一种转轨输送穿梭车的设计

作者:六维    发布于:2019年11月22日  

引言

随着国家产业结构的优化调整,物流业作为各产业的支撑其规模和水平都得以快速发展。作为物流业的重要组成部分,自动化仓储技术得益于目前优良的发展环境得到全面提升,其核心技术正逐步被国内企业掌握,一大批具有自主知识产权的重要装备技术问世。本文就一种特殊用途的穿梭车的设计做一论述。

穿梭车作为一种传送设备广泛应用于自动化立体仓库和日用百货、医药、烟草以及瓶装和盒装产品等多种行业的生产过程中,并以其快速便捷、操控准确的特点而逐步获得广大用户的认可。目前,穿梭车的主要模式有直行穿梭车和环形穿梭车两种,均在地面运行。直行穿梭车(通常为双轨形式)又称往复式穿梭车,它在一段直线轨道上进行往复运动,通过直线路径将物料从一个站点输送到另一个站点,该模式的穿梭车具有系统简单、设备少、占地面积小、输送快捷等优点;缺点是输送能力及效率受限。环形穿梭车由往复式穿梭车发展而来,穿梭车轨道在平面内呈闭环布置,穿梭车沿轨道单向运行,该环形轨道可以同时运行多台穿梭车,这样就提高了驳载传送效率。但在一条闭环轨道上运行的穿梭车密度过高也会导致通行受阻,反而致使效率下降,形成设备运力的浪费。本设备在吸收了上述两种模式穿梭车的优点并结合AGV(自动导引车)操控特点的基础上,自主研发了新型的自动换轨输送穿梭车,该设备与驶入式穿梭车(也称穿梭板)、提升机、驶入式货架、进出库输送机及WMSECS等智能调度系统结合,可组建成高密度、自动化立体仓储系统。转轨输送穿梭车可分层配置,立体发展,使得整个自动化立体仓库系统配置更具有柔性,改变了库体的整体布局,使系统更加具有灵活性。

1设备主要技术参数和特点

1.1设备主要技术参数

序号

项目

参数值

1

车载输送机的输送速度(m/min

012

2

穿梭车行走速度(m/min

0120

3

最大载重量(kg

1000

4

行走定位精度(mm

±35

5

托盘尺寸

1200×1000×150(可定制)

6

载货尺寸(mm

1200×1000×800(可定制)

7

每台穿梭车配装行走电机

1.5kW 一台(带制动)

8

每台穿梭车配装输送电机

0.75kW一台(带制动)

9

调速方式

交流变频调速

10

供电方式

滑触线、非接触式

11

通信方式

载波通信、无线红外通信

12

位置检测

激光、条码

 

1.2设备主要结构

转轨输送子母穿梭车主要由低跨高车架、行走轮系、安全缓冲装置、车载输送机、车载控制系统、无线通讯系统、传感检测器件等组成,具体如图一所示

1.3设备主要特点

1)参数的计算

驱动力:

   F=m·g· [2/D· ( µ·d/2+f)+C]

    =2000·10·[2/200· ( 0.005·40/2+0.5)+0.003]

    =185N

   F---驱动力,N

   m---自重+载重,Kg

   g---重力加速度,m/s²

   D---行走轮直径,mm

   d---轴径,mm

   µ---滚动轴承的摩擦系数,一般取0.005

   f---滚动摩擦杠杆臂,钢对钢取0.5mm

   C---次级摩擦的附加因子,有滚动轴承的轮子取0.003

电机功率:

   P=F·V/(1000·η)

    =185·2/(1000·0.5)

    =0.74Kw

   P---功率,Kw

   V---速度,米/

转轨穿梭车电机取1.5Kw

减速器的输出转数计算:

   N=V·60·1000/(3.14·D)

    =2·60·1000/(3.14·200)

    =191r/min

2)设备特点

A.结构紧凑,节约空间,保证最大库容量

自动化立体仓库,一定要考虑经济原则,学会未雨绸缪,精打细算,确定立体仓库相关的技术参数。那么,在有限的仓库空间内,如何最大效率的利用,储存尽可能多的货物,尽可能快地提高工作效率,是设计过程中首先要考虑的问题,也是整个设计过程的关键。本设备每层导轨上配备一台并与此层上的驶入式穿梭车(子车)配对,这样转轨穿梭车可以十分方便的与其它物流系统实现自动连接。为了最大限度的利用空间,将转轨输送子母穿梭车结构紧凑设计,尽可能降低转轨穿梭车层高上的有效空间。由于子车要驶入转轨穿梭车上,转轨穿梭车上的子车导轨与货架导轨高度等高,因此车身底梁尽可能薄,将输送电机、行走电机都安装在车体的两侧,使货架上的货物层间距的高度压缩到400mm内。转轨输送子母穿梭车导轨选用10号工字钢,支撑在两边货架的牛腿上,不再单独做轨道支架。在每一层上母车都可以任意道口子车单元货物。本立体库在巷道的一端配有换层提升机,子母车与换层提升机对接,驶入到换层提升机内,通过换层提升机的升降,到达目标层后子母车进行换层转轨。设备从纵向、横向都大大的节省了空间,存储区可以大幅度地向高空发展,充分利用仓库地面和空间,节省了库存占地面积,提高了空间利用率
 

B.供电系统

转轨输送子母穿梭车供电系统采用滑触线的供电方式。不同于传统的电缆供电方式,电缆必须要通过拖链的保护才能随着设备来回拖动,以避免电缆直接与设备或地面发生磨擦造成电缆的磨损;若链的转弯半径过小还易造成电缆的折断。不但减短了设备的使用寿命,还增加了故障点。尤其多层的货架上,更需要增加层高来满足安装要求。滑触线的供电方式是通过集电器与滑线接触供电,完全避免了电缆供电方式的缺点,并且结构紧凑、安装方便。集电器固定在转轨输送子母穿梭车的车体侧面,滑触线用L型支架支撑放在导轨支架上及车体的下方,不受其他部件的干扰,保证集电器的各电极与滑线良好接触为转轨输送子母穿梭车可靠供电。

C.控制系统

控制系统是转轨输送子母穿梭车运行成功的关键。转轨输送子母穿梭车的控制要求包括位置控制、速度控制、移载机控制和方向控制等。转轨输送子母穿梭车采用PLC作为主控制器,负责处理运动规划、逻辑控制和各种安全保护、与上位机的通讯。运动驱动上选用具有伺服驱动性能的变频器,采用位置、速度、电流的全闭环方式控制。行走方向(X方向)采用光电开关加编码器的双重认址方式,通过计算目标的相对位置方式来实现方向控制和位置控制。操作人员可通过车体后部操作面板上的按钮对转轨输送子母穿梭车进行手动、半自动及自动的操作。

D.数据通讯

自动化立体仓库是一个复杂的自动化系统,主要由单机设备的自动控制系统、监控调度系统和计算机管理系统所组成。在自动化立体仓库中为了完成指定的工作任务,各系统之间、各设备之间需要进行大量的信息交换。转轨输送子母穿梭车是移动的设备,其具有运行速度快、距离变化等的特点。为避免线缆的拖动,并还要能快速的、稳定的与其他设备和监控计算机进行数据通讯,因此转轨输送子母穿梭车采用了SIMENSPROFIBUS-DP通讯方式,转轨穿梭车采用光通讯方式,转轨输送子母穿梭车中子车与母车之间也采用光通讯进行通信,各个设备间采用总线通讯方式,使各个设备的控制器PLC组态成主站和从站的关系。各从站与主站进行数据交换。监控计算机也通过总线与主站的PLC相连,通过主站来调度从站及转轨输送子母穿梭车。

E.安全保护系统

转轨输送子母穿梭车的行走和输送电机均有热保护及瞬时过流保护措施,保证在任何情况下电机不会损坏。子车驶入和驶出都有漫反射光电开关检测,控制行走的行程、速度和极限位。另外在轨道的两端还装有保护撞头,转轨输送子母穿梭车车体的前、后装安装聚氨酯缓冲器。为了保护更可靠,车体前后还安装了机械式限位开关,起到重保护。当出现异常情况时,转轨输送子母穿梭车会立即做出报警提示。

转轨输送穿梭车是一种新型的双轨物料搬运小车,在电控系统的控制下,可以完成在上下层、T形等岔道的曲线路径上往返运动,以实现物料搬运功能。针对不同的物料,可以配置不同形式的输送装置,以满足输送要求。在现代化生产中,对物流系统的要求不断提高,物流的科技技术也在不断的发展。转轨输送子母穿梭车使得整个物流立体仓库系统更具有柔性,使系统更加具有灵活性。

 


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