自动仓储系统技术

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1、第八章 自动仓储系统技术 第一节 自动仓储系统概述 第二节 货架技术 第三节 立体仓库的设计第一节 自动仓储系统概述 自动仓储系统（自动化仓库技术）：是指 不用人工直接处理，能自动存储和取出物 料的系统。 自动化立体仓库系统：它采用高层货架储 存货物，用起重、装卸、运输机械设备进 行货物出库入库作业的系统。一、高架仓库的分类 1、按高层货架仓库的建筑形式分： （1）整体式：整体性好，结构重量轻，对抗震也特别有利。 （2）分离式：施工安装比较灵活方便，当仓库高度在12米以下和地面荷载不大时采用。 2、按库房层高分：高层 12米以上 立体库中层 512米 一般1020米较佳低层 5米以下 在美国绝

2、大多数1318米，18米 以上只占10%3、按库房容量：小型 容量在2000托盘中型 容量在20005000托盘大型 容量在5000以上，最大还有10多万托盘4、按仓库存取方式分：（1）以货物单元存取的仓库用带伸缩货叉的巷道式堆垛机（2）拣选式仓库人到货前拣选货到人处拣选二、应用自动仓储系统的优点1、能大幅度地增加仓库高度，减少占地面积。单位面积储存量：普通库：0.31；立体库：215吨/m22、提高仓库出入库频率使用机械和自动化设备，运行和处理速度快，提高了劳动生产率。 与同样存储量的平面仓库相比，人均吞吐量提高 了4.97倍。 3、由于采用了货架储存，并结合计算机管理，可以 很容易地实现先

3、进先出，防止货物超期储存、自 然老化、变质、生锈。4、提高仓库管理水平。应用计算机进行库存管理，能及时准确的提供各 种业务数据作为决策、统计、编制计划等工作的 依据，对保证均衡生产、减少短缺间告急，实行 科学管理，起到重要作用。5、采用自动化技术后，能较好地适应黑暗、有毒 、低温等特殊场合的需要。 例如：胶片厂储存胶片卷轴的自动化仓库，在完 全黑暗的条件下，通过计算机控制自动实现胶片 卷轴的入库和出库。三、自动仓储系统发展趋势1、自动化程度不断提高采用可编程序控制器（PLC）日本1991年投产的1628座自动化仓库中，64%是 计算机管理和控制的全自动化仓库。 2、与工艺流程结合更为紧密。在配

4、送中心，自动化仓库与物品的拣选、配送相 结合成为分配中心的一个组成部分。AS/RS高架仓库与生产企业的工艺流程密切结合 ，成为生产物流的一个组成部分。3、储存货物品种多样化 大到长6米以上，重410吨的钢板、钢管等 长大件，小到电子元器件的高架仓库，还 有专门用作汽车储存的高架仓库等均已出 现。 4、提高仓库出入库周转率（工作效率）巷道堆垛起重机的起升速度：90米/分运行速度：240米/分货叉伸缩速度达：30米/分5、提高仓库运转的可靠性与安全性及降低噪声。 采用自动消防系统，开发新的更可靠的检货架涂 刷耐火涂层，测量认址器件，采用低噪声车轮 和传动元件等等。6、开发可供实用的拣选自动化设备和

5、系统，在拣选 作业自动化方面正加紧研究开发，但尚未真正达 到能可靠地实用的阶段。 目前，提高拣选作业自动化程度的途径主要仍限 于计算机指导拣选，包括优选作业路线，自动认 址，提示拣选品种和数量等。第二节 货架技术一、货架的概念及功能货架是指专门用于存放成件物品的保管设备。 （1）充分利用仓库空间，提高库容利用率，扩大仓库储存能力。 （2）确保储存商品的质量，减少货物的损失。 （3）方便作业，做到先进先出。 （4）很多新型货架的结构及功能有利于实现仓库的机械化及自动化管理 二、货架的种类按货架形式的不同分： 1、通道式货架 货柜式货架 托盘货架 悬臂式货架 贯通式货架三、几种典型货架 （一）移动

6、式货架1、设计原理：每排货架有一个电动机驱动，由装置于货架下的 滚轮沿铺设于地面上的轨道移动。通过货架移动 ，选择所需通道的位置，让出通道，由叉车装卸 。 2、设计要求：（1）货架上应装有自动防碰安全设备。（2）一般操纵按钮开关设在货架端部。有时用声音控制（叉车司机可在车上用声音遥控）。（3）货架单元的长度或高度不宜超过轮距的6倍。 3、适用对象：移动式货架仓库虽然储密度大，但由于货 架移动速度慢，工作周期长，设备结构也 较复杂，只适用于进出为不太频繁的保管 系统 （二）重力式货架1、设计原理： 商品进库存放时，用叉车从货架（一端）后面将 托盘送入货格，货物单元能够在自重作用下，自 动地从入库

7、端移动，直至通道的出库端或者碰上 已有的货物单元停住为止。位于通道出库端的第 一个货物单元被出库起重机取走之后，位于它后 面的各个货物单元便在重力作用下依次向出库端 移动一个货位。2、设计要求： （1）储存托盘商品的重力式货架一般为2-4层。 （2）每格货架内设置重力滚道两条。（滚道由左右两组辊轮、导轨和缓冲装置组成） （3）坡度一般为1.53.5% （4）滚道长度一般可存放512只托盘 （5）每个托盘载重量为5001500公斤3、适用对象重力式货架的优点：（1）能保证货物的先进先出。（2）空间利用率极高。（3）进出货时机械作业行程最短。（4）使货架的货位“空缺”减至最少。它的缺点：（1）投资

8、成本高，是普通货架的57倍（2）对托盘及货架的制造加工要求高，日常维护、保养要求也高。 适用于零进整出或整进整出，货物品种不太多而 数量又相对较大的仓库，应用配送中心、物流中 心以方便拣货作业。（三）旋转式货架（回转式货架）1、设计原理：旋转式货架设有电力驱动装置（驱动部分可设于 货架上部，也可设于货架底座内）。货架沿着由 两个直线段和两个曲线段组成的环形轨道运行。 存取货物时，把货物所在货格编号由控制盘按钮 输入，该货格则以最近的距离自动旋转至拣货点 停止。根据旋转方式不同可分： 垂直旋转式货架 水平旋转式货架2、设计要求：对于垂直旋转式货架：（1）货架可正转，也可以反转（2）货架的高度在2

9、m6m之间（3）正面宽度2m左右（4）单元货位载重：100kg400kg（5）回转速度：6m/分左右对于水平旋转式货架（多层或整体）：（1）货架的最佳长度：10m20m（2）高度2m3.5m（3）单元货位载重200kg250kg（4）可正转也可反转，而且各层可以独立旋转。3、适用对象：总的来说，旋转式货架属于拣选型货架，主要适用 于小物品多品种，可达2000种以上（水平）、 1200种左右（垂直），出入库频率高的仓库。 垂直旋转货架还适用于存放长的卷状货物，如地 毯、地板革、胶片卷、电缆卷等。 如果仓库的空间利用不作为主要问题，而以便于 拣货和库存管理的目的出发，那么就显出旋转式 货架的优越性

10、了。四、货架的设计和选型 （一）货架的设计要求和最佳货架高度分析 货架的基本设计要求作为一种承重结构，货架必须具有足够的强度和稳 定性。作为一项设备（尤其是对于自动和半自动控制的立 体仓库），货架必须具有一定的精度和在工作载 荷下的有限的弹性变形。为了使货架在精度和刚性方面充分满足工艺要求， 应该从以下几个方面采取措施。 1、基础：是保证货架结构高精度的关键。基础变形或基础在施工后的不均匀沿降，对货架的受力和变形均极为不利。一般要求货架基础地坪的沉降度变形不大于1/1000。 为此采取： （1）整体式基础 （2）货架立柱与基础的联结以及起重机轨道与基础的联结大多采用钢型基座。 （3）采用具有调

11、平螺帽的钢板方法。2、支撑系统合理设置水平和垂直的支撑系统。垂直面内的支撑系统在货格背面设置。水平面内的支撑系统在货架顶部用水平衡架把整个 货架联成一体。3、货架的材料一般用：钢材（冷轧型钢）或钢筋混凝土制作4、设计计算立体货架的主要承载构件应采用GB700中的 Q235钢或GB1591的16Mn钢，立体货架按 正常工作载荷进行设计。对于整体或货架还要进行风载荷、雪载荷 和地震载荷强度验算。 货架最佳高度分析 最佳高度的确定因素。 （1）与巷道长度的关系 （2）与库容量的关系 （3）与货物周转储存期关系 巷道长度和高度关系L在（80120m）最佳高度取决于容量，当容量为 10004000t时，

12、高度为12.6m当容量为6000t以上，高度为16.2mt周转储存期 t=45天，H为56m t=8090天时，H为20m左右最新研究成果表，折算费用随货架高度H的变化规 律。高度（H/m） 6 8.4 10.8 12.6 14.4 16.2 折算费用（%） 100 96 92 73 64 58最佳高度在20m左右（1520m）（二）货架的选型原则1、实用性原则首先应满足所储物品的品种、规格、尺寸和性能 的要求。要满足物品先入先进的原则要求。同时适合于配套机械的存取作业。2、低成本高效益原则3、安全可靠性原则（货架的强度和刚度要满足载重量的要求，并有一定的安全余量）4、尽量采用先进的技术原则。

13、（三）货架的选择 1、改造仓库货架的选择由于仓库的高度较低，所以尽量采用中低层 托盘式货架，以便逐步实现机械化作业。为了提高库容，也可以采用阁楼式货架。对 于小型零部件也可以采用屏挂式货架。 2、新建立体化仓库货架的选择应根据储物的品种、规格、吞吐量和仓库 的规模以及仓库的高度进行合理的选择。对于小型仓库，如果自动化程度一般，可以选择 托盘式货架、重力式货架和移动式货架；对于自 动化程度较高的大型高层立体化仓库，可以选择 托盘式货架或旋转式货架，以利于计算机控制。3、固定式货架和流动式货架的选择对于固定式货架，由于技术比较成熟，可以借鉴 的经验较多，投资也相对小一些。当仓库所存储的物资多品种、

14、小批量，以拣选作 业为主时，应选用流动式货架。第三节 立体仓库的设计一、货格尺寸的设计 对于牛腿式货架，每个货格只能放一个单元货， 其货格载货示意图如图6-11所示。横梁式货架的 每个货格一般可存放两个以上的货物，其载货示 意图如图6-12所示。各间隙的名称和符号如表6-8 所示。 当单元货物的尺寸确定后，货格尺寸的大小主要 取决于各个间隙尺寸的大小。下面介绍各间隙尺 寸的选取原则。1、侧面间隙a3与a5的影响因素主要有，货物原始位置的停放 精度，堆垛机的停准精度以及堆垛机和货架的安 装精度等。精度越高，取值越小。侧向间隙a3一 般取50100mm。对于横梁式货架，一般a5a3； 对牛腿式货架

15、，要求a4a3。2、宽度方向间隙(b3、b4)前面间隙b3的选择应根据实际情况确定：对牛腿 式货架，应使其尽量小；对横梁式货架，则应使 货物不致因各种误差而掉下横梁。后面间隙b4的 大小应以货叉作业时不与后面拉杆发生干涉为前 提。3、垂直间隙(h2、h4) 在确定垂直间隙时，上部垂直间隙h2应保证货叉 叉取货物过程中微起升时不与上部构件发生干涉 。一般h2货叉上浮动行程+各种误差。下部垂直 间隙h4应保证货叉存货时顺利退出，一般h4货叉 厚度+货叉下浮动行程+各种误差。影响h2和h4大 小的各种误差包括：a堆垛机起升机构的停准误差；b垂直位置检测片安装误差；c货叉微升和微降行程误差；d货物高度误差；e货架托梁(或横梁)的高度误差等。二、仓库总体尺寸的确定确定仓库总体尺寸的关键是确定货架的总体尺寸 ，货架的总体尺寸也就是货架的长、宽、高等尺 寸，当货格尺寸确定后，只要知道货架的排数、 列数、层数和巷道宽度，即可计算出其总体尺寸 ： 长度L：货格长度X列数 宽度B=（货格宽度2+巷道宽度）排数2高度其中H0为底层高度，Hi(i=1，2，n)为各层 高度，共n层。巷道宽度=堆垛机最大外形宽度+(150200mm)动态法确定货架尺寸动态法确定货架尺寸，就是根据所要求的出入库 频率和所选堆垛机的速度参数来确定货架的总体 尺寸。 下面以每个巷道配备一台堆垛机为例，说明用动 态法确定货架