体仓库是现代物流系统中迅速发展的个重要组成部分它具有节 约用地减轻劳动强度消除差错提高仓储自动化水平及管理水平提高管理 和操作人员素质降低储运损耗有效地减少流动资金的积压提高物流效率等 诸多优点。与厂级计算机管理信息系统联网以及与生产线紧密相连的自动化立体 仓库更是当今计算机集成制造系统及柔性制造系统必不可少的关键 环节。 自动化所围绕自动化仓储系统开发了多种自动化系统硬件设备及软件产品 如不同类型的库存管理软件系统仿真软件图形监控及调度软件堆垛机输 送机控制软件条形码识别跟踪系统搬运机器人码垛机械手自动运行小车 货物分选系统堆垛机认址检测系统堆垛机控制系统货位探测器高度检测 器输送系统码垛系统自动输送小车等产品。 货物在仓库中的存储过程是货物流通的个非常重要的环节其构成如图 所示。据对沈阳市物流中心的调查货物的分拣和出入库基本上仍然是手工作业 货物流通的时间滞后在很大程度上是由这环节造成的而且由于是人工作业 工作人员的劳动强度很大货物的损坏丢失及其它管理不善也时有发生。从这 个角度上说在物流仓库中引进自动化仓库技术是很有必要的。 课题研究方法 自动化立体仓库的组成 自动化立体仓库大致由三部分组成高层立体式堆货架入出库用搬运 机堆垛机货物分配车等信息处理控制设备计算机数据通信装置等。 仓库的平面布置般有三种形式型型和直线型其余的形式都是这三种形 式的变形其中直线型布置简洁易于实现应用也最为广泛。 黄河科技学院毕业设计论文说明书第页 图自动化立体仓库货物流通过程示意图 自动化立体仓库主要技术性能 控制系统 技术先进采用现场控制总线直接通讯的方式真正做到计算机只监不控 所有的决策作业调度和现场信息等均由堆垛机出入库输送机等现场设备通过 相互间的通讯来协调完成。 每个货位的托盘号分别记录在堆垛机和计算机的数据库里管理员可利用 对比功能来比较计算机的记录和堆垛机里的记录并进行修改修改可自动完成 和手动完成。 系统软硬件功能齐全用户界面清晰便于操作维护。 堆垛机有自动召回原点的功能即无论任何情况只要货叉居中且水平运 行正常时可按照下达的命令自动返回原点。这意味着操作人员和维护人员可以 尽量不进入巷道。 黄河科技学院毕业设计论文说明书第页 智能的控制系统可以实现真正的自动盘库功能避免了以往繁重的人工 盘库工作减轻了仓库管理人员的工作强度同时保证了出库作业的出错率为零。 监控管理系统包括数据管理入库成品 区。货位数量为层列托盘尺寸为最大承载重量为。 全自动机械传送装置用于将立体仓库中的货物取出到出货台或者将入货台上的货 物放置到设定的货位可实现个方向运动。由沿方向上的水平运动和方向上的垂 直运动以及载货台和货叉方向上的伸缩运动组成。 教学型立体仓库的机械部分由于机械部分传动量小所以水平方向方向运动 由步进电机驱动最大运行速度为。垂直方向方向运动由步进电机驱动升 降台作升降运动最大提升速度。前后方向方向的运动由固定在升降台上 黄河科技学院毕业设计论文说明书第页 的载货台及货叉带动货物起作伸缩运动伸缩量为用于货物的存取操作货叉 驱动电机采用步进电机步进速度按照货叉速度要求设定。 黄河科技学院毕业设计论文说明书第页 机械部分的总体设计 本课题要完成的主要内容是对教学型立体仓库提升与送物部分进行设计。主要是机 械传送装置部分的设计。 设计出满足要求的教学型立体仓库并完成其总体装配图与部分零件图 机械部分的功能 机械部分接受指令后能在高层货架巷道中来回穿梭把货物从巷道口出入库货台 搬运到指定的货位中或者把需要的货物从仓库中搬运到巷道口出入库货台再配以相 应的转运输送设备通过计算机控制实现货物的自动出入库。 在立体仓库中的搬运设备有高位叉车工业机器人桥式堆垛机和有轨式单双立柱 堆垛机。有轨巷道式双立柱堆垛机由于效率高高度可达便于实现无人操作 行走稳定载货量大噪声小在目前的立体仓库中得到广泛应用。 机械部分设计思路 为使机械部分能够准确快速安全自动搬运货物出入库必须满足以下设计 要求具备三维运动功能即机械部分沿巷道来回运动载货台垂直运动货叉 沿货架方向双向伸缩满足定的定位精度重复定位精度误差不能超过 具备安全保护措施在满足强度刚度和可靠性的前提下尽量减小机械部分各 部分的重量以减小提升功率和行走时的摩擦阻力保护仓库环境避免货物污 染受损。 机械部分结构及设计要点 根据以上设计思路设计教学型立体仓库的机械部分结构主要由行走机构提升机构 及载货台货叉控制系统和各种安全保护装置构成。机械部分的行走机构起升机 构和载货台及货叉机构是通过步进电机驱动及导轨丝杠的运动实现机械部分的运 动和控制。其中丝杠传动中采用滚珠丝杠螺母副传动。 黄河科技学院毕业设计论文说明书第页 机械部分提升与送物部分设计 行走机构 行走机构是机械部分水平运动的驱动机构。由电机减速机连接主动轮以及丝 杠在导轨上的的运动组成。行走机构在整个带动提升机构及载货台货叉货物 的水平运动。行走机构采用闭环调速高速可达低速可达以下 保证了生产效率和停准精度两方面的要求。 行走机构设计分析 行走机构采用步进电机驱动丝杠转动进而带动滚珠丝杠副运动完成行走 机构的进给。滚珠丝杠副可以参照图纸滚珠丝杠副设计。 行走机构电机的选择及设计 本次设计行走机构的电机采用永磁感应子式步进电机。如图所示。 步进电机的选择应先计算电机输出的总力矩 ˉ 式中电机启动加速力矩 电机自身惯量与负载惯量 电机所需达到的转速 电机升速时间 ηˉ 导轨摩擦折算至电机的转矩 摩擦系数 η传递效率 ηˉ 黄河科技学院毕业设计论文说明书第页 切削力折算至电机力矩 最大切削力 步距角 绝缘电阻 绝缘强度 温升 环境温度 绝缘等级 步进电机的参数如表所示 表步进电机的参数 型号相数电压电流电阻电感静转矩机身长出轴长重量 单位 图永磁感应子式步进电机 黄河科技学院毕业设计论文说明书第页 绪论 随着我国经济和科学技术的不断发展现代物流技术在我国也得到了很大的提高 特别是作为现代物流技术典范的自动化仓库技术尤其令人关注。自动化立体仓库是实 现物流系统合理化的关键。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。 课题背景及目的 高层货架仓库简称高架仓库。般是指采用几层十几层乃至几十层高的货 架储存单元货物用相应的物料搬运设备进行货物入库和出库作业的仓库。由于 这类仓库能充分利用空间储存货物故常形象地将其称为立体仓库。 立体仓库的产生和发展是第二次世界大战之后生产和技术发展的结果。年 代初美国出现了采用桥式堆垛起重机的立体仓库年代末年代初出现了司 机操作的巷道式堆垛起重机立体仓库年美国率先在高架仓库中采用计算机 控制技术建立了第座计算机控制的立体仓库。此后自动化立体仓库在美国 和欧洲得到迅速发展并形成了专门的学科。年代中期日本开始兴建立体仓 库并且发展速度越来越快成为当今世界上拥有自动化立体仓库最多的国家之 。 我国对立体仓库及其物料搬运设备的研制开始并不晚年研制成第台 桥式堆垛起重机机械部北京起重运输机械研究所年开始研制我国第 座由计算机控制的自动化立体仓库高米机械部起重所负责该库 年投入运行。到年为止我国自动化立体仓库数量已超过座。立体仓库 由于具有很高的空间利用率很强的入出库能力采用计算机进行控制管理而利 于企业实施现代化管理等特点已成为企业物流和生产管理不可缺少的仓储技术 越来越受到企业的重视。 黄河科技学院毕业设计论文说明书第页 根据立体仓库控制系统要求我们参考了德国西门子型号此 类型可以满足多种多样自动化控制的要求它虽为小型机但有些功能可与大中型 相媲美。具有很强大的指令系统具有功能齐全的编程软件和接口友好的工 业控制组态软件同时它有多种功能模块便于组网有良好的扩展性。此外低廉的 价格很高的性价比也是我们采用它的重要原因。 此系统为了保证堆垛机三维位置移动定位的精确性在同位置误差不超过毫 米我们采用两个步进电机控制堆垛机的升降和行走。同时伸叉控制使用直流电动机为 执行组件完成伸出收回动作。 此系统的输入信号分为两部分是控制面板上的控制按钮包括急停按钮 自动手动转换开关左右按钮上下按钮伸出和收回按钮。另部分是各方位 的限位开关包括上下限位左右限位伸出限位和收回限位。此系统的输出相对 要复杂些支持两路的脉冲输出分别为和。可 以输出串占空比的脉冲我们可以控制脉冲的周期和个数其中周期可以根据需 要选用微秒或毫秒脉冲个数是个位的无符号数。此系统用来控制上下电机 的运动来控制左右电机的运动。另外步进电机还有正反转控制功能用来 控制上下电机的运动方向用来控制左右电机的运行方向。同时用和 来控制伸叉电机的正反转。 自动化立体仓库是由立体货架有轨巷道堆垛机出入库托盘输送 机系统尺寸检测条码阅读系统通讯系统自动控制系统计算机监控系统 计算机管理系统以及其它如电线电缆桥架配电柜托盘调节平台钢结构平台 等辅助设备组成的复杂的自动化系统。运用流的集成化物流理念采用先进的 控制总线通讯和信息技术通过以上设备的协调动作按照用户的需要完成 指定货物的自动有序快速准确高效的入库出库作业。 本课题研究的目的是研究出教学所用的立体仓库的提升和送物部分的设计为以后 所开展的教学活动充分做好准备为同学们的实验课及二课活动增加更多的去向和培养 黄河科技学院毕业设计论文