书城教材教辅现代物流技术基础
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第24章 装卸搬运装备及管理(3)

(2)链式输送机。链式输送机有多种形式,使用也非常广泛。最简单的链式输送机由两根套筒辊子链组成。链条由驱动链轮牵引,链条下有导轨,支撑着链节上的套筒辊子,货物直接压在链条(或将货物放在承载托盘上)随着链条的移动而向前移动。

(3)悬挂式输送机。悬挂式输送机是一种空间封闭的运输系统,适用于工厂车间、仓库内部成件物品或货物及集装单元物料的空中输送。由于悬挂式输送机系统的空间布置对地面设备和作业操作影响甚小,同时输送机本身就是一个“活动仓库”,所以有可能取消各工序间的储存场地,从而提高生产作业面积或仓储面积的经济性。悬挂式输送机系统由牵引链、滑架、承载小车、架空轨道,回转装置、驱动装置、拉紧装置、安全装置和悬挂装置等构成。

2.散碎物料输送设备

散碎物料输送设备主要有皮带式输送机、斗式提升机、气力输送机和螺旋输送机等,该类设备主要应用于散碎物料的连续、均衡输送作业,一般适用于工厂生产线、港口码头场所。

(1)皮带输送机。皮带输送机是水平输送机中较经济的输送机械之一,也可用于有坡度的输送。皮带由滚筒或金属滑板来支撑。皮带输送机的滚筒、骨架及驱动单元有多种组合方式,由输送的物品及系统的应用需求来决定采用何种组合方式。皮带的断面也会影响到输送机端部滚筒及驱动方式的设计,如较厚的皮带及较重的材料需要较大的皮带轮直径。

(2)斗式提升机。斗式提升机是在两根重型滚轮链条之间安装V形料斗,依靠重力卸料,故也叫“V形料斗输送提升机”。它可以在垂直或者接近垂直的位置输送物料。斗式提升机设计简便,仅用一台电动机及一套传动装置就能同时满足水平和垂直驱动的需要,用同一台设备就能完成物料的提升和输送任务,无需再加转运设备。斗式提升机缓慢地输送及卸料可防止物料的破碎,物料封闭在标准的钢制机壳中,限制了粉尘飞出。

(3)气力输送系统。气力输送系统是由具有一定速度和压力的空气带动粉粒状物料或比重较小的物品在管道内流动,实现在水平和垂直方向上的输送。它结构简单,能保护周围环境免受粉尘污染,广泛应用于装卸粮食和水泥等物料。

在大多数气力输送系统中,物料颗粒呈悬浮状态。这种悬浮式系统有3类,第一类是吸送式,第二类是压送式,第三类是混合式。

悬浮空气输送是依靠空气的动能来实现物料输送的。为此,气流必须有较高的速度,不仅能量消耗大,而且管路容易磨损。近年来,料栓式气力输送技术发展很快,物料在管道内不再呈悬浮状,而是形成一段一段的料栓,每一段料栓的前后都有一段压缩空气。物料不再靠空气的速度卷起,而是靠料栓前后空气的静压差向前推进。显然,这种气力输送系统耗气量小,功率省,物料输送平稳,磨损破碎少,具有很大的优越性。

五、堆垛设备

堆垛机是高架仓库内进行货物堆存作业的主要机械。目前在高架仓库中广泛使用的主要物料搬运设备有:巷道式堆垛起重机、桥式堆垛起重机、高架叉车以及辊子输送机、链式输送机、各种分岔合流装置、叉车、升降机等。根据仓库工艺要求正确选定物料搬运机械的形式与规格是高层货架仓库高效运转的重要前提。

1.桥式堆垛机

桥式堆垛起重机主要用于高层货架仓库存取作业,也可用于无货架堆垛。其起重量一般在0.5~5吨,个别特殊的也可以做到10~20吨。这种起重机一般适用于中、小跨度(如22.5米以下),高度低于12米以下的仓库。桥式堆垛机主要由桥架、大车行走机械、小车和堆垛机构等4部分组成。桥架与通用桥式起重机的桥架基本相似。大车行走机械有支承式和悬挂式两种基本形式。悬挂式行走机构多用于跨度12米以下、起重量2~3吨以下的堆垛机。支承式行走机构使用较广,除支承在仓库的吊车梁上运行外,也可以支承在货架上运行。而小车比较复杂,小车上的吊钩用立柱和货叉替代,立柱可旋转,其上的货叉和司机室随立柱一起旋转,又可同时或分别沿着立柱升降,可视为桥式起重机和叉车的结合物。

从仓库物流和总体布置的角度来看,桥式堆垛起重机与叉车、巷道堆垛机相比,有如下特点:

(1)堆垛高度比叉车高,但不如巷道堆垛起重机;

(2)占用巷道宽度比叉车小,但比巷道堆垛起重机大;

(3)能同时服务于若干巷道,机动性比巷道式堆垛机好,但不如叉车灵活,不能开出仓库作业;

(4)既能用于高架储存,又能实现无货架堆垛,并能跨越货垛;

(5)为了使桥梁能顺利通行,在仓库顶棚与货架或货垛之间需要有较大净空间;

(6)生产效率较巷道式堆垛起重机低;

(7)适合重物、长大物件进行高堆垛。

2.无轨巷道堆垛机

无轨巷道堆垛机又称高架叉车,适用于作业次数不太频繁、作业高度不太大的仓库,特别在由普通仓库改造的中、低层货架的仓库中尤为适用。无轨巷道堆垛机保留了叉车的一些特点,又发展了适用于在高货架中工作的性能。它的特点是:

(1)高架叉车采用多节门架,起升高度比一般叉车高,可达12米,但比巷道式堆垛重机所能达到的高度低得多。

(2)高架叉车备有特殊的货叉机构,货叉不但能单独侧移、旋转,而且也能侧移和旋转联动。这样大大缩小了对仓库巷道宽度的要求,从而能更有效地利用仓库的面积。所需巷道宽度比一般叉车所需窄得多,但不如巷道式堆垛起重机窄。

(3)高架叉车机动性比巷道堆垛起重机高,它可以在道外作业。一台设备可以进行多巷道工作,也可开出仓库外作为一般叉车使用。

(4)高架叉车的控制方式一般分为有人操作和无人操作两种,有人操作又分为手动控制和半自动控制,无人操作又分为自动控制和远距离集中控制(多数用计算机)。

(5)高架叉车一般采用蓄电池作为电源。蓄电池组可以直接装入车内,叉车可自由运行,使用方便,但由于耗电大,蓄电池充电需占用一定时间。各运动机构驱动方式有电动机驱动和液压驱动。起升机构一般采用液压。为使货叉能准确地达到预选位置,且要缩短作业时间,其上升和下降速度能够调节。

3.有轨巷道式堆垛机

有轨巷道式堆垛机的主要用途是在高层货架的巷道内往复运行,将位于巷道口入库台上的货物存入货位,或将货位内的货物取出送到巷道口的出库台。随着立体仓库的发展,有轨巷道式堆垛机逐渐取代了桥式堆垛机的主力地位,主要是因为:①桥式堆垛机与巷道式堆垛相比,自重很大,必须用比较坚固的建筑结构支持;②为使桥式堆垛机通过,在仓库顶部与货架之间需要留有很大的空间;③桥式堆垛机作业通道宽度要受主梁跨度的限制。与无轨巷道式堆垛机相比,有轨巷道式堆垛机在结构上有很大不同。它采用钢轮在钢轨上行走,而无轨巷道式堆垛则采用轮胎,因此在轮压不同时会产生不同的变形量;有轨堆垛机采用立柱,无轨堆垛机采用多级门架,门架伸出时,由于门架间的间隙,货叉尖的水平和垂直位移会随门架升降高度的变化而变化。

六、自动导向车系统

(一)自动导向车

自动导向车(AutomatedGuided Vehicle,AGV)是输送设备中非常重要的一类设备,指装备有电磁或光学等自动导引装置、能够沿规定的导引路径行驶、具有安全保护以及各种移载功能、无人驾驶的搬运车,以可充电的蓄电池为动力来源。

1.AGV的组成

AGV主要由机械系统、动力系统和控制系统3部分组成。

1-安全挡圈2、11-认址线圈3-失灵控制线圈

4-导向探测器5-转向轮6-驱动电机7-转向机构

8-导向伺服电机9-蓄电池10-车架12-制动器

13-驱动车轮14-车上控制器

(1)车体。车体由车架和相应的机械装置所组成,是AGV的基础部分,是其他总成部件的安装基础。

(2)蓄电和充电装置。AGV常采用24伏或48伏直流蓄电池为动力。蓄电池供电一般应保证连续工作8小时以上的需要。

(3)驱动装置。AGV的驱动装置由车轮、减速器、制动器、驱动电机及速度控制器等部分组成,是控制AGV正常运行的装置。其运行指令由计算机或人工控制器发出,运行速度、方向、制动的调节分别由计算机控制。为了安全,在断电时制动装置能靠机械实现制动。

(4)导向装置。接受导引系统的方向信息通过转向装置来实现转向动作。

(5)车上控制器。接受控制中心的指令并执行相应的指令,同时将本身的状态(如位置、速度等)及时反馈给控制中心。

(6)通信装置。实现AGV与地面控制站及地面监控设备之间的信息交换。

(7)安全保护装置。安全系统包括对AGV本身的保护、对人或其他设备的保护等方面。包括主动安全保护装置和被动安全保护装置的多重安全保护。

(8)移载装置。与所搬运货物直接接触,实现货物转载的装置。

(9)信息传输与处理装置。主要功能是对AGV进行监控,监控AGV所处的地面状态,并与地面控制站实时进行信息传递。

2.AGV的优点

(1)自动化程度高。由计算机、电控设备、激光反射板等控制。当车间某一环节需要辅料时,由工作人员向计算机终端输入相关信息,计算机终端再将信息发送到中央控制室,由专业的技术人员向计算机发出指令,在电控设备的合作下,这一指令最终被AGV接受并执行——将辅料送至相应地点。

(2)充电自动化。当AGV小车的电量即将耗尽时,它会向系统发出请求指令,请求充电(一般技术人员会事先设置好一个值),在系统允许后自动到充电的地方“排队”充电。另外,AGV小车的电池寿命很长(10年以上),并且每充电15分钟可工作4小时左右。

(3)占地面积少。可在各个车间穿梭往复。

(二)自动导向车系统

1.AGV系统的构成

自动导向车系统由导向系统(导向线路、地面地址器、工作站设定器等)、自动输送系统、数据传输系统(控制柜、通信电缆等)、管理系统、安全保护系统及周边设备组成。

2.AGV系统的功能优势

(1)可以十分方便地与其他物流系统实现自动连接,完成物流及信息流的自动连接。如从立体仓库到生产线的连接、立体仓库到立体仓库的连接,均可以通过无线通信完成信息的自动传递,通过AGV系统实现自动化物流。

(2)AGV系统的最大优势是由于采用埋设于地下的通信电缆或采用激光制导技术,能够保持地面的平整和不受损坏。在许多需要其他交通、运输工具交叉运行的场合(如生产线等),应用十分广泛。

(3)AGV系统输送对于减少货物在运输过程中的损坏,降低工人的劳动强度等均具有积极意义。

(4)AGV系统本身具有较高的可靠性,能耗较低,这些特点均使得近年来AGV得到了广泛的应用。

3.AGV的导向方式

根据导向原理的不同,自动导向车的导向方式可以分为外导式和自导式两种。

(1)外导式导向系统。外导式导向系统是在车辆的运行线路上设置导向信息媒体,如导线、磁带、色带等,由车上的导向传感器捡拾接收导向信息(如频率、磁场强度、光强度等),再将此信息经实时处理后用以控制车辆沿运行线路正确地运行。应用最多的是电磁导向和光学导向方式。

①电磁导向系统:利用电磁感应的原理,在沿运行线路的地面上设置一条宽约5毫米、深约15毫米的地沟,在地沟中敷设导线,另加有2~35千赫兹的交变电,以形成沿导线扩展的交变电磁场,车辆上的捡拾传感器接收此信号,并根据信号场的强度判断使车辆沿埋线跟踪导向的正确方向运行。

电磁导向有单频制导向和多频制导向两种方式。单频制导方式是在整个线路上均提供单一频率振荡电磁信号,通过接通或断开各线路段的馈送电流来规定运行线路,引导车辆运行。这种导向方式要求有集中的控制站,并在各线路交叉和分支处装设传感标志(如磁铁等)及分支线段的通断接口。多频制方式是线路中每个环线或分支线都设置自己的线路频率,分别由不同频率的振荡器来馈电。而每台车辆按运行的需要设定其运行频率。只有当车上的设定频率与某一线段的频率一致时,车辆才能沿该线段导向前进。

②光学导向系统:采用涂漆的条带来确定行驶路径的导引方法称为光学导引。AGV上有一个光学检测系统用以跟踪涂漆的条带,具体说来有两种导引原理。

一种是采用识别式原理。由于地面颜色与该带颜色的不同,漆带在明亮的地面上为黑色;在黑暗的地面上为白色。经小车上的紫外光源照射后,漆带会呈现不同的颜色。AGV上的光学检测器上装有两套光敏元件,分别处于漆带的两侧。当AGV偏离导引路径时,光敏元件检测到的亮度将不等,由此形成信号差值,利用这个信号差值,AGV的控制系统就可以控制小车的运动方向,使其回到导引路径上来。由于周围环境的光线可能影响光电元件的检测效果,故常在此种反射光检测系统上加上滤光镜以保证AGV不会发生误测。