自动化立体仓库及其堆垛机研究

摘 要 伴随着科学技术的快速发展、土地资 源的日趋紧张、人力资源成本的逐渐上涨，越来越多的企业将 生产制造及物流配送系统的 自动化作为重点投资的领域，以此来达到提高生 产效率、节约生产成本的目 的。自动化立体仓库作为一个集机械、电控、软 件于一体的集成系统，越来 越受到各类企业的青睐，广泛应用于加工制造、 烟草、医药、食品、物流配 送等行业。因此，针对不同企业生产的实际情况 ，合理规划自动化立体仓库 的布局，设计自动化立体仓库的关键设备对于发 挥立体仓库的综合效益具有 重要的现实意义。 本文针对江苏南通某漂整企业的厂房 结构和生产加工的实际状况，对该企业的自动化立体仓库的布 局进行了合理规划。特别是 对于自动化立体仓库最为关键的设备有轨巷道堆 垛机进行了结构设计，对堆 垛机主要构件进行了力学计算。利用三维建模软 件对单立柱堆垛机进行了参 数化实体建模，将三维实体模型通过特定的转换 格式导入到有限元分析软件 对堆垛机的立柱进行了静力学和动力 学分析，对货叉进行了挠度 分析。在多体动力学软件 ，对堆垛机的运行过 程进行了仿真分析。 通过一套完整的设计流程，设计出了 符合该企业实际需要的自动化立体仓库。利用有限元理论和虚 拟样机技术对所设计的堆垛 机进行了验证，为今后立体仓库的设计和堆垛机 的设计提供了一套成熟的设 计方法，对于缩短设计周期和指导立体仓库设计具有重要意义。 关键词 立体仓库；堆垛机； 有限元分析；运动仿真 of of as in to is a of in an is in of of As a to of of to In we of a is to of we is of of a 3D to up of In of a of we a is a a to 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 录 摘 要 . I . 1 章 绪论 . 1 题背景 . 1 内外自动化立体仓库发展及研究现状 . 1 题研究的目的和意义 . 3 题主要研究内容 . 4 第 2 章 自动化立体仓库总体规划设计 . 6 动化立体仓库规划 . 6 库设计的基本条件及要求 . 6 库设计遵循原则 . 6 库规划设计方案 . 7 库地轨及货架安装设计 . 10 基及预埋板处理 . 10 轨铺设 . 10 架安装 . 12 章小结 . 13 第 3 章 堆垛机总体设计 . 14 垛机概述 . 14 垛机结构组成及设计 . 14 垛机控制系统 . 18 制系统概述 . 18 垛机操作模式 . 19 垛机作业流程 . 20 章小结 . 21 第 4 章 堆垛机关键部件受力计算 . 23 垛机载荷计算 . 23 柱强度计算 . 26 横梁强度计算 . 27 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 柱刚度计算 . 27 章小结 . 31 第 5 章 堆垛机有限元分析与运动学仿真 . 32 垛机有限元分析 . 32 限元概述 . 32 件简介 . 32 垛机立柱分析 . 34 垛机货叉分析 . 37 垛机运动学仿真 . 39 件简介 . 39 动学基本理论 . 39 垛机运动学模型 . 40 垛机运动学仿真 . 40 章小结 . 42 结 论 . 43 参考文献 . 45 攻读学位期间发表的学术论文 . 48 致谢 . 49 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 第1章 绪论 课题背景 随着经济社会的快速发展，企业之间的竞争日 趋激烈，特别是在产品结构、性能趋同的情况下，采取什么样的手 段达到控制成本，提高利润的目的已成为企业越来越关注的话题。与此相得益 彰的是，被业界广泛认同的生产单位在提高劳动效率、降低物质消耗之外的第 三个成本控制手段，称之为现代物流业在生产领域正逐步引起企业决策者的重 视并在多个领域得到了实际应用。自动化立体仓库正是在这样的一个大背景下 应运而生，并逐渐发展壮大、日趋走向成熟的。近年来广泛应用于生产制 造、化工、食品加工、服装、烟草、医药、机场、配送中心等诸多行业，取得了 客观的经济效益和社会效益。自动化立体仓库是一个机械设备、电气元件、管 理软件、通信模块、传感器、自动控制技术的集合体，通过上述几项技术的优 化集成实现了仓储机械化、控制自动化、管理软件化、通信网络化，对于企业 提高生产效率、降低生产成本、减少操作失误、提升系统安全性等具有重要的现实意义。 本课题为企业委托项目。针对该企业厂房 结构、生产流程的具体情况合理规划设计了有针对性的立体仓库布局，并 对该项目中最为关键的物流设备单立柱有轨巷道堆垛机进行了设计。 国内外自动化立体仓库发展及研究现状 自动化立体仓库又称高层货架仓库或自动仓储系统 S(它是用几层到几十层高层立体货架存储物资，用自动化堆垛机实现出、入库货物搬运， 用计算机进行远程控制和库存管理的仓库。自动化立体仓库的功能已经不局限于 生产资料的存储保管，而是发展到担负生产单位物资的存储、分类、拣选、动 态管理等多项职能，存储容量大、存取效率高、作业精度高，能更好地适应现代化生产制造和商品流通的需要1。 物流仓储行业包括自动化物流仓储，它的 发展大致经历了这么五个阶段：人工仓储、机械仓储、自动化仓储、集成 化仓储以及智能化仓储。目前，我们正处在集成化仓储阶段，这个阶段的特点 是：将诸如堆垛机、自动引导小车、哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 - 2 - 穿梭车、输送机、控制系统等独立的自动 化物流软硬件设备进行集成，使其相互配合、协同工作形成一个集成系统，这 个集成系统的综合效益要远远大于各部分单独效益的总和。集成仓储系统作为 一个生产单位的物流中心，其重要程度在应用中越来越凸显出来。在今后的一 段时期，仓储物流行业的发展方向将是智能化仓储时代，未来仓储技术的智能 化将会在更多领域得到更加广泛的应用和更加快速的发展2。 自动化立体仓库技术作为一种较为新颖的 仓储技术，在世界范围内涵盖物流仓储业务的领域中已经得到广泛应用。 据不完全统计，自动化立体仓库在美国已建成 20000 多座，日本由于空间狭小已经拥有 38000 多座，作为自动化立体仓库技术发展较为成熟的德国拥有 10000 多座。世界上最早的自动化立体仓库 1959 年在美国建成并投入使用，而真 正意义上，处于计算机系统控制下的自动化立体仓库则诞生于 1963 年。西欧国家在上世纪 60 年代就已经出现了高度将近 30 米的高层立库，并且完全由计算机 管理和控制。日本相对于西欧起步较晚，但也在 1969 年出现了联机控制的自动化仓库3。经过 40 多年的发展和完善，自动化立体仓库在设计布局、设 备制造、软件控制和维护升级等方面的技术也日趋成熟。目前，在世界范围内 较为著名的提供自动化物流解决方案的集成商有瑞士的 司、德国的 司、日本的大福公司和冈村公司等。 自动化立体仓库在我国起步于上世纪 70 年代末期，主要是在消化吸收德国西马克特兰斯普兰股份公司 (术的基础上研制开发出来的。真正意义上的国 内第一座自动化立体仓库 1980 年诞生于北京汽车制造厂，该库是由北京机械工业自 动化研究所等单位研制开发的，这些研制单位也构成了国内自动化立体仓库集 成制造的第一梯队。在上世纪，最能体现国内自动化仓储技术先进 水平的立库则要数 1995 年在仪征化纤工业联合公司建成的涤纶长丝自动化立体仓库4。在 2006 年，国内著名的家电生产企业海尔集团决定修建自动化立体仓库，该仓库单体投资规模将近 3 亿元，是国内目前较大的自动化立体仓库，承建该项目 的则是太原刚玉物流工程有限公司，太原刚玉是国内自动化立体仓库集成水平 最高的公司，该项目中运用了当时代表先进技术的无人引导小车 (自动化码垛机机器人等设备，一跃成为技术水平国内领先的物流中心。该自动化立 体仓库的投用实现了单位内部物流的自动化操作和智能化管理，使海尔集团库存资金占用从每年 15 亿元降至 6 亿元，解决了多数企业存在的库存积压积重 难返的窘境。高效率完成订单处理，高速运转巷道堆垛机进行着对货物的自动 存取，码垛机器人高精度进行着组盘哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 - 3 - 码垛， 车将完成组盘的托盘运送到 指定工位，各项工作有条不紊，杜绝了人工操作存在失误的通病。更令人惊叹的是这样一个相当于平面仓库 30万平方米的国际物流中心，只配备了 19 名员工，叉车工仅 9 名。当前，面对着国内土地资源日趋紧张、劳动力成本价 格上涨等诸多不利因素，一些有经济实力的大中型企业纷纷将目光投向自动化 立体仓库项目，希望以此来达到节约土地、降低成本、提高运转效率的目 的，应用较为广泛的行业集中在生产制造、烟草、食品加工、医药流通、物流配 送、军队后勤等。国内能够提供系统物流解决方案的企业并不是太多，较 为出名的有太原刚玉公司、昆船物流公司、北京起重机械研究院、沈阳新松机器人公司等5。 国外特别是西欧国家物流自动化技术起步 较早，物流设备的设计研发能力较强。目前，德国、瑞士等国家制造 的堆垛机水平运行速度可以达到 300动制动运行平稳；国内制造的堆垛机由于受加工制造水平和设计研发能力的影响，水平运行速度一般在 80右，且起动、制动平稳性相对进口设备略显不足。中国与各主要 发达国家巷道堆垛机的主要性能对比如表 1。 表 1中外堆垛机运行性能指标对比 品名称 对比项目 国别 中国 德国 日本 美国 有轨巷道堆垛机 起重量（ 500 1500 2000 10000 最大起升高度（ m） 20 35 35 60 最大运行速度（ m/120 240 300 300 最大起升速度（ m/25 40 30 40 最大货叉速度（ m/15 32 25 25 课题研究的目的和意义 本课题立足于企业的生产实际需要，在现 有技术的支撑下对某漂整生产线的自动化立体仓库进行设计规划并对有轨 巷道堆垛机进行了结构设计和运动仿真，对关键部件进行了静力学与动力学分 析，为设备的的可靠性和安全性提供了有力的理论和实验支撑，具有重要的现实意义。 自动化立体仓库是机电结合的产物，是一 个在计算机管控下的机电一体化系统。货物存储系统（货架） 、货物存取和输送系统 （堆垛机、输送机） 、控制哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 - 4 - 和管理系统 (成了自动化立体仓库最为基础的三部分，此外，根据各个企业不同的生产实际状况，还可以增加诸 如通风制冷系统、称重计量系统、消防报警系统、信息通信系统等等外围配套 设施。自动化立体仓库优质的仓储容量、准确的库存管理、快速精准的操作动 作，已经成为现代化物流仓储行业中最具发展潜力的产品。它的优点体现在： 1. 在空间利用方面 由于高层货架的使用，使存储空间从单纯的平面扩展转变为高度方向的充分利用，可以达到普 通叉车和堆高车所不能达到的高度，在一定面积上实现储量的最大化，这也是和所谓的“平库”最大的不同之处。 2. 在存储作业方面 自动化立体仓库在存取、输送作业方面不仅速度快、精度高，最为重要的是它能够实时地与上 下游的生产环节合拍，将货物按指定的要求准确、准时的放置到指定的位置。 3. 在管理控制方面 管控计算机能够准确掌握仓库的实时数据信息，能够让仓库管理者准确掌握目前仓库中各生产 资料的库存情况，实现对出入库产品的跟踪管理，准确了解仓库内各自动化设 备运行情况等，该管控计算机还能根据实际需要打印各种报表:出库清单、入 库清单、空货位清单等，还可以对入库货物进行监控管理，对于较为普遍存在 的超重、超尺寸、超期等不正常情况进行报警提示。 4. 在信息交流方面 立体仓库管理系统可以与企业整体的管理系统通过网络进行相连，实现物流信息在企业内部的 资源共享，各部门可以根据自己的职责迅速准确的获取与企业物流相关的信息 ，从而为科学决策、高效运转、协同担当提供了可靠的数据平台。 由此可知，自动化立体仓库系统是现代企 业运转的数据中枢，是保证各部门高效运转、准确实施、分工协作的基础 。该系统运转的高效与否，设置的科学与否对于企业整体的运行会产生较为深 刻的影响。因此，深入研究讨论物流自动化行业的相关课题对于企业自身有重大的经济和社会效益。 课题主要研究内容 本课题将自动化立体仓库技术应用到漂整 企业的生产环节当中，使其作为生产流程中的一个重要环节，发挥承上启 下的作用。通过实地调研，确定了现有厂房的结构，通过一系列工具对该企业 自动化立体仓库进行设计，并对关键设备进行仿真分析。论文包括了以下主要内容： 1. 自动化立体仓库的整体规划。通过对该企业现有厂房格局的测量和企业哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 - 5 - 生产布局的实际状况，在规定的区域内对 自动化立体仓库的货架区、输送接驳区、起吊装载区等进行合理布局。根据企 业出入库的实际情况确定各设备的数量和合理位置，对出库端重点进行研究。 2. 单立柱有轨巷道堆垛机设计。针对该项目起重量小的特点，选用单立柱堆垛机，并对其进行整体结构设计，利用 三维实体建模软件对堆垛机进行建模和装配，初步验证结构设计的合理性，并 为接下来的有限元分析和虚拟仿真提供便利。 3. 理解和掌握有限元理论和虚拟样机技术的基本理论，深入探讨有限元分析软件 动力学分析软件 学习和应用。结合上述软件对堆垛机立柱进行静力学分析和模态分析，对 货叉进行挠度分析，对堆垛机进行运动仿真分析，对设计的关键部件进行进一 步验证，分析堆垛机水平运行和垂直运行的性能特点。 4. 结合该实际项目，撰写论文，总结中小型自动化立体仓库的设计要点和堆垛机设计的基本步骤，形成一套基于有 限元技术和虚拟样机技术的自动化立体仓库及有轨巷道堆垛机设计与分析方法。 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 - 6 - 第 2章 自动化立体仓库总体规划设计 自动化立体仓库规划 立库设计的基本条件及要求 该公司是一家从事布匹染整的企业，其生 产规模和产品品质在当地属于一流水平，随着客户订单的不断增多，以前 所使用的用叉车及人力手推车存储手段和搬运方式明显不能满足当前生产的需 要，主要表现在：没有充分的利用库房的空间，只是简单的货物平铺式存储； 搬运存储人员需求量大，增加了人力成本；针对不同客户的发货容易放错 位置，增加了搬运难度；布匹属于易燃品，操作人员的频繁进出增加了火灾隐患 。经过慎重考虑该公司决定建立一座自动化立体仓库并列出了如下基本要求。 1. 仓库容量及托盘货物规格尺寸要求 拟建的自动化立体仓库需要满足总体仓储量保持在 6000 件布包以上，布包的尺寸规格为：长 1000500 500盘的规格尺寸为：长 1000 1000150得一个托盘存储两个布包。 2. 空间约束条件 该自动化立体仓库货 架存储部分的长度控制在 72m 之内，宽度控制在 20m，仓库屋顶到地面高度最高处 低处 3. 出入库要求 布包的出库和入库分别设置在货架的两端，八小时工作时间内实现随时入库，按照客户订单需求集中出库。 4. 自动化水平要求 存储作业区内实现无人化操作，仓库管理系统预留与公司管理系统的接口。 立库设计遵循原则 自动化立体仓库的规划设计是自动化立体 仓库建设的起始阶段也是最为关键的阶段，一个良好的空间布局和协调的 自动化存储设备配合作业将会使仓库的使用效率和经济效益实现最大化。自动 化立体仓库一次性投资规模大，相关设备的使用年限长，规划设计时应遵循以下原则7。 1. 系统化原则 系统化就是对自动化立体仓库设备运行所牵扯的各环节进哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 - 7 - 行系统分析，把自动化立体仓库设备确定 与物流系统总目标之间，自动化立体仓库设备之间，自动化立体仓库设备与相 关操作人员之间，自动化立体仓库设备与物流作业任务之间统筹结合进行考虑 ，使各环节之间有效衔接，使自动化立体仓库相关设备发挥最大的使用效能，并且使物流系统整体效益实现最优。 2适用性原则 适用性使指所设计的 物流系统要针对该企业的生产特点，不能中看不中用。在确定项目所选用 的物流系统设备时，应充分考虑到当前作业的实际需求和企业长远发展的远景 规划。首先应明确整个物流系统中相关物流设备的必要功能是什么，然后 再考察什么样的物流设备具有怎样的功用，能完成什么样的作业。把满足使用要 求这一点摆在首位，本着充分为一线操作工人使用舒适度的角度考虑，就能够 科学选择出合理的物流设备，才能够充分发挥物流设备的工作效率，从而以较少的投资换取较好的使用效益。 3. 先进性原则 所谓的先进性具体指 技术先进性，它主要表现在为物流系统所选用的设备能够代表和体现当前技 术发展的水平，在节能环保、智能水平、自动化程度、操作舒适度等方面具有 先进性，并在今后的使用过程中便于实现系统和设备的升级改造。 4. 低成本原则 核心就是要花最少的 钱争取最大的效益，低成本不单单是表现在一次建设费用低，更重要的是在 今后整体系统维护保养及改造升级的费用要低。仓库投资规模的大小，选用设 备的档次高低都要以生产单位的经济实力为基础。 5. 可靠性和安全性原则 可靠性是指设备在整个系统运转过程中不出现死机、停车的状况，保证系统能在规定时间 内完成规定动作。它是检验物流设备是否可靠的基础指标。安全性是指设备运 转过程中不会对操作人员和周围环境产生危害。通常我们给堆垛机加设防坠装 置，给载货台加设外型及重要检测装置及危险报警装置等都是处于对设备安全 性和可靠性的考虑。随着技术更新的加快，设备的安全性和可靠性将会越来越得到重视和加强。 立库规划设计方案 按照生产实际的要求和设计遵循的原则， 对该自动化立体仓库的库区、出入库方式及其外延进行了规划设计8。 1. 库区规划 一个完整的自动化立体仓库最为基本的三个部分是：机械设备、电气设备、控制软件。在机械设备层 面该仓库主要设计以下物流设备：高层货架、堆垛机、悬臂吊、输送机、穿梭 车及码盘机等。针对该仓库起重货物哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 - 8 - 重量轻的实际情况，我们选用单立柱直线型有轨巷道堆垛机。 2. 出入库方式 该仓库入库方式为由工人用手动叉车将生产线上游完成打包并且放置到托盘的一对布包运送至入库 平台上，由堆垛机叉取载有货物的托盘按照计算机的指令运送到指定的货架货位上。 出库方式为堆垛机接收到上位机的指定， 运行到货架指定位置叉取货物，将其运送到出库端输送机上，中间起接驳 作用的穿梭车将托盘转移至二级输送机，有悬臂吊将托盘吊至运送货物的车辆 上，空托盘由输送机输送至码盘机，当空托盘积压到一定数量之后，有输送机 输送到空托盘收集区，由人工或者长距离传送设备输送到入库端备用。 3. 仓库规划布置示意图 该仓库出库端如图 2示，入库端如图 2示，整体规划平面图如图 2示。 图 2立库出库端 2立库入库端 尔滨理工大学工学硕士学位论文 - 9 - - 10 - 4. 仓库基本设置 仓库内设置 5 条巷道、 10 排货架、 5 台单立柱堆垛机、1 台穿梭车、 1 台码盘机、 2 台 臂吊、 14 台不同长度的输送机。货架采用横梁组合式货架，每排货架 27 列，其中 4 排货架设置 8 层， 6 排货架设置 7层，总共有 3996 个货位。存储形式采用一格两货 位，单位货物（含托盘）重量不大于 500位货物的外形尺寸为长 1000 1000 650托盘高度） 。 立库地轨及货架安装设计 地基及预埋板处理 预埋件（包括轨道、立柱、车档的预埋板）的 布置、几何尺寸和质量要求，应该符合图纸规定。布置完成后要按 照设计图纸进行检查。第一次需采用钢筋水泥混凝土（含预埋板）厚度不少于 80预埋件在一次浇注完毕后的整个货架区的水平度为 10预埋件应与钢筋焊接, 各预埋板上表面高度偏差不得大于 1图 2示。 图 2地基预埋件 of 地轨铺设 本项目中采用 20 号轻轨，以轨道预埋板中线为基准线，划线确定各预埋板中心线两侧螺柱的焊接位置，按图 2示将螺柱焊接在地轨预埋板上，并将3:1 局部放大 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 - 11 - 螺母旋至相同圈数的高度。 以其中一个螺母为零基准点，用水平仪把螺母调至同一高度。然后在起上放置地轨垫板和橡胶垫，将轨道放置其上，安装轨道压板，并用螺母紧固，安装之后如图 2示。 图 2螺柱焊接 图 2地轨安装 of of 轨道安装过程中，应遵从从巷道中部向 两侧安装的顺序，轨道接缝宽度预留 15注意将轨道接缝处尽量安排在悬空的位置，以便随后焊接作业的实施。在各并排巷道地轨布置过程中 ，应将每个巷道不完整长度的那根地轨错开排布，已达到日后堆垛机在运行过 程中的震动和对基础的扰动能够均匀分布。安装完成后，对各巷道轨道进行调 整，使轨道全长水平方向的偏差控制在 道顶面高度偏差控制在 整达到规定的精度后，对轨道接缝处进行焊接，其焊接方法如图 2示9。 123图 2地轨焊接方法 of 尔滨理工大学工学硕士学位论文 - 12 - 起重机轨道顶部表面及顶部两个侧面要打 磨光，轨道头部横向外轮廓表面的打磨按以下要求进行，轨道头部下表面 不必磨光，但要磨平。轨道顶面的局部要求：在 50度内局部凹深 磨光设备容易作到此项要求。轨道侧面的局部要求：在 100度内局部凹深 货架安装 组装时应该对构件逐一进行校正，对组件 进行尺寸核对，放线确定各立柱片底脚螺栓的焊接位置，放线基准为各巷 道地轨中心线。焊接位置确定好后，先将每排货架近地轨侧的螺栓进行焊接， 在其上旋扣螺母，并将其调整到同一水平。将远地轨侧的螺栓连同螺母旋扣在 立柱底板上，远地轨侧螺栓如图 2图 2立柱安装 of 立货架片可根据货架片高度、重量采用人工 （滑轮等）、机械（车吊等）等方式，同时配备一定数量的横 梁，构成稳定结构。将头数排数列竖起后，则按图进行方位、尺寸复核，并进行 标高、垂直、水平等初步调整，如有其他附件的则逐一配套安装，使各项数据 达到标准，然后依排逐列安装。在安装立柱片的同时，为了减少劳动强度，应 逐步将每个立柱片顶部的天轨调梁安装指定位置，并且注意其上天轨安装孔的 位置，以确保天轨一边中心线的位置和地轨中心线在同一平面内。安装横梁时 必须两头均扣入到位，同时插入保险销。最后将天轨按照图纸排布的顺序吊装 到指定位置，用螺栓紧固，并在天轨接缝处顶部用背板将两根天轨焊接。 安装完成后，按照相应的技术标准对地轨 和货架的水平度、垂直度及天轨的直线度进行调整，使其误差控制在指定 的数值范围内。调整完毕后，用素灰哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 - 13 - 将整个仓库地面进行二次浇注，厚度不得少于 50度不得超过立柱的地板上表面。待凝固后在其上喷涂油漆并划线，以确定相应的工作区域。 本章小结 本章按照自动化立体仓库设计应遵循的基 本原则和该工厂厂房的具体结构和染整车间具体的作业流程，合理规划了 整个仓库的布局结构和该自动化立体仓库中所要配备的物流设备，根据工 厂物流的实际状况合理设计了出入库方式。对堆垛机进场安装之前，仓库内地基 处理、货架选型及安装以及地轨的安装和端头焊接方法进行了设计和规范。 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 - 14 - 第 3章 堆垛机总体设计 堆垛机概述 堆垛机是自动化立体仓库最为关键的设备 ，是整个物流系统存储和输送的纽带和桥梁，堆垛机的运行良好与否对于 整个自动化立体仓库的运行正常与否有至关重要的影响。堆垛机的分类方式有 多种，主要的分类方式有如下几种：按立柱的多少可以分为单立柱堆垛机和双 立柱堆垛机；按行走路线可以分为直线型和转轨型；按照有无轨道可以分为有 轨型和无轨型，无轨型堆垛机又称为高位叉车；按照架设方式不同可以分为桥式堆垛起重机和巷道堆垛机10。 本项目所选用的堆垛机为单立柱直线型有 轨巷道堆垛机，它是由高位叉车和桥式堆垛起重机演变而来的。它有如下 几个优点：可以使存储高度加大，充分利用高度空间；货叉可以左右伸缩，使 巷道变窄，节省了平面空间；具有自动化程度高、运行速度快、作业效率高的 鲜明特点；由于堆垛机不能运行到巷道之外，所以必须配有相应的出入库接驳 装置；由于其运行有精度要求，所以相关部件的加工和安装有精度要求；由于 堆垛机自身重量和运行动载较大，所以对仓库的地面强度要求较高。 堆垛机结构组成及设计 本项目所用堆垛机有如下几部分构成：金 属架构、行走轮箱、垂直起升机构、载货台及货叉机构、安全防护机构和电控箱等组成。 1. 金属架构 堆垛机金属结构主要由上横梁、立柱、下横梁和操作台组成。立柱是成型的方钢，在方钢对称的两 侧一次性焊接有两条合金扁钢导轨。整个金属结构具有结构简洁、重量较轻、 强度刚度满足要求等特点。上、下横梁则是由是由钢板焊接成的结构。由于下 横梁需要装配行走轮箱，因此下横梁的运行轮轴孔一次装夹加工完成，保证加工质量，立柱截面如图 3示。 2. 水平运行机构 水平运行机构是由驱动电机和主、被动轮箱组成，是堆垛机的水平运行机构。我们采用成套德国德马格 (行走系统，标准化产品，模块化设计，使用寿命长并易于维护。 德马格 走轮箱采用专利轴承密封技术，保证轴承在高负载高 工作频率情形下仍能终生免维护运行，哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 - 15 - 质行走轮行走噪音低、耐磨损11。德马格 (旋伞齿轮直交轴减速电机与轮箱配合使用，结构紧凑、 安装维护方便，行走轮箱及驱动电机如图 3示，下横梁装配如图 3示。 图 3柱截面 图 3行走轮箱及驱动电机 of - 后导向轮； 2345678图 3横梁装配 of . 收卷机构 堆垛机的收卷机构如图 3示，由自带减速箱的电机、导向滑轮、卷筒和柔性件组成，堆垛机起 升通常用钢丝绳和起重链条。本项目中起升机构选用钢丝绳，整