由于科学技术发展的日新月异,机械化的生产和管理替代了过去的人力劳动,人们对于效率的追求也越来越高,现代化工业生产呈现出社会化、专业化、集中化的发展趋势,这就促进了自动化立体仓库的出现和应用。立体仓库的产生和发展是第二次世界大战之后生产和技术发展的结果。加强对自动化立体仓库规划设计研究,可以提高仓库空间利用率,以便于形成先进的物流系统, 有效提高仓库的管理水平。

自动化立体仓库是一个复杂的综合自动化系统,作为一种特定的仓库形式,一般有以下几种分类方式:

按照建筑物形式分类可分为整体式和分离式两种。整体式:指货架除了存储货物以外,还作为建筑物的支撑结构,构成建筑物的一部分,即库房货架一体化结构,一般整体式高度在12米以上,这种仓库结构重量轻,整体性好,抗震好。分离式:分离式中存货物的货架在建筑物内部独立存在。分离式高度一般在12米以下。适用于利用原有建筑物作库房,或在厂房和仓库内单建一个高货架的场所。

同时,还有其他分类方法。比如,按照货物存取形式分为单元货架式、移动货架式和拣选货架式。按照货架构造形式分类可分为单元货格式、贯通式、水平旋转式和垂直旋转式。

货架的设计是立体仓库设计的一项重要内容,它直接影响到立体仓库面积和空间的利用率。货架的形式有很多,而用在自动化立体仓库的货架一般有横梁式货架、牛腿式货架、流动式货架等。设计时,可根据货物单元的外形尺寸、重量及其他相关因素来合理选取。

堆垛机是整个自动化立体仓库的核心设备,通过手动操作、半自动操作或全自动操作实现把货物从一处搬运到另一处。它由机架(上横梁、下横梁、立柱)、水平行走机构、提升机构、载货台、货叉及电气控制系统构成。

根据物流过程,合理选择输送机的类型,包括辊道输送机、链条输送机、皮带输送机、升降移载机、提升机等。同时,还要根据仓库的瞬时流量合理确定输送系统的速度。

系统中包括管理计算机、监控计算机以及设备控制器等。根据系统规模的大小和要求,配置状况有差异。其中,管理计算机是仓库的管理中心,主要功能有出入库管理、设备管理、货格管理、盘库管理、财务管理等。监控计算机是仓库的控制中心,根据命令监视现场设备的运行状态、货物流向,并能进行故障检测。设备控制器通常采用PLC作为核心元件安装在堆垛机上。

巷道式堆垛机基本结构主要由机架、运行机构、起升机构、载货台、货叉、电气设备及各种安全保护装置等部分组成。

机架:堆垛机的机架是由立柱、上横梁、下横梁组成的长方形结构框架,是堆垛机的主要承载构件。机架沿轨道运行时为防止框架倾倒,在上横梁装有导向轮。

运行机构:运行机构由电机减速器、行走轮、导向轮等组成。在下横梁下面安装行走轮,在行走轮侧面有导向轮,保证堆垛机能够在地轨上正常行驶。轴装式电机减速器安装在前面的行走轮上。 当切断电机电源时, 电机能够自动制动。

起升机构:主要由电机减速器、驱动链轮、动链条、升降链轮、升降链条、配重块等组成。升降链条与载货台相连接,与升降链轮、上下横梁的链轮及载货台组成封闭结构。当电机减速机通过驱动链轮带动升降链轮旋转,升降链轮再通过升降链条带动载货台上下运动载货台:载货台为装载平台,在其侧面装有四个导向轮,以保证载货物能够沿着升降轨道正常行驶。

货叉:主要由电机减速器、链轮、链连接装置、叉板、活动导轨、固定导轨、辊轮轴承和一些定位装置组成。内侧辊轮轴承通过连接板和叉板连在一起,外侧辊轮轴承安装在固定导轨上,固定导轨安装在载货台横梁上。

堆垛机基本技术参数:堆垛机额定载荷为500kg;堆垛机单元尺寸:1200 (L)×1000 (W)×1200 (H)mm;电源:380V安全滑触线供电方式;行走装置驭动类型:电机减速机驭动车轮转动;行走装置行走速度:0~60 m/min(变频无级调速);行走装置速度变频控制;行走装置采用电动型制动方式;升降装置由驭动电机减速机带动链轮转动;升降装置升降速度:0~15m/min (变频无级调速);升降装置变频速度控制;货叉电机减速机通过链条驱动链轮及齿轮控制;货叉伸缩变频调速速度20rpm/min;货叉伸缩速度变频控制。

为了保证货物的高效存取,堆垛机的运行要求高速、平稳,需要使用变频器来驱动水平、垂直和货叉电机的运转。堆垛机运行的速度范围可达:

水平方向:2m/min~360m/min

垂直方向:2m/min~80m/min

货叉2m/min~60m/min

速度控制:为保证堆垛机运行中精确定位和工作效率,要对堆垛机的运动速度进行控制。根据实际需要,设计多档速度运行方式。速度控制主要是对列、层行走电机进行控制。以列速度控制为例说明速度控制的方法:巷道最底层为第1列第0层,设运行过程中距目的货位的距离为S个货格,速度控制V的算法如下:

S>6,V=30m/min

2<S≤6,V=15m/min

0<S≤2,V=5m/min

S=0,V=0

位置控制:立体仓库操作准确的特点要求堆垛机必须准确认址和精确定位,否则就可能取错货物、碰坏货架、货物,严重时会损坏堆垛机本身。因此位置控制技术就成为堆垛机控制系统中最关键的一项,堆垛机位置控制的方式很多,按寻址方式可分为绝对认址和相对认址。

自动分拣系统一般由收货输送机、喂料输送机、分拣指令设定装置、分拣输送机等组成。

收货输送机:对于运送的货物放在输送机上,经检查验货后送入分拣系统。配送中心里,往往采用多条输送带以此达到吞吐量大的要求,这些输送机多是辊子式和带式输送机。

合流输送机:基本由辊柱式输送机组成。大规模分拣时,货物在分别经过各自的分拣信号设定装置后,必须经过合流装置。

分拣传送装置及分拣机构:它是自动分拣主体,包括两个部分:货物传送装置和分拣机构。前者的作用是把被拣货物送到设定的分拣道口位置;后者的作用是把被拣货物推入分拣道口。各种类型的分拣机,其主要区别就在于采用不同的传送工具和不同的分拣机构,上述传送装置均设带速反锁器,以保持带速稳定。

自动分拣机上移动的货物,向哪个道口分拣,通常需要在待分拣的货物上标有到达目的地标记的票签,或在包装箱上写上收货方的代号。并在进入前先由信号设定装置把分拣信息输入计算机中央控制器。

可编程控制器,简称PLC。它源于继电器控制技术,但基于电子计算机。它通过运行存储在其内的程序,把输入电路的物理过程而得到的输入信息,变换为所要求的输出信息,进而再通过输出电路的物理过程去实现对负载的控制。PLC要考虑信息出入的可靠性、实时性,以及信息的实际使用。

大量不同型号、规格的零部件每天频繁出入库,采用传统的方法不但要消耗大量的人力物力,而且信息散乱,效率低下。为了实现信息的集成和自动化管理,必须对物料进行统一编码,以代码作为物料在系统中的标识。同时,使物料与货位通过代码建立对应关系。据此,我们制定的物料编码总则为:一是物料编码=主码+流水码+辅码,二是物料主码=物料类别码+结构层码+主分类码+功能细分码。

自动化立体仓库是一种集信息、储存、管理于一体的高技术密集型机电一体化产品,它涉及的领域很广,本文着重研究了它的基础设备。通过对立体仓库自动控制系统中硬件的计算,基本上达到了采用计算机自动控制技术来提高立体仓库的管理水平,提高了立体仓库的可靠性和可维修性,从而达到提高企业生产率和经济效益的目的。