從而推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)，帶來更大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

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收稿日期：2018-3-23