CN106081453B - 一种自动化立体仓储设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动化立体仓储设备，包括立体货架、重载堆垛机、仓位托盘和PLC控制系统。本发明所述自动化立体仓储设备已成功推广到用户工厂，为企业解决了原材料仓储及自动发料问题，并与用户现有的数控冲床对接组成一条自动化生产线；可与用户ERP出入库信息互通减轻仓库管理员工作量，提高物料流通效率；出入库单据与ERP保持一致实际配盘操作在立体仓库端由自动堆垛机自动完成，减少备料等待时间，提高生产效率；为企业从节省人力、减轻员工劳动强度、减少配料等待时间、减少材料划伤，减少员工工伤等方面着手提高企业竞争力。

Description

一种自动化立体仓储设备

技术领域

本发明属自动化物流领域，具体涉及一种自动化立体仓储设备，为钣金生产厂家解决原材料的自动化立体仓储、自动配送、并与用户ERP联接数据共享；实现物料运输、信息流通生产过程中自动化、少人化。

背景技术

目前钣金生产加工企业，原材料库存普遍采取堆垛叠放在矮货架或地面上；为了节省空间，不同的钣料也会叠加在一起，由于堆垛叠放会造成材料挤压变形；当生产人员按照生产订单进行领料时，仓管员要用叉车将需要的料叉出来，再跟据生产订单数量，用人工将钣材骤张的抬出来、之后再将剩余的材料归还回去；这样反复的搬运会造成材料刮划伤、生产现场凌乱，准备材料周期延长；盘点时也需要用叉车将材料一卡板一卡板的进行转运，仓管员又要每一卡盘进行清点数量，耗费大量人力、效率低下；综述急需一种能解决材料自动化立体仓储，与ERP数据共享按照生产订单数量自动进行备料到数冲、自动盘点库存的自动化立体仓储设备；

目前已有的立体仓库，主要是针对物流市场研发的高层立体仓库，需要建立专门的高架厂房来安装设备；堆垛机承载力在2T以内，托盘长宽尺寸在1.5米以内；堆垛机采用三级伸缩货叉结构，通过对托盘的托举来完成取放操作；为了满足伸缩叉承载力、伸缩叉尺寸必须加大，第二级及第一级货叉需伸到托盘下面才能将托盘叉起来，货架层间距要预留伸缩叉进出空间；在有效料库高度下货架层数减少一半，直接影响立体库的存储量；钣金生产制造车间的厂房多数都在6.5米以内，除去预留1米吊装维修空间后可用高度在5.5米；购买材料时每卡板材料重量约3T,含木卡板高度在260mm以内；常用的2种代表性板材尺寸(宽度*长度,单位mm)：1500*3000与1250*2500，因材料长度较长且单托盘材料重量重，需要专用的焊接托盘才能将材料悬空支撑；如采用加强的双伸缩叉来取放托盘，一二级伸缩叉高度在300mm左右,比一卡板材料还要高；且每层货架都需额外增加300mm空间来用于进退伸缩叉,货架层间距最小为700mm，在有效立库高度下货架层数最多为6层，不能满足用户使用需求。

现有的立体仓库只是纯粹性的物料存储用途，但钣金生产用户需求的钣料自动化立体仓库不但要能自动存储钣料还要能自动发料到对应的数冲，实现材料出、入库自动化；料库与ERP数据共享按照生产任务单自动发整卡板料到对应的数控冲床上下料机、上下料机将单张材料自动输送到数冲并夹钳定位；生产订单完成后剩余的材料整卡板自动返回立体仓库，并依据实际出库数量更新库存，整个生产过程中减少人为干预。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种自动化立体仓储设备。

为实现上述目的，本发明公开了如下技术方案：

一种自动化立体仓储设备，包括立体货架、重载堆垛机、仓位托盘和PLC控制系统：

重载堆垛机通过天轨和地轨安装在立体货架一侧，立体货架上焊接有与仓位托盘配套的导轨，仓位托盘前面焊接有挂钩板；

重载堆垛机包括堆垛机小车、立柱、导轨、小车顶架、提升架、货叉、辅助支撑滚轮、提升电机和行走电机，堆垛机小车底部设有摩擦行走轮和侧导向轮，堆垛机小车滑动安装在地轨上，侧导向轮夹紧地轨；小车顶架将两个立柱从顶部进行连接；两个立柱之间通过滚柱轴承安装有主传动轴，从动齿轮安装在主传动轴上并位于两立柱之间，副传动齿轮安装在主传动轴上并位于两立柱之外，小车顶架两侧设有包胶导向轮；两个立柱内侧设有导轨，提升架通过滑轮安装在导轨上，提升架左右两边设置有与托盘导轨面相匹配的辅助支撑滚轮，提升架上焊接有安装货叉的导轨，货叉通过滚柱轴承安装在货叉导轨上，货叉在减速电机驱动力作用下经过链轮链条带动作前后运动；货叉前部有与托盘挂钩板匹配的挂钩且挂钩底部高于货叉导轨；小车顶架上设有提升惰轮组件；提升电机安装在立柱电机座上，主传动齿轮与提升电机连接，行走电机装配在堆垛机小车上，主传动齿轮带动副传动齿轮，副传动齿轮带动主传动轴，进而带动从动齿轮，从动齿轮连接提升惰轮组件；

所述天轨安装在立体货架顶部，用于辅助支撑堆垛机运行，天轨侧面与立体货架边长平行，重载堆垛机的包胶导向轮夹紧天轨安装；

所述PLC控制系统连接提升电机、行走电机和货叉减速电机。

进一步的，所述立体货架采用组装式货架，每组立柱对称焊接有仓位导轨、立柱之间由等长连接杆连接在一起；地面有与地基框架连接在一起的预埋件，每组立柱安装在预埋件上，通过地脚调节螺杆来调整立柱水平及垂直度，全部货架安装调整水平后，立柱底板与货架底板间通过压块焊接固定在一起。

进一步的，所述立体货架端部安装有安全围栏。

进一步的，所述仓位托盘包括承载框架、垫圈、滚柱轴承、前支撑块和挂钩板，仓位托盘采用4点支撑，仓位托盘后面两长边分别安装有滚柱轴承、前面两长边焊接有前支撑块及挂钩板，前支撑块高于仓位托盘的导轨面，垫圈穿过滚柱轴承紧固到承载框架上，限位销安装在承载框架上。

进一步的，所述货叉挂钩前端设置有方便托盘导入到货叉挂钩内的倒角。

进一步的，所述重载堆垛机的码头口设置有超高检测。

进一步的，所述重载堆垛机采用滑触线供电，利用激光通讯技术与地面总控台进行通讯，滑触线的导电轨安装在立体货架上，集电极安装在重载堆垛机小车上。

进一步的，包胶导向轮外包耐磨尼龙层。

本发明公开的一种自动化立体仓储设备，具有以下有益效果：

本发明所述自动化立体仓储设备已成功推广到用户工厂，为企业解决了原材料仓储及自动发料问题，并与用户现有的数控冲床对接组成一条自动化生产线；可与用户ERP出入库信息互通减轻仓库管理员工作量，提高物料流通效率；出入库单据与ERP保持一致实际配盘操作在立体仓库端由自动堆垛机自动完成，减少备料等待时间，提高生产效率；为企业从节省人力、减轻员工劳动强度、减少配料等待时间、减少材料划伤，减少员工工伤等方面着手提高企业竞争力。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的局部放大图；

图3是本发明的侧视图；

图4是图3的局部放大图；

图5是重载堆垛机的结构示意图；

图6是图5的局部放大图(1)；

图7是图5的局部放大图(2)；

图8是图5的局部放大图(3)；

图9是图5的局部放大图(4)；

图10是仓位托盘的结构示意图。

其中：

1.重载堆垛机，2.立体货架，3.仓位托盘，4.安全护栏，5.天轨，6.地轨，7.滑触线，8.货架预埋件，9.堆垛机预埋件，101.堆垛机小车，102.立柱，103.提升架，104.辅助支撑滚轮,105.货叉，106.导轨，107.包胶导向轮，108.小车顶架,109.提升惰轮组件，1010.提升电机，1011.主传动齿轮，1012.行走电机，1013.摩擦行走轮，1014.侧导向轮，1015.副传动齿轮,1016.从动齿轮，1017.主传动轴,1018.装卸支撑杆，301.限位销，302.承载框架，303.垫圈，304.滚柱轴承,305.前支撑块，306.挂钩板。

具体实施方式

下面结合实施例并参照附图对本发明作进一步描述。

见图1-图2，本发明一种自动化立体仓储设备，包括立体货架2、重载堆垛机1、仓位托盘3和PLC控制系统：

重载堆垛机1通过天轨5和地轨6安装在立体货架2一侧，见图2，立体货架2上焊接有与仓位托盘3配套的导轨，仓位托盘3前面焊接有挂钩板306，见图10；

见图5-图9，重载堆垛机1包括堆垛机小车101、立柱102、导轨106、小车顶架108、提升架103、货叉105、辅助支撑滚轮104、提升电机1010和行走电机1012，堆垛机小车101底部设有摩擦行走轮1013和侧导向轮1014，堆垛机小车1滑动安装在地轨6上，侧导向轮1014夹紧地轨6；小车顶架108将两个立柱102从顶部进行连接；两个立柱102之间通过滚柱轴承安装有主传动轴1017，从动齿轮1016安装在主传动轴1017上并位于两立柱102之间，副传动齿轮1015安装在主传动轴1017上并位于两立柱102之外，小车顶架108两侧设有包胶导向轮107；两个立柱102内侧设有导轨106，提升架103通滑轮安装在导轨106上，提升架导轨端面与仓位导轨端面间预留有20mm安全移动空隙,为防止因提升架导轨与仓位导轨不平齐或托盘轴承卡在两导轨间隙处。提升架103左右两边设置有与托盘导轨面相匹配的辅助支撑滚轮104，此辅助支撑滚轮104上切线比货叉导轨上表面高12mm，提升架103上焊接有安装货叉的导轨，货叉105通过滚柱轴承安装在货叉导轨上，货叉105在减速电机驱动力作用下经过链轮链条带动作前后运动；货叉105前部有与托盘挂钩板306匹配的挂钩且挂钩底部高于货叉导轨面17mm；当货叉105推拉着倾斜的仓位托盘3跨过辅助支撑滚轮104后，仓位托盘3逐步在辅助支撑滚轮104上滑动，并逐步使仓位托盘3后面两支撑轴承脱离立库导轨完全过渡到提升架103上。采用此种货叉结构的立休仓库层间距可以控制在390mm,在有效高度空间下每列料库可作到10层，充分利用厂房立体空间。小车顶架108上设有提升惰轮组件109；提升电机1010安装在立柱电机座上，主传动齿轮1011与提升电机1010连接，行走电机1012装配在堆垛机小车101上，主传动齿轮1011带动副传动齿轮1015，副传动齿轮1015带动主传动轴1017，进而带动从动齿轮1016，从动齿轮1016连接提升惰轮组件109；

所述天轨5安装在立体货架2顶部，用于辅助支撑堆垛机运行，天轨5侧面与立体货架2边长平行，接口调整平齐，保证堆垛机运行顺畅，重载堆垛机的包胶导向轮107夹紧天轨5安装；

所述PLC控制系统连接提升电机1010、行走电机1012和货叉减速电机。

本发明中，堆垛机的行走及提升轴采用全闭环控制，速度环编码器作初步控制定位，激光测距编码器作位置环精确定位，即能保证速度效率也能满足定位精度。

见图3-图4，本发明中，所述立体货架2采用组装式货架，每组立柱对称焊接有仓位导轨、立柱之间由等长连接杆连接在一起；地面有与地基框架连接在一起的货架预埋件8，每组立柱安装在货架预埋件8上，通过地脚调节螺杆来调整立柱水平及垂直度，全部货架安装调整水平后，立柱底板与货架底板间通过压块焊接固定在一起。

本发明中，所述立体货架2端部安装有安全围栏4。

见图10，本发明中，所述仓位托盘3包括承载框架302、垫圈303、滚柱轴承304、前支撑块305和挂钩板306，仓位托盘3采用4点支撑，仓位托盘3后面两长边分别安装有滚柱轴承304、前面两长边焊接有前支撑块305及挂钩板306，前支撑块305高于仓位托盘3的导轨面10cm，垫圈303穿过滚柱轴承304紧固到承载框架上，限位销安装在承载框架上。仓位托盘3借鉴人工推拉独轮车原理，将车子前面固定支撑点抬起离地，人工就可以推拉小车前进后退运行，且省一半的提升力。货叉挂钩钩住托盘并向上抬起,保持货叉导轨与仓库导轨平齐或高出3mm；此时仓位托盘3前面长边会被抬起7～10mm，使托盘前面两固定支撑点脱离导轨，保持后面两轴承与货架导轨接触，仓位托盘3此时有一个小倾斜角度；在货叉牵引力作用下推拉着仓位托盘3在货架导轨上滑动，立体货架导轨与堆垛机提升架各承受一半的载荷。

本发明中，所述货叉105挂钩前端设置有方便托盘导入到货叉挂钩内的倒角。

本发明中，重载堆垛机1的码头口设置有超高检测。

本发明中，所述堆垛机采用滑触线7供电，利用激光通讯技术与地面总控台进行通讯，省去了拖链线缆的约束，避免了因线缆反复折弯运动造成线缆断裂风险。滑触线7的导电轨安装在立体货架2上，集电极安装在重载堆垛机小车1上。

本发明中，包胶导向轮107外包耐磨尼龙层，减少与天轨5之间的磨擦、降低运行噪音提高使用寿命；

本发明中的重载堆垛机1采用单轨摩擦驱动技术，堆垛机小车101摩擦轮正面支撑在轻轨上，顶部通过导向轮卡在天轨5上进行导向支撑。

本发明中的重载堆垛机提升架103采用同轴直驱技术，有效保提升架平稳运行。通过主传动轴1017上的两个链轮直接将提升电机1010驱动力均匀的传递到提升架103上，并且可以通过调整驱动链条上的锁紧螺母可以很轻松的调整提升架103的机械水平。

本发明自动化立体仓储设备，是一个大的系统工程，仓库承载重量大需要对安装地面进行特殊处理，总体的装配方式为：

在土建作地面时将货架预埋件8、堆垛机预埋件9与地面钢筋框架焊接在一起，并按要求调整好各预埋件相对尺寸然后再整体浇灌混泥土完成基础安装准备工作；将堆垛机地轨6安装到堆垛机预埋件9上用激光水准仪调平导轨并用专用轨道螺母进行固定；再将立体货架2安装到货架预埋件8上采用激光水准仪调整水平及相对到堆垛机导轨的距离，并保证整列货架直线度及垂直度小于3/5000(单位：mm)；将天轨5安装到立体货架2顶部同样采用激光找正直线度小于3/5000；再将初装完成的重载堆垛机吊装到堆垛机地轨6上，重载堆垛机顶部导向轮卡在天轨上完成整个自动化立体仓储设备机械部份的初装；再将滑触线7的导电轨安装在立体货架2上，集电极安装在重载堆垛机小车101上；最后再装配好安全护栏4。

装配重载堆垛机时，具体分以下三个步骤实施：

第一步：先将2个摩擦行走轮1013、4个侧导向轮1014安装到堆垛机小车101上，再将堆垛机小车101整体安装到地轨6上，调整4个侧导向轮1014夹紧地轨6，最后用辅助支撑块将堆垛机小车1垫平稳为后续立柱102组装作准备；

第二步：将两个立柱102平行放置，用小车顶架108将两个立柱102从顶部进行联接，再用装卸支撑杆1018从底部将两立柱102联接，形成一个长方形框架；再将主传动轴1017穿过两个立柱102，当主传动轴1017穿过第一根立柱后要及时将两个从动齿轮1016穿过主传动轴1017；然后将滚柱轴承从两个立柱102外侧穿过主传动轴1017装配到立柱轴承座内，再把副传动齿轮1015装配到主传动轴1017上，最后再把2组包胶导向轮107分别安装到小车顶架108两边完成立柱框架的装配；用吊车将装配好的立柱框架整体吊装到堆垛机地轨6及天轨5上。

第三步：先将导轨106装配到两个立柱102内侧，再将提升架103吊装固定到导轨106上，然后再把辅助支撑滚轮104、货叉105装配到提升架103上；再将两个提升惰轮组件109装配到小车顶架108上；接着再将主传动齿轮1011装配到提升电机1010上，然后再将提升电机1010装配到立柱电机座上；再将行走电机1012装配到堆垛机小车101上；最后将装卸支撑杆18拆除完重载堆垛机机械部件装配工作。接着按电器图纸进行布线，通电后进行调试。

仓位托盘3是自动化立体仓储设备的重要组成部份，是原材料最直接的承受力部件；托盘承载框架302经有限元分析承受3吨载荷不变形，采用型材焊接，焊接时将前支撑块305、挂钩板306同承载框架焊接在一起经喷丸、喷涂处理；将垫圈303穿过滚柱轴承304紧固到承载框架302；再将限位销301安装到承载框架302上。

本发明利用ERP企业资源管理系统、WMS仓库信息管理系统实现出入库的统计操作，WMS与ERP之间通过中间表进行交换所需要数据，实现出入库数据同步，ERP只是帐面上的数据，WMS可以配合立体仓库，自动管控到立体仓库每个仓位物料的出入库，是立体仓库的数据控制中心。本发明利用WMS仓库管理软件与用户ERP数据共享，WMS可以自动抓取ERP出入库单据，操作员在立体仓库码垛口进行实际配盘出、入库操作。入库时每卡板料总高度控制在260mm(包含木卡板),堆垛机码头口设置有超高检测高于此高度的材料将不能入库；配盘时堆垛机先把目标仓位的仓位托盘从立体仓库中取出运输到码垛口；人工用叉车或行吊将整卡板料放置到仓位托盘上，放置时要保证将钣料长边右前角原点与托盘右前角靠齐，确认规格数量后完成配盘操作，堆垛机自动将放置了材料的仓位托盘归还到立体仓库对应的仓位，完成配盘入库操作。WMS有出库查看功能方便仓管员进行抽查库存，通过控制台浏览仓位库存信息，选中需要盘点的物料，堆垛机自动将材料运送到码垛口，人工清点完数量后启动堆垛机自动将材料送回原仓位，省去了盘点时重复使用叉车周转材料、造成碰撞、刮花等安全隐患发生，减轻工人劳动强度、提高了工作效率。

本发明所述自动化立体仓库能依据生产任务单将整卡板材料出库到指定的数控冲床上下料机，上下料机依据生产任务单数量，自动将单张材料输送到数控冲床并完成夹钳定位启动数冲工作；当达到指定发料数量后自动将剩余材料退回立体仓库，并依据实发数量更新库存；提前按照生产任务单排好生产计划，在操作员准备数冲刀具程序的同时，堆垛机自动将材料准备到数控冲床，省去了操作员要拿着生产任务单到仓库领料，仓管员又要按照领料单数量发料到另一个卡板，再用叉车叉到数冲旁；缩短了生产备料时间，减轻了工人劳动强度、提高生产效率。每个生产任务单都有发料记录，且过程中没有人为干预，能确保发料数量准确性，减少后期库存盘点工作。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，而非对其限制；应当指出，尽管参照上述各实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改和替换，并不使相应的技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种自动化立体仓储设备，其特征在于，包括立体货架、重载堆垛机、仓位托盘和PLC控制系统：

重载堆垛机通过天轨和地轨安装在立体货架一侧，立体货架上焊接有与仓位托盘配套的导轨，仓位托盘前面焊接有挂钩板；

重载堆垛机包括堆垛机小车、立柱、导轨、小车顶架、提升架、货叉、辅助支撑滚轮、提升电机和行走电机，堆垛机小车底部设有摩擦行走轮和侧导向轮，堆垛机小车滑动安装在地轨上，侧导向轮夹紧地轨；小车顶架将两个立柱从顶部进行连接；两个立柱之间通过滚柱轴承安装有主传动轴，从动齿轮安装在主传动轴上并位于两立柱之间，副传动齿轮安装在主传动轴上并位于两立柱之外，小车顶架两侧设有包胶导向轮；两个立柱内侧设有导轨，提升架通滑轮安装在导轨上，提升架左右两边设置有与托盘导轨面相匹配的辅助支撑滚轮，提升架上焊接有安装货叉的导轨，货叉通过滚柱轴承安装在货叉导轨上，货叉在减速电机驱动力作用下经过链轮链条带动作前后运动；货叉前部有与托盘挂钩板匹配的挂钩且挂钩底部高于货叉导轨；小车顶架上设有提升惰轮组件；提升电机安装在立柱电机座上，主传动齿轮与提升电机连接，行走电机装配在堆垛机小车上，主传动齿轮带动副传动齿轮，副传动齿轮带动主传动轴，进而带动从动齿轮，从动齿轮连接提升惰轮组件；

所述天轨安装在立体货架顶部，用于辅助支撑堆垛机运行，天轨侧面与立体货架边长平行，重载堆垛机的包胶导向轮夹紧天轨安装；

所述PLC控制系统连接提升电机、行走电机和货叉减速电机。

2.根据权利要求1所述的一种自动化立体仓储设备，其特征在于，所述立体货架采用组装式货架，每组立柱对称焊接有仓位导轨、立柱之间由等长连接杆连接在一起；地面有与地基框架连接在一起的预埋件，每组立柱安装在预埋件上，通过地脚调节螺杆来调整立柱水平及垂直度，全部货架安装调整水平后，立柱底板与货架底板间通过压块焊接固定在一起。

3.根据权利要求1所述的一种自动化立体仓储设备，其特征在于，所述立体货架端部安装有安全围栏。

4.根据权利要求1所述的一种自动化立体仓储设备，其特征在于，所述仓位托盘包括承载框架、垫圈、滚柱轴承、前支撑块和挂钩板，仓位托盘采用4点支撑，仓位托盘后面两长边分别安装有滚柱轴承、前面两长边焊接有前支撑块及挂钩板，前支撑块高于仓位托盘的导轨面，垫圈穿过滚柱轴承紧固到承载框架上，限位销安装在承载框架上。

5.根据权利要求1所述的一种自动化立体仓储设备，其特征在于，所述货叉挂钩前端设置有方便托盘导入到货叉挂钩内的倒角。

6.根据权利要求1所述的一种自动化立体仓储设备，其特征在于，所述重载堆垛机的码头口设置有超高检测。

7.根据权利要求1所述的一种自动化立体仓储设备，其特征在于，所述重载堆垛机采用滑触线供电，利用激光通讯技术与地面总控台进行通讯，滑触线的导电轨安装在立体货架上，集电极安装在重载堆垛机小车上。

8.根据权利要求1所述的一种自动化立体仓储设备，其特征在于，包胶导向轮外包耐磨尼龙层。

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