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引言：经济全球化加剧，各行各业都面临着巨大的挑战，制造业首当其冲，制造型企业不断优化管理和控制成本，实现产业自动化成为大势所趋。自动化立体仓库的出现不仅能够实现存储自动化，还能够提高生产和管理效率，节省成本也是其优点。目前来看，自动化立体仓库必然是是未来的发展趋势。本文通过介绍现阶段自动化仓库的些许不足和解决措施、工作步骤、设计自动化仓库的机械结构参数，设计机械结构主要包括堆栈轨道车、仓库货架、传动运输系统以及辅助器械等。
一、需解决难点及解决措施
（一）降噪
在自动化立体仓库运行过程中，托盘与金属导轨之间摩擦产生的噪声、链条与金属货架发生的噪音以及传动系统因工作发生的噪音等等，为了降低这些噪音，在自动化立体仓库设计中应采用运行噪声传动小的部件或者增设降噪的设备。比如:在输送物料时，将托盘运动路径的输送辊轮用塑料制品，并定时添加润滑剂，减小两者摩擦，保证两者平稳运行。将与链条相接触的金属货架覆盖海绵层，避免两者接触。传动系统定时添加润滑油，保证传动系统安全正常运行。
（二）减震
自动化立体仓库由于本身的机械结构的复杂性，各种电机、传动系统同时运行，可能造成某些部位的震动，所以在选取装置时选取平衡导向装置、配备减震装置和缓冲器件、按时检查机械结构的联结强度和地基联结处固定防震垫或者减震设备，这些措施都可以降低自动化立体仓库运行中的震动效果。
（三）精度
在自动化立体仓库中，货物本身质量、运输速度以及运输距离的影响，根据有关生产要求，在放置货物重达10吨以上，运输速度为150m/min,甚至更快，运输距离为50m的情况下，货物的停车精度误差为不超过2mm铁轨,还必须保证货物的无磕碰、平稳运行。所以采用的驱动系统为编码器精度较高的伺服电机,导轨为光滑的直线导轨，导向机构为导向轮导向,并采用高精度的操控系统和高精度器件。
（四）防错
在自动化立体仓库运行过程中，由数字化控制系统对运输系统、传动系统以及管理系统进行控制，操控输送系统中各个部分的速度、传动系统各个部分的转速等。出现意外故障，整个系统就会紊乱，造成生产停止或者无法进行货物存储等，所以应加强对于意外情况的发生进行评估，建立完善的防错机制和防错体系。
二、工作步骤
本文设计的自动化立体仓库规模为8巷道16排30列18层，立体仓库系统是将预存储的货物经扫码确认信息以后，保证信息与货物信息完全一致，放置在托盘上，由升降机提升托盘，依次堆放在6层的堆栈车上，6层堆栈车可以完成一次性分层装载，根据控制系统预先设定的暂存区编号和位置，6层堆栈车将按照系统指令沿着每个巷道的直线导向导轨进行移动，直到到达货物预存的排列层编号位置，每层托盘均有向左向右运动的传感器，到达位置后，传感器动作，完成对托盘的指向性存储；当货物被提取时，堆栈车就会根据系统取出指令到达制定的位置，取出目标托盘，将货物输送到出口，扫描信息后，系统将该存储该托盘的信息清除，等待下批货物的存储。整个流程由计算机系统控制，避免了货物信息处理错误的弊端，有效的节省了空间，提高了生产效率。由此可知，自动化立体仓库是能够高效率、高精度、高速度的完成对货物存取，其运动的每一步动作都要求整个机械机构有着良好的精度和结构部件设计。因此，自动化立体仓库除了核心控制系统外，其机械结构设计也是不可或缺的一部分。
三、主要机械结构与设计参数
（一）输送机系统结构设计
输送机系统主要是将货物完成进库和出库工作的，主要结构包括辊道输送机构、垂直升降机以及机架组成。辊道输送机构主要是长辊道输送和动力传动部分，垂直升降机主要是改变对6层堆栈车的势能。输送机系统的所有设备如表1所示，
输送传动系统结构设计参数如下：辊道输送机构设计参数：辊轮直径：90mm；最大转动速度:200r/min；传动方式:链传动；辊道平面度:±2.0mm；辊道材质：PP滚子塑料
垂直升降机设计参数：最大提升速度:40m/min；传动方式:链传动,设置导向装置和配平装置；停位精度:±2.0mm，功率：2kW。
机架设计结构。架体由铝材料，通过焊接联结，重量轻，又能保证足够的强度和耐磨度。
（二）堆栈机结构设计
堆垛机具有三维运动功能，由地面轨道、行走机构、垂直提升机构、货叉机构和机架组成,能够完成在巷道的来回运动、上下运动以及货叉的左右移动。主要实现托盘存取功能,保证运动平稳、定位精度高。在保证其强度和刚度的同时，还要尽量减轻堆垛机各部分的重量，减小摩擦和提升动力。其参数设置如下：
水平巷道行走机构参数：辊轮直径：300mm;最大输送功率：11.0kW,减速比:1/10,伺服电机;辊轮材质:铝型材导轮;
垂直行走机构参数：最大功率:8.0kW；减速比：1/25,伺服电机;最大提升速度:15m/min;提升方式:链传动,设置导向装置和配平装置;停位精度:±2.0mm;
货叉机构参数：搬运动力：0.4kW,减速比：1/14,伺服电机；最大输送速度:45m/min;传动方式:齿轮传动,直线导轨；
机架结构：架体由铝材料，通过焊接联结，重量轻，又能保证足够的强度和耐磨度。立柱使用角钢或者钢板焊接而成，抗弯强度大，强度高。行走车体设置操作维修平台和安全护栏。
（三）承载架
承载架由底架和上下两段支架组成,承载架包含进出输送和导向装置。
设计参数：进出输送:采用万向滚珠作为输送面;输送面平面度:±1.0mm;
进出导向：将每个承载架进出口位置,设计为有坡度的开口结构,并安装耐磨板,利于屏托组合的输送,同时降低运行噪音。
架体结构：底架和上下两段支架均由矩形管焊接而成,架体之间用高强度螺栓连接。承载架外侧,设置操作维修平台。
四、结束语
本文中设计的自动化立体仓库已经在某些企业投入使用，使用过程中各部分机构运行正常，安全平稳。从目前在企业的反馈效果来看,设计的自动化立体仓库机械结构部分能够实现高效率、高速度以及高精度的要求,满足现实生产的需求，扩大企业生产量和货物存储量,大大节约了企业的生产货物的占地空间和生产时间。
参考文献:
[1]刘志刚,张建奇,鲍复民.自动化立体仓库机械结构设计[J].机械与电子,2011(10):32-34.
[2]魏延刚,阎长罡,陈天旗,魏岩. 机械工程及自动化专业基础综合实验改革方案的研究[J].教育教学论坛,2011,(35).
论文作者:黄家兴
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第11期
论文发表时间:2019/9/19
标签：货物论文; 立体仓库论文; 托盘论文; 堆栈论文; 结构论文; 机构论文; 导向论文; 《中国西部科技》2019年第11期论文;