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1、立体仓库堆垛机的设计作者：陈玉金来源：MM现代制造该项目采用世界先进水平的自动化物流仓储设备，实现立体库存储 的自动化管理，达到及时自动为输送线补给缸体组芯和空托盘，同 时在输送线上实现及时为下一工位输送货物，控制采用手动、自动 两种形式，更灵活处理输送时出现的异常问题。输送系统PLC通过通信处理器与监控机相连，接收监控机发出的作 业命令，返回命令的执行情况和系统状态等。电控系统具有对故障 检测和故障状态的声光报警及消除声光报警功能。组合芯储存立库 用于储存成组砂芯及空托板，在制芯和造型工部间起调节砂芯供需 平衡作用。工艺要求(1海个焊接钢托板尺寸1400x600x130(H)托板重量约150
2、kg , 焊接结构。每个货位放1个托板，每个托板放1只砂芯。(2 )每套组芯的外形尺寸约1200x450x800(H),重量约250kg , 砂芯立放。(3 )立库储芯量448套组合芯，库存周期24h。采用三班工作制。造型线采用两班平行工作制，制芯采用三班工作制。造型线生产率70型/h，制芯生产率55 套/h，造型线需要砂芯量大于制芯量。(4 )组芯段的运行节拍按55 套/h可调，送芯段运行节拍按70套 /h可调，空托板返回段到入库部分的运行节拍按70 套/h可调、到 组芯段运行节拍按55 套/h可调。关键设备说明1. 工作原理堆垛机由行走电机通过驱动轴带动车轮在下导轨上做水平行走，由 提升电
3、机通过钢丝绳带动载货台做垂直升降运动，由载货台上的货 叉做伸缩运动。通过上述三维运动可将指定货位的货物取出或将货 物送入指定货位。行走认址器用于测量堆垛机水平行走位置；提升 认址器用于控制载货台升降位置；货叉方向使用接近开关定位。通 过光电识别，以及光通讯信号的转化，实现计算机控制，也可实现 堆垛机控制柜的手动和半自动控制。同时采用优化的调速方法，减 少堆垛机减速及停机时的冲击，大大缩短堆垛机的起动、停止的缓 冲距离，提高了堆垛机的运行效率。2. 堆垛机的结构堆垛机如图所示，主要由下横梁、载货台、货叉机构、立柱、上横 梁、水平运行机构、起升机构、电控柜、安全保护装置和电气控制 系统等几大部分组
4、成。（1）主体结构堆垛机主体结构主要由上横梁、立柱、下横梁和控制柜支座组成。上、下横梁是由钢板和型钢焊接成箱形结构，截面性 能好，下横梁上两侧的运行轮轴孔在落地镗铣床一次装夹加工完成， 确保了主、被动轮轴线的平行，从而提高了整机运行平稳性；立柱 是由方钢管制作，在方钢管两侧一次焊接两条扁钢导轨（材质16Mn）,导轨表面进行硬化处理，耐磨性好。在焊接中采用了具有特殊装置的自动焊接技术，有效克服了整体结构的变形；上横梁焊于立柱之上，立柱与下横梁通过法兰定位，用高强度螺栓连接，整个主体结构具有重量轻、抗扭、抗弯、刚度大、强度高等特点。（2）载货台载货台是通过起升机构的动力牵引做上下垂直运动的部 件，
5、由垂直框架和水平框架焊接成的L形结构，垂直框架用于安装 起升导轮和一些安全保护装置。水平框架采用无缝钢管制成，完全 能够满足载货的要求。（3）水平运行机构水平运行机构是由动力驱动和主被动轮组组成， 用于整个设备巷道方向的运行。我们选用了德国SEW公司的螺旋伞 齿轮直交轴电机减速机直接驱动车轮，质量可靠、维护方便、噪声 低。4）起升机构起升机构是由驱动电机、卷筒、滑动组和钢丝绳组成，用于提升载货台做垂直运动。我们选用德国SEW公司的螺旋伞齿轮直交轴电机减速机直接驱动卷筒，钢丝绳带动载货台上下运动。（5）货叉机构货叉伸缩机构是由动力驱动和上、中、下三叉组成的一个机构，用于垂直于巷道方向的存取货物运
6、动。下叉固定于载货 台上，三叉之间通过链条传动做直线差动式伸缩。货叉驱动电机选 用 SEW 的电机减速机。（6）导轮装置堆垛机共采用了上下水平导轮和起升导轮三组导轮装 置，上下水平导轮分别安装在上下横梁上，用于导向堆垛机沿巷道 方向做水平运动。起升导轮安装于载货台上，沿立柱导轨上下运动， 导向载货台的垂直运动，同时通过导轮支撑荷重，并传递给主体结 构。三组导轮装置均由NUTD系列滚轮轴承和偏心轴组成，可以方便地 调整间隙、拆装、注油等，同时N UTD系列滚轮轴承具有很高的承 载能力，特别是对于受力的起升导轮性能极佳。3. 堆垛机的技术参数堆垛机数量：2 台结构：单立柱结构 自重（不包括负载）：
7、6000kg货叉形式：双指叉搬运单元数：1 个单元单元重量：500kg/托盘单元尺寸：1400Lx600Wx930H电源：380Vx50Hzx3Ph供电方式：安全滑触线电机减速机：SEW行走装置驱动类型：电机减速机驱动车轮转认址方式：相对认址认址精度：3mm行走速度：120-5m/min速度控制：变频无级调速制动方式：掉电动作型升降装置驱动类型：电机减速机带动钢丝绳滚筒转动 认址精度：3mm升降速度：18-2m/min 速度控制：变频无级调速制动方式：掉电动作型货叉驱动类型：电机减速机通过链条驱动链轮及齿轮认址精度：3mm彳亍走速度：20-4m/min速度控制：变频无级闭环调速，有力矩补偿，力
8、矩限制 制动方式：掉电动4. 堆垛机的安全措施(1) 松绳、断绳保护装置：当堆垛机提升钢丝绳松垂或断裂时，自动 切断提升电机电源，载货台制动器卡在立柱上，避免载货台跌落。(2) 堆垛机具有过载保护装置，当加载超过额定起重量的10%时，自 动切断起升电机电源。(3) 堆垛机设有提升极限限制开关和机械缓冲双重保护装置。当载货 台超出正常升降亍程并达到上、下极限位置时，触发该开关，自动 切断提升电机电源，载货台将停止运亍。此外，在超出上、下极限 位置外另加设抗冲击性能良好的缓冲块，迫使载货台停止运亍。(4) 堆垛机设有运亍极限限制开关和机械缓冲块双重保护装置。当堆 垛机超出正常运亍亍程并达到左、右极
9、限位置时，触发该开关，自 动切断运行电机电源，堆垛机将停止运行。此外，在超出左、右极 限位置外另加设抗冲击性能良好的缓冲块，迫使堆垛机停止运行。 作用于缓冲块上的力，是按堆垛机满载和高速行走的条件下计算的。(5) 堆垛机上装有手动急停按纽，在紧急情况下，能切断堆垛机总电 源。(6) 堆垛机的电气联锁保护。(7) 多地点操纵的堆垛机设有互锁，以保证某一时刻，只能从一个地 点操纵堆垛机。(8) 各控制方式间应有互锁，以保证在某一时刻，只允许选用手动、 半自动、自动、计算机联机控制中一种控制方式。(9) 当货叉不在中间位置(收叉时不在正确位置上)或货叉在动作时， 堆垛机行走、高速升降将被锁定；当堆垛
10、机行走、高速升降或堆垛 机发生故障时，货叉将被锁定。(10) 控制电路还应具备以下常规的联锁和保护：失压保护，操作开关 零位保护、电动机正、反转联锁、不同速度级的联锁、短路和过载 保护。(11) 堆垛机配备音响报警装置。在运行机构启动前，应先发出音响信 号。(12) 堆垛机具有故障报警和自我诊断功能。(13) 全部巷道口/门在堆垛机紧急停电时自动切断电源。(14) 载货台设有货物超尺寸和坍塌检测，避免货物超出堆垛机而引起 事故。(15) 载货台设有货位虚实检测，以确认货位是否有货，避免重复入库， 当发现货位有货时，停止送货并报警。(16) 货叉上装有极限开关和机械限位挡块。货叉设有第一节货叉、
11、第 二节货叉居中检测，以防止堆垛机在行走和升降时，货叉出现误动 作。同时在货叉运行的终端设有极限开关和机械限位挡块，以确保 堆垛机在有轨巷道内运行的安全。(17) 货叉上装有扭力限制器，当货叉伸出过程中碰到障碍物，当阻力 达到规定值时，货叉扭力限制器打滑，货叉停止伸叉。(18)堆垛机行 走轮前方设置有清轨器。(19)堆垛机选用的起升钢丝绳安全系数大于6。(20)安全保护装置均安装在容易检查和维护的位置。总结 通过堆垛机出入库频率计算，可知每台堆垛机平均单一作业为58托 盘/h，在85%工作效率时为49托盘/h，远远超出标书的要求，满 足条件规定两台堆垛机一小时提取的货物应不少于(70 - 55 = 15 ) 托盘/h。如果在出入库作业时采用复合形式，出入库的速度会更快，更能满足要求。(end)
