CN207596395U - 一种用于自动化立体仓库的堆垛机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于自动化立体仓库的堆垛机，它包括上下轨道、上下横梁、行走机构、左右立柱、提升机构、载货台、货叉和电气控制设备，上轨道、下轨道、上横梁、下横梁均水平设置，行走机构包括主动轮、从动轮和行走电机，上横梁通过上导向轮安装在上轨道中，下横梁通过主动轮和从动轮安装在下轨道中，左右立柱用于连接上横梁和下横梁，左立柱和右立柱上安装配套的提升导轨，载货台安装在提升导轨中，货叉安装在载货台上，提升机构驱动载货台沿提升导轨升降，电气控制设备连接行走电机、提升机构的提升减速电机和货叉的货叉驱动电机。该用于自动化立体仓库的堆垛机具有结构简单、安全可靠性好、设计科学、能够实现精确定位的优点。

Description

一种用于自动化立体仓库的堆垛机

技术领域

本实用新型涉及一种堆垛机，具体的说，涉及了一种用于自动化立体仓库的堆垛机。

背景技术

在立体仓库中，堆垛机是最主要的作业机械设备，是输送***的核心设备，决定着整个出入库是否能流畅运行的关键，它的合理的速度控制、精确的定位设计以及优良的故障诊断***是实现堆垛机高效率、高准确度、高度安全性运行的重要因素。而目前，传统的堆垛机还是存在着结构复杂，升降不稳，无法实现精确定位的问题。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种结构简单、安全可靠性好、设计科学、能够实现精确定位的用于自动化立体仓库的堆垛机。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种用于自动化立体仓库的堆垛机，包括上轨道、下轨道、上横梁、下横梁、行走机构、左立柱、右立柱、提升机构、载货台、货叉和电气控制设备。上轨道、下轨道、上横梁、下横梁均水平设置；行走机构包括主动轮、从动轮和驱动主动轮转动的行走电机；上横梁通过上导向轮安装在上轨道中，下横梁通过主动轮和从动轮安装在下轨道中；左立柱和右立柱用于连接上横梁和下横梁，左立柱和右立柱上安装配套的提升导轨；载货台安装在提升导轨中，货叉安装在载货台上，提升机构驱动载货台沿提升导轨升降；电气控制设备连接行走电机、提升机构的提升减速电机和货叉的货叉驱动电机。

基上所述，提升机构包括安装在左立柱或右立柱上的提升减速电机和提升卷筒以及安装在上横梁上的滑轮组，钢丝绳依次绕过提升卷筒和滑轮组后固定在载货台上，提升减速电机驱动提升卷筒转动进而带动载货台的升降。

基上所述，载货台上安装提升导向轮，提升导向轮的轮面夹持左立柱和右立柱限制载货台的水平运动。

基上所述，下轨道为工字型轨道，主动轮和从动轮沿工字型轨道的上沿行走，下横梁两侧安装下水平导向轮，下水平导向轮的轮面夹持在工字型轨道的腰部限制下横梁的横向晃动。

基上所述，它还包括PLC，下横梁的两端均安装激光测距传感器，行走电机的输出端安装第一旋转编码器，PLC连接两个激光测距传感器和第一旋转编码器，获取下横梁当前水平坐标位置信息。

基上所述，左立柱或右立柱上设置一组认址片，载货台上自上而下均布三个光电开关，PLC连接光电开关实现高位定位、低位定位和计数，所述提升减速电机的输出端安装有第二转编码器。

基上所述，上横梁和下横梁的两端均安装有液压缓冲装置。

基上所述，货叉为单工双伸结构。

基上所述，行走电机、提升减速电机和货叉的货叉驱动电机均具有抱闸自锁模块。

基上所述，上横梁、下横梁、左立柱和右立柱中均布置有若干加强筋。

本实用新型相对现有技术具有实质性特点和进步，具体的说，本实用新型具有以下优点：

1、采用有轨巷道式结构，结构简单，横向尺寸紧凑，巷道宽度小，有效的提高了空间利用率。

2、堆垛机采用双立柱结构，避免了现有单立柱结构由于重心不稳造成倾倒的现象。同时，上、下横梁和左、右立柱内间隔设有多个加强筋，提高了横梁和立柱的强度与刚度，减小了应力集中。

3、堆垛机的提升机构选用钢丝绳，钢丝绳的优点是质量轻，使用安全，工作噪声低，便于维护保养。

4、激光测距传感器结合第一旋转编码器，实现堆垛机在水平方向上的精确定位和反转回走。

5、光电开关结合认址片，感测堆垛机的垂直位置，配合第二旋转编码器精确控制堆垛机的升降。

附图说明

图1是本实用新型中用于自动化立体仓库的堆垛机的结构示意图。

图2是图1的左视图。

图3是本实用新型中用于自动化立体仓库的堆垛机的使用状态参考图。

图4是垂直提升认址及传感器分布图。

图中：1.上轨道；2.下轨道；3.上横梁；4.下横梁；5.左立柱；6.右立柱；7.载货台；8.货叉；9.主动轮；10.从动轮；11.行走电机；12.上导向轮；13.提升导轨；14.提升减速电机；15.提升卷筒；16.滑轮组；17.液压缓冲装置；18.电气控制设备；19.货叉驱动电机；20.货架；21.下水平导向轮。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

如图1-图3所示，一种用于自动化立体仓库的堆垛机，包括上轨道1、下轨道2、上横梁3、下横梁4、行走机构、左立柱5、右立柱6、提升机构、载货台7、货叉8和电气控制设备，上轨道1、下轨道2、上横梁3、下横梁4均水平设置，行走机构包括主动轮9、从动轮10和驱动主动轮9转动的行走电机11，上横梁3通过上导向轮12安装在上轨道1中，下横梁4通过主动轮9和从动轮10安装在下轨道2中，左立柱5和右立柱6用于连接上横梁3和下横梁4，左立柱5和右立柱6上安装配套的提升导轨13，载货台7安装在提升导轨13中，货叉8安装在载货台7上，提升机构驱动载货台7沿提升导轨13升降，电气控制设备18连接行走电机11、提升机构的提升减速电机14和货叉8的货叉驱动电机19。

提升机构包括安装在左立柱5或右立柱6上的提升减速电机14和提升卷筒15以及安装在上横梁4上的滑轮组16，钢丝绳依次绕过提升卷筒15、滑轮组16和载货台7后固定在上横梁上，所述载货台7上安装有供钢丝绳绕过的滑轮，同时作为提升载货台的支撑部，提升减速电机驱动提升卷筒15转动进而带动载货台7的升降。

行走电机11驱动主动轮9转动，带动从动轮同步转动，主动轮和从动轮带动下横梁3沿下导轨水平移动，实现水平横向的位移；提升减速电机14驱动提升卷筒15转动，绕卷钢丝绳，钢丝绳绕过滑轮组16后的端部连接载货台，驱动载货台的升降，实现垂直方向的位移。通过水平横向的位移和垂直方向的位移，实现对堆垛机的位移控制。

载货台7上安装提升导向轮16，提升导向轮16的轮面夹持左立柱5和右立柱6限制载货台7的水平运动，目的是保证载货台不会发生晃动，始终稳定的在提升导轨13上运行。

下轨道2为工字型轨道，主动轮9和从动轮10沿工字型轨道的上沿行走，下横梁4两侧安装下水平导向轮21，下水平导向轮21的轮面夹持在工字型轨道的腰部限制下横梁4的横向晃动，始终稳定的沿下轨道2运行。

水平导向轮和提升导向轮16采用外包一层聚氨酯包胶的结构制成，这样导向轮在行走的时候，能够减少噪音，提高使用寿命，大大提升了堆垛机的行走速度，导向轮采用耐火高弹性的聚氨酯包胶处理，下轨道2采用高强度耐磨铝合金材料开模制作，这样实现了较高的行走速度，使用寿命也大大提升。

控制部分，采用PLC控制，下横梁5的两端均安装激光测距传感器，实现水平位移测距和定位，行走电机的输出端安装第一旋转编码器，第一旋转编码器主要用于精确控制堆垛机的位移量和所处的坐标信息，PLC连接两个激光测距传感器和第一旋转编码器，两者相互结合，实现粗调和微调相互结合，获取堆垛机当前精确的水平坐标位置信息和精确的控制输出，提高了堆垛机的认址精度及运行***的可靠性，实现了堆垛机的精确定位。

具体的，激光测距传感器通过Profibus-DP总线读取PLC数据块中货架托盘水平方向的目标位置距离并发射激光，再通过经反射板反射回来的激光束确定堆垛机当前运行的绝对坐标位置。具体使用时，PLC接收到上位机或触摸屏下达的作业指令后，控制激光测距传感器读取堆垛机的当前位置，PLC对堆垛机的当前位置和目标位置进行差值计数，进而得出堆垛机水平方向距离目标位置的相对距离。激光测距传感器将堆垛机实时运动位置反馈给PLC，PLC控制变频器对电动机进行合理加减速。同时，电动机末端的第一旋转编码器会实时将检测到的电动机转速反馈给PLC和变频器。PLC控制***将第一旋转编码器反馈的数据与激光测距传感器的测量数据进行对比，形成一个闭环位置检测反馈***，确保堆垛机水平方向的精确定位。

左立柱或右立柱上设置一组认址片，载货台上自上而下均布三个光电开关，PLC连接光电开关实现高位定位、低位定位和计数，所述提升减速电机的输出端安装有第二转编码器。

取货时，货叉先在低位，然后伸叉，微抬货物至高位随后货叉缩回，实现货叉的取货操作；而存货时，货叉先定位高位，然后伸叉，微降至低位，随后缩叉，实现货物的存货操作。显而易见此种控制方案跟水平方向是有很大区别的，水平方向没有高位、低位的控制，而垂直方向有，所以垂直方向的三个U型传感器有不同的分工：中间的传感器是共用的，起到计数的作用，上边的传感器和中间的传感器配合实现低位的定位，下边的传感器和中间的传感器配合实现高位的定位。

具体的，结合附图4和下表：

垂直提升认址及传感器认址状态表

当堆垛机接收到上位机或触摸屏的取货指令后，如果目标货位高于源货位，并且差值大于1，那么载货台就会先加速进行提升，B传感器每经过1个认址片时，PLC计数器进行加1操作，当差值变为1时，载货台D提升速度将减速提升，在B传感器再次检测到认址片时，载货台D则会按照设定好的时间进行减速，在B，C认址片同时检测到认址片时，电机抱闸停车。然后货叉伸出，载货台D抬起货物，当B,A两个传感器同时检测到认址片时，说明货叉己经到达高位，此时货叉收回，完成货物从货架到载货台的操作，第二旋转编码器的作用与第一旋转编码器相同，精确控制堆垛机的升降过程。

上横梁和下横梁的两端均安装有液压缓冲装置17，可以吸收堆垛机运行到巷道两端时发生碰撞产生的能量。同时由于液压缓冲装置17的缓冲作用，可以预防碰撞及高速运行下的倾翻。

货叉为单工双伸结构，上延伸板和下延伸板均可相对于载货台沿通道横向左右伸缩移动，无需掉头，即可对通道两侧的货架进行堆放，适用范围更广，而且上延伸板还有相对于下延伸板的相对位移，具有较好的结构紧凑特点，并且两者可同时同向移动，不需分时单独驱动，减少了操作次数，节省了操作时间，大大提高了工作效率。

货叉伸缩位置控制采用软件延时和行程开关进行控制，伸叉时在货叉离开中位后，计时器开始计时，在延时达到预先设定好的时间后电机开始减速，当货叉压到行程开关的那一刻，电机停转抱闸实现货叉的准确定位。回叉时，在货叉脱离行程开关那一刻，计时器开始计时，在延时达到预先设定好的时间后电机开始减速，当中位接近开关检测到货叉回中位后，电机抱闸停机，实现货叉的中位控制。

行走电机、提升减速电机和货叉的货叉驱动电机均具有抱闸自锁模块，在堆垛机供电电路突然断电时，三个电机均能够实现掉电自锁，使堆垛机保持断电时的状态，防止意外的发生。

上横梁、下横梁、左立柱和右立柱中均布置有若干加强筋，用于增强堆垛机整体结构。

电气控制设备有可编程控制器、变频器、中间继电器、接触器、空气开关，风扇等。可编程控制器采用西门子S7-200 PLC，因为S7-200的性价比较高，价格低廉功能强大，结构小巧、可靠性高，而且其编程简单方便，具有强大的多种集成功能和实时性，S7-200的能满足我们的控制功能，该堆垛机选其作为自动化控制***的核心，并选择CPU226的西门子PLC作为控制***的硬件。

最后应当说明的是: 以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，并不是对本实用新型技术方案的限制，任何熟悉本技术领域的技术人员应该明白，只要是不经过创造性劳动在上述基础上实现的技术方案，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于自动化立体仓库的堆垛机，其特征在于：它包括上轨道、下轨道、上横梁、下横梁、行走机构、左立柱、右立柱、提升机构、载货台、货叉和电气控制设备，所述上轨道、所述下轨道、所述上横梁、所述下横梁均水平设置，所述行走机构包括主动轮、从动轮和驱动所述主动轮转动的行走电机，所述上横梁通过上导向轮安装在所述上轨道中，所述下横梁通过所述主动轮和所述从动轮安装在所述下轨道中，所述左立柱和所述右立柱用于连接所述上横梁和所述下横梁，所述左立柱和所述右立柱上安装配套的提升导轨，所述载货台安装在所述提升导轨中，所述货叉安装在所述载货台上，所述提升机构驱动所述载货台沿所述提升导轨升降，所述电气控制设备连接所述行走电机、所述提升机构的提升减速电机和所述货叉的货叉驱动电机。

2.根据权利要求1所述的用于自动化立体仓库的堆垛机，其特征在于：所述提升机构包括安装在所述左立柱或所述右立柱上的提升减速电机和提升卷筒以及安装在所述上横梁上的滑轮组，钢丝绳依次绕过所述提升卷筒、所述滑轮组和所述载货台后固定在上横梁上，所述提升减速电机驱动所述提升卷筒转动进而带动所述载货台的升降。

3.根据权利要求1或2所述的用于自动化立体仓库的堆垛机，其特征在于：所述载货台上安装提升导向轮，所述提升导向轮的轮面夹持所述左立柱和所述右立柱限制所述载货台的水平运动。

4.根据权利要求3所述的用于自动化立体仓库的堆垛机，其特征在于：所述下轨道为工字型轨道，所述主动轮和所述从动轮沿所述工字型轨道的上沿行走，所述下横梁两侧安装下水平导向轮，所述下水平导向轮的轮面夹持在所述工字型轨道的腰部限制所述下横梁的横向晃动。

5.根据权利要求1、2或4所述的用于自动化立体仓库的堆垛机，其特征在于：它还包括PLC，所述下横梁的两端均安装激光测距传感器，所述行走电机的输出端安装第一旋转编码器，所述PLC连接两个所述激光测距传感器和所述第一旋转编码器，获取所述下横梁当前水平坐标位置信息。

6.根据权利要求5所述的用于自动化立体仓库的堆垛机，其特征在于：所述左立柱或所述右立柱上设置一组认址片，所述载货台上自上而下均布三个光电开关，所述PLC连接所述光电开关实现高位定位、低位定位和计数，所述提升减速电机的输出端安装第二旋转编码器。

7.根据权利要求6所述的用于自动化立体仓库的堆垛机，其特征在于：所述上横梁和所述下横梁的两端均安装有液压缓冲装置。

8.根据权利要求7所述的用于自动化立体仓库的堆垛机，其特征在于：所述货叉的货叉驱动电机连接延时开关实现定时调速，所述货叉的运行轨道上安装行程开关实现伸叉和回叉的定位。

9.根据权利要求6-8任一项所述的用于自动化立体仓库的堆垛机，其特征在于：所述行走电机、所述提升减速电机和所述货叉的货叉驱动电机均具有抱闸自锁模块。

10.根据权利要求9所述的用于自动化立体仓库的堆垛机，其特征在于：所述上横梁、所述下横梁、所述左立柱和所述右立柱中均布置有若干加强筋。