【《仓储双立柱全自动码垛机升降机构设计》13000字（论文）】

IV仓储双立柱全自动码垛机升降机构设计摘要随着世界经济的持续发展和科学技术的突飞猛进，现代物流作为现代经济的重要组成部分和工业化进程中最为经济合理的综合服务模式，正在全球范围内得以迅速发展。自动化立体仓库作为现代物流系统的重要组成部分，是一种多层存放货物的高架仓库系统，它是在不直接进行人工干预的情况下自动地存储和取出物流的系统。它是现代工业社会发展的高科技产物，对提高生产率、降低成本有着重要意义。能在仓库中运输、堆取货物的机械设备——双立柱式巷道码垛机，它由升降机构、伸叉机构、行走机构等机构构成，本文重点设计其升降机构，并对各构件进行分析设计、选取与尺寸计算。内容包括：总体运动方案设计和结构分析、起升机构的设计、机体支架设计及其他装置设计等内容。各机构以电机的选取入手，通过对钢丝绳、卷筒、链轮链条的工作性能的分析设计计算与选取，从而设计合适的双立柱式巷道堆垛机起重机的机架，进而设计出性能完备的双立柱式巷道码垛机的升降结构。关键词：双立柱式巷道码垛机自动化立体仓库升降结构目录16653仓储双立柱全自动码垛机升降机构设计 I19599摘要 I25049第1章绪论 315951.1研究背景及意义 323661.2立体仓库 563801.2.1概述 592621.2.2组成 515871.2.3设计要求 6319291.3码垛机 629691.3.1概述 6284321.3.2组成部分 677031.3.3分类 8101591.4设计参数 976991.5本章小结 915314第2章码垛机设计方案选择 11288012.1单立柱码垛机分析 11139882.2双立柱码货机分析 1119931第3章升降结构设计 13186293.1总体方案确定 13240753.2钢丝绳选取与直径的确定 15299763.2卷筒尺寸确定 17124193.4轴承的选择 20115183.6涡轮蜗杆减速器的选取 22230483.6本章小结 238039第4章码垛机机架设计 2335924.1机架设计计算的准则和要求 23228744.1.1机架设计的准则 23305784.1.2机架设计的一般要求 2430544.2机架的设计步骤 24300504.3其他装置设计和选择 25109444.4本章小结 2916932第5章码垛机的展望 30285275.3本章小结 3132602第6章结论 32第2页共168页第1章绪论随着物流事业以及其衍生事业的发展，对于快速分拣储存的仓储系统的要求也在不断地提高，传统的仓库因为功能单一、不便于管理、信息化程度低等缺点，已经远远满足不了公司的需求。在同样的空间内立体仓库比传统的仓库作业范围广，大大提高了空间利用率，并且因为其智能软件的存在，大大降低了人工的成本。而对于立体仓库来说其核心便是本文要探讨的码垛机，满足生产要求的码垛机决定着立体仓库的使用效率，效率提升了企业的生产成本则会降低。1.1研究背景及意义进十年来，随着物流行业的高速发展，货物的种类，大小以及重量都呈现出多元化的趋势，并且做为线上商品交易支柱的物流行业也在蓬勃发展，这无疑是对货物的存放拿取等方面提出挑战，货物的存储和精准分类都是我们迫切需要解决的问题。很明显对于传统的仓库来说，通过改变管理，加大人手和扩展仓库面积远远无法解决当前的问题。于此自动化立体仓库应运而生，自动化立体仓库的作业面不再是传统仓库的一面，它可以空间运作，在同样的空间内它可以比传统的仓库实现更多的货物分拣和吞吐，这无疑大大加快了仓库的分拣效率，在空间仓库的基础之上加入自动化技术，可以基本实现立体化仓库的无人化管理运行，比冗余的人工管理的传统仓库更加简便高效率，并且可以有效节约人工成本。自动化立体仓库用电脑程序直接控制货物的进出，只需要很少的人在现场查看，立体存储仓库可以高效率的控制货物的存储进出，因为是空间作业，它可以实现在有限的储藏环境内最大限度地利用当前空间。自动化的立体仓库因为现场的人很少，更方便进行管理。自动化立体仓库做为物流行业的重要的组成甚至是核心部分，它可以根据企业的生产需要只要在电脑上设计出相应的软件，就可以实现立体仓库在无人的情况下完成货物的收放和存取。它是伴随着物流行业的发展并且与当代科技相结合的产物，自动化立体仓库的发明，在对货物的存储、提取和分类，以及在节约成本等方面都具有非常显著的优势。这几年来，随着企业需求的不断扩大以及人工管理费用的不断提高，从节约成本的角度来说，越来越多的企业认识到要想节约成本，在完成企业目标的前提上单纯的裁员或者优化企业的人员管理是远远达不到实际目标的，所有优化传统的仓库并且实现自动化是势在必行的。在立体仓库中要想实现货物的装卸便离不开我们要研究的内容——码垛机。科技在不断的创新，世界的科技科技发展都在不断地发展，如何把现有的科技应用在当代的领域，并且使之融合形成新的技术改良或者代替已经不适合现代的地方是我们应该考虑的问题，大国之间的竞争即要注重大的方面也要从小的方面着手，对于立体存储空间以及设计改良堆垛机方面，我们还有很多的路要走，看到与其他国家的差距，学习其他国家的优点改良我们技术。不断的创新，把当前的科技融入到堆垛机之中，对现有的仓库进行优化和改良，通过我们的不断改良，一定能是码垛机的使用更加简单化和智能化，降低使用的风险加大机器的使用寿命。全自动码垛机，可使仓库高层的合理化得到改善，也可以使存取自动化，使操作简便化。全自动码垛机，是当前高技术的结合体，其主要由货架，巷道式堆垛起重机，入（出）库工作台和全自动运进（出）以及操作控制系统组成，在人力和资源皆高的现代企业，如何有效的降低企业的各项成本，并且全自动化管理高效完成企业目标规划是企业研究的一个重要课题。对于制造业来说，其比重较大的是物流成本，根据统计的数据显示，物流费用所占用的制造成本通常在一半以上，并且此比例还有继续增长的趋势，因此，物料与仓储管理以及成本控制已经成为影响市场竞争的关键，而且其与企业的效益密不可分。由于全自动码垛机占地小，比人工分拣更加的迅速和准确，使得物流的流通效率越来越高，平时因为货物的堆积而导致的货物中转站运行困难的问题得到了极大的解决，越来越多的企业从成本，效率等方面考虑，普遍开始采用自动化码垛机，很多也根据需要建设了很多中小型自动化码货机。图1.1自动化立体仓库1.2立体仓库1.2.1概述立体化仓储不仅仅在物流领域而且在各种各样的领域发挥着不可或缺的作用，现在自动化立体仓库就能够依靠计算机算法，通过大数据的审核，实现货物从入库到出库精准的控制识别而不需要人工介入。对于当代的使用要求来说，自动化技术已经基本可以满足人们低的使用要求和工作需要，在如今这个高速发展的社会，高效率低成本已经是所有企业所追求的目标，所以越来越多的企业开始把原本的传统仓库改建成与科技相结合满足企业的使用要求的全新的先进的立体仓库。自动化立体仓库能够依靠计算机算法，通过大数据的审核，实现货物从入库到出库精准的控制识别而不需要人工介入。1.2.2组成货架：对于货架来说最重要的是使用安全，可以承载重量，然后根据需求要简单，可以让码垛机方便装卸货物。根据以上的使用要求我们小组的货架采用钢材结构，根据有些货物不能过分挤压的特点，有些托盘采用延展性良好的塑料材料。巷道码垛机:对于立体仓库来说，货物的摆放和存取都离不来全自动码垛机，通过预先编辑好程序来控制堆垛机，让堆垛机完成货物的接收，摆放，取出和移除等操作。智能管理操作系统：通过计算机程序和网络进行连接，可以计算出要进行装卸的货物以及将要到来的货物，便于整个立体仓库的整体的工作分配，节省时间并且加大了立体仓库的使用效率。1.2.3设计要求设备用途：用于货物的存放和提取。基本尺寸：高7米,长20米，宽3米。性能要求：完成货物的存放和提取，并且要留出足够的空间便于码垛机进行作业。1.3码垛机1.3.1概述所谓全自动码垛机，就是一种实用工具，它的最大贡献就在于能够缩短人工码垛的时间，即将货物按照特定的序列码放在托盘上，而且可码垛多层的机械，而采用PLC控制则能实现智能化管理，运用自动码垛机可以大大降低成本存。存取货物整体效率得到提高，从而使整个企业的工作效能都得到了提升。1.3.2组成部分底架位置在堆垛机下方，承载堆垛机全部的重量包括货物的重量，由两端的行走轮支架及钢板组焊成的矩形梁构成。堆垛机在运动过程中会把产生的压力由底架传到行走轮，故它应该具有有很高的强度和刚性条件。立柱横截面形状为矩形，该形状能够保证堆垛机运行平稳。在上面加导向槽，可以实现机构的升降运动而且能够保证它运动的唯一性。升降载货台载货台依靠升降结构来实现他的上升下降，同时它也具有货叉能够实现水平方向的移动方便提取货物，形状如U型。行走机构堆垛机靠伺服电机来驱动行走，其中他的底部装有四个行走轮，沿着预先设计的轨道来实现前进和后退。堆垛机底部装有的四个行走轮,使堆垛机沿设计的轨道方向运动。堆垛机的行走是由装在后行走轮轴上的带制动的减速电机带动的皮带轮所驱动的。升降机构把立柱中的导向槽为导向，由电机拉动钢丝绳沿导轨方向来实现升降台的上下移动，而且通过减速器使电机减速，让速度平稳进行。此电机能将载货台维持在你所需要的高度。货叉驱动机构由减速电机驱动一个链轮链条机构，使得货叉可以伸缩取货。码垛机控制系统仓储双立柱全自动堆垛机的“自动”是由控制系统来实现的，想要实现全自动就必须使控制系统必须具有对运动、升降机构、准确定位、速度、平移机构、安全保护功能、自我故障诊断等多方面的控制与协调作用。定位准确定位就是要求码垛机能够在特定的货物位置进行码货。自动化立体仓库一般都采用高层货架结构，以X、Y、Z坐标表示货架的行、列、段的方向，用三维坐标表示货物的位置。如此高且多的货架，此时就需要码垛机能够精准的定到目标的位置进行工作。速度良好的速度控制能够保证码垛机的工作效率，既能控制好升降与平移机构的速度，又能控制好码垛机的运动速度，这也需要对这两个方面的速度进行协调处理，找到一个平衡点，才能使码垛机的工作效率大大提高。平移机构实现对水平方向货物的存取安全保护装置码垛机的立柱高度达10米，载货台的升降速度也达到20m/min,而上有货叉机构、驾驶室等。为防止升降机构和平移机构突发故障不受控制，造成在场人员的伤亡和机器的损坏，特别设定一些保护装置来降低安全隐患。如下：堆垛机货叉上、下限自动停止保护保证在升降运动时，货叉不会超过立柱顶端和下端，可以在导轨上下两端各安装一个限位开关来限制其运动。载货台负荷限制在载货台超载时，发出报警信号并切断起升机构动力。当载货台被托住，钢丝绳松弛时，也会发出停止运动的报警信号并切断动力。因此可设置热继电器来作为检测装置，再安装一个蜂鸣器作为警报提示。驾驶室的安全保护为保证工作人员的安全，可以在驾驶室侧门安装一限位开关，有突然事故发生是，会使码垛机立即停止工作。速度转换装置当堆垛机走到轨道的某一位置时应以高、中、低速的某一速度行进时，就需要通过速度装换装置来实现这一功能。货叉保护装置保证堆垛机在存取货物时货叉过度伸长和收缩，特安装一制动器来保证货叉的动作。载货台断绳保护装置当突发故障，拉载货台的钢丝绳断裂时，为保证货物和工作人员的安全，需要载货台能够立即停止运动，或者是安稳落下，此时可安装一连杆凸轮机构作为保护装置，当钢丝绳断裂时，弹簧通过连杆机构是凸轮机构卡住升降机构的导轨里，用这样的方式来限制载货台的下降，而且在正常工作时拉升连杆就可使机构恢复原样，使堆垛机正常工作。1.3.3分类主要分类形式有以下几种：照有无导轨，码垛机可分为有轨码垛机和无轨码垛机。按高度不同，码垛机可分为低层型、中层型、高层形。按照驱动方式不同，堆垛机可分为上部驱动式、下部驱动式和上下部相结合的驱动方式。按照用途不同，码垛机可分为桥式码垛机和巷道式码垛机。1.4设计参数码垛能力：300袋/小时码垛层数：1-10层/垛码垛工位：3-12（每层码垛袋数）设备重量:3000kg1.5本章小结本章节主要介绍了全自动码货机，立体仓库的背景，意义以及分类，着重介绍了码垛机的各部分组成。从下一章节开始对码垛机的设计方案以及升降结构进行设计。仓储双立柱全自动码垛机如图1.2所示。图1.2双立柱码垛机结构图

第2章码垛机设计方案选择自动码货机是立体仓库中对货物进行存取的一种机械工具，它对立体仓库的存储效率极为重要。而现代化立体仓库为节省空间，往往使仓库中的间隙都很狭小，这就决定了码货机的形状是高而窄的。本设计针对于巷道式码货机进行设计，而它又分为双立柱和单立柱两种形式，下面针对于这两种形式进行分析。2.1单立柱码垛机分析单立柱巷道码货机的机架是由一根立柱、下横梁和上横梁组成。立柱多采用型钢和焊接制造的，立柱上附加导轨。整机重量较轻，消耗材料少，因此制造成本相对较低，刚性稍差。由于载货台和货物对立柱有偏心作用，以及行走、制动时产生的水平惯性力作用，使单立柱有轨巷道堆垛机在使用上有较大的局限性。不适于起重量大和水平运行速度高的堆垛机。不推荐采用单立柱码垛机。2.2双立柱码货机分析双立柱有轨巷道堆垛机由两根立柱、上横梁、下横梁和带货叉的载货台组成。优点就是强度和刚性都比较好，能快速起停、制动，并且运行平稳。一般用在起升高度较高、起重量较大和水平运行速度较高的立体仓库中。缺点是自重较大。因为与单立柱相比，双立柱堆垛机拥有高的强度和刚性，运行平稳且定位准确等优点，被广泛应用于自动化立体仓库中，所以，我决定对双立柱巷道堆垛起重机进行研究和设计。为使堆垛机有足够的更加智能，需要满足以下设计要求：（1）具备空间识别，能够在比较狭小的空间进行工作,而且需要在上下左右方向均能够到达可接触，方便提取货物，更好的使用仓库空间。在存取货时，堆垛机既能来回走动又能控制升降和平移机构，而且移动的速度要与存取货物的速度相一致，这样才能大大的提高码货的效率，制造出更高的效益；（2）堆垛机的结构需要满足具有足够的强度及刚性，安装可靠，方便使用，把各方面误差控制在最小；（3）具有应急处理措施；（4）在堆垛机正常工作的条件下，最大可能的减小堆垛机的重量，即能节约成本又能减小码垛机在工作时的工作阻力，是工作效率更加突出；（5）堆垛机的各部件都从国家标准来生产使用，以提高堆垛机整机性能；（6）保证升降和平移导轨光滑，保证运行稳定；（7）保证堆垛机工作环境的整洁。堆垛机的升降装置多数采用链传动或钢丝绳传动，为了减小体积在这里我采用钢丝绳—卷筒传动；在货叉结构中为了保证伸平稳性的高精度采用链轮—链条传动；在控制行走的部分为了达到体积与平稳性的要求采用皮带轮传动。图2.1单立柱堆垛机结构简图图2.2双立柱堆垛机结构简图

第3章升降结构设计双立柱堆垛机的升降装置是由钢丝绳，卷筒，轮毂，滑轮组成，本章就是对这几个部件进行分析设计，确定参数，要求能够在正常工作做中满足使用要求。3.1总体方案确定链条起升机构图3.1链条起升机构链条式主要由、提升、与电动机（包括）、改轮和提条组成提升机构。采用双子链作为提升链条一般不小于5，其与横梁上的改轮和载物台组成一个封闭的结构。当传动链条通过起落电动机带动双联链轮旋转时提升运动，载物台升降从而被调控。与钢丝绳比较的话，车库采取式提升方式的较多，性好许多在起落过程中，这主要与钢丝绳与的不相同的构造有关系。然而这样的升降方法对于高度太高的码垛机不太适合，由于链条的本钱要比钢丝绳高，并且链条会有比较大的声音产生在升降过程中，因此噪声比较高。所以码垛机较高时通常不使用这样的方法。曳引式提升机构图3.2曳引式提升机构式升降机构普遍使用在当今电梯的提升方式中，组成主要是钢丝绳、曳引轮、力装置、反绳轮和导向轮等构件。曳引钢丝绳一端连接配置，另外一端与载物台相连接，配置、载物台与载荷的重量使紧紧压在轮绳内的钢丝绳拥有极大的力来带动货物沿导轨向上或向下运动。式升降机构的好处是有小而轻巧的传动体积，相比与式传动机要小出很多。没有上限的提升高度，但是机与不一样，码垛机要水平运行，会晃动、产生噪音，配置一定不可以太过大，配重装置并且要安装到里面沿着向上或向下运行，安修比较困难。卷筒式提升机构：图3.3卷筒式提升机构常用于带动载物台向上向下运行的机构是卷筒式升降机构，一般由减速机、卷筒、滑轮组及钢丝绳组成。它的工作原理是；卷筒经过减速电机带动转动钢丝绳，再经过滑轮组与钢丝绳升降载物台。故选为卷筒式升降机构。3.2钢丝绳选取与直径的确定GB3811—83计算考虑全面，计算精确，计算方法如下： d=c√FMAX （式中：d——钢丝绳最小直径mmc——选择系数mm/选择系数c按下式计算： （3.2）式中：n——安全系数；k——钢丝绳捻制系数；w——钢丝绳充满系数。对于一般的起升机构n值为6；选取钢丝绳，则k=0.98；钢丝绳充满系数w=0.46，=1850MPa。则钢丝绳的拉力 （3.3）已知m=31000kg,g=9.8N/kg;因为是左右两根钢丝绳同时作用可求得单根钢丝绳上=1.510009.8=14700N；由此可求得 =0.096=11.64mm （3.4）参照GB8918-88选取d=12mm。即所选钢丝绳为：12NAT619S+1WR+NF1670ZS35.2723.59GB8918-88根据钢丝绳与滑轮匹配关系表查得与d=12mm的滑轮外径D=315mm，轴径=45mm；选用A型滑轮；则所选滑轮型号为：滑轮A12315-45JB/T9005.33.2卷筒尺寸确定卷筒上有螺旋槽部分长为 P （3.5）双联卷绕卷筒长度s为 LS=2(L0+L1+L2式中：D1——卷筒名义直径,D——钢丝绳直径——最大卷起高度a——滑轮组倍率——卷筒计算直径——固定钢丝绳的安全圈数L1L2——固定端尾端所需长度，已知：d=12mm，查GB/T3811-1983，h常取6 D1则D0=D查机械设计手册表8-1-60取D0——绳槽槽距查表8-1-59卷筒槽形得知P=14mm，槽底半径R=6.5mm。取Z=2，则LS即卷筒的标记为：卷筒A315*600-6.5*14-12*1-左JB/T9006.2-1999图3.4卷筒

3.3卷筒心轴的计算轴的材料为调质处理过的号钢。图3.5卷筒轴的受力情况图心轴的直径计算： dA （3.7）式中：A——系数取110：N——转速为37r/mind=22.3mm，取d=25mm心轴受力分析支力：R=（116745+1167110）/135=1339NR=（1167115）/135=994N左右轮毂收到的弯矩最大：M=R45=44730N·mmM=R25=33475N·mm疲劳强度计算弯曲应力 =M/0.1d=44730/（0.125）=28.6MPa （3.8）轴材料为弯曲许用应力=100MPa<所以卷筒芯轴安全强度计算卷筒为低动机构，其动力系数=1.2 M=M=447301.2=53676N·mm （3.9） =M/0.1d=34.4Mpa （3.10）<所以强度校核也通过。3.4轴承的选择左端轴承轴承额定净负载 C （3.11）式中：C——轴承额定静负载：P——当负载：N——安全系数，本次设计选取n=1.04选用轴承，为6205，轴额定载C=4200N，左承的当载荷。 p= （3.12）式中：f——当量静载荷系数，本次设计取f=1.1；P=1.11339=1473Nn=1.041473=1532N<C所以轴承的选取安全。右端轴承计算初定右端轴承与左端轴承型号相同，也为型号6205的深沟球轴承，其动负载额定值=9330N。右端轴承径向的负载； =1.1994=1093N （3.13）其右端轴承的轴向受力； F=0N （3.14）轴承数假设为=，其轴承的计算系数可以查出e=0.27，因=0<e。所以其动栽的当量值是；P==1093N （3.15）式中；——轴的；单位为h：——轴承外内圈的转速相对值；单位为r/min；——轴承额定的动载荷；单位为N；由此可得 ===2.07 （3.16）因此动载荷==2.071093=2263N<；因此此轴承满足使用条件。3.5选择电机异步电动机结构简单、容易制造、价格低廉、运行可靠、坚固耐用、运行效率较高。变频调速，可满足堆垛机出入库稳定操作和高速运行的要求。变频调速具有启动性能好、调速范围宽、速度变化平稳和完善的过电压过电流保护功能。按已知工作要求和条件选用YVF2系列变频可调速三相异步交流电动机。工作机所需功率P为 P= （3.17）式中：P——发动机功率（kw）F——作用力（N） V——运行速度电机的输出功率P为 P=KW （3.18）式中，为电动机至滚筒轴的传动装置总效率。取凸缘联轴器效率=0.99；滚动轴承效率=0.995；蜗杆传动效η蜗=0.82；卷筒的传动效率η卷=0.95，则η=0.99×0.9952×0.82×0.95=0.764，由P故P因载荷平稳，电动机额定功率Pw只需稍大于P0即可，查Y2系列三相异步电动机技术手册，选取电动机额定功率3.6涡轮蜗杆减速器的选取因为蜗杆与电机轴通过凸缘联轴器相连，所有蜗杆转速与电机轴转速相等，升降机构中的减速器可根据机构的传动比从标准中选用。升降机构的传动比由下式确定： （3.19）式中：—电动机额定转速；—卷筒的转速,n=12.13代入相关数据到式（3.15）中算得：i=59.36查减速器和变速器设计与选用手册，选取减速器型号为：SCWS250-63-IIFJB/T63873.6本章小结本章主要对堆垛机的升降机构进行了设计和计算，并对其中的重要部件进行了校核计算。符合自己的设计。第4章码垛机机架设计4.1机架设计计算的准则和要求4.1.1机架设计的准则工况要求首先保证堆垛机正常的工作，不会对堆垛机存取货物造成一些影响，保证合适的外部形状，有利于堆垛机上相关零件的安装与使用，且能够正常工作；同时也应该保证工作人员便于操作。刚度要求机架应该具有足够的刚度，拥有足够抵抗弹性变形的能力，保持原有的外部形状，才更有利于工作。强度要求机架应该具有足够的强度，拥有足够抵抗断裂和过度变形的能力，特别是对于堆垛机这种重在设备而言，更加需要引起足够的重视，它需要满足机架上的手里不允许超过许用应力，满足疲劳强度的要求。稳定性要求机架很高，而且是有两根柱子组成，其实可以把它看成是一细长杆件，这类构建会引起失稳问题，因此需要进行校核。失稳可能会发生杆件的弯曲甚至是断裂，因此必须对这个问题加以重视。美观使堆垛机外观整洁，外形优美。其他如成本问题，对环境的影响问题等。4.1.2机架设计的一般要求在满足机架设计准则的前提下，由机架在不同环境以及不同工作的限制下，来设计最适合担任此工作的设备，如下：机架的重量轻，材料选择合适，成本低。结构合理，便于制造。结构应使机架上的零部件安装、调整、修理和更换都方便。4、结构设计合理，工艺性好，还应使机架本身的内应力小，由温度变化引起的变形小。（1）抗震性能好。（2）耐腐蚀，使机架结构在服务期限内尽量少修理。（3）有导轨的机架要求导轨面受力合理，耐磨性好[14]。4.2机架的设计步骤先通过堆垛机的工作环境来设计机架的外观，大小以及合适的尺寸，并且还应保证在机架内的各部件能够正常使用。图4.1机架结构简图初定制造工艺。分析机架上受力，包括货物，机架上的零件，地面，机器运转时产生的力。确定机架的结构，采用双立柱结构，更加的稳定。结合以上所考虑的全部因素，并考虑到双立柱巷道堆垛起重机自身各个装置与机构间的配合情况，确定机架的基本尺寸：机架高为12m，两个立柱之间的距离为1800mm，每个立柱的长为360mm，宽为240mm，立柱中中设有双槽，以保证货叉在运动过程中的平稳性；上横梁为360*300中间空心的方钢；下横梁是厚度为300mm、宽为1200mm中空的钢板，用以保证双立柱巷道堆垛起重机的承载能力。4.3其他装置设计和选择供电系统堆垛机的移动供电装置，一般采用滑触供电装置和电缆供电方法。根据自动化仓库的特点，应满足高速度、无需检修、耐用、无脱线现象等。堆垛机采用底（顶）部滑触线供电方式，滑触线设置符合使用安全及易于保养的要求。电气设备主要包括电力拖动、控制、检测和安全保护。在电力拖动方面，目前国内多用的是交流变频调速，交流変极调速和可控硅直流调速。对堆垛机的控制一般采用可编程序控制器、单片机、单板机、计算机等。堆垛机必须具有自动认址、货物虚实等检测以及其他检测，电力拖动系统同时满足快速、平稳和准确三个方面的要求。天地轨天地轨是整个堆垛机的承载部件，因而天地轨必须有足够的刚度。天地轨分别固定在货架及地面上。天地轨的全长除能涵盖堆垛机最大作业范围外，两端头还保留有适当缓冲长度。每段地轨结合面以45度对接，对接处有一定高度差限制要求。（1）天地轨安装后直线度公差如下：地轨安装后直线度公差在200mm测量长度应不大于0.5mm地轨全长测量长度内应不大于3mm天轨安装后直线度公差在200mm测量长度应不大于0.5mm天轨全长测量长度内应不大于4mm（2）安装后天地轨间相互位置公差天轨上表面于地轨下表面之间距离误差应不大与8mm天轨与地轨之间的水平错位不大于5mm安全装置码垛机是一种起重机械，它要求在又高又窄的巷道内高速运行。为了保证人身及设备的安全。堆垛机必须配备有完善的硬件及软件的安全保护装置，并在电气控制上采用一系列连锁和保护措施。除了一般起重机常备的安全保护措施（如各机构的终端限位和缓冲、电机过热和过电流保护、控制电路的零位保护等）外，还应根据实际需要，增设各种保护。主要有如下安全保护装置。（1）水平极限保护在巷道两端点均设置强制减速检测装置及紧急停止极限开关，堆垛机在接近巷道两端时，先减速缓行而后定位停止，避免超程行走。如在正常范围内仍未停止，则紧急停止极限开关将迫使堆垛机停止运行。（2）缓冲器正常状态下堆垛机不触及缓冲器，万一电器线路故障，发生超程行走时，设置于巷道两端的缓冲器能将堆垛机制动住。缓冲器为聚氨脂橡胶，可以吸收堆垛机意外超程行走时的冲力。（3）垂直极限开关在立柱两端点均设置强制减速检测装置及紧急停止极限开关，堆垛机升降载货台在接近立柱两端时，先减速缓行而后定位停止，避免超程升降。如在正常范围内仍未停止，则紧急停止极限开关将立即迫使堆垛机升降载货台停止。（4）断绳保护装置当载货台的牵引钢丝绳断裂时，断绳保护装置将抱死载货台，使堆垛机立即停止运行并报警。（5）动作连锁装置堆垛机处于行走及升降动作时，货叉不能伸出。货叉处于伸出状态时，堆垛机不能行走，而载货台只能低速适量升降。（6）货叉保护装置货叉伸出途中触及障碍物时，电机堵转变频器报警，或者出现任务超时报警，提示堆垛机故障。货叉没有完全缩回到中位，则堆垛机不能行走。（7）过载保护装置堆垛机上所有驱动电机线路上，由变频控制过流，以免电机因过载而受损。（8）载荷外形检测当货叉所叉取得货物外形超差时，载荷外形检测装置能输出信号，并自动停止货叉运行，以保护货物及机器。（9）货位虚实检测 假如堆垛机要存货位上有货物时，想要存入一个货物，或者堆垛机载物台上已有货物时，要想取一个货物，则货位机的虚实检测能检测到已有货物，并不会使货叉伸出，以免发生意外。（10）声光报警装置堆垛机在故障发生后，能同时声光报警，以引起操作人员注意，及时排除故障。（11）紧急停止开关在堆垛的机载电控柜面板上与堆垛机站台附近均设有紧急停止开关。（12）超速检测保护功能在立柱上安装超速检测器，当升降台下行速度超过额定速度一定范围时先触发超速保护装置，电控系统报警，堆垛机立即停止工作，避免发生机器伤害事故。（13）系统接口保护要求堆垛机与出入库输送站台间采用四位光通讯实现信号互锁,以保证站台存取货物时的安全;堆垛机采用红外通讯器与上位机计算机的通讯连接采用RS422接口。（14）其他保护其他保护包括控制电路得失压保护、操作开关的零位保护、电机正反转连锁、短路和过流保护等各种安全保护[16]。操作设备采用机载控制柜方式，控制柜随堆垛机运动，具有与上位计算机进行通讯的功能。出入口区域的地面上对应有急停按钮，当堆垛机出现异常时，可以紧急停车。一般操作时，人员不进入堆垛机内作业，当异常发生并需进入堆垛机巷道内排除故障时，可以从堆垛机上手动操作。机载控制柜的操作面板上，有分别设置各项动作位置的操作键与显示灯，动作限制指示灯操作模式选钮、紧急停车按钮以及其他必要的按钮与指示。操作设备只有手动、自动、在线等主功能外，还有具有帮助功能，也即异常发生时，能自我检测异常发生点，将异常显示在夜晶显示屏上，并指导使用者依其指示动作作业，以便尽快排除异常。此外，堆垛机能将异常发生的代号实时传递给上位计算机，作为将来问题跟踪的记录，以便彻底排除隐患，使以后不再发生类似的故障。操作模式（1）在线操作通过红外线数据传输器接收由地面发出的存、取货命令，机载柜根据这些命令自动完成存、取货的操作，并将堆垛机的状况和货位状况发上位系统。（2）自动操作通过操作面板输入目标地址，堆垛机自动完成一个存取货的操作。（3）手动操作使用操作按钮控制水平垂直货叉各方向的动作，主要用于简单的调试工作。在运行无安全隐患状况下，堆垛机在巷道内任何位置，均能方便地转换操作方。堆垛机走行区土建要求（1）根据机械行业标准JB/T9018-1999,仓库建筑应满足以下要求:地面长度公差（2）平整度仓库地面平整度允许偏差:仓库长度<100m时,允许偏差15mm。（3）2米范围偏差2米内地面高度差不超过3mm。（4）地面沉降变形最大载荷长期作用下，整个立库货架区基础不均匀沉降不大于1/1000，也不会有渗水、积水。（5）地面承重要求堆垛机走行区地面承载要求根据堆垛机具体结够和物料状态确定。4.4本章小结本章主要对码垛机的机架进行了设计计算。通过计算和校核该码垛机的机架的结构符合要求。

第5章码垛机的展望5.1码垛机目前的挑战1.成本高、品种繁多，不利于企业的批量化、规范化运作,无法降低成本,有些物流包装企业生产和管理相对落后，不规范等原因，导致码垛机器人需求量小。2.无法快速适应新环境，现在的公司企业都是小批量多品种，更新换代速度很快，而全自动堆垛机的程序是最初使用时写入的，一旦产品发生频繁变换，机器人无法快速识别。

3.高负载码垛机器人的研发有待提高，现在市面上大多是中型码垛机器人，小型的也有并联杆式机器人，较大的大约3米高，较小的机器人类型1米多，抓取大件物品如板材的码垛机器人尚待研发生产，负载大的机器人一般在200公斤以内，还有待提高。

4.人才匮乏，机器人顺应时代发展，行业前景广阔，然而，该领域人才供需失衡的矛盾正日益凸显。未来机器人产业发展将表现出爆发性态势，技术也会提高不少，因而可能会需要机器人操作者技术水平也相应提高，然而相关人才少之又少，供不应求。为了减少学习培训相关人才的成本，又产生出一个机器人通用性易用性的问题。5.2码垛机的优势人工码垛因为劳动强度大，职位工作人员流通性持续上升，对食品类等领域的企业生产管理导致了比较严重的危害