剪式液壓升降直線穿梭車在物流系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

李增文/文

剪式液壓升降直線穿梭車在物流系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

李增文/文

傳統(tǒng)的直線穿梭車在物流行業(yè)中的應(yīng)用一般為從同一高度的不同站點(diǎn)取放托盤貨物，本文基于直線穿梭車的設(shè)計(jì)理論，介紹了傳統(tǒng)直線穿梭車搭載了剪式液壓升降平臺后在物流系統(tǒng)中的應(yīng)用，并對其進(jìn)行了分析，旨在解決直線穿梭車從不同高度站點(diǎn)取放托盤貨物的問題，且結(jié)構(gòu)簡單，承載大，故障率低，系統(tǒng)比較穩(wěn)定。

剪式液壓升降臺、直線穿梭車、物流系統(tǒng)

一、剪式液壓升降直線穿梭車在物流系統(tǒng)中的應(yīng)用介紹

剪式液壓升降臺

隨著工業(yè)4.0時(shí)代的到來，越來越多的企業(yè)開始嘗試進(jìn)入一個(gè)新的物流時(shí)代，目的是減少勞動力，提高生產(chǎn)率，增強(qiáng)其在市場的競爭力。然而這種趨勢的推進(jìn)勢必對自動化物流系統(tǒng)提出了更高的要求，比如一些家具行業(yè)、汽車零部件行業(yè)、造紙行業(yè)、紡織行業(yè)等等，其原材料或成品單元重量和體積大且部分形狀不規(guī)則,基本需求為從原材料卸車開始到成品發(fā)貨裝車，中間的所有環(huán)節(jié)全部實(shí)現(xiàn)自動化，其中無論對物流系統(tǒng)的承載能力和工藝流程，還是對設(shè)備的效率都提出了更高的要求。直線穿梭車在整個(gè)物流系統(tǒng)中的應(yīng)用非常廣泛，而如何實(shí)現(xiàn)不同高度站點(diǎn)的取放貨物，尤其是面對站點(diǎn)多，流量需求大的情況，剪式液壓升降臺配合直線穿梭車是一個(gè)很好的選擇，既解決了不同高度站點(diǎn)取放貨物的問題，又解決了由于載重大而選用較大零部件引起的設(shè)備尺寸增大的問題，同時(shí)解決了由于站點(diǎn)較多，流量需求大帶來的設(shè)備數(shù)量增多，投資成本增大的問題。剪式液壓升降直線穿梭車因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡單，舉升力大，升降平穩(wěn)，噪音低，滿足不同行業(yè)的需求。圖1是其在某項(xiàng)目上連接立庫出庫端和裝車機(jī)器人裝車端的輸送設(shè)備的應(yīng)用平面圖，貨架出庫端為低位站點(diǎn)，裝車機(jī)器人裝車端為高位站點(diǎn)，升降高度及承載重量由剪刀叉的臂長和液壓缸的型號及行程綜合決定，此設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，適用范圍廣。

二、剪式液壓升降直線穿梭車的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：1.不僅能使直線穿梭車橫向移動、而且可以實(shí)現(xiàn)貨物的頂升下降；

2.在需要頂升的情況下，承載貨物的能力范圍大大擴(kuò)大，且結(jié)構(gòu)緊湊。

3.結(jié)構(gòu)簡單，故障率低，易于控制，便于維護(hù)。

4.投資成本較低。

缺點(diǎn)：由于穿梭車運(yùn)行非常頻繁，需要加強(qiáng)日常維護(hù)，及時(shí)更換易損件，保證液壓系統(tǒng)無滲油漏油現(xiàn)象，避免對環(huán)境造成污染。

三、剪式液壓升降直線穿梭車的結(jié)構(gòu)及工作原理

剪式液壓升降直線穿梭車是在傳統(tǒng)的直線穿梭車的基礎(chǔ)上搭載了剪式液壓升降機(jī)構(gòu)，從而可以使直線穿梭車完成不同站點(diǎn)不同高度貨物的輸送。它根據(jù)預(yù)定的物料流程，在電氣控制系統(tǒng)的控制下自動接取上游輸送來得物料托盤，進(jìn)行水平移動、垂直升降后，向下游輸送設(shè)備輸送物料托盤，同時(shí)可逆方向運(yùn)行。其外連接設(shè)備主要為輥式、鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)等，此設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，承載大，尤其是在載重量需求大的場合更能體現(xiàn)出它的優(yōu)勢，且正因?yàn)樗Y(jié)構(gòu)簡單，所以故障點(diǎn)較少，運(yùn)行更穩(wěn)定。在輸送路徑遠(yuǎn)，效率滿足需求的情況下，相對于連續(xù)輸送設(shè)備易于控制，成本更低。其主要由運(yùn)行機(jī)構(gòu)、剪式液壓升降機(jī)構(gòu)、輸送系統(tǒng)、軌道系統(tǒng)、電器裝置及控制系統(tǒng)等組成，結(jié)構(gòu)如圖2所示。

剪式液壓升降機(jī)構(gòu)主要由液壓站、液壓缸及管路、剪式鉸架板、工作臺面、底座組成（如圖3）。由于升降臺是一種平面連桿機(jī)構(gòu)，起升高度和臺面互相關(guān)聯(lián)。如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，便會發(fā)生干涉，要不閉合高度過大，要不起升高度達(dá)不到要求，如果球鉸耳環(huán)與內(nèi)臂上耳板的鉸支點(diǎn)E位置不合適，就會影響起升力的大小和液壓缸的尺寸。所以在設(shè)計(jì)過程中，要反復(fù)推算設(shè)備各結(jié)構(gòu)尺寸及內(nèi)外臂仰角和液壓缸軸線的傾斜角，其中液壓缸軸線傾斜角和內(nèi)外臂仰角成正比關(guān)系，而液壓缸推力隨著內(nèi)外臂仰角的增大，先減小，而后趨于穩(wěn)定，最后逐漸增大，三者之間的關(guān)系滿足下面曲線關(guān)系（圖4）。

圖1：剪式液壓升降直線穿梭車在物流系統(tǒng)中的應(yīng)用平面圖

圖2：剪式液壓升降直線穿梭車的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用

圖3：剪式液壓升降臺結(jié)構(gòu)圖

圖4： 剪式液壓升降機(jī)構(gòu)變量關(guān)系曲線

圖5： 運(yùn)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖

圖6： 頂部取貨平臺示意圖

運(yùn)行機(jī)構(gòu)主要由底盤、驅(qū)動輪組、從動輪組、導(dǎo)向輪組、緩沖器組成（如圖5）。驅(qū)動輪組用以驅(qū)動穿梭車沿運(yùn)行軌道水平運(yùn)動，主要包括主動車輪，減速電機(jī)、傳動軸等。采用變頻器控制實(shí)現(xiàn)運(yùn)行速度無級調(diào)速，電機(jī)安裝有常閉式電磁制動電機(jī)，以確保停準(zhǔn)精度和運(yùn)行平穩(wěn)。運(yùn)行緩沖器設(shè)置在底盤機(jī)架體橫梁兩端，用于機(jī)構(gòu)意外失控時(shí)，減小直線穿梭車與軌道端部車擋的沖擊力。

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四、剪式液壓升降直線穿梭車的擴(kuò)展應(yīng)用

剪式液壓升降直線穿梭車上部可配置輸送系統(tǒng)，包括鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)或輥式輸送機(jī)；也可配置取貨平臺，在牛腿式貨架和工作平臺之間取放貨物，穿梭車可運(yùn)行到駛?cè)胧截浖艿撞浚ㄟ^液壓升降機(jī)構(gòu)頂升將貨物取出，然后升降到指定高度，進(jìn)入放貨平臺底部，液壓升降機(jī)構(gòu)下降將貨物放在平臺上，也可以逆向搬運(yùn)，取貨平臺結(jié)構(gòu)示意圖，如圖6。

五、電氣裝置和控制系統(tǒng)

剪式液壓升降直線穿梭車主要工作原理是當(dāng)上游有搬運(yùn)任務(wù)時(shí)，直線穿梭車會自動運(yùn)行到取貨出口輸送機(jī)，此過程采用條碼或激光測距認(rèn)址，供電方式采用安全滑觸線，通訊方式采用紅外通訊。對準(zhǔn)后（小車輸送對準(zhǔn)指示燈亮），小車輸送機(jī)接受上游輸送發(fā)出的正轉(zhuǎn)指令開始正轉(zhuǎn)，同時(shí)上游輸送機(jī)也開始正轉(zhuǎn)，當(dāng)貨物到達(dá)小車輸送機(jī)右探測開關(guān)時(shí)，上游輸送機(jī)與小車輸送機(jī)停止正轉(zhuǎn)，此過程輸送機(jī)的啟動、減速、停止是通過光電傳感器來實(shí)現(xiàn)的。小車完成上游取貨動作后自動運(yùn)行到放貨口輸送機(jī)，同時(shí)完成輸送升降動作，對準(zhǔn)放貨口輸送機(jī)后，放貨口輸送機(jī)開始正轉(zhuǎn)，同時(shí)小車輸送機(jī)接受放貨口輸送機(jī)的正轉(zhuǎn)信號后開始正轉(zhuǎn)，當(dāng)貨物完全到達(dá)放貨口輸送機(jī)后，小車輸送機(jī)接受停止正轉(zhuǎn)信號，結(jié)束放貨動作。剪式液壓升降臺的升降位置是通過安裝在剪支架上的行程開關(guān)調(diào)節(jié)控制的，并配有機(jī)械限位，保證升降的安全性。在小車的底盤上輸送機(jī)外側(cè)，裝有外形檢測裝置，它是由一系列的光電傳感器組成，用來檢測貨物是否有超長、超寬、超高的異常情況，如果有則報(bào)警，小車自動將貨物運(yùn)送到人工整理工位進(jìn)行整理后重新完成上述動作。為了保證剪式液壓升降直線穿梭車正常運(yùn)行，小車具有電氣連鎖保護(hù)功能，小車運(yùn)行和升降時(shí)，輸送機(jī)運(yùn)行閉鎖。剪式液壓升降直線穿梭車的控制是通過倉庫管理聯(lián)網(wǎng)的方式實(shí)現(xiàn)的，合理安排最優(yōu)路徑，最優(yōu)時(shí)間，保證整個(gè)物流系統(tǒng)效率最大化。

六、結(jié)束語

直線穿梭車是自動化物流系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備之一，而將其配置剪式液壓升降功能，使直線穿梭車的應(yīng)用范圍更加廣泛。經(jīng)過在自動化物流系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用，證明剪式液壓升降直線穿梭車結(jié)構(gòu)簡單，故障率低，輸送靈活，性能穩(wěn)定，易于控制，成本低，可廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)的物流系統(tǒng)中。

作者單位為太原剛玉物流工程有限公司