用于自動化立體倉庫的輸送臺車設計

周強龍++饒金海++盧宗慧++滿運超++魏鑫

摘 要：介紹了用于自動化立體倉庫中的輸送臺車的工作原理、作用和機構組成，闡述了其各機構及裝置的設計思路。

關鍵詞：自動化立體倉庫；輸送臺車；機構設計；檢測裝置設計

中圖分類號：TH122 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）20-0088-02

引言

隨著中國經濟水平的發展，自動化技術逐漸成熟，企業為追求集約化、高精度以及低人工成本等，自動化倉儲機械設備被企業廣泛應用。

自動化倉儲機械設備是指自動化立體倉庫中進行生產和輔助生產作業，保證自動化立體倉庫及作業安全所必需的各種機械設備的總稱，而輸送臺車就屬于自動化倉儲機械設備。

1 工作原理

輸送臺車是在自動化立體倉庫中用于入庫、出庫，輸送物料的自動化倉儲機械設備，其是自動化立體倉庫輸送物流的接口。

輸送臺車主要是由金屬結構、行走機構、檢測裝置、稱重模塊以及其他電氣控制系統等組成，如圖1所示。在自動化立體倉庫中，物料流轉到輸送臺車后，需要將物料平穩的放到輸送臺車的金屬結構上，由稱重機構檢測物料是否超重，物料檢測裝置檢測物料是否超出指定范圍，如果超重或超出范圍，則系統報警無法進行下一步程序，如果不超重且在指定范圍內，則電機將驅動行走機構使物料在既定軌道上水平移動，在到達指定位置后水平運行檢測裝置使其精準的定位在指定位置，以便于自動化倉儲的下一程序的進行。

2 金屬結構設計

金屬結構是輸送臺車中連接各部件和機構的重要組成部分。在設計輸送臺車的金屬結構時需要考慮決定輸送臺車的主要參數：物料的最大寬度、最大長度、最大重量等。根據物料的最大長度、寬度來確定金屬結構的外形尺寸，根據物料的最大重量來確定金屬結構最大承載量，以便設計其型材或鋼板的結構形式等。在金屬結構的總體結構設計完成后，需要用三維分析軟件進行整體分析，以保證整體結構的穩定性以及各種力學性能。

3 行走機構設計

行走機構是輸送臺車能夠平穩運行的關鍵部分，其主要是由地軌、行走輪、電機、鏈傳動機構以及金屬結構組成。地軌和行走輪是根據物料以及輸送臺車的總重量，從國標中選定的。特別注意行走輪要一側帶導向槽，一側不帶導向槽，以防止行走輪在行走過程中出現卡滯或脫軌現象。鏈傳動機構采用雙排滾子鏈條，電機通過鏈傳動機構驅動行走輪使輸送臺車行走。

行走機構電機的選擇，需要已知水平速度、運行加速度、輸送臺車總重量、行走輪直徑等參數后計算出相應的技術參數即可選擇出電機。

例如，已知水平運行速度：v=16m/s 加速度a=0.3m/s2物料和輸送臺車的總質量m=2000kg行走輪直徑d=？準150mm，

則，堆垛機總重量：F=mg=2000×10=20000N

滾動摩擦阻力產生的功率：

根據以上所得參數，以選擇SEW減速電機為例，則選擇：R47DRE80M4，技術參數如下：電機功率Pm=0.75kW，轉速na=39r/min，減速比i=36.93。其他參數要根據實際情況來確定是否需要電機抱閘、溫控、手動釋放以及接線盒方向和減速器的結構形式等。

4 檢測裝置

輸送臺車的檢測裝置主要有物料檢測裝置和水平運行檢測裝置兩種。

4.1 物料檢測裝置

在自動化立體倉庫中的貨物品種和外形尺寸較多或在搬運到輸送臺車之前沒有進行貨物外形檢測的情況下，輸送臺車上需要安裝物料檢測裝置，以保證進入自動化立體倉庫中的貨物尺寸不會超出其他設備所能容納的尺寸。

物料檢測裝置主要是由探測貨位虛實的背景抑制開關，前后超寬的對射光電開關，超高檢測鏡反開關，超長檢測鏡反開關和左右歪斜鏡反開關等組成。通過這些電氣開關來檢測是否有貨、貨物是否超出規定尺寸等。

4.2 水平運行檢測裝置

水平運行檢測裝置是關系到輸送臺車能否在軌道上精準定位，能否實現其沿軌道方向尋址的裝置。水平運行檢測裝置主要分為三種：認址片和編碼器檢測、激光測距儀檢測以及激光條碼認址檢測。

認址片和編碼器檢測：沿著輸送臺車水平運行方向上放置有認址片，通過安裝在輸送臺車上的U行光電開關來檢測前后認址片、前后端認址片以及前后限速認址片，旋轉編碼器來檢驗其可靠性，從而判斷輸送臺車的位置。

激光測距儀檢測：利用安裝在輸送臺車上的激光測距儀對目標距離進行精確測定，以實現輸送臺車的精準定位。

激光條碼認址檢測：沿輸送臺車水平運行方向上貼有條碼帶，在輸送臺車上安裝條碼閱讀器并讀取條碼帶的方式進行檢測。

輸送臺車的水平運行檢測裝置一般采用認址片和編碼器檢測的形式，其控制方式簡單，造價低。

5 稱重機構設計

為保證在自動化立體倉庫這一系統中的每一臺機械設備都不超負荷運行，在輸送臺車上需要設置有稱重機構，這種稱重機構會根據具體重量來顯示并報警是否超重。

輸送臺車的稱重機構的核心是安裝在行走機構上方的四個稱重模塊（如圖2），這四個稱重模塊采用的是固定式靜載稱重模塊，是一種新型傳感器應用結構。它將高精度剪切梁稱重傳感器、負荷傳遞裝置及安裝連接板等部件合為一體，既保證了剪切梁傳感器高精度、長期穩定性好的特點，又解決了因安裝不當造成的稱量誤差的問題。稱重模塊需要根據實際物料重量和金屬托盤重量來選定合適量程的稱重模塊。

6 結束語

輸送臺車的設計是要根據自動化立體倉庫的整體結構和客戶的實際需求來進行的，這樣才能設計出結構合理且客戶滿意的設備。

參考文獻：

[1]孫寶元.楊寶清.傳感器及其應用手冊[M].北京：機械工業出版社，2004.

[2]韓駿，盧宗慧，胡衛寧，等.堆垛機的幾種定位控制方式[J].制造業自動化，2015（4）：1，5.

[3]盧宗慧，徐星蕾，盧泓翰，等.堆垛機提升機構設計[J].制造業自動化，2011，33（10）：129-130.

[4]劉昌祺，董良.自動化立體倉庫設計[M].第1版.北京：機械工業出版社，2004.

[5]劉昌祺，金躍躍.倉儲系統設施設備選擇及設計[M].第1版.北京：機械工業出版社，2010.