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        卷材高架倉儲(chǔ)中堆垛機(jī)的橫移定位

        2014-01-31 06:18:50羅興鋮
        機(jī)電信息 2014年15期
        關(guān)鍵詞:激光測距儀堆垛高架

        羅興鋮

        (中鋁瑞閩鋁板帶有限公司,福建 福州350015)

        0 引言

        卷材高架倉儲(chǔ)作為卷材物流的中轉(zhuǎn)站,其位置設(shè)在卷材來往頻繁的冷軋車間和精整車間之間。中鋁瑞閩高精鋁板帶項(xiàng)目的卷材高架倉儲(chǔ)采用3排架結(jié)構(gòu)、2個(gè)巷道和3個(gè)堆垛機(jī)的方式實(shí)現(xiàn)卷材的存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)運(yùn)。堆垛機(jī)是卷材高架倉儲(chǔ)系統(tǒng)的主要設(shè)備,卷材的出倉和入倉均通過堆垛機(jī)完成。堆垛機(jī)主要由橫移裝置、上橫梁、2個(gè)立柱、升降平臺(tái)和上下各2個(gè)行進(jìn)軌道構(gòu)成。堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

        圖1 堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)

        1 堆垛機(jī)橫移裝置的結(jié)構(gòu)

        1.1 堆垛機(jī)橫移裝置機(jī)械部分的組成

        橫移裝置作為堆垛機(jī)底部的支撐,承受著卷材和整個(gè)堆垛機(jī)的重量。在橫移裝置的前端和后端各有一個(gè)行走輪,行走輪落在巷道內(nèi)的下行進(jìn)導(dǎo)軌上;每個(gè)行走輪的兩側(cè)各有一個(gè)側(cè)向?qū)蜉?,與軌道的側(cè)面直接接觸,保證堆垛機(jī)在高速運(yùn)行時(shí)穩(wěn)定可靠、不偏離軌道。橫移裝置的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

        圖2 橫移裝置的前端結(jié)構(gòu)

        1.2 堆垛機(jī)橫移裝置驅(qū)動(dòng)部分的組成

        堆垛機(jī)在軌道上的運(yùn)行由橫移裝置完成,橫移裝置的前后2個(gè)驅(qū)動(dòng)輪分別由1個(gè)78 k W三相異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。

        為提高整個(gè)堆垛機(jī)的運(yùn)行效率和精度,除橫移裝置外,堆垛機(jī)的提升機(jī)構(gòu)和貨叉的伸縮裝置均采用西門子變頻器進(jìn)行傳動(dòng)控制;從節(jié)約成本的角度考慮,采用6SE70多傳動(dòng)系統(tǒng),1個(gè)整流柜帶4個(gè)逆變裝置。橫移裝置的逆變器采用西門子6SE7033-2TG60,功率160 k W,該傳動(dòng)同時(shí)驅(qū)動(dòng)前后2個(gè)電機(jī)。

        2 橫移裝置的定位

        2.1 橫移裝置定位的精度和速度

        卷材高架倉儲(chǔ)中的卷材存放位和貨叉之間距離較小,要保證卷材在卷材存放位上起落平穩(wěn),要求堆垛機(jī)的橫移定位精度在±5 mm之內(nèi)。

        卷材的轉(zhuǎn)運(yùn)速度主要取決于堆垛機(jī)的橫移速度,因此橫移最大速度設(shè)計(jì)為3 m/s。因?yàn)槎讯鈾C(jī)是在卷材高架庫內(nèi)的軌道上運(yùn)行的,速度過高不利于突然減速時(shí)堆垛機(jī)的準(zhǔn)確定位,尤其是在距離軌道兩端較近的位置上速度不宜過高。為了不降低堆垛機(jī)的運(yùn)行效率,采用中速運(yùn)行,速度為0.67 m/s。當(dāng)堆垛機(jī)接近卷材目標(biāo)位置時(shí),橫移裝置以最低速度運(yùn)行,開始進(jìn)行橫移定位。

        2.2 堆垛機(jī)在巷道中的位置測量

        堆垛機(jī)橫向定位的距離測量采用勞易測AMS200激光測距儀,該激光測距儀同時(shí)集成Profibus和SSI接口協(xié)議,測量精度在1 mm內(nèi)。激光測距儀固定在巷道入口的墻壁上,其反光板固定在堆垛機(jī)上。采用激光測距儀檢測的方式能夠保證測量精度,這種直接對移動(dòng)物體進(jìn)行測量的數(shù)據(jù)可靠性極大,不需要經(jīng)過中間環(huán)節(jié)的處理。

        激光測距儀通過Profibus-DP總線與主控制室中的西門子PLC相連,時(shí)刻測量堆垛機(jī)在巷道中的位置。

        2.3 卷材存儲(chǔ)的操作方式

        堆垛機(jī)的操作方式有手動(dòng)、半自動(dòng)和全自動(dòng)3種。手動(dòng)操作需要操作人員在堆垛機(jī)上操作,主要用于運(yùn)行檢修和故障處理;半自動(dòng)操作只需要操作人員在控制室內(nèi)輸入相應(yīng)的參數(shù)即可;全自動(dòng)操作則是通過二級服務(wù)器直接將數(shù)據(jù)傳送到PLC,不需要操作人員。

        2.4 橫移位置定位的實(shí)現(xiàn)

        在正常生產(chǎn)工作時(shí),堆垛機(jī)的運(yùn)行采用半自動(dòng)或全自動(dòng)模式。卷材的入庫或出庫為一個(gè)完整的流程,PLC控制系統(tǒng)將入庫或出庫分成2個(gè)部分:卷材從存放位到堆垛機(jī)稱為半取、卷材從堆垛機(jī)到存放位稱為半存。因此,卷材的存取過程就是根據(jù)指令執(zhí)行半存和半取的過程。在半存和半取的過程中,堆垛機(jī)不斷地在軌道上執(zhí)行橫移定位。

        單個(gè)巷道全長為180 m,在橫移方向上共有57個(gè)卷材存放位,單個(gè)水平存放位的垂直方向上有5層的立式機(jī)構(gòu)。在半自動(dòng)運(yùn)行模式下,操作人員在主控室內(nèi)的人機(jī)界面輸入堆垛機(jī)運(yùn)行的目標(biāo)位置,即具體的排架、水平的橫移位置和垂直的提升位置。根據(jù)操作人員輸入的具體參數(shù)和堆垛機(jī)在巷道內(nèi)的實(shí)際位置,PLC內(nèi)部的一個(gè)子程序計(jì)算得出在橫移行程中堆垛機(jī)橫移裝置的啟動(dòng)速度、減速距離和定位距離,而這組數(shù)據(jù)通過Profibus-DP總線傳送到傳動(dòng)中,進(jìn)而控制電機(jī)的運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)橫移裝置的定位。具體定位流程如圖3所示。

        圖3 定位流程圖

        堆垛機(jī)在卷材高架倉儲(chǔ)的橫移定位中,依靠激光測距儀能夠?qū)崿F(xiàn)精確的距離測量??紤]到堆垛機(jī)橫移定位的準(zhǔn)確性對整個(gè)卷材高架倉儲(chǔ)的安全運(yùn)行至關(guān)重要,因此需要增加一個(gè)橫移定位的判定條件。該系統(tǒng)在堆垛機(jī)橫移裝置上安裝了2個(gè)反射型光柵,并將長度為100 mm的反光條貼在與卷材存放位相對應(yīng)的鋼結(jié)構(gòu)上。在橫移位置上,57個(gè)卷材存放位都有各自相應(yīng)的光柵反光條。堆垛機(jī)以中速運(yùn)行到卷材存放位且系統(tǒng)檢測到一個(gè)光柵信號時(shí),堆垛機(jī)降速到0.033 m/s開始定位,只有2個(gè)光柵都被系統(tǒng)檢測到并實(shí)現(xiàn)最終定位,控制系統(tǒng)才會(huì)輸出定位完成信號。光柵的定位如圖4所示:2個(gè)光柵的檢測點(diǎn)均在反光條的邊部,這種定位方式在增加橫移定位判定條件的同時(shí)并未影響到激光測距儀的定位精度。

        圖4 光柵的定位

        只有激光測距儀的定位和光柵的定位相互結(jié)合,才能保證堆垛機(jī)在橫移定位上的準(zhǔn)確和安全。

        3 結(jié)語

        本文主要介紹了卷材高架倉儲(chǔ)中堆垛機(jī)橫移裝置的結(jié)構(gòu)和定位精度,并闡述了在電氣控制中實(shí)現(xiàn)橫移定位的方案。激光測距儀作為常用的測量元件,通過總線與PLC實(shí)時(shí)傳遞數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)了橫移裝置的精確定位,光柵定位輔助使橫移裝置的定位更加安全。

        [1]王曉輝.自動(dòng)化立體倉庫堆垛機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].制造業(yè)自動(dòng)化,2002(9)

        [2]吳潤光.卷材立體自動(dòng)存儲(chǔ)系統(tǒng)高架倉庫中堆垛機(jī)三維定位技術(shù)[J].輕合金加工技術(shù),2012(3)

        [3]勞易測AMS200激光測距儀使用說明書[Z]

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