巷道堆垛机在立体库中的作用

立体仓库巷道式堆垛机设计摘要：随着经济的发展，有轨巷道堆垛机作为立体仓库的核心设备,应用越来越广泛。

我国物流业的蓬勃发展，对有轨巷道堆垛机的性能提出了更高的要求。

综合比较了几种升降方案后，升降装置采用钢丝绳卷筒式，其结构简单，受力明确，用户也比较熟悉。

安全防坠器、高度限位装置作为有轨巷道堆垛机的安全保护装置，当有轨巷道堆垛机遇到突发事故时它可以防止载货台坠落事故的发生，保证人员及货物的安全。

安全防坠器采用楔块式制动，灵敏度高、可靠性好、结构简单、能够有效地防止载货台坠落事故的发生。

货叉采用带有行程倍增机构的三级伸缩货叉，货叉收回时，其本身的长度远小于堆垛机运行巷道的宽度，货叉进行存取货物时，货叉的行程远远大于巷道的宽度。

关键词：有轨巷道堆垛机三级伸缩货叉安全防坠器毕业设计外文摘要Design of a railroad aisle stacking cranein stereoscopic warehouseAbstractWith the development of economic, railroad aisle stacking crane is the core equipment of stereoscopic warehouse, it has become more widespread in recent years.Higher demands are also asked for the performance and reliability of the railroad aisle stacking crane.After the synthesis has compared several kind of constructions elevators overall plan, uses the steel wire to hoist the type, its structure simple, the stress is clear about, the users also familiar. The security guards against falling，highly the spacing installment takes the construction elevator the safekeeping of security installment which can avoid the falling of the cage to assure the people and goods safety as soon as the construction hoist meets accident.The security guards which make use of wedge block for brake. This safety anti-falling device have high sensitivity，good reliability，simple configuration and easy to test，which can availably avoid the failing accident of the cage.The Fork trip with a double body is a three-tier telescopic fork, when fork is recovered, the length of its own is far less than the width of roadway, when accessing to goods, the fork is much longer than the width of roadway.Keywords：railroad aisle stacking crane three-tier telescopic fork security guards目次1 绪论 (1)1.1有巷轨道堆垛机的发展 (1)1.2有轨巷道堆垛机的类型 (1)1.3有轨巷道堆垛机的发展现状及特点 (3)2 有巷轨道堆垛机总体方案的确定 (5)2.1有轨巷道堆垛机功能分析 (5)2.2.立柱模块的设计 (7)2.3行走机构模块 (8)2.4起升机构模块 (9)2.5载货台模块 (9)2.6载货台断绳保护装置 (10)2.7货叉机构模块 (13)3 有轨巷道堆垛机基型产品设计 (14)3.1立柱模块设计 (14)3.2行走机构模块 (18)3.3起升装置的选择计算 (21)3.4货叉机构模块设计 (23)结论 (30)参考文献 (31)致谢 (33)1 绪论1.1有巷轨道堆垛机的发展有轨巷道堆垛机是随着立体仓库的出现而发展起来的专用起重机， 通常简称为堆垛机。

1 绪论1.1 本课题研究的背景与意义我国现在正处于工业化、城市化发展的高速期，未来一段时间，土地资源和劳动力资源将会成为制约企业发展的瓶颈，鉴于此，建造立体仓库是未来企业发展趋势，自动化立体仓库是现代物流中的重要组成部分，是实现物流系统合理化的关键。

它具有空间利用率高，便于实现自动化管理，实时自动结算库存货物种类和数量等许多优点，对加快物流速度、提高劳动生产率、降低生产成本很重要，已开始应用于汽车、电子、医药、烟草、建材、邮电等许多行业。

堆垛机是自动化立体仓库中最重要的搬运、起重、堆垛设备，对立体仓库的出入库效率有决定性影响，是立体仓库能否达到设计要求的关键设备之一。

而我国在堆垛机制造技术上和世界发达国家有很大差距，鉴于我国未来物流业发展的广阔空间，堆垛机技术落后必将成为限制我国自动化立体仓库发展的瓶颈，使我国在国际物流业竞争中处于不利地位。

鉴于以上因素，发展堆垛机技术有积极意义。

1.2 有轨巷道堆垛机的发展现状有轨巷道堆垛起重机是随着立体仓库的出现而发展起来的专用起重机，通常简称为堆垛机。

其主要用途是在高层货架仓库的巷道沿轨道运行，将位于巷道口的货物存入货格，或者相反，取出货格的货物运送到巷道口，完成出入库作业。

20世纪70年代初期，我国开始研究采用巷道式堆垛机的立体仓库，1980年我国第一座自动化立体仓库在汽车制造厂投产，从此自动化立体仓库在我国得到了迅速发展。

据不完全统计，到目前已建成三百余座。

堆垛机做为立体仓库中最重要的起重运输设备，也得到了较快的发展。

早期的堆垛机是在桥式起重机的起重小车上悬挂一个门架，利用货叉在立柱上的上下运动与立柱的旋转运动来搬运货物，通常称之为桥式堆垛机。

1960年左右在美国出现了巷道堆垛机，这种堆垛机是在地面的导轨上行走，利用货架上部的导轨防止倾倒。

随着立体仓库的发展，巷道堆垛机逐渐替代了桥式堆垛机。

随着计算机控制技术和自动化立体仓库的发展，堆垛机的应用越来越广泛，技术性能越来越好，高度也在不断增加，到1970年实现了由货架支承的高度为40米的堆垛机。

立体库堆垛机1. 简介立体库堆垛机是一种可以自动化地将货物垂直堆垛并存储在立体库的设备。

它通常由一个机器人和一个立体库系统组成，能够高效地完成存储和检索货物的任务。

立体库堆垛机广泛应用于各行各业的仓储和物流行业，提高了操作效率和储存密度，减少了人力和空间的浪费。

2. 工作原理立体库堆垛机的工作原理可以简单地分为三个步骤：扫描和定位货物、抓取和放置货物、控制系统的指令执行。

2.1 扫描和定位货物立体库堆垛机通过激光、红外线或摄像头等传感器来扫描和定位货物。

首先，堆垛机会扫描货物所在的位置，获取货物的尺寸、重量和形状等信息。

然后，根据这些信息，堆垛机会计算出最佳的堆垛路径，并确定抓取和放置货物的位置。

2.2 抓取和放置货物抓取和放置货物是立体库堆垛机的核心操作。

当堆垛机准备好抓取货物时，它会利用机械臂或夹具来抓取货物。

抓取货物的方式可以是横向抓取、竖向抓取或夹具抓取等。

抓取货物后，堆垛机会将货物从原始位置移动到指定位置，并放置在合适的位置上，以便后续的存储或检索。

2.3 控制系统的指令执行立体库堆垛机的操作由一个控制系统来管理和执行。

控制系统可以是基于计算机的软件系统，也可以是实时控制器或PLC（可编程逻辑控制器）。

控制系统接收来自传感器和操作员的指令，然后将其转化为机器人的动作和运动命令。

通过控制系统的指令执行，立体库堆垛机可以实现高效的货物存储和检索。

3. 优势和应用立体库堆垛机具有以下优势和应用：•提高效率：立体库堆垛机可以自动化地完成货物的堆垛和存储，大大提高了仓储和物流的效率，减少了人力成本和人为错误。

•增加储存密度：立体库堆垛机可以利用垂直空间，将货物堆垛在高达数十米的立体库中，最大化地利用存储空间。

•适应多样化货物：立体库堆垛机可以适应各种形状、尺寸和重量的货物，包括箱式货物、托盘、卷筒等，提高了货物的灵活性和适应性。

•广泛应用：立体库堆垛机广泛应用于各行各业的仓储和物流行业，如电子、电器、食品、医药、汽车等，满足了不同行业的存储和检索需求。

高40m单立柱巷道堆垛机的特点及应用近年以来，物流装备市场蓬勃发展，其中自动化立体仓库的建造高度也在不断增加。

目前国内大部分厂家能够制造的堆垛机的高度在18m~24m之间，少部分能够达到30m的高度。

随着仓储市场的进一步发展，客户越来越要求提高立体仓库的库容量，节省土地资源的投资，提高土地的利用效率，实现集约化的生产，因此对30~m至40m之间的立体仓库的需求越来越多。

这种大高度的立体仓库广泛应用在批发配送、食品饮料、烟草存储和第三方物流服务等行业。

目前国内多数立体仓库采用的是单立柱巷道堆垛机，其优点是结构简单，横向尺寸紧凑，巷道占宽小，而且围绕立柱可以选用多种载货台，比较容易地进行模块化设计和组装。

其立柱金属结构一般采用焊接箱型梁结构，具有截面大、结构整体刚性好、不易失稳、载货台承载能力大等特点，比较适合应用在20m以上的单元托盘式堆垛机上。

德马泰克RapidStore UL 1500系列堆垛机主要用于高度在30m以上的自动化立体仓库，在欧洲市场有众多的实施项目。

为适应中国和东南亚市场对超高堆垛机的需求，徳马泰克物流系统（苏州）有限公司引进RapidStore UL 1500的技术，成功实现了本地化生产，并补了国内超高堆垛机设计和制造的技术空白。

下面对高40m的单立柱巷道堆垛机在产品设计、装配搬运及应用规划等方面的特点和应用案例进行介绍。

一、产品设计1.高强度与高刚性的金属机构金属结构是堆垛机的骨干，直接决定了堆垛机的动态性能和安全性能。

高40m堆垛机的金属结构应具有足够的强度和刚性，以满足堆垛机在静止、加减速、运行和急停过程中的操作要求。

金属结构为型钢和钢板拼焊成的箱型梁组成。

以载货台带载并处于立柱顶部时为研究对象，对其进行力学分析计算，该金属结构的各项技术性能的计算结果如下。

金属结构处于静态时，各结构变形的允许值满足《FEM9.831 Calculation principles of storage and retrial machines Tolerance, deformations and clearances in the high-bay warehouse》的要求。

堆垛机堆垛机是高架仓库内进行货物堆存作业的主要设备。

早期的堆垛机，是在桥式起重机的起重小车上悬挂一个立柱，利用货叉在立柱上的上下运动及立柱的旋转运动来搬运货物，通常称之为桥式堆垛机。

1960年左右在美国出现了巷道式堆垛机。

这种堆垛机是在地面导轨上行走，利用上部的导轨防止倾倒或偏斜。

其后，随着计算机控制技术和自动化立体仓库的发展，堆垛机的应用越来越广泛，技术性能越来越好，高度也在不断增加，到目前为止，堆垛机的高度可达40米以上。

对于中低高度的货架为了降低仓库建设成本和提高机动性，也发展了一种无轨巷道堆垛机，但是有轨巷道堆垛机的使用占据主导地位。

塑料托盘有轨巷道式堆垛机的主要用途有轨巷道式堆垛机的主要用途是在高层货架的巷道内往复运行，将位于巷道口入库台上的货物存入货位，或者将货位内的货物取出送到巷道口的出库台。

随着立体仓库的发展，有轨巷道式堆垛机在堆垛机中的主导地位日益显著。

有轨巷道式堆垛机的类型堆垛机的类型可按其支承方式、结构形式和作业方式等进行分类。

1．按结构形式分类有轨巷道式堆垛机按其立柱形式不同可分为单立柱堆垛机和双立柱堆垛机。

(1)单立柱有轨巷道堆垛机单立柱有轨巷道堆垛机的金属结构由一根立柱和下横梁组成。

这种堆垛机的自重轻，但刚性较差，一般用在起重量2吨以下，起升高度不大于45米的仓库。

其行走速度最高可达160m/min，载货台的升降速度最高可达60m/min，货叉伸缩速度最高可达48m/min。

(2)双立柱有轨巷道堆垛机双立柱有轨巷道堆垛机的金属结构由两根立柱和上下横梁组成。

这种堆垛机刚性好，运行速度高，能快速起动和制动，但自重较大，起重量可达5吨，适于各种起升高度的仓库，能用于长大件货物的作业。

双立柱堆垛机两个立柱的排列方向可以和巷道平行，也可以和巷道垂直。

立柱形成的门架和巷道平行时只需要一条走行轨道，而垂直时则需要铺设两条轨道。

2．按支承方式分类有轨巷道式堆垛机按支承方式可以分为地面支承式和悬挂式两种。

巷道堆垛类自动化立体车库随着城市化的不断发展，车辆数量不断增加，人们的车辆停车需求也越来越大。

但是城市道路有限，地面停车场空间有限，如何解决停车难的问题成为摆在城市管理者面前的一大难题。

在此背景下，自动化立体车库应运而生。

自动化立体车库是基于机械自动化和智能控制技术，利用立体结构垂直层叠式停车方式，将车位密度提高若干倍，解决了地面停车位有限的问题，节约了城市停车空间，给城市管理带来了福音。

下面简单介绍一下巷道堆垛类自动化立体车库的原理及应用：巷道堆垛类自动化立体车库分为前后车道，车辆驶入前一段，停下后，系统会根据车体尺寸、车辆停放位置等信息，将车辆移动到相应的垂直提升机构或平移机构。

巷道堆垛类自动化立体车库采用垂直提升机和平移机构来移动车辆。

垂直提升机和平移机构分别由马达、减速机和滑轮组成。

车辆驶入前一段，立体车库系统会根据车辆尺寸和停放位置的信息，将其移动到相应的垂直提升机组或平移机组。

垂直提升机组将车辆垂直提升到对应的停车位，平移机组则将车辆水平移动到正确的位置。

巷道堆垛类自动化立体车库具有以下优点：1.车位密度高。

立体结构垂直层叠式停车，大大提高车位密度。

2.空间利用率高。

自动化立体车库可以用于一些难以利用的小空间。

3.适用范围广。

自动化立体车库可以应用于各个场合，如商业区、住宅区、机场和火车站等。

4.操作简便。

只需将车辆开入车库，然后按下按钮，系统就会自动将车辆停放好，十分方便。

5.保障车辆安全。

车辆停放在自动化立体车库里，比地上停车位安全得多，不会遭受撞击、拆除或盗窃等问题。

6.减轻交通拥堵。

自动化立体车库减少了在城市寻找停车位的时间，减轻了交通拥堵。

巷道堆垛类自动化立体车库存在以下一些局限性：1.建设成本高。

自动化立体车库的建设成本较高，需要预留适当的土地，并投入大量的资金和技术。

2.需要可靠性高的机械和电子设备。

自动化立体车库需要大量的机械和电子设备，以确保其操作的稳定和安全。

3.维护成本高。

自动化立体仓库中的堆垛机和穿梭车
一、堆垛机
堆垛机的主要作用是在立体仓库的巷道内来回运行，将位于巷道口的货物存入货架的货格中，或者取出货格内的货物运送到巷道口。

通过机械结构的配合，可实现载货台在巷道内进行空间三坐标方向的自由运动。

堆垛机具有以下特点：
作业效率高：堆垛机是立体仓储的专用设备，具有较高的搬运速度和货物存取速度，可在短时间内完成出入库作业。

提高仓储利用率：堆垛机自身尺寸小，可在宽度较小的巷道内运行，适合不同层高的货架作业，提高仓库的利用率。

自动化程度高：堆垛机可实现远程控制，在堆垛机上配置RFID读写系统、条码感应系统、无线射频技术等配套设施，可实现整体作业过程无人化，便于仓储管理。

稳定性高：堆垛机具有很高的可靠性，工作时具有良好的稳定性。

在现代智能仓储系统中，绝大多数的堆垛机均采用自动控制装置进行控制，如通过RFID读写系统，条码感应系统精确定位每个库位内的物料信息等内容，再配合仓库管理系统（WMS）的调度指挥，对物料进行精准高效的转运作业。

二、穿梭车
穿梭车是一种智能运输设备，可以编程实现取货、运送、放置等任务，并可与仓库管理系统（WMS）进行通讯，结合RFID、条码等识别技术，实现自动化作业过程。

巷道堆垛机常见故分析及设备运行保障摘要：巷道堆垛机在现代化立体仓库系统中有着举足轻重的地位，是物料进出仓库的桥梁和纽带。

随着使用年限的增加，堆垛机使用过程中会出现各种故障，正确有效地处理故障对于延长堆垛机使用寿命、提高仓库整体的物流效率有重大意义。

因此本文分析堆垛机常见故障，建立堆垛机设备运行保障体系。

关键词：巷道堆垛机、故障、设备运行保障文/赵志浩刀荣贵陈继安姜永愿殷红道堆垛机是自动化立体仓库的主巷^机设备，用于高层自动化仓库中完成存取托盘的功能，具有节约场地和人力、作业迅速准确、提高存取效率以及降低储运费用的优点。

巷道堆垛机的顶部和底架分别装有一组及两组导行轮，分别导持着天轨和地轨。

走行伺服电机驱动地轨上的行走轮使堆垛机沿天地轨水平行走。

升降台在伺服电机的驱动下由钢丝绳拉动使其沿两侧立柱导轨完成升降运动。

升降台上安装有货叉，平移电机驱动链条传动机构，使叉体完成左右平移动作。

堆垛机的行走、升降和货叉伸缩运动，分别在电控系统协调控制下完成本巷道对站台的托盘出入库工作。

随着使用时间的不断增加，堆垛机各零部件老化，堆垛机故障停机频次增多。

由于堆垛机停机后需要维修人员前往堆垛机排除故障后才能再次运行，频繁地停机一方面加大了维修人员的工作量，增加设备损耗，同时也影响物流效率。

正确有效地处理故障有利于降低堆垛机故障停机频次，延长使用寿命，提高物流效率。

一、常见故障的分析及问题汇总某工厂堆垛机设备使用已有十余0堆垛机故障停机频次统计表1超极限货叉超限1872货姿货物超限，货姿传感器报警1503叉超货叉运行超时495行差走行停止时定位误差超过10mm206测距激光测距传感器故障167空出取货时目标处无货78重入放货时目标处有货64中点货叉未停在中点的位置49任超执行任务时超时或下达任务不全4合计443年，故障停机频次已经明显增多，工厂內部所有的堆垛机故障停机频次统计表和绘制柏拉图，如表1、图1。

由图1可看出，超极限、货姿、叉超、行差和测距是堆垛机最容易发生的故障类型。

自动堆垛机在立体仓库中的应用摘要：堆垛机是自动立体化仓库中最主要的作业机械，是随着立体仓库的出现而发展起来的专用机械手。

为了实现货物在三维方向的存取，需要通过行走、升降和货叉三方面的协调工作完成。

本设计采用三菱FX2N型号PLC控制，Kingview（组态王）组态软件作为上位机监控，系统运行稳定，维护方便。

关键词：堆垛机；传感器；组态一、引言物流服务是指物流供应方通过对运输、储存、装卸、搬运、包装、流通加工、配送和信息管理等功能的组织与管理来满足其客户物流需求的行为。

自动化立体仓库，是物流仓储中出现的新概念。

利用立体仓库设备可实现仓库高层合理化、存取自动化、操作简便化。

自动化立体仓库，一般由出入库系统、仓储货架、全自动堆垛机和计算机管理控制系统构成。

入库系统不仅可以实现货物的入库，还具有物流信息采集、收集的功能。

主要有两部分构成，一是入库输送设备，二是货物自动识别系统。

出库系统主要由出库输送链及平移交換机组成，实现货物的出库和分拣。

计算机管理系统主要完成出入库货物信息的采集、存储和传输，对仓位的分配，堆垛机工作指令的传输以及工作状态监控。

二、自动堆垛机的工作原理（一）自动堆垛机的结构简析堆垛机是自动化立体仓库中最主要的作业机械，是随立体仓库的出现而发展起来的专用机械手。

本实验室采用单立柱堆垛机，它主要由以下几个部分构成：1. 地轨，2. 下横梁，3. 载货台，4. 货叉机构，5. 提升滑轮，6. 天轨，7. 立柱，8. 控制柜，9. 起升电机，10. 行驶机构和驱动轮。

主要通过行走、升降和货叉三部分的协调工作，使得货物在货架范围内的能纵向和横向移动，达到货物的三维立体存取的目的。

（二）堆垛机控制系统功能要求堆垛机在自动化立体仓库的物流量输送工程中，主要实现货物从各出入库到货格的搬运目的，包含以下几个部分功能：A. 三维动作控制：主要控制堆垛机在横向、纵向和垂直三个方向的运行。

B. 位置控制：控制堆垛机以适合的速度运行并能精确的定位在货格或出入口处。