自動化立體倉庫系統(tǒng)設(shè)計——堆垛機以及貨架系統(tǒng)等設(shè)計含6張CAD圖
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摘 要
隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，市場的急劇擴大，對物流體系提出了新的要求，使得現(xiàn)代物流系統(tǒng)快速發(fā)展，自動化立體倉庫得到了廣泛使用。其中，堆垛機是自動化立體倉庫的主要組成部分，它承擔(dān)著運輸與搬運貨物，使得貨物在立體倉儲系統(tǒng)中可以按照既定的程序自動存取貨物。本課題主要論述了自動化立體倉庫中堆垛機的結(jié)構(gòu)設(shè)計原理、速度設(shè)計原理、控制功能原理以及堆垛機精確定位的方法，以及自動化立體倉庫中貨架系統(tǒng)的設(shè)計原理。分析近年來自動化立體倉庫的發(fā)展狀況，對堆垛機進行結(jié)構(gòu)計算分析，包括強度校核、剛度校核、穩(wěn)定性校核，判斷其能否滿足預(yù)定的工作狀態(tài)。對堆垛機進行速度分析，要求其能滿足準確的停車速度與工作速度，滿足在存取貨物時要求的水平運行速度和貨叉升降與伸縮速度。本文也介紹了自動化立體倉庫的控制系統(tǒng)，做出了控制系統(tǒng)框圖，并對其作用功能、實現(xiàn)路徑和要求做出了詳細的說明。本文也對自動化立體倉庫貨架系統(tǒng)做出了詳細的設(shè)計，確定了貨架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，對貨架系統(tǒng)也進行了強度、剛度和穩(wěn)定性進行了校核。
關(guān)鍵詞：堆垛機；貨架系統(tǒng)；控制系統(tǒng)；
目 錄
第一章 前言1
1.1 緒論1
第二章 自動化立體倉庫國內(nèi)外的發(fā)展狀況2
第三章 研究主體3
3.1 自動化立體倉庫的分類3
3.2 自動化立體倉庫的最佳參數(shù)選擇3
3.3 自動化立體倉庫常用貨架托盤3
3.4 堆垛機4
3.5 貨架5
第四章 設(shè)計內(nèi)容6
第五章 總結(jié)與展望7
參考文獻8
第一章 前言
1.1緒論
隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，市場的急劇擴大，對物流體系提出了新的要求，使得現(xiàn)代物流系統(tǒng)快速發(fā)展，自動化立體倉庫得到了廣泛使用。其中，堆垛機是自動化立體倉庫的主要組成部分，它承擔(dān)著運輸與搬運貨物，使得貨物在立體倉儲系統(tǒng)中可以按照既定的程序自動存取貨物。本課題主要論述了自動化立體倉庫中堆垛機的結(jié)構(gòu)設(shè)計原理、速度設(shè)計原理、控制功能原理以及堆垛機精確定位的方法，以及自動化立體倉庫中貨架系統(tǒng)的設(shè)計原理。分析近年來自動化立體倉庫的發(fā)展狀況，對堆垛機進行結(jié)構(gòu)計算分析，包括強度校核、剛度校核、穩(wěn)定性校核，判斷其能否滿足預(yù)定的工作狀態(tài)。對堆垛機進行速度分析，要求其能滿足準確的停車速度與工作速度，滿足在存取貨物時要求的水平運行速度和貨叉升降與伸縮速度。本文也介紹了自動化立體倉庫的控制系統(tǒng)，做出了控制系統(tǒng)框圖，并對其作用功能、實現(xiàn)路徑和要求做出了詳細的說明。本文也對自動化立體倉庫貨架系統(tǒng)做出了詳細的設(shè)計，確定了貨架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，對貨架系統(tǒng)也進行了強度、剛度和穩(wěn)定性進行了校核。
自動化立體倉庫是物流系統(tǒng)中商品貨物存貯的一種不可替代的角色，它的智能化程度高、工作效率高，可以實現(xiàn)對貨物的自動搬運及其放置。這種自動化倉庫以堆垛機和貨架系統(tǒng)為主要組成組成部分，這種智能化的自動化立體倉庫可以實現(xiàn)存取貨物的機械化和自動化。利用本身的優(yōu)勢，可以大大減少人力物力的成本，解放生產(chǎn)力，在貨物運輸?shù)倪^程中可以自動存取貨物。
第二章 自動化立體倉庫國內(nèi)外的發(fā)展狀況
自動化立體倉庫由計算機控制系統(tǒng)、高層貨架、堆垛機、輸送機和其它外圍設(shè)備構(gòu)成。工業(yè)發(fā)達的國家物流工程技術(shù)非常先進和成熟，基本實現(xiàn)了規(guī)格化和標準化，因此，自動化立體倉庫的生產(chǎn)成本低、交貨期短。和工業(yè)發(fā)達國家相比，雖然我國物流工程技術(shù)發(fā)展很快，但差距仍然較大，特別是在標準化、系列化、技術(shù)化、理論計算和設(shè)計制造等方面尤其突出。
自動化立體倉庫在現(xiàn)代化企業(yè)中發(fā)揮了巨大的作用。它在汽車、摩托車、家用電器、電子計算機、電器、電子、醫(yī)藥、機床、化工等制造業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。這是因為，自動化立體倉庫能夠加速商品流通、減少商品損壞、降低流通成本、節(jié)約土地面積、節(jié)約人力和財力。此外，它還提高了庫存周轉(zhuǎn)率、經(jīng)營靈活性和工作效率。它以最快速度、最低價格和最佳服務(wù)質(zhì)量來滿足用戶需求，從而獲得最大利益。目前，自動化化立體倉庫在歐美發(fā)達國家已經(jīng)相當普遍，自動化倉庫在設(shè)計、制造、自動化控制和計算機管理方面的技術(shù)也日趨成熟。
第三章 研究主體
3.1自動化立體倉庫的分類
自動化立體倉庫可以根據(jù)貨架結(jié)構(gòu)分為整體式和分離式，整體式這種倉庫的貨架及其主要結(jié)構(gòu)均與房屋的屋頂和墻壁固連一起。分離式這種倉庫是獨立建在屋內(nèi)。
當存儲方式分類，可以分為單裝載單元、雙裝載單元和多裝載單元，其中單裝載單元在貨架貨位的深度方向只能存儲一個裝載單元。雙裝載單元在貨架貨位的深度方向能存儲兩個裝載單元，多裝載單元在貨架深度方向可存儲多個裝載單元。
3.2自動化立體倉庫的最佳參數(shù)選擇
確定自動化立體倉庫的最佳高度是非常重要的，因為高度直接影響占地面積、長度、寬度、起重運輸機械的裝卸效率及其技術(shù)經(jīng)濟指標的選擇。而影響貨架高度選擇的因素是：貨物吞吐量和貨物周轉(zhuǎn)率（儲存期），以及訂貨發(fā)送時的配套方式，此方式取決于每一批貨物的品種數(shù)目和單位數(shù)量。德國專家認為，貨架的最佳高度在20m，美國克拉克公司認為，貨架高度在20m左右的單位費用最低。同時，貨架的最佳長度L在80m到120m為宜。
3.3自動化立體倉庫常用貨架托盤
常用托盤有三種，即鋼制托盤、樹脂托盤和木制托盤。貨物重量大的采用鋼制托盤，一般重量采用樹脂托盤，比較經(jīng)濟實用。木制托盤在反復(fù)使用之后容易變形和破損，使用壽命不長。裝在托盤上的貨物總尺寸一般與托盤尺寸相同，也可以比托盤略微小一些。在非常特殊的情況下也可以比托盤略微大一些。常用裝載方法有如下5種：
1）完全緊密型：裝在托盤上的物品之間完全緊貼著，沒有一點間隙。
2）中空型：把物品裝在托盤上之后，在各物品中間形成一個對稱的小空間。
3）非對稱型：把物品裝在托盤上之后，在各物品中間形成一個非對稱的空間。
4）周空型：把物品堆積在托盤上之后，物品與托盤四周留有一定的空間。
5）不規(guī)則型：為了提高托盤裝載率，裝載的物品形狀不是正方形或者長方形。
3.4堆垛機
自動化立體倉庫巷道式堆垛起重機（簡稱堆垛機）是自動化立體倉庫中應(yīng)用最廣泛的貨物搬運設(shè)備，也是物流倉儲系統(tǒng)的最重要設(shè)備。堆垛機性能的好壞和技術(shù)水平的高低，將直接影響到國內(nèi)和國際的貿(mào)易發(fā)展。
體現(xiàn)堆垛機動態(tài)性能優(yōu)劣的指標主要有：運行速度、提升速度、貨叉速度、平穩(wěn)性、振動與噪聲、認址精度等等。這些是反映堆垛機技術(shù)水平的重要指標。近些年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步、物流行業(yè)在全世界范圍的蓬勃發(fā)展，自動化立體倉庫的應(yīng)用領(lǐng)域和范圍得到了極大的擴展，自動化立體倉庫的技術(shù)水平和倉儲機械設(shè)備的動態(tài)性能也在不斷提高。堆垛機是物流的載體，它在高層貨架巷道往返運行，將貨物存入或取出，從而實現(xiàn)物資的流動。它是自動化立體倉庫中的關(guān)鍵設(shè)備。為實現(xiàn)物流的高效率，必須提高堆垛機的存取效率。
堆垛機主要由載貨臺、貨叉裝置、升降裝置、導(dǎo)軌、橫梁、立柱、鏈條、滑輪、電動機等組成。初期的立體倉庫使用的堆垛機以橋式起重機為基礎(chǔ)，這種堆垛機是從起重機的大梁上懸掛一個門架(立柱)，利用門架的上下和旋轉(zhuǎn)運動來搬運貨物。
目前在堆垛機方面也不斷推出具有新的物理外形和更高性能的設(shè)備。最新的開發(fā)包括提高電子和控制技術(shù)，在使堆垛機具有更高定位精度的同時，提高搜索能力和運行速度，以期獲得更短的操作周期和更大的生產(chǎn)能力。
現(xiàn)在運用比較成熟的控制方式是用PLC（可編程控制器)作執(zhí)行機的控制器，或單片機控制，或由PLC配置通訊模塊聯(lián)機控制。由于PLC專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用設(shè)計，具有可靠性高、通用性強、維護工作量小等優(yōu)點。監(jiān)控機對堆垛機的控制通過與PLC通信實現(xiàn)。PLC由于體積小，可讀性好，可靠性高，抗干擾能力強，編程簡單而在工程實際中大量應(yīng)用。PLC控制中堆垛機的認址方式一般采用絕對認址與相對認址混合方式，位置定位通過兩對光電開關(guān)實現(xiàn)。
3.5貨架
自動化立體倉庫貨架的種類有托盤式貨架、閣樓式貨架、旋轉(zhuǎn)式貨架、堆疊式貨架、懸臂式貨架等，目前大多數(shù)自動化立體倉庫采用的貨架是托盤式貨架，其優(yōu)點是存取方便，揀取效率高。但是這種貨架的儲存密度較低，需要較多的通道。根據(jù)存取通道寬度可以分為傳統(tǒng)式通道、窄道式通道和超窄式通道。這種形式的貨架適用于品種中量、批量一般的儲存。
在選用托盤貨架時，應(yīng)考慮存儲單元的尺寸、重量和堆放層數(shù)，以便決定支柱和橫梁尺寸。
第四章 設(shè)計內(nèi)容
首先是自動化立體倉庫總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計，其次是堆垛機結(jié)構(gòu)的設(shè)計，包括堆垛機的載貨臺、貨叉裝置、升降裝置、導(dǎo)軌、橫梁、立柱、鏈條、滑輪、電動機裝置等等。第三是堆垛機的控制功能分析，比如速度計算和控制分析。最后是設(shè)計出自動化立體倉庫的貨架系統(tǒng)，并對貨架系統(tǒng)進行強度、剛度和穩(wěn)定性進行校核。
第五章 總結(jié)與展望
我國的自動化立體倉庫與國外的差距是客觀存在的，我們應(yīng)充分利用后發(fā)優(yōu)勢，從高起點入手，消化吸收掉國外的先進技術(shù)，盡快縮短同世界先進國家在堆垛機制造水平上的差距，同時借助于國內(nèi)物流系統(tǒng)快速發(fā)展的需求，利用好近幾年國內(nèi)電氣控制發(fā)展以及新材料的研究成果，并結(jié)合國內(nèi)的實際情形，研制出獨具特色的具有世界水平的堆垛機，為實現(xiàn)我國高效物流等倉儲系統(tǒng)的發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。
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