76自动化立体仓库.ppt
7-6 自动化立体仓库 一、概述物流技术现代化的三大标准 自动化立体仓库、自动分拣系统、自动导引车。自动立体仓库（AS/Rs）Automated Storage&Retrieval System 由高层货架，巷道堆垛起重机、入出库输送机系统、自动化控制系统、计算机仓库管理系统及其周边设备组成，可对集装单元货物实现自动化保管和计算机管理的仓库。,自动化立体仓库的主要优点：1、采用高层货架存储，提高了空间利用率及货物管理质量。2、自动存取，提高了劳动生产率，降低劳动强度。3、科学储备，提高了物料调节水平，回忆储备资金周转。4、有效地连接生产与库存，加快物质周转，降低成本。5、适当加工，衔接产需，合理利用资源，提高效益。6、为企业的生产指挥和决策提供有效的依据。,二、高层货架 高层货架是自动化仓库(AS/RS)主要组成部分，是保管物料的场所。随着单元货物重量和仓库高度的提高，要求货架立柱、横梁的刚度和强度提高，随着仓库自动化程度的提高，要求货架制造和安装精度也相应提高，高层货架的高精度是自动化仓库的主要保证之一。高层货架有钢货架和钢筋混凝土货架两种，自动化立体仓库中多用钢货架。在库存量一定时，仓库的初投资主要取决于货架的高度（高度越大，基础费和轨道费越少，设备费用越大）,（一）高层货架的类型 1按建筑形式分：整体式和分离式（1）整体式自动仓库 由货架顶部支撑建筑屋架，在货架边侧安装墙围，货架与建筑物成一整体。建筑费用低，抗震，尤其适用于15米以上的大型自动仓库（2）分离式自动仓库 货架与建筑无关，呈独立、分离状态。适用于车间仓库、旧库技术改造和中小型自动仓库。,2按负载能力分：单元负载式和轻负载式（1）单元负载式 单元负载式自动仓储，高度可达 40 m，常用荷重为1000kg,储位量可达10万余个栈板，适用大型的仓库。而一般使用最普遍的高度以 615 m 为主，储位数在 15002,000 个左右。应用于大型生产性企业的采购件、成品件仓库、柔性自动化生产系统(FAS)，流通领域的大型流通中心、配送中心等。,托盘单元式自动仓库Pallet Unit AS/RS,A：入库输送设备；B：入库端激光扫描站；C：退货输送机；D：低频货输送机；E：高频货输送机；F：出库端激光扫描站；G：主输送线；H：拣选出货口；I：重入库输送带；J：整托盘（箱）出货口,典型布局,（2）轻负载式 常用高度为510m，以塑料容器为存取单位，荷重为50100kg，以储存重量较小的物品为宜。,（二）货格单元尺寸,若为货箱宽度，则：货叉宽度b0.7 牛腿间距d（0.850.9）货叉与牛腿间距c（0.0750.1）（大货箱取大值）牛腿宽度e60125mm（大货箱取大值）托盘立柱间距a2560mm（大货箱取大值）牛腿货箱高度差h70150mm（大货箱取大值）（三）货架的刚度和精度 刚度在最大工作载荷下仅发生有限的弹性变形。精度货架片的垂直度，牛腿的位置精度和水平度。,三、巷道式堆垛机,巷道式堆垛机是在高层货架的窄巷道内作业的起重机。巷道式堆垛机由运行机构、起升机构、装有存取货机构的载货台、机架（车身）和电气设备五部分组成。平均存取时间为 70 秒/栈，每小时可达 50 个栈板。,1-上梁；2-天轨；3-立柱；4-载货台；5-存取货机构；6-运行机构；7-车轮；8-下梁；9-地轨；10-起升机构,巷道式堆垛机的结构尺寸,1、机架 属承载构件，有单立柱和双立柱两各种。（1）单立柱：一根立柱+一根下横梁。特点：整机重量小，结构紧凑，驾驶员视线好，刚性差，负载偏心及起动、制动惯性易造成立柱扭曲或变形。（2）双立柱：两立柱+上、下横梁组成的长方形框架。特点：强度和刚度好，适用于大起重量或大起升高度。,2运动机构 使堆垛机在高层货架内来回穿梭运行。地面驱动式以底部承重车轮驱动，天轨导向。顶部驱动式分支承式和悬挂式。3起升机构 采用电动机减速后（蜗轮蜗杆）驱动卷筒（或链轮），通过钢丝绳（或链条）带动载货台升降。一般升降速度1230m/min，均备有低速档，便于平稳准确停车到位及存取货时的微升降调整。,4载荷台和存取货机构 载荷台货物承载装置，分拣式堆垛机不设存取货机构。存取货装置货叉伸缩机构，多为三节式，上、中、下 叉之间以滚针轴承支承。,5电气设备电力拖动 交流变频调速，交流变极调速和可控硅直流调速。控制方式 分手动控制、半自动控制和自动控制三种。自动控制又分为机上控制和远距离控制。（1）机上控制：操作人员在巷道口，把出入库作业方式和货格地址等数据送入堆垛机上的设定器。（2）远距离控制：操作人员在集中控制室里，将出入库作业方式和货格地址等数据送入安装在控制室中的设定器。,6安全保护装置 声光警告 堆垛机货叉与运行、起升机构连锁 堆垛机停准后才能伸缩货叉 货位虚实探测 限制货叉在货格内的升降行程 堆垛机负荷限制 载货台断绳保护 货物外形和位置异常检测,四、自动化立体仓库的周围出入库配套机械设施 巷道机只能在巷道内进行存取作业，货物出入库需通过周围的配套搬运机械设施。货物进仓时，先由输送机输入出入货平台，巷道机从此处接过货物，存入指定的货格。出仓则反之。这些配套设备是高层货架仓库必不可少的设施，其能力和自动化程度必须与仓库相适应。,五、自动化立体仓库的土建和公用工程设施1库房 库存容量和货架的规格是库房设计的主要数据。2消防系统 由传感器不断检测仓库内的温度和湿度。当超过危险值时，自动消防系统发出报警信号，并控制现场的消防设施喷出二氧化碳粉末或水，达到灭火的目的。3照明系统 包括日常照明、维修照明和应急照明4通风与采暖系统 通常在仓库内安装风机、通风窗、暖气、中央空调等。5动力系统 包括动力配电箱、动力电缆、控制电缆、稳压设备或隔离设备等.6其它设施 包括给排水系统、避雷接地设施和环境保护设施等。,六、装卸堆垛机器人适用环境：适用在有污染、高温、低温等特殊环境和反复单调作业场合。在仓库中的主要作业：码盘、搬运、堆垛和拣选作用。（一）机器人的主要技术参数1抓取重量（负荷能力）在正常运行速度下所能抓取的重量。负荷能力与运行速度成反比。2运动速度 与抓重、定位精度等参数有关，影响机器人的运动周期。Vmax=1.5m/s，nmax=20rpm。,3自由度 在三维空间具有独立运动状态的可能状态数，自由度越大，动作越灵活。一般为35个自由度。4重复定位精度 机器人手部进行重复工作时能放在同一位置的准确程度。影响因素：位置控制方式、制造精度、抓重、运动精度。5程序编制与存储容量 指机器人的控制能力，存储量越大，适应性越强，通用性越大。从事复杂作业的能力越大。,（二）机器人的主要结构1执行机构 功能：抓取工件，按规定的速度、运动轨迹和位置进行工件存取。组成：手部，腕部（调整手部的位置和姿势，扩大手部活动范围）、臂部、机身、行走机构（轨道车轮式）、头部（视觉装置和天线）。,2驱动系统 每一关节都设驱动系统，按指令动作。3控制系统 按规定的程序运动，记忆和发出指令，监控报警。4检测传感系统 检测执行系统的运动状态和位置，进行反馈控制保证动作精度。5人工智能系统 五观功能（学习、记忆、逻辑判断能力）,七、自动导向车 自动导向车（AGV）按照设定的路线自动行驶或牵引着载货台车，将物料搬运到指定的地点。具有导向行驶、认址和移交载荷的基本功能。（一）自动导向车系统的构成 以自动导向的无人驾驶搬运小车为主体，由导向系统、自动寄送系统、数据传输系统、管理系统、安全保护装置及周边设备等组成。,自动导向车系统（AGVS）的构成,AGV实例,1自动导向车（AGV）无人驾驶的、能自动导向运行的搬运车辆，大多采用由蓄电池供电和直流电动机驱动。自动导向车的承载量一般为505000kg，最大承载量已达到100t。根据用途的不同，自动导向车有多种型式 自动导向搬运车 自动导向牵引车 自动导向叉车等,2导向系统 分外导式导向系统和自导式导向系统两种1）外导式导向系统 在车辆的运行路线上设置导向信息媒体（导线、磁带、色带等），由车上的导向传感器接受线路媒体的导向信息，信息经实时处理后控制车辆沿正确路线行驶。其中应用最多的是电磁导向和光学导向两种（1）电磁导向系统 沿运行线路地沟中敷设导线，馈以530kHz的变频电流，形成沿导线扩展的交变电磁场。车辆检拾传感器接受信号，并根据信号场的强度来判断车体是否偏离了路线，使车辆跟踪埋线沿正确的路线运行。,（2）光学导向系统 在线路上敷设一种有稳定反光率的色带，导向车上装有发光源和接受反射光的光电传感器。通过对传感器检测到的光信号进行计算，调整小车运动位置，使小车正确地导向运行。2）自导式导向系统 在车辆上预先设定运行线路的坐标信息。在车辆运行时，实时地测出实际的车辆位置坐标，再将二者进行比较后控制车辆的导向运行。,3寄送系统 寄送系统包括认址、定位两部分。在车辆停靠地址处设置传感标志，如磁铁、色标等。自动导向车以相对认址或绝对认址的方式来接收标志信号，使车辆完成认址停靠。车辆在地址处的定位可以分为一次定位和二次定位。车辆提前减速，在目的地地址处制动停车，是车辆的一次定位。车辆的一次认址定位的停车精度可达5mm。二次定位是高精度定位，采用机械方式，其定位精度可达1mm。,4数据传输系统 在地面设施之间一般采用有线传输方式。在流动车辆和地面固定设施之间，采用无线传输方式。数据感应传输的原理：沿车辆运行的路线（或在通信段点处）安装数据传输导线（或线圈），以5595kHz频率载波方式传输需要的数据，再由车辆上的调制解调器将数据感应器接收到的信号转换成可以识别的位置信号，完成车辆与地面设施之间的控制对话。,（二）自动导向车系统的控制 AGVS的控制和管理一般分为三级：计划管理级 过程处理级 作业执行级 系统采用模块化层次结构，按功能划分不同层次的功能模块，在层次间采用标准化接口协调管理。1自动导向车控制 采用单片机或单板微机、PLC等分别对自动导向车的导向运行、认址定位、载荷移交、安全作业以及指令数据传输进行控制管理。,2运行路线控制 确定车辆行驶的路线和停靠的地址，即将路线的区段、分支和岔道信号传输给车辆控制系统，使车辆按照控制系统的指令行走和到达指定的地点。3移载及周边设备的控制 自动导向车运行到指定地点要将车上的货物自动移载到载货台上，或者从载货台上移取货物进行搬运。移载控制系统要对自动移载作业进行控制。内容包括 车辆与货台在移载时的相对位置、货位确定、移载动作选择 周边设备进行控制，如：通断交通信号、启闭通道,（三）自动导向车的主要参数1、承载量、牵引质量 额定承载量自动导向搬运车在正常使用时可搬运货物的最大质量 牵引质量自动导向牵引车在平坦道路上行驶时能牵引的最大质量。牵引质量中不包括被牵引的拖挂车质量。2、车体尺寸 自动导向车的长、宽、高尺寸。它们适应搬运物品的尺寸、通道宽度以及移载动作的要求。3、运行速度 车辆正常行驶时的速度。决定车辆作业周期或搬运效率。,4认址精度 指一次定位的认址精度，即车辆到达目的地址处并准备自动移载时的驻车精度。它是确定移载方式的重要参数。5最小弯道半径 转弯时弯道的最小曲率半径 它决定车辆弯道运行所需空间6蓄电池容量 指在作业期间内进行正常作业时车辆能够从蓄电池获得的能源供应量。,（四）自动导向车的作业安全 属无人驾驶车辆，要采取综合的安全保障措施1自动导向车安全保障措施 1）车辆构造与功能（1）急停按钮和警示灯 四角装着急停按钮，车辆的前后装有警示灯 当小车 准备启动或运行时，警示灯不断闪烁。（2）障碍探测和接触缓冲 前端装有接近探知器和接触缓冲器（3）弯道自动减速 车辆的最大运行速度常在60m/min以下。车辆在弯道处行驶时采用缓行速度。,2）货物搬运和移载（1）运行时，车上移载装置及其上的货物必须锁紧和固牢 移载时，车体不能移动（2）自动移载时，使移载装置与地面上承载装置联动（3）移载发生异常时，应能立即停止运动直至故障消除3）事故监测与紧急停车在下列紧急情况下，保证车辆自动停车：地面导向信息消失或中断，系统区段引导信息消失或中断 车辆导向精度超过设定范围，车辆接近或碰触到障碍物 蓄电池所储能量低于规定的限度 载物的货位异常和移载异常 锁紧部位异常和其它控制异常等情况,2自动导向车的防碰撞技术 采取三级防碰撞安全保护，即 地面系统的防追撞区段保护 车辆上的接近障碍物探知保护 触碰障碍物的缓冲保护,（1）接近探知器：安装在车体的前端。车辆运行前，探知器向运行前方发出遥测信号并接收回波进行安全确认。确认信号输入中央数据处理器，经过分析后作出判断，以决定是否执行运行指令。运行中，探知器的发射部分定时发出探测信号，再将接收部分的“停车回波选通”接收门和“减速回波选通”接收门依次打开，用来判断车辆的运行前方有无障碍物，以及障碍物与车辆的距离是多少等，决定车辆应采取的减速还是停车的措施。探测周期和相应车速与时间自动调整关系。,（2）接触缓冲器：接触缓冲器装在车体前端的下面。有弹性胶垫式、杠杆机构式、弹性薄板式和摆动撑杆式等形式 当接触缓冲器触及障碍物时，发出触碰障碍物信号，使车辆紧急停止。其弹性元件可减少车辆制动过程中的冲击,
