曹玲芝　劉紹坤

摘要：文章通過(guò)對(duì)自動(dòng)化物流系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備堆垛機(jī)進(jìn)行了研究，改進(jìn)了堆垛機(jī)的變頻調(diào)速方式和超尺寸檢測(cè)系統(tǒng)，提高了堆垛機(jī)的運(yùn)行效率。

關(guān)鍵詞：堆垛機(jī)；超尺寸檢測(cè)；光柵；變頻調(diào)速

中圖分類號(hào)：TH246

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006－8937(2009)16－0022－02

玉溪紅塔集團(tuán)的自動(dòng)物流系統(tǒng)自投入使用以來(lái)，整套系統(tǒng)運(yùn)行基本正常，保證了卷煙生產(chǎn)和卷煙銷售工作的順利進(jìn)行。經(jīng)過(guò)八年多的運(yùn)行，隨著對(duì)系統(tǒng)的不斷了解和認(rèn)識(shí)的提高，我們發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)還是存在著一些不太完善的地方，假如對(duì)它進(jìn)行一些技術(shù)改造，將可以提高系統(tǒng)的工作效率，可以更好地為卷煙生產(chǎn)和卷煙銷售做好服務(wù)。文章將對(duì)堆垛機(jī)的變頻改造作進(jìn)一步的研究。

1堆垛機(jī)簡(jiǎn)介

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的出現(xiàn)是物流技術(shù)的一個(gè)劃時(shí)代的革新。它不僅徹底改變了倉(cāng)儲(chǔ)行業(yè)勞動(dòng)密集、效率低下的落后面貌，而且大大拓展了倉(cāng)儲(chǔ)的管理概念，并使倉(cāng)儲(chǔ)管理由簡(jiǎn)單的保管型向綜合的流通型方向發(fā)展。堆垛機(jī)是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的主要搬運(yùn)設(shè)備，是實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)高效、安全、可靠運(yùn)行的關(guān)鍵機(jī)構(gòu)之一。它在高層貨架的巷道內(nèi)來(lái)回穿梭運(yùn)行，負(fù)責(zé)貨物在立體倉(cāng)庫(kù)貨位的存放和取出。玉溪紅塔集團(tuán)生產(chǎn)二部的物流系統(tǒng)共有八臺(tái)堆垛機(jī)，其中三臺(tái)輔料堆垛機(jī)、五臺(tái)成品堆垛機(jī)。由于輔料的堆碼比較緊密，重量也比較輕，工作效率較高。下面主要對(duì)成品堆垛機(jī)進(jìn)行分析研究。

2堆垛機(jī)存取成品的不可靠因素分析及改造方案

在自動(dòng)物流的正常作業(yè)過(guò)程中，堆垛機(jī)在存取整托盤(pán)卷煙成品時(shí)，常常會(huì)發(fā)生整托盤(pán)成品歪斜的故障，甚至?xí)l(fā)生整盤(pán)成品從高架上翻倒下來(lái)，究其原因主要有幾個(gè)方面：一是堆垛機(jī)的提升控制方法落后，在水平和縱向的定位不準(zhǔn)，造成倒塌。二是堆垛機(jī)超尺寸檢測(cè)系統(tǒng)不完善造成成品翻倒。三是由于其他各種因素造成成品翻倒，第三種情況由于所占比例非常小，故不在文章分析之列。

2.1堆垛機(jī)提升控制方法落后造成成品倒塌現(xiàn)象分析

原來(lái)設(shè)計(jì)堆垛機(jī)的載貨臺(tái)提升控制是由提升電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，由于是直接驅(qū)動(dòng)，載貨臺(tái)與成品卷煙在堆垛機(jī)運(yùn)行起步時(shí)有一個(gè)速度突變，即從0m／min到最高速的60m／min。根據(jù)物體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，相鄰的兩個(gè)物體在速度突變時(shí)，會(huì)產(chǎn)生相對(duì)位移，在此主要是成品與成品之間會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)，造成倒塌。二是在減速階段，在即將到達(dá)預(yù)存取貨位時(shí)，堆垛機(jī)的速度又從60m／min到0m／min，由于又是突變，煙箱之間又會(huì)產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)。同時(shí)，堆垛機(jī)在水平和垂直方向上也造成定位誤差。堆垛機(jī)的伸叉伸出時(shí)會(huì)頂在貨架上，也造成倒塌。在實(shí)際使用中，盡管發(fā)生這種現(xiàn)象的頻率不太高，但每次倒塌卻造成很大的損失，一方面損壞了卷煙成品，另一方面給庫(kù)區(qū)設(shè)備及工作人員的人身安全帶來(lái)極大威脅。所以，降低煙箱倒塌事故率，提高堆垛機(jī)的運(yùn)行效率，是我們的技改方向。

2.2堆垛機(jī)提升控制方法落后改造

從上面的分析可以看出，堆垛機(jī)提升系統(tǒng)控制的主要問(wèn)題是沒(méi)有速度過(guò)度。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們制定了一套改進(jìn)方案，為堆垛機(jī)進(jìn)行變頻器改造。經(jīng)過(guò)方案論證和查閱相關(guān)資料，決定選定羅克韋爾(rockwell)公司的1336FORCE為備選變頻器。

變頻器的工作原理：1336FORCE變頻器由主電路和控制電路構(gòu)成，主電路包括整流電路和逆變電路，主電路把工頻電流(50Hz或60Hz)變換成工作所需頻率的交流電流，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速運(yùn)行。變頻器輸入輸出波形是由其工作原理決定的，變頻器的工作原理與電機(jī)的選擇、周圍設(shè)備的配置及其電流、電壓的測(cè)量等有緊密的關(guān)系。

圖1為加裝變頻器后的工作原理圖，經(jīng)過(guò)改造后，堆垛機(jī)的提升速度控制過(guò)程從原來(lái)的一個(gè)變成三個(gè)，即低頻啟動(dòng)階段、正常提升階段、低頻停止階段。從而避免了速度突變，保障了設(shè)備和成品的安全。加裝變頻器改造后堆垛機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：避免了電壓和頻率的突變，減少了工頻電壓對(duì)電機(jī)的沖擊；提高了堆垛機(jī)提升時(shí)的平穩(wěn)性；增加了系統(tǒng)的安全性。

2.3堆垛機(jī)的超尺寸檢測(cè)系統(tǒng)不完善造成的成品翻倒現(xiàn)象分析

為了保障在卷煙成品在出入庫(kù)過(guò)程中的安全，堆垛機(jī)原來(lái)設(shè)計(jì)有超尺寸安全檢測(cè)。堆垛機(jī)的超尺寸檢測(cè)系統(tǒng)由10組對(duì)射式傳感器組成。10組傳感器分布于卷煙成品的兩側(cè)的外形支架上，其中在每側(cè)面相應(yīng)的位置安裝有5組，如圖2所示。圖2是左側(cè)面上傳感器的分布情況。圖中，S4-S4′用于檢測(cè)成品煙或空托盤(pán)是否超高；S1-S1′，S2-S2′，S3-S3′三對(duì)檢測(cè)器用于檢測(cè)垂直側(cè)面是否超出預(yù)定尺寸。由于垂直面檢測(cè)是在卷煙成品的裝卸過(guò)程中完成，超尺寸檢測(cè)準(zhǔn)確，沒(méi)有盲區(qū)。S5-S5′檢測(cè)器用于檢測(cè)斜面超尺寸，可見(jiàn)，圖中所示區(qū)域1，2，3，4即為檢測(cè)“盲區(qū)”，在這些“盲區(qū)”內(nèi)，超尺寸的卷煙成品不能被堆垛機(jī)的超尺寸檢測(cè)網(wǎng)檢測(cè)到，如圖2所示。

這些沒(méi)有被檢測(cè)到的超尺寸卷煙成品，如果被擺放到貨架上，極易被來(lái)回穿梭行走在巷道內(nèi)的堆垛機(jī)在存取貨物時(shí)發(fā)生碰撞，從高空掉落。

2.4堆垛機(jī)超尺寸檢測(cè)系統(tǒng)的完善改造

如上所述，堆垛機(jī)超尺寸檢測(cè)系統(tǒng)的缺陷主要在于存在著嚴(yán)重的檢測(cè)“盲區(qū)”，部分嚴(yán)重超尺寸的卷煙成品在未經(jīng)處理的情況下就被擺放到貨架上，后又被來(lái)回存取貨物的堆垛機(jī)撞倒。為了消除檢測(cè)“盲區(qū)”，我們制訂出了以“平面式”檢測(cè)方式替代原先的“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)對(duì)射式”檢測(cè)方式的解決方案。

所謂“平面式”檢測(cè)方式，是相對(duì)于傳統(tǒng)的“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)對(duì)射式”檢測(cè)方式而言的。即所使用的檢測(cè)器能對(duì)某一平面區(qū)域進(jìn)行全面檢測(cè)而不是僅檢測(cè)這一區(qū)域內(nèi)的一條線或幾條線。經(jīng)過(guò)查閱相關(guān)技術(shù)資料，我們選定了一種理想的“平面式”檢測(cè)器，即模數(shù)光柵檢測(cè)器(Modular LightGrid)，MLG光柵檢測(cè)器為施耐克公司的產(chǎn)品。其工作原理與點(diǎn)對(duì)點(diǎn)對(duì)射式傳感器的工作原理基本一致，主體設(shè)計(jì)是由一塊發(fā)射板和一塊接收板組成。發(fā)射板向接收板發(fā)射紅外線光束，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)兩塊板所構(gòu)成的矩形平面內(nèi)的超尺寸物體檢測(cè)。紅外線光束間的間離可以自由設(shè)定，間距的大小決定模數(shù)光柵檢測(cè)器的檢測(cè)精度。

通過(guò)實(shí)地測(cè)量得知，卷煙成品外加承載托盤(pán)高度為1700mm，一件煙的最小外形尺寸為240mm，所以，調(diào)整光柵間距為50mm，選擇最大檢測(cè)高度為1750mm的MLG5-1750型模數(shù)光柵檢測(cè)器作為堆垛機(jī)的超尺寸檢測(cè)器。

2.5安裝位置的設(shè)計(jì)

8年多的使用情況表明，卷煙成品超尺寸的情況在前、后兩個(gè)面上很少發(fā)生，超尺寸的情形主要發(fā)生在左、右兩個(gè)側(cè)面。為了節(jié)約成本，前、后兩個(gè)面檢測(cè)與超高檢測(cè)沿用原用的四對(duì)傳感器。在左右兩個(gè)側(cè)面上各安裝一組MLG光柵檢測(cè)板。

圖3所示為在左側(cè)面安裝光柵檢測(cè)器的情況圖。從圖上我們可以清楚的看出，使用光柵檢測(cè)器能有效地消除原來(lái)的四塊檢測(cè)盲區(qū)。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)和試運(yùn)行證明，技術(shù)改造以后，使用光柵檢測(cè)器來(lái)檢測(cè)卷煙超尺寸，檢測(cè)效果明顯。①能夠很好地解決超尺寸檢測(cè)有盲區(qū)、安全性不高的問(wèn)題；②檢測(cè)器的抗干擾能力更強(qiáng)，保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行；③檢測(cè)器安裝簡(jiǎn)潔、智能化更高，減少操作維修人員的查找、排除故障時(shí)間，提高設(shè)備工作效率；④改造成本不大，用較小的技改代價(jià)換來(lái)更高的設(shè)備效率。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，其實(shí)要解決堆垛機(jī)工作效率不高的方法還多，這里只是分析了其中的一種，更多的內(nèi)容有待下一次做更深層次的研究。通過(guò)這次改造，提高了堆垛機(jī)的工作效率，降低了卷煙的損耗，充分發(fā)揮整套設(shè)備的性能，解決了自動(dòng)化物流系統(tǒng)效率不高的瓶勁問(wèn)題。為后來(lái)在此方面研究者奠定了一定的基礎(chǔ)。