自動(dòng)化立體倉庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)--堆垛機(jī)及其防墜落裝置及其安全系統(tǒng)、水平運(yùn)行裝置、機(jī)架設(shè)計(jì)含6張CAD圖,自動(dòng)化,立體倉庫,系統(tǒng),設(shè)計(jì),堆垛,及其,墜落,裝置,安全,水平,運(yùn)行,機(jī)架,CAD 自動(dòng)化立體倉庫系統(tǒng)文獻(xiàn)綜述 摘要 隨著自動(dòng)化信息技術(shù)的發(fā)展，以及當(dāng)今產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和競爭的日益增強(qiáng)，自動(dòng)化立體倉庫系統(tǒng)也愈發(fā)受到關(guān)注并獲得廣泛的應(yīng)用，尤其是在物流運(yùn)輸方面。堆垛機(jī)是整個(gè)立體倉庫的核心，是倉庫中最關(guān)鍵的起重、搬運(yùn)設(shè)施，本文介紹了雙立柱有軌巷道式堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，重點(diǎn)是立體堆垛機(jī)的安全系統(tǒng)，水平運(yùn)行裝置，以及機(jī)架的設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞: 物流，自動(dòng)化立體堆垛機(jī)，起重 14 目錄 摘要2 一、前言4 二、國內(nèi)外自動(dòng)化倉儲(chǔ)系統(tǒng)研究狀況及發(fā)展趨勢5 2.1國外研究狀況5 2.2 國內(nèi)研究狀況5 2.3自動(dòng)化倉儲(chǔ)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢6 三、研究任務(wù)8 3.1堆垛機(jī)的分類8 3.2雙立柱堆垛機(jī)的機(jī)架結(jié)構(gòu)8 3.3堆垛機(jī)的安全系統(tǒng)9 3.4堆垛機(jī)的行走機(jī)構(gòu)9 3.5堆垛機(jī)的控制元件9 四、總結(jié)10 參考文獻(xiàn)11 一、前言 我國自動(dòng)化立體倉庫的發(fā)展起步較晚，國內(nèi)第一座自動(dòng)化立體倉庫是鄭州紡織機(jī)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(chǔ)技術(shù)，改建了立體倉庫，設(shè)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(jì)效益。但目前，我國倉儲(chǔ)自動(dòng)化設(shè)施的普及率還比較低，企業(yè)大手筆投入建造自動(dòng)化立體倉庫的屈指可數(shù)。在國內(nèi)，自動(dòng)化立體倉庫的建造成本較高，并且除硬件之外，自動(dòng)化立體倉庫的運(yùn)行成本，如自動(dòng)叉車、電腦集成、揀貨系統(tǒng)、信息控制系統(tǒng)等成本也相當(dāng)高。自動(dòng)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(yīng)的。生產(chǎn)生活中的高度機(jī)械化和自動(dòng)化一定會(huì)使得物資的供給和分配及時(shí)、迅速、精確。立體化倉庫技術(shù)能否會(huì)得到快速的應(yīng)用和開展，已成為現(xiàn)代設(shè)計(jì)中的一個(gè)全新挑戰(zhàn)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，倉庫技術(shù)將向系統(tǒng)化、自動(dòng)化、無人化方向開展，倉庫管理也將向計(jì)算機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的趨向進(jìn)展。 二、國內(nèi)外自動(dòng)化倉儲(chǔ)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(shí)間較長，已經(jīng)形成一個(gè)比較完整的體系，對自動(dòng)化立體倉庫的設(shè)計(jì)仿真的研究也較為全面。自動(dòng)化立體倉庫雛形產(chǎn)生于60年代的美國， 第一代機(jī)械式立體倉庫系統(tǒng)，操作人員通過電器開關(guān)按鈕來控制機(jī)械設(shè)備進(jìn)行出入庫作業(yè)，實(shí)現(xiàn)了搬運(yùn)機(jī)械化；此后，自動(dòng)化倉庫在歐美一些發(fā)達(dá)國家和日本迅速發(fā)展起來。隨著PLC, AS/ RS, AGVS, Barcode Scanner等設(shè)備在立體倉庫的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了控制自動(dòng)化；計(jì)算機(jī)技術(shù)在自動(dòng)化立體倉庫的應(yīng)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(jié)構(gòu)，上位管理機(jī)協(xié)調(diào)控制整個(gè)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(jì)算機(jī)信息關(guān)聯(lián)網(wǎng)相聯(lián)結(jié)，實(shí)現(xiàn)管理微機(jī)化；90年代，第四代智能型立體倉庫系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對出入庫任務(wù)和倉庫信息的全自動(dòng)處理，而且還可根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃報(bào)表分析、制定出所需材料與勞動(dòng)力，并依據(jù)物資的現(xiàn)有庫存量提出適當(dāng)?shù)慕ㄗh等；目前自動(dòng)化立體堆垛機(jī)正在向 “3I”（inelligent, integrated, information）倉庫系統(tǒng)過渡和發(fā)展[14][15]。 2.2 國內(nèi)研究狀況： 我國自動(dòng)化立體倉庫的發(fā)展起步較晚，國內(nèi)第一座自動(dòng)化立體倉庫是鄭州紡織機(jī)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(chǔ)技術(shù)，改建了立體倉庫，設(shè)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(jì)效益。但目前，我國倉儲(chǔ)自動(dòng)化設(shè)施的普及率還比較低，企業(yè)大手筆投入建造自動(dòng)化立體倉庫的屈指可數(shù)。在國內(nèi)，自動(dòng)化立體倉庫的建造成本較高，并且除硬件之外，自動(dòng)化立體倉庫的運(yùn)行成本，如自動(dòng)叉車、電腦集成、揀貨系統(tǒng)、信息控制系統(tǒng)等成本也相當(dāng)高。其次是成本與效益問題，我國勞動(dòng)力資源豐富而廉價(jià)。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(dòng)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(jī)配以小車、叉車或輸送機(jī)等周邊設(shè)備。這些倉庫主要分布在機(jī)械制造業(yè)，其次是商業(yè)、電氣行業(yè)。自動(dòng)化立體倉庫在經(jīng)歷了人工倉儲(chǔ)階段、機(jī)械化倉儲(chǔ)階段、自動(dòng)化倉儲(chǔ)階段和集成自動(dòng)化倉儲(chǔ)階段之后，正朝著智能自動(dòng)化倉儲(chǔ)階段發(fā)展[14]。 2.3自動(dòng)化倉儲(chǔ)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 現(xiàn)如今，具有高速小型化，反應(yīng)速度快以及柔性化的存貨處置系統(tǒng)的小型自動(dòng)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(shè)備不時(shí)地呈現(xiàn)，堆垛機(jī)也就需要具有更高的定位精度，更強(qiáng)的搜索能力以及更快的運(yùn)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(dòng)化倉儲(chǔ)系統(tǒng)開展上的另一個(gè)重點(diǎn)，主要表現(xiàn)在普遍采用最新光電掃描技術(shù)，如采用射頻數(shù)控通訊技術(shù)，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(shí)做到快速、實(shí)時(shí)、牢靠及精確。同時(shí)，人工智能和專家系統(tǒng)也大量地運(yùn)用到自動(dòng)化倉儲(chǔ)系統(tǒng)中[13]。自動(dòng)化立體倉庫在企業(yè)的普遍應(yīng)用將為企業(yè)進(jìn)一步在的綜合經(jīng)濟(jì)效益發(fā)揮著極其重要的作用。堆垛機(jī)的使用是為了提高效率，節(jié)省人力，降低損失。小型堆垛機(jī)適用于比較小的倉庫，體積較小，占用空間小，能夠提高搬運(yùn)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(jì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，物流內(nèi)涵的不斷擴(kuò)展，技術(shù)都在不斷地改善和提高，企業(yè)物資倉儲(chǔ)的手段也在不斷的改善，自動(dòng)化立體倉庫已成為當(dāng)今企業(yè)發(fā)展的強(qiáng)勁趨勢?？s短物流時(shí)間、節(jié)省物流費(fèi)用、提高物流效率、使物流組織合理化是經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家物流發(fā)展的共同特征。自動(dòng)化立體倉庫系統(tǒng)是現(xiàn)代物流系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，廣泛應(yīng)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(biāo)志之一。自動(dòng)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(jìn)行人工處理的情況下自動(dòng)存取物料的系統(tǒng)，是現(xiàn)代工業(yè)社會(huì)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(yùn)效率、節(jié)省人力都有著重要意義。 我們在采用倉儲(chǔ)技術(shù)的過程中，要充分結(jié)合我國的實(shí)際情況，把倉庫建設(shè)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(jìn)我國自動(dòng)化立體倉庫的發(fā)展。未來世界經(jīng)濟(jì)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(chǔ)及堆垛機(jī)未來發(fā)展的主要方向。 三、研究任務(wù) 本課題的主要任務(wù)是對自動(dòng)化立體倉庫系統(tǒng)的堆垛機(jī)及其防墜落裝置及其安全系統(tǒng)、水平運(yùn)行裝置、機(jī)架等進(jìn)行設(shè)計(jì)。 3.1堆垛機(jī)的分類： 目前，巷道式堆垛機(jī)按照結(jié)構(gòu)，支撐方式和運(yùn)行方式進(jìn)行劃分，因此，選擇設(shè)計(jì)的堆垛機(jī)應(yīng)從這三方面進(jìn)行考慮。按照運(yùn)行方式可分為直線型有軌巷道式堆垛機(jī)和曲線型有軌巷道式堆垛機(jī)，按支撐方式可以分為懸掛型有軌巷道式堆垛機(jī)和地面支撐型有軌巷道式堆垛機(jī)。按機(jī)械結(jié)構(gòu)劃分可分為雙立柱有軌巷道式堆垛機(jī)和單立柱有軌巷道式堆垛機(jī)。由于直線型相對于曲線形可以實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)行，能夠滿足高頻率出入庫的立體倉庫作業(yè)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為簡單，因此在運(yùn)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(qiáng)度，但是由于驅(qū)動(dòng)裝置均在下橫梁上，容易保養(yǎng)和維護(hù)，因此支撐方式上選擇地面軌道式支撐。在機(jī)械結(jié)構(gòu)上雙立柱有軌巷道堆垛機(jī)大體由兩根立柱、上橫梁、下橫梁和的載貨臺(tái)組成，這種堆垛機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)就是強(qiáng)度和剛性都比較好，能快速起、制動(dòng)，并且運(yùn)行平穩(wěn)。一般用在起升高度較高、起重量較大和水平運(yùn)行速度較高的立體倉庫中，其缺點(diǎn)是自重較大。單立柱有軌巷道堆垛機(jī)的機(jī)架由一根立柱、下橫梁和上橫梁構(gòu)成。整機(jī)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(tái)和貨物對立柱有偏心作用，以及行走、制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的水平慣性力作用，使單立柱有軌巷道堆垛機(jī)在使用上有較大的局限性。不適于起重量大和水平運(yùn)行速度高的堆垛機(jī)[5]。 3.2雙立柱堆垛機(jī)機(jī)架結(jié)構(gòu)： 雙立柱堆垛機(jī)由兩根立柱和上橫梁、下橫梁組成一個(gè)長方形框架。立柱形式有方管和圓管。雙立柱堆垛機(jī)最大的優(yōu)點(diǎn)就是強(qiáng)度和剛性都比較好，并且運(yùn)行平穩(wěn)。一般對于起升高度較高、起重量較大和水平運(yùn)行速度高的立體倉庫堆垛機(jī)多采用雙立柱結(jié)構(gòu)。雙立柱堆垛機(jī)的起升結(jié)構(gòu)普遍采用鏈條傳動(dòng)，由電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過鏈條牽引載貨沿立柱作升降運(yùn)動(dòng)[14]。 3.3 堆垛機(jī)的安全系統(tǒng)： 堆垛機(jī)作為一種起重機(jī)械，它在又高又窄的巷道內(nèi)高速運(yùn)行，為避免對人身及設(shè)備造成威脅，堆垛機(jī)必須具備一套完善的硬件及軟件安全保護(hù)措施。對于其安全系統(tǒng)可分別從機(jī)械保護(hù)和電氣保護(hù)入手[12]。 對于堆垛機(jī)的三維運(yùn)行，采用在其軌道終端安裝橡膠緩沖器，防止其在失控時(shí)造成損失；由于鋼絲繩的使用是有壽命的，當(dāng)鋼絲繩使用時(shí)間過長或者過載時(shí)容易突然斷裂，這時(shí)防墜落裝置就很重要了，本設(shè)計(jì)采用銷式安全防墜落裝置； 對于貨叉的伸縮設(shè)置了力矩限制器，當(dāng)貨叉超載時(shí)，傳動(dòng)軸打滑，電機(jī)空轉(zhuǎn)，從而保護(hù)了貨叉電機(jī)；以及還設(shè)置了電氣保護(hù)裝置如：水平運(yùn)行強(qiáng)制換速開關(guān)和限位保護(hù)開關(guān)。 3.4堆垛機(jī)的行走機(jī)構(gòu)： 堆垛機(jī)的行走機(jī)構(gòu)需要通過存儲(chǔ)貨物的質(zhì)量，出入庫能力，運(yùn)行速度等原始數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。堆垛機(jī)的行走機(jī)構(gòu)是堆垛機(jī)水平運(yùn)行的驅(qū)動(dòng)裝置。一般由電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、制動(dòng)器、減速箱和行走車輪組成。下橫梁是一個(gè)利用隔板焊接而成的結(jié)構(gòu)，可以有效防止結(jié)構(gòu)出現(xiàn)彎曲和扭轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。下橫梁上安裝了兩個(gè)球墨鑄鐵制成的走輪。走輪和轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間以一定錐度的形式進(jìn)行非剛性連接。轉(zhuǎn)動(dòng)軸采用抗磨軸承，這些軸承設(shè)置在焊接或螺栓法蘭的軸承箱內(nèi)，便于隨時(shí)加注潤滑劑。在走輪區(qū)域安裝了可調(diào)節(jié)的導(dǎo)向輪對設(shè)備在下導(dǎo)軌上的移動(dòng)起到了導(dǎo)向作用[6]。 3.5堆垛機(jī)控制元件： 巷道堆垛機(jī)作為能動(dòng)的機(jī)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(yīng)工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)的控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它自1969年問世以來，隨著微電子技術(shù)，集成電路技術(shù)，微處理器技術(shù)和微計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)步?，F(xiàn)在的PLC不僅已經(jīng)超過了設(shè)計(jì)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(yīng)的增強(qiáng)。現(xiàn)在的PLC采用了功能強(qiáng)大的高檔微處理器(如16位，32位微處理器)，處理速度快，存儲(chǔ)容量極大增加[10]。 四、總結(jié) 隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，有軌巷道堆垛起重機(jī)技術(shù)也在不斷提高和完善。世界主要工業(yè)國家都把著眼點(diǎn)放在開發(fā)性能可靠的新產(chǎn)品和采用高新技術(shù)上，更加注重實(shí)用性和安全性。在使堆垛機(jī)具有更高定位精度的同時(shí)，提高運(yùn)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(chǔ)系統(tǒng)中，自動(dòng)化立體倉庫應(yīng)用日益廣泛。而堆垛機(jī)性能的優(yōu)劣，對整個(gè)立庫的正常運(yùn)行起著重要的作用。在自動(dòng)化立體倉庫中設(shè)計(jì)出造價(jià)低廉、工作可靠的堆垛機(jī)替代原有倉庫的控制和管理，能更加適應(yīng)某些中小企業(yè)要求投資少見效快的目標(biāo)。作為自動(dòng)化立體倉庫的核心部件，堆垛機(jī)負(fù)擔(dān)著全部出庫、進(jìn)庫、盤庫等任務(wù)。自動(dòng)化立體倉庫的發(fā)展就是以堆垛機(jī)的發(fā)展為主要標(biāo)志。從發(fā)展來看，建立堆垛機(jī)與倉庫之間的實(shí)時(shí)連接，是目前自動(dòng)化倉庫的主流趨勢。 參考文獻(xiàn)： [1] 劉遠(yuǎn)偉，何民愛.物流機(jī)械[M]北京:機(jī)械工業(yè)出版社2006: [2] 宋偉剛.物流工程及其應(yīng)用[M]北京:北京大學(xué)出版社，2013 [3] 劉昌祺，董良.自動(dòng)化立體倉庫的設(shè)計(jì)[M] .北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004 [4] 陳娟鐘，永彥。堆垛機(jī)控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)[J],梧州學(xué)院學(xué)報(bào)，2008. [5] 周奇才，黃小明巷道堆垛機(jī)安全機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)[J]，上海鐵道學(xué)院學(xué)報(bào)，2014. [6] 余華，汪浩.有軌巷道堆垛機(jī)水平運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)[J]，機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2014， [7] 李霞, 朱煜明. 自動(dòng)化立體倉庫動(dòng)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(yùn)輸機(jī)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).機(jī)構(gòu)工業(yè)出版社、北京2017 [9] 尹軍琪巷道堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，起重運(yùn)輸機(jī)械北京。2015 [10] 周奇才，巷道堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)計(jì)算，起重運(yùn)輸機(jī)械.北京. 2014 [11] 孟祥如. 小型堆垛機(jī)斷鏈保護(hù)機(jī)構(gòu)與控制系統(tǒng)的研究[D]. 山東科技大學(xué). [12] 馬春熠.巷道式堆垛機(jī)自控系統(tǒng)中心有關(guān)問題的研究[J].沈陽航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2011. [13] 李西剛. 自動(dòng)化立體倉庫中堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與控制技術(shù)研究[D]. 沈陽理工大學(xué), 2014. [14] 蔣蕊聰. 自動(dòng)化立體倉庫[J]. 中國儲(chǔ)運(yùn), 2007, 000(009):73-75. [15] 張德民, 張慧慧. PLC在物流傳輸自動(dòng)線中的應(yīng)用[J]. 微計(jì)算機(jī)信息, 2011, 17(3):45-46. [16] 楊宏, 江進(jìn)國. 自動(dòng)化立體倉庫堆垛機(jī)的設(shè)計(jì)[J]. 起重運(yùn)輸機(jī)械, 2014, 000(006):14-16. [17] 王余冬.小型有軌巷道堆垛機(jī)參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)開發(fā)[M].山東：齊魯工業(yè)大學(xué)，2020 [18] 唐阿君.自動(dòng)化立體倉庫系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)[M].廣東：華南理工大學(xué)，2016 [19] 李林.PLC的工業(yè)自動(dòng)化立體倉庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].合肥：神華黃驊港務(wù)有限責(zé)任公司，2018 [20] 陳小元.基于MAS的多AGV自動(dòng)化立體倉庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].江蘇：常州工學(xué)院，2005