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摘 要：堆垛机是应用最为广泛的起重堆垛设备，本文将针对堆垛机的设计要点，对堆垛机的存取货机构、提升机构、行走机构和安全保护机构等的设计方案进行详述，旨在为立体仓库用堆垛机的设计与选用提供一定参考。
关键词：自动化立体仓库；堆垛机；设计与选用
中图分类号：TH246 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）12-0215-01
1 引 言
自动化立体仓库由于具有空间利用率高、生产效率高，并且采用计算机进行控制管理，又有利于企业实现现代化管理等优点，已成为企业物流和生产管理不可缺少的仓储技术。巷道堆垛机伴随着立体仓库而逐步发展起来的专用起重机设备，人们常简称其为堆垛机。堆垛机是立体仓库的作业主力，担负着库存清点、存取的重责，其技术完善的过程堪称为自动化立体仓库的进步标志。因此，应对堆垛机的设计以及选用进行深入研究，从而提高立体仓库的实用性能，推动仓储物流产业的可持续发展。
2 堆垛机运行方式选择
按照运行方式不同的分类原则，堆垛机有无轨和有轨巷道式两种。前者适用于作业次数较少、作业高度较低的仓库，尤其普遍应用于改造普通仓库为中、低层货架的项目中。而后者在结构上与前者有很大区别：它主要通过钢轮沿着仓库巷道内设置好的地轨进行水平方向上的运行，其作业高度与立体仓库高度息息相关。本文以有轨巷道式堆垛机为研究对象。
3 堆垛机结构形式选择
按照结构不同的分类原则，堆垛机有单立柱型与双立柱型两种形式。本文主要围绕单立柱堆垛机展开设计。其结构以及适用范围如表1所示。
4 堆垛机设计要点
4.1 存取货机构
存取货机构是存取搬运货物的执行结构，通常被装设于载货台之上。就目前而言，三级直线差动式伸缩货叉的应用最为广泛，其结构包括上叉、中叉、下叉和起导向作用的滚针轴承等部件。一方面，由于取送货物需要一定的伸缩范围，所以存取货机构的结构相对比较复杂。另一方面，对巷道宽度较大的仓库而言，该执行机构的实用性并不是很强。本文设计的存取货机构易于拆卸，在结构简化以及强度提升方面得到完善。存取搬运货物时，存取货机构存取货机构作业主要采用齿轮—齿条传动以及链条传动两种传动形式来实现：它是将主、从动轴齿轮的旋转运动转化为单级齿条式伸缩货板的直线运动，从而能使货板沿着货仓方向双向伸缩以取送货物，传动精度高，定位准确；链传动实现了齿条式伸缩货板由主动轴齿轮向从动轴齿轮运动的过渡，从而保证了传动的连续性。齿条式伸缩货板与固定在箱体上的滚动导轨副装配，大大减小了货板工作时的摩擦阻力，降低了能耗。
4.2 提升机构
提升机构是堆垛机存取货机构进行垂直运动的重要保障，当下有部分堆垛机将起重链柔性件作为提升机构的牵引动力。本文则是将卷筒组驱动钢丝绳组作为牵引力，其工艺流程如下：卷筒引出钢丝绳→定滑轮（上横梁上定滑轮）改变方向→连接提升箱→牵引提升箱带动存取货机构→到达指定仓位→制动器动作→提升箱停住。其中，提升箱上导向轮的导轨一般为U型立柱，以防止提升箱升降过程中偏摆现象的发生。而在上横梁上安装滑轮组，不仅可以有效避免钢丝绳跳绳情况的发生，还可以保持U型立柱两侧受力均匀，进一步提高堆垛机提升过程的稳定性。与起重链牵引相比较，钢丝绳牵引的优越处在于：工作平稳；无噪音；自重较轻；钢丝绳在破断以前，外面的钢丝先断裂和松散，容易发现以便及时更换；在堆垛机、货仓的刚强度等条件允许范围内，根据实际需要改变卷筒组规格，就能改变堆垛机提升物品的重量范围。
4.3 行走机构
行走机构主要是为了保证堆垛机沿巷道方向进行水平运动，目前较为常用的为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；货架支撑型行走机构的下部也设有水平导轮，不同之处为其上部车轮沿两根轨道（位于巷道两侧货架顶部）行走。以上两种行走机构都存在保养维修困难的缺点。本文以地面支撑型行走结构展开设计，也就是下部驱动下部支撑型行走机构。链传动是堆垛机水平运动的主要动力机构，具体过程如下：链传动驱动主动行走轮组，进而带动从动行走轮组按照固有速度在地轨上安全可靠地机型水平行走。链传动具有显著优势：①传动中心距大的环境中也可使用；②安装、调整简便，结构并不复杂，具有一定经济性；③缓冲、吸振性能良好。
4.4 安全保护装置
作为一种重要的起重机械，堆垛机的安全性和可靠性一直是人们的关注热点。因此，必须要完善提升机构的防护措施，健全安全保护装置。比如说，配制终端限位保护。在三自由度运动终端处配备机械、电气限位装置；联锁保护。简单来讲，就是要保障堆垛机在升降以及行走运动的过程中，货板伸缩驱动电路是断开的；反之，进行货板伸缩工作时，升降以及行走驱动电路保持断开状态。需要注意，升降和行走运动是可同时进行的；正位检测控制。在确认堆垛机的垂直与水平两个方向上均已停准时，存取货机构方可运行。采用二进制编码方式标识仓库的层、列数，堆垛机作业过程中可直接检测源地址码，并将其与其指定地址进行比较分析，若差值处于特定范围内，堆垛机减速；一旦差值为零时，堆垛机将立即停止；货位虚实检测。存取货机构工作前，还需要先探测货仓内有无货物，以防止货物双重入库，探测器应用反射式光电开关；断电保护。发生意外断电时，通过制动器制动提升电机使提升箱停在当前位置，不致坠落。
5 结 语
随着我国经济持续高速的发展，企业对现代物流的关注和应用会越来越广泛。堆垛机性能和效率的改善，将更好的提高物流技术水平，从而推动国民经济建设，带来更大的社会和经济效益。
参考文献
[1]陈 军.物流自动化设备[M].徐州：中国矿业大学出版社，2012.
[2]肖生苓.現代物流装备[M].北京：科学出版社，2014.
[3]张岩军，王忠宾.新型有轨巷道式单立柱堆垛机的设计[J].起重运输机械，2011，（3）：12～15.
[4]郭 环，禹永伟.自动化立体仓库中堆垛机的设计[J].物流技术，2012，（3）：17～18.
收稿日期：2018-3-23
关键词：自动化立体仓库；堆垛机；设计与选用
中图分类号：TH246 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）12-0215-01
1 引 言
自动化立体仓库由于具有空间利用率高、生产效率高，并且采用计算机进行控制管理，又有利于企业实现现代化管理等优点，已成为企业物流和生产管理不可缺少的仓储技术。巷道堆垛机伴随着立体仓库而逐步发展起来的专用起重机设备，人们常简称其为堆垛机。堆垛机是立体仓库的作业主力，担负着库存清点、存取的重责，其技术完善的过程堪称为自动化立体仓库的进步标志。因此，应对堆垛机的设计以及选用进行深入研究，从而提高立体仓库的实用性能，推动仓储物流产业的可持续发展。
2 堆垛机运行方式选择
按照运行方式不同的分类原则，堆垛机有无轨和有轨巷道式两种。前者适用于作业次数较少、作业高度较低的仓库，尤其普遍应用于改造普通仓库为中、低层货架的项目中。而后者在结构上与前者有很大区别：它主要通过钢轮沿着仓库巷道内设置好的地轨进行水平方向上的运行，其作业高度与立体仓库高度息息相关。本文以有轨巷道式堆垛机为研究对象。
3 堆垛机结构形式选择
按照结构不同的分类原则，堆垛机有单立柱型与双立柱型两种形式。本文主要围绕单立柱堆垛机展开设计。其结构以及适用范围如表1所示。
4 堆垛机设计要点
4.1 存取货机构
存取货机构是存取搬运货物的执行结构，通常被装设于载货台之上。就目前而言，三级直线差动式伸缩货叉的应用最为广泛，其结构包括上叉、中叉、下叉和起导向作用的滚针轴承等部件。一方面，由于取送货物需要一定的伸缩范围，所以存取货机构的结构相对比较复杂。另一方面，对巷道宽度较大的仓库而言，该执行机构的实用性并不是很强。本文设计的存取货机构易于拆卸，在结构简化以及强度提升方面得到完善。存取搬运货物时，存取货机构存取货机构作业主要采用齿轮—齿条传动以及链条传动两种传动形式来实现：它是将主、从动轴齿轮的旋转运动转化为单级齿条式伸缩货板的直线运动，从而能使货板沿着货仓方向双向伸缩以取送货物，传动精度高，定位准确；链传动实现了齿条式伸缩货板由主动轴齿轮向从动轴齿轮运动的过渡，从而保证了传动的连续性。齿条式伸缩货板与固定在箱体上的滚动导轨副装配，大大减小了货板工作时的摩擦阻力，降低了能耗。
4.2 提升机构
提升机构是堆垛机存取货机构进行垂直运动的重要保障，当下有部分堆垛机将起重链柔性件作为提升机构的牵引动力。本文则是将卷筒组驱动钢丝绳组作为牵引力，其工艺流程如下：卷筒引出钢丝绳→定滑轮（上横梁上定滑轮）改变方向→连接提升箱→牵引提升箱带动存取货机构→到达指定仓位→制动器动作→提升箱停住。其中，提升箱上导向轮的导轨一般为U型立柱，以防止提升箱升降过程中偏摆现象的发生。而在上横梁上安装滑轮组，不仅可以有效避免钢丝绳跳绳情况的发生，还可以保持U型立柱两侧受力均匀，进一步提高堆垛机提升过程的稳定性。与起重链牵引相比较，钢丝绳牵引的优越处在于：工作平稳；无噪音；自重较轻；钢丝绳在破断以前，外面的钢丝先断裂和松散，容易发现以便及时更换；在堆垛机、货仓的刚强度等条件允许范围内，根据实际需要改变卷筒组规格，就能改变堆垛机提升物品的重量范围。
4.3 行走机构
行走机构主要是为了保证堆垛机沿巷道方向进行水平运动，目前较为常用的为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；货架支撑型行走机构的下部也设有水平导轮，不同之处为其上部车轮沿两根轨道（位于巷道两侧货架顶部）行走。以上两种行走机构都存在保养维修困难的缺点。本文以地面支撑型行走结构展开设计，也就是下部驱动下部支撑型行走机构。链传动是堆垛机水平运动的主要动力机构，具体过程如下：链传动驱动主动行走轮组，进而带动从动行走轮组按照固有速度在地轨上安全可靠地机型水平行走。链传动具有显著优势：①传动中心距大的环境中也可使用；②安装、调整简便，结构并不复杂，具有一定经济性；③缓冲、吸振性能良好。
4.4 安全保护装置
作为一种重要的起重机械，堆垛机的安全性和可靠性一直是人们的关注热点。因此，必须要完善提升机构的防护措施，健全安全保护装置。比如说，配制终端限位保护。在三自由度运动终端处配备机械、电气限位装置；联锁保护。简单来讲，就是要保障堆垛机在升降以及行走运动的过程中，货板伸缩驱动电路是断开的；反之，进行货板伸缩工作时，升降以及行走驱动电路保持断开状态。需要注意，升降和行走运动是可同时进行的；正位检测控制。在确认堆垛机的垂直与水平两个方向上均已停准时，存取货机构方可运行。采用二进制编码方式标识仓库的层、列数，堆垛机作业过程中可直接检测源地址码，并将其与其指定地址进行比较分析，若差值处于特定范围内，堆垛机减速；一旦差值为零时，堆垛机将立即停止；货位虚实检测。存取货机构工作前，还需要先探测货仓内有无货物，以防止货物双重入库，探测器应用反射式光电开关；断电保护。发生意外断电时，通过制动器制动提升电机使提升箱停在当前位置，不致坠落。
5 结 语
随着我国经济持续高速的发展，企业对现代物流的关注和应用会越来越广泛。堆垛机性能和效率的改善，将更好的提高物流技术水平，从而推动国民经济建设，带来更大的社会和经济效益。
参考文献
[1]陈 军.物流自动化设备[M].徐州：中国矿业大学出版社，2012.
[2]肖生苓.現代物流装备[M].北京：科学出版社，2014.
[3]张岩军，王忠宾.新型有轨巷道式单立柱堆垛机的设计[J].起重运输机械，2011，（3）：12～15.
[4]郭 环，禹永伟.自动化立体仓库中堆垛机的设计[J].物流技术，2012，（3）：17～18.
收稿日期：2018-3-23