摘要：现代工业发展的速度非常快，各种各样的高新技术不断开始出现，市场的竞争也日益激烈。因此，自动化立体仓库的相关要求更高。当前，自动化立体仓库已经处于智能储运技术的阶段，需要相关企业不断提高自身的业务素质，加强合作和交流，吸收先进的经验和技术，促进我国自动化立体仓库不断发展。
关键词：自动化立体仓库；堆垛机；设计
引言：
自动化立体仓库是实现物流系统合理化的关键。堆垛机是自动化立体仓库中最重要的起重堆垛设备，它能够在自动化立体仓库的巷道中来回穿梭运行，它具有空间利用率高、便于实现自动化管理、实时自动结算库存货物种类和数量、立体仓库信息库可以和中央计算机系统联网运行等许多优点，对加快物流速度、提高劳动生产率、降低生产成本都有重要意义。
1 堆垛机结构形式选择与设计要点
巷道式堆垛机按结构可分为单立柱型和双立柱型。单立柱堆垛机的机架结构由一根立柱、上横梁和下横梁组成，或仅由一根立柱和下横梁组成，整机重量较轻，制造工时和材料消耗少，适用于起重量2t以下、起升高度在16m以下的仓库。双立柱堆垛机的机架结构由两根立柱和上、下横梁组成一个矩形框架，结构的刚度和强度较好，质量比单立柱大，适用于各种起升高度的仓库，起重量一般可达5t，必要时还能更大，可用于高速运行。本文以双立柱堆垛机为设计对象。本设计中的堆垛机在接受控制系统指令后能够在自动化立体仓库巷道中来回穿梭运行，将位于巷道口一定重量的货物存入货仓，或者相反取出货仓内的货物运送到巷道口。为使堆垛机能够准确、快速、平稳、安全运送货物出入库，必须注意以下设计要点：第一，能实现三个自由度运动功能，即堆垛机沿巷道水平运动、载货台垂直运动、存取货机构沿货仓方向双向伸缩，并具备电气和机械安全保护措施，堆垛方式准确安全。第二，在满足强度、刚度和可靠性的前提下，尽量减小堆垛机各部分的重量、体积，从而减小能耗，使得结构简单、外形美观、操作方便。
2 堆垛机结构设计
根据以上设计思路所设计的有轨巷道式单立柱堆垛机的结构如图1所示，主要由存取货机构、提升机构、行走机构和安全保护装置等组成。
图1 有轨巷道式单立柱堆垛机结构图
2.1 存货机构
存取货的机构主要是及时对货物进行存取和搬运，而堆垛机的存取搬运的执行机构主要是在载货台上。最普遍的就是三级直线伸缩货叉，主要有上、中、下叉以及滚针轴承组成，使仓库的巷道内具备足够的空间进行伸缩行程，对货物进行取送。具体的运动关系和结构比较复杂，如果仓库内的巷道比较宽，就会降低实用性。同时，它主要依靠动轴齿轮的旋转，向单级的条式伸缩货板的直线运动进行转化，提高传动精度，准确将其定位。要保证传动的连续性，利用齿条式的伸缩货板和箱体的滚动导轨进行配合，降低货板工作时候的摩擦阻力，且可以降低具体的能耗。
2.2 提升机构
对于堆垛机来说，提升机构的主要功能是可以实现存取机构进行垂直运动。一些堆垛机的提升机构普遍利用起重链进行牵引。本文着重探索的是利用卷筒组驱动钢丝绳的方式进行牵引。通过卷筒将钢丝绳引出来，通过上面的定滑轮改变方向，主要利用牵引提升箱实现带动存取货机构的具体升降。如果到达指定的仓位层后，可以充分利用制动器使提升箱平稳、准确地停住。利用钢丝绳进行牵引，可以保证工作的平稳，不容易产生噪声，其自重还比较轻。钢丝绳如果发生破断，普遍都是外边的钢丝先断裂，易被人们发现而及时进行更换。当堆垛机和货仓的刚度、强度等条件都满足的情况下，可以以实际需要为基础，改变卷筒组的具体规格，从而灵活改变堆垛机提升物品的具体范围。
2.3 行走机构
行走机构的主要功能是实现堆垛机沿巷道方向的水平运动，目前常用的行走机构有上部行走式的悬挂型和货架支撑型：上部行走式的悬挂型行走机构采用车轮在悬挂于屋架下弦的工字钢下翼缘上行走，下部设有水平导轮；货架支撑型的行走机构采用上部车轮沿着巷道两侧货架顶部的两根轨道行走，下部也设有水平导轮。但是这两种型式的行走机构都不便于对其进行保养和维修。本文设计的堆垛机采用地面行走式的地面支撑型行走机构，即下部驱动下部支撑型行走机构，其结构如图2所示。堆垛机的水平行走运动通过链传动方案来实现：行走机构通过链传动驱动主动行走轮组，从而带动从动行走轮组以一定速度安全可靠地在地轨上水平行走，链传动的优点是：适用于传动中心距较大的场合；易于布置、安装、调整、结构简单、经济方便；具有较好的缓冲、吸振性能。
图2行走机构结构图
2.4 安全保护装置
堆垛机安全和可靠对立体仓库的操作非常重要，所以安全装置的设计非常重要。相关标准确定了多种安全保护装置设计使用。本仓库采用了几种保护措施主要有以下几种：
2.4.1 终端限位保护
在堆垛机的水平行走终端，堆垛机上不只安装应用行程限位开关，还在堆垛机巷道的导轨上行程两端固定有机械限位保护块，两种限位保护装置确使堆垛机在有效的轨道内水平行走而不超出轨道；对于载货台的上升下降，在堆垛机立柱两端分别安装保护有效高度的限位开关，同时采用载货台失控升顶和钢丝绳断裂坠落保护装置；齿轮齿条货叉的上叉、中叉、下叉各终端设置硬限位，来保护三叉板预防分离和控制货叉的有效行程。
2.4.2 电气联锁保护
堆垛机在立体仓库巷道中作业，拥有X方向、Y方向、Z方向三个方向的运动，如果相互之间的运动顺序不协调，会导致堆垛机工作运行时发生碰撞，造成工作事故。所以堆垛机运行过程中加入电器联锁保护，堆垛机在水平行走出入库作业中，确保货叉的伸缩不动作是被锁定的，只有当水平运动和垂直起降运动定位之后，货叉执行伸缩作业。货叉伸缩作业操作时，堆垛机水平运动和载货台垂直起降运动是不动作的。
2.4.3 断电保护
信管理机向柴发所监控系统、供电调度台所发出系统两路主电源均失压告警信号。此时，西南所(东北所）备用电源104DL保护测控装置做好备自投准备，备自投启动的条件如下：
①101DL、102DL、103DL开关均处于分位；
②101DL、102DL两路进线抽样电压小于无压定值；
③101DL、102DL两路进线抽样电流小于无流定值；
④母线侧无压，104DL进线侧有压；
⑤无保护动作闭锁备自投信号，101DL、102DL、103DL故障跳闸均闭锁备自投；
⑥无手动分闸101DL、102DL开关（手分1DL、2DL开关均闭锁备自投）；
⑦无A、B、E、G所（C、D、F、H所）负荷未切除闭锁信号；
⑧无闭锁备自投总闭锁信号。
当以上所有条件均在15秒内满足(备自投时间应根据柴发机组最长启动时间要求设定，定值可整定)，104DL保护测控装置自动投入104DL断路器，备用电源自动投入运行。
5.柴油发电机组的日常维护：
按照上海局集团公司要求：每月对柴油发电机组进行一次人工启动调试，确保发电机组运行正常。运行保养工区定期的举办南京南站电力系统失电，应急启动柴油发电机组的应急演练，提高职工的应急处置能力。对柴发的启动逻辑的掌握，有助于维护作业人员在应急情况下迅速的完成柴发应急启动工作。
参考文献
[1]钱清泉，电气化铁道远动监控技术[M],北京：中国铁道出版社，2000
[2]张泽锋，铁路变配电所自动化技术存在问题的探讨[J],黑龙江科技信息，2014
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[4]中国铁路总公司.高速铁路供电远动技术[M]，北京；中国铁道出版社，2014
论文作者:石建飞
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/2/28
标签：堆垛论文; 巷道论文; 立柱论文; 机构论文; 货仓论文; 伸缩论文; 水平论文; 《基层建设》2018年第36期论文;