文｜罗伯泰克主动化科技(苏州)有限公司
周维存
摘 要：本文次要讲述一种用于桁架式钢构造货架间运输货物的堆垛机，此类堆垛机行走标的目的、伸叉标的目的与常规堆垛机差别，而且在货架顶部停止巷道改换，类似于行车，但具备堆垛机的程度取放货功用。此类堆垛机的金属构造宽度特殊大，载货台特殊宽，其运载的货物尺寸远超越一般托盘物料等常规货物，那类货物利用传统行车、或者常规堆垛机已经无法称心取货要求。因而设想桁架式堆垛机次要用于船坞、钢管厂等货物超宽且横向放置的仓储系统中。本文摘用有限元阐发与项目试造验证的体例，考虑了桁架式堆垛机挠渡过大、驱动轮误差差别步等因素，设想了一种刚度较好、造造工艺简单的构造，到达了客户的利用要求，设备运行不变可靠。
关键词：桁架式堆垛机、超宽堆垛机
跟着物流仓储行业的快速开展，各个行业对仓储效率、仓储智能化的需求日益增加。不但是现代化工业，传统行业如船坞、钢管厂等对主动化仓储也有必然的需求。在此布景下，不论是传统的行车、仍是主动化水平较高的堆垛机，均不克不及完全称心运输该类货物的工况，需要非标定造公用设备。该设备不只需要称心传统行车的桁架式钢构造，以征服超宽货物带来的挠渡过大问题，也需要带有货叉的堆垛取放功用，因而合成两种设备的长处停止公用设备开发。在铸造钢管、天然气管、型钢等消费企业，因为物料过长，占地空间较大，耗时耗力，贮存物料困难。该机型能够为那类特殊货物节约成本，进步存储效率，实现仓储主动化。
一、设想特征与阐发
常规堆垛机金属构造为上横梁、立柱、下横梁组合而成的金属框架，在巷道内程度运行，构造一般较为不变。因为堆垛机需要共同常规托盘利用，其大致构造与尺寸大同小异。而桁架式差别于常规堆垛机，它的利用工况是在货架顶部停止程度运行，因而其金属构造无立柱，其框架构造需要合成上横梁、下横梁的功用，既要安拆行走轮，也需要安拆起升链条卷筒，使其可以在货架顶部运行。
展开全文
因为钢管构造等货物的规格特殊，其长度特殊长，已经远远超越国际托盘的尺寸，因而需要将金属构造、载货台宽度加宽到十余米。因为框架、载货台的尺寸过宽，因而该构造静载挠度远大于常规堆垛机。在开发设想的过程中需要颠末严厉计算与软件阐发，才气包管构造的刚度，避免挠渡过大形成的取货误差与运行问题。
设想产物施行项目后，关于造造工艺与构造变形量与软件模仿仍是存在必然区别。现场在安拆设备时，因为横梁、载货台过宽，安拆轨道时，因为间隔较远，丈量东西不克不及称心丈量要求，只能利用激光测距，因而需要特殊重视轨道的安拆平行度。且关于货架的承重、安拆精度要有较严厉的要求。
二、构造设想
金属构造次要由槽钢、型钢、钢板、矩形管等焊接构成。金属框架主体构造是由钢板焊合或槽钢焊接的启齿断面[1]，由钢板、方管焊接而成，焊接时严厉掌握焊缝宽度及焊接件构造的垂曲度、平行度，以包管整体构造安拆尺寸。内部设有大量的工字钢加强筋，以包管整体构造的挠度和利用寿命。
在金属框架上设置有程度运行机构和起升运行机构，包罗主动车轮、被动车轮、驱动电机、同步带轮组等。在金属框架上设有安拆链条的导槽、支持架等机构，整个金属构造设想优化合理，通过有限元阐发模仿超长框架的挠度，再通过加强筋与焊接加强版停止加固。那种超长堆垛机用的起升安装次要由同步伺服电机、辅助导向轮组、集油盒安装、起升链条、导轨固定收架组、马达固定座、带座轴承、双排链轮、驱动轴、导轨、防护罩、弹簧安装及挡板构成。
设想该构造的参数：载重500kg，货架总高约8.2m，金属框架总宽度约17m。货物规格为8000mm～16200mm，货物宽度60mm～300mm。
载货台次要由起升导向轮、金属框架等构成。载货台上拆有存取货物的货叉伸缩机构，避免不测坠落的平安庇护安装，以及用于间隔和位置检测的开关等。通过起升机构的电动机使同步带上下挪动，从而带动载货台沿立柱的垂曲标的目的起落。
设想输进：货物额定载荷M=500kg；货叉自重M2=750kg；程度框架承载F=ma=12000N。
静态形态下时上横梁更大变形量为9.176mm＜11.067mm，刚度契合要求。
三、驱动机构设想
堆垛机通过程度运行机构在巷道中运动，程度运行机构包罗两套主动车轮组、两套被动车轮组、双电机减速器、程度导向轮组、夹钩等。主动车轮与被动车轮置于地轨上，程度导向轮与地轨共同，使堆垛机能沿轨道运行，而且下横梁内侧还拆有夹钩，避免堆垛机侧翻。被动车轮组中有调剂安装，能主动调整车轮平行度。在地轨两端还设有聚氨酯缓冲器，在堆垛机接触时可以削减碰碰产生的冲击力。堆垛机运行机构电动机功率抉择,除了考虑不变运行的静功率外，还必需考虑征服挪动量量和扭转量量所引起的惯性载荷所需的加速功率[3]。
程度运行机构是由动力驱动和主被动轮组构成，用于整个设备巷道标的目的的运行。我们选用了德国SEW公司的螺旋伞齿轮曲交轴电机减速机间接驱动车轮，量量可靠、庇护便利、噪声低。
利用双电机驱动时因为设备两电机间隔较远，钢构造刚度不敷极可能形成双电机运行差别步，利用西门子电机同步功用停止矫正，能够包管两电机输出轴转速与力矩连结一致。
该桥式堆垛机设想的运行速度为30m/min，加速度为0.5m/s2。
电动机的静功率：
式中：——静功率（kW）；
——堆垛机的运行速度（m/min）；
——机构的总效率；设=0.8。
加速时所需功率:
载荷转矩：(单元为kW时，Nm为1450)；
载荷动弹惯量：；
带载加速功率：
,a是均匀加速度。
电动机的造动力矩MB：
式中：MB——造动力矩（Nm）；ε——均匀角加速度（rad/s2）;
∑J——机构扭转件的总动弹惯量（kg·m2）;
ML——负载力矩， (Nm);
——电动转速（r/min）;
JM——电动机的动弹惯量（kg·m2）;
JL——电动机轴上的等效动弹惯量，（kg·m2）；
tB——造动时间（s）；
根据Pm和MB，查看电机选型样册，初选电动机型号。
减速器功率PJ：
Md——轮轴扭矩,（Nm）;
——电机转速（r/min），；
D——走轮曲径（m）;
——频次（Hz）
可查看电机选型样册，找出速比i和减速器功率PJ对应的减速器型号。
将所选的减速器的i值带进反算额定速度，若额定速度＞堆垛机程度运行速度，则契合设想要求，拔取减速器型号，反之则从头拔取。
经负载功率与运行参数计算，考虑到设备宽渡过长，需要双驱启动来包管运行的不变，电机选用SEW公司KA87/DRL100L4BE伺服电机。因为金属构造的宽渡过大，双电机驱动时，十分随便形成电机差别步的情状，从而形成设备报警。设想摘用西门子电机掌握法式，通过法式自优化功用改进驱动运行差别步形成的误差。
那种超长堆垛机用的起升安装次要由同步伺服电机、辅助导向轮组（1）、集油盒安装、起升链条、辅助导向轮组（2）、导轨固定收架组、马达固定座、带座轴承、双排链轮、驱动轴、导轨、防护罩、弹簧安装及挡板构成。柔性件分为链条和钢丝绳两种。链条传动的长处是承载才能大，但是自严重，有可能突然断裂、平安性差[4]。
动做原理：起升过程，起升链条一端与载货台固定，一端挂在双排链轮上，通过载货台自重及货物重量，可使链条得到张紧，双排链轮另一端的起升链条为松弛形态，因起升链条自重，自在下垂，因为有双排两轮的齿形加持，起升链条在运行过程中不会存在跳齿现象，起升链条通过辅助导向轮组（1）进度导轨，因链条滚轮间隔设置，链条成段堆叠自行搜集；下降过程，双排两轮带动链条向下释放，与载货台毗连侧始末处于张紧形态，本来链轮松弛形态的链条因为辅助导向轮组（2）的导向，也构成了张紧形态，制止了链条的跳齿现象。
链条设想摘用滚子链，极限拉伸载荷不小于280kN，链条安稳度要求小周和外链板、套筒和内链板均应链接安稳，常规车辆前提下，测得链条两头的相对改变角度不大于4°/m。链条铰链应乖巧，滚子和边滚轮能在360°范畴内自在动弹，销轴两头铆合安稳可靠。
该桥式堆垛机设想的起升速度为20m/min，加速度为0.5m/s2。经负载功率与运行参数计算，电机选用SEW公司KA127/DRL160M4伺服电机。
货叉伸缩机构是堆垛机存取货物的施行机构，拆设在载货台上。为减小巷道的宽度，且具有足够的伸缩行程，本机构摘用三级曲线差动式伸缩货叉，由伸缩货叉（上）、伸缩货叉（中）、固定货叉及导向轮等构成。
固定货叉安拆在载货台上，固定货叉、伸缩货叉（中）、伸缩货叉（上）之间由链轮链条停止毗连。电机减速器通过链轮由链条驱动链轮轴上的链轮，再由链轮轴上两个链轮带动链条、链条、链条驱动伸缩货叉（中）从固定货叉中点向左或向右伸缩时，又带动伸缩货叉（上）以三倍的速度停止伸缩。
因为货物规格较宽需要利用多套货叉取货，货叉之间利用万向联轴器停止串联，电机驱动机构启动时货叉伸出，并借助联轴器牵引各个位置的货叉伸出取货。
四、机电连系安装设想
堆垛机在巷道中运行时，依靠认址安装及限位安装来确定运行的相对间隔与位置。在本次堆垛机设想中，摘用可靠的激光测距认址停止位置断定，定位精度可到达±3mm。设备外部设有集电臂，摘用滑触线供电。端部设有红外通信安装，与金属框架的承受安装配套利用。关于货物，货位检测安装设有超高、超宽、外形坍塌、探测货物等多组传感器。使该设备可以具有堆垛机齐全的大大都功用。
该设备拥有链条断裂检测、称重检测功用，利用四个探测传感器对链条停止探测，当链条断裂时触发传感器报警，设备停行运行。链条固定杆下方安拆有称重传感器，当载货量量超越额定载荷时，触发称重传感器报警。
五、结论
跟着常规立库的需求逐步饱和，及较低的手艺门槛，传统堆垛机已经不克不及完全称心现代工业开展的需要, 特殊行业市场对特殊机型的堆垛机需求反而越来越多，出格在钢材等行业, 设备所处的工做情况对效率的要求不是特殊高，但要求可用空间的操纵率相对较高，且输送料件较长，因而需要一款超长又能够实现多条巷道共用特征的堆垛机。针对那些特殊需求，本文介绍的那款新机型桁架式堆垛机能够完全称心，在包管产物功用的前提下，完成超长型桁架式堆垛机的设想，进步了仓储空间操纵率。
参考文献：
[1] 吴双. 主动化立体仓库[R].2007(12).
[2] JB7016巷道堆垛起重机[S].2017.
[3] 张铁异,黎毓鹏,曹晓中.堆垛机运行机构电机的功率计算与抉择确定[J].配备造造手艺,2011(1).
[4] 胡万飞,张贺.巷道式堆垛机起落机构的设想[J].防护工程,2018(6).
END
战术协做