某輕型橫梁式貨架系統規劃分析及堆垛機設計【摘要】隨著經濟的快速發展和人們便捷高效的生活節奏的加快，貨架的系統規劃及堆垛機設計起著至關重要的作用。物流服務在行業內受到的關注程度越來越高,堆垛機的出現取代了我們傳統的搬運貨物的方法,實現了不必花費大量人力的快速物流經營。橫梁式貨架作為一種倉儲設備，其貨架結構簡單、安全可靠，提供貨位存儲貨物，可根據用戶需求，不同層數，不同列隨意組合，不同貨架間隔利用堆垛機實現取送貨物，在倉儲領域中應用十分廣泛。本文在現有理論成果基礎，進行某橫梁式貨架進行合理的系統規劃，能夠有效提升倉庫的空間利用率，從而幫助企業縮減成本，高效運行。并且進行堆垛機的設計，通過進行堆垛機的設計，對行走結構的設計進行分析。得到堆垛機與貨架相匹配，更好的滿足存儲需求，通過合理的改善，提高物流作業效率和降低成本。關鍵詞：輕型橫梁式貨架；自動化立體倉庫；堆垛機設計目錄TOC\o"1-3"\h\u622關鍵詞 2154441緒論 8299081.1選題背景及意義 8113761.1.1選題背景 8264231.1.2選題意義 8139381.2文獻綜述 94171.2.1國內研究現狀 9168271.2.2國外研究現狀 9114342貨架設計 10311262.1托盤選材與規格設計 10315762.1.1塑料托盤概述 10182892.1.2塑料托盤的種類 1036442.1.3托盤尺寸設計 1069202.1.4托盤試圖 10270832.1.5托盤檢驗 1151232.2貨格設計 12122932.2.1貨格選材 12126542.2.2貨格立柱及橫梁尺寸設計 12318912.2.3貨格視圖 13322472.3貨架設計 1378142.3.1貨架設計概述 1313752.3.1貨架設計基本原則 1378222.3.2單元貨架尺寸設計 1489702.4貨架強度校核 1484302.4.1荷載計算 14212262.4.2貨架橫梁計算 1543322.4.3貨架立柱計算 1656862.5本章小結 17222313自動化立體倉庫設計 17143783.1自動化立體倉庫概述 17113863.1.1自動化立體倉庫的概念 17166083.1.2自動化立體倉庫的組成 18166683.1.3自動化立體倉庫的分類 1950673.1.4自動化立體倉庫的優點 21160093.2自動化立體倉庫的規劃與設計 21161653.2.1自動化立體倉庫規劃設計須考慮的基礎數據 21161903.2.2自動化立體倉庫規劃設計的步驟 22276113.3自動化立體倉庫的總體布置 2318483.3.1物流模式 2365813.3.2出入庫輸送系統 2371553.4自動化立體倉庫的布局 24291273.4.1貨架選擇 246463.4.2堆垛機選擇 2596443.4.2自動化立體倉庫總體布局圖 26230444巷道式堆垛機 26263094.1巷道式堆垛機的工作原理 2620694.2巷道式堆垛機的特點 2721414.3巷道式堆垛機的結構 27271444.4巷道式堆垛機的安全措施 2897664.5堆垛機行走機構的選型設計 2845184.5.1堆垛機行走機構布置形式的選擇 2880054.5.2堆垛機車輪直徑的確定 2987754.5.3堆垛機行走機構動力部分設計 3039715結論 3212534參考文獻 331緒論1.1選題背景及選題意義1.1.1選題背景近年來，中國經濟社會的快速進步和發展,智更加智能和便捷的理念逐漸進入大部分人們心中。通過“物聯網+”產業浪潮的推動下，通過不斷創新和探索，在資源不斷整合之后，中國傳統行業進行了一次革新，市場發生了天翻地覆的變化，其中就有物流信息服務行業。物流基本的功能之一的倉儲，擁有著十分重要的角色在現代的物流體系當中，企業中物品倉儲及其工作效率，具有能夠影響企業生產規模、經營成本和持續發展的能力。1.1.2選題意義由于市場需求日益增大，各種行業都逐漸開始使用到貨架結構，本來我國人口多，所以土地資源顯得尤為重要，一直以來用地成本都是企業中一項重要的支出，對于一些倉庫高度較低5m左右，通過對輕型橫梁式貨架進行設計，確保橫梁式貨架安全可靠之后，設計得出占地面積小，更加節省材料的貨架，并且設計出適用于該輕型橫梁式貨架的堆垛機，進行自動化立體倉庫的合理布局。能直接提高倉庫空間利用率，可幫助企業減少成本，更加高效的運行，促進經濟的發展。1.2文獻綜述1.2.1國內研究現狀張國兵對常用立柱產品進行軸心受壓模擬，對立柱孔型和位置進行優化，對于材料冷彎薄壁型鋼，張衛國研究偏心受壓理論，通過試驗，總結出偏心受壓計算方法。鄧君寶研究了貨架立柱結構受壓情況，進行試驗，重點研究立柱尺寸和結構穩定性能的影響，張森臣按照壓桿穩定理論，建立立柱受壓模型，通過模型得出計算公式，針對異性截面特性，并且分析截面參數的不同對立柱臨界壓力的敏感性。還有一些人對貨架橫梁和支撐體進行研究，付建偉通過研究結構形式以及傳動機理，提出K型和Z型斜支撐的布置形式，并提出幾種有效改進方案，結合了實際進行了優勢與劣勢的對比，祖慶華等人分析貨架抗震方面的性能通過反應譜方法，對比現有貨架模型和加橫梁等，研究多種構件對結構抗震性能有什么影響，并且加強了貨架薄弱環節。貨架結構優化領域中，李強通過FORTRAN語言編寫薄壁截面優化的程序，優化各個截面力學特性差異，分析立柱穩定性系統和截面削弱的關系，姚道壯等研究變量參數敏感度，對于立柱截面參數，確定優化后先后順序，可以實現產品優化對于一些有相同參數的貨架，王侃等把貨架立柱截面形狀，通過離散分為8組設計變量，設計變量是相對獨立的，通過有限元分析結果，能夠得到在滿足承載力、穩定性前提下，最小立柱截面的面積，可以減輕立柱重量和材料使用，王安磷等得出針對貨架構件的變形效果與應力，通過增加背部拉桿，能夠實現貨架設計的輕量化[1]。近年來，我國自動化立體倉庫的發展方向由單一粗放型轉向了柔性智能型，80%新建的自動化立體倉庫的貨架高度均超過20m.組合型倉儲貨架己經發展到了高層倉儲貨架的一個重要框架,焊接型倉儲貨架在工業生產中的應用也在不斷得到減少。與發達國家相比，在我國自動化立體倉庫的發展及應用過程中，存在諸多不足。第一.企業思想認識問題。我國物流業發展尚未成熟，物流企業對先進物流設備缺乏科學認識和長遠戰略視角。由于自動化立體倉庫的前期投資較大，企業對新型自動化設備缺乏信心，當然企業自身的運營實力也是一個現實的制約因素。1.2.2國外研究現狀Baldness等根據橫梁式貨架的結構，結合極限承重狀態與實際使用，分析建模模型能夠對橫梁式貨架結構動力學性能產生的影響，Bernuzzi等人通過懸臂梁試驗，進行加載靜力循環對針對貨架結構，經過繪制圖像，得出結論隨著加載幅度的不斷增加，會導致立柱孔周圍開裂，Harris通過分析門式框架與懸臂梁試驗的數據，得出后者試驗所得剛度個更加準確，Markazi等運用有限元建模方法，結合實例對模型設計進行驗證，Prabha等經過科學試驗研究梁柱截面長度、厚度、連接件整體的長度變化對梁柱節點的力學性能能夠產生的影響，利用有限元參數分析和軟件搭建一個計算模型，并進行數值的模擬分析[1]。近年來，發達國家的自動化立體倉庫智能化水平不斷提高，高新技術的使用越來越多，比如條碼技術、無線射頻技術以及貨物定位追蹤技術等。在自動化立體倉庫的管理過程中.歐美發達國家不僅重視倉庫的自動化與智能化.還特別強調對員工的培養，重視建立主動型、創新型的團隊。2貨架設計2.1托盤選材與規格設計2.1.1塑料托盤概述塑料托盤主要指與叉車、貨架等多種物流設施相配套而形成的物流單元。它們被廣泛地用于儲存、包裹、搬運各種類型的貨物,是目前我國各類企業在現代化物流倉儲中不可缺少的一種物流設備。塑料托盤的產生主要目的就是為了能夠適應森林生態保護的要求,利用塑料托盤來替換木質托盤,可以大大減少木質托盤對于森林的污染和破壞;它本身就是一個能夠很好地適應當前我國物流行業快速發展趨勢的一個必然產物,塑料托盤因其所具有的防腐蝕、耐潮濕、抗銹蝕、耐蟲蛀、不會發霉等諸多優點而在市場上得到了大批量的消費者青睞和推崇。另外,塑料托盤在工程中具有良好的承載能力,并且具有更高的壽命,在化工、輕紡、制造業等領域都已經得到了很多的應用。2.1.2塑料托盤的種類按照外型可以分為雙面使用性塑料托盤，單面使用型塑料托盤，輕型塑料托盤，按照使用可以分為貨架型塑料托盤；地面周轉型塑料托盤；堆碼型塑料托盤；輕型塑料托盤；打包一次性出口塑料托盤。按照應用及行業可以分為出口塑料托盤；聯運塑料托盤；防潮塑料墊板等。2.1.3托盤尺寸設計托盤的尺寸為1200mm×1000mm×150mm。托盤重量為12kg。2.1.4托盤試圖圖SEQ圖\*ARABIC12.1.5托盤檢驗首先我們應該檢查一下托盤的外觀和表面,通過眼睛察看、尺子測量、手摸、稱重等多種方式,應具有保護和防滑作用,保證其在裝卸、運輸、堆放過程中能夠更好完成作業。載貨托盤儲存時平攤多層堆碼,在不能放貨物的情況下,應該能夠做到穩固的多層堆碼。用手觸摸托盤的外表面是否平坦、沒有毛刺、沒有飛邊、沒有影響使用的裂紋與變形。托盤的表面尺寸應當在規定的工藝規模以內。托盤的自重是一個緊張的目標,在現有的托盤中,滿足條件自重越輕越好。在此之后塑料托盤應滿足驗收的尺度：1、塑料托盤的靜載實驗實驗負荷：P=6000kg持續時間：24h實驗后無影響應用的裂紋和變形2、塑料托盤的動載實驗實驗負荷：P=1500kg持續時間：0.5h實驗后無影響應用的裂紋和變形3、堆碼實驗實驗負荷：P=1100kg持續時間：24h實驗后變形量：≤4mm無影響應用的裂紋和變形4、角跌落實驗跌落高度：500mm實驗后，對角線變更率≤1%無影響應用的裂紋和變形。5、均載強度實驗實驗負荷：1.1P=1100kg持續時間：24h實驗后，撓曲率≤5%無影響應用的裂紋和變形2.2貨格設計2.2.1貨格選材橫梁規格為60×30，壁厚為2.5mm的冷軋矩形空心鋼，材料為Q235。視圖如下：圖2立柱為80×4的冷彎方形空心型鋼，材料為Q235。視圖如下：圖32.2.2貨格立柱及橫梁尺寸設計橫梁的尺寸為2700mm。圖4立柱的高度為4000mm。圖52.2.3貨格視圖圖6如圖2所示每一個貨格能夠放置兩個塑料托盤。2.3貨架設計2.3.1貨架設計概述貨架的設計針對一些倉庫高度為5米左右的低型倉庫，并且對于貨物的重量不大的一些中小型企業，個別并不需要一個大型倉庫，能夠進行租賃一個小型倉庫，能夠形成資源合理化利用，幫助企業合理減少成本，增加空間利用率，并且可以使用小型堆垛機，實現自動化存取，減少人力成本。2.3.1貨架設計基本原則在進行貨架設計的過程中,須充分考慮以下3個基本原則:1.要充分考慮到貨物的重量和強度分布,可能會直接引起貨架的變形,在進行堆垛機或者叉車工作的過程中產生引起的縱向沖擊力,做好對于地震強度的設防;2.貨物與人員的貨物之間、人員與貨架之間和人員與消防管線之間必須預留一定的安全距離,發生了緊急情況,可以快速滅火;3.選用優質的鋼材,并且產品表面需要做好防銹和外觀上的裝飾處理,保證安全可靠使用的必要條件,盡量減少費用。還應該特別注意充分考慮到商品的實際使用環境條件要求、設備情況、安裝的環境條件等各種受到影響的因素,做到安全、經濟、確保質量,要有嚴格的設計程序,所有的設計都必須能夠符合有限元的相關標準,確保通過有限元的計算,對于貨架的剛度、強度和運動的穩定性等都進行了復合,對于抗震的性能等也并進行了評估,橫梁式的貨架每根橫梁都需要配備一個螺釘和一個螺母來加以緊固,在后面的使用中,要定時做好檢查,及時地更換所有有破損的位置。貨架的立柱支撐腳位置應正確地固定到鋼筋混凝土上。2.3.2單元貨架尺寸設計如圖7所示單元貨架貨架層數為4層，每層可以放置兩個塑料托盤。單元貨架高為4000mm，長為2700mm，寬為1000mm。圖72.4貨架強度校核2.4.1荷載計算靜載（指結構自重或永久荷載）：橫梁自重，采橫梁規格為60×30，壁厚為2.5mm的冷軋矩形空心鋼，理論質量為3.209。立柱自重，80×4的冷彎方形空心型鋼，理論質量為9.22。活載（即可變荷載，這里為80kg）：設備重（豎向載荷貨重）豎向沖擊荷載（放貨時產生的沖擊）2.4.2貨架橫梁計算輕型貨架的稱重一般每層在100kg左右，本文取貨物重量為30kg。托盤重量大約為6kg，由圖所示可知當一個輕型貨架上需要放置兩個貨物時,托盤應該被放置在一個貨架的橫梁上,每層貨架的橫梁上都能夠同時放置兩個托盤，并且放置兩個貨物，托盤和立柱之間的安全間隙一般為100mm，本文取100mm,因為托盤尺寸如上文，可以得知托盤底部的支撐寬度為1200mm。受力圖如下：圖8橫梁上表面的受力為：格擋兩端所受約束力：該載荷形式下最大彎矩的計算公式為：擺放貨物時，橫梁承受的最大彎矩為：橫梁規格為60×30，壁厚為2.5mm的冷軋矩形空心鋼，材料為Q235?？箯澖孛嫦禂禐椋簯T性矩為：經過以上計算可得橫梁的最大正應力為：查表可得材料的需用應力為，其最大正應力，所以貨架橫梁的彎曲強度符合要求。擺放貨物情況下的實際撓度為：貨架橫梁的許用撓度為，其最大撓度，所以貨架橫梁的彎曲剛度也符合要求。2.4.3貨架立柱計算由圖7我們可以得知，貨架層數為四層，并且每層貨架可以放置兩個托盤及貨物，貨位處立柱需要同時承受8個貨物和托盤的重量。貨架中間的立柱須承受左右兩端貨物和托盤的重量，貨架中間立柱受力最大。根據貨架的高度是4m，為分析極端情況下立柱的受力情況，為了分析的簡便，計算時可以將8個貨物和托盤的重量全部放在第4層，該處的高度為3.3m。通過《鋼結構設計規范》GB/T6728-2017知規格為80×4的冷彎方形空心型鋼的截面面積為，最小慣性半徑。貨架受力為：貨架立柱柔度為：《鋼結構設計規范》GB中可查柔度為107的Q235鋼的折減因數為，根據上文許用應力為，因為。貨架立柱實際許用應力為：，因為，所以貨架立柱符合設計要求。2.5本章小結本章設計了塑料托盤，并且對輕型橫梁式貨架進行了選材、尺寸的設置，并通過計算驗證了貨架中的立柱以及橫梁全部符合設計要求。3自動化立體倉庫設計3.1自動化立體倉庫概述3.1.1自動化立體倉庫的概念自動化的立體倉庫有時也縮寫成"立庫",又可以叫做高層物品的貨架倉庫、自動存放控制系統、自動倉儲管理控制系統。自動化的立體倉庫通常由高層物品的貨架、工位器具、自動存放設備、出/入庫工作臺、運輸機械系統、GV系統(自動導向小車)、自動控制系統、計算機管理系統等幾個部分組成。一般而言,輸送機的傳動系統又分為各種自動化的立體倉庫外圍裝置。自動化立體倉庫的作業流程大致可以簡述為:使用立體貨架存儲貨物，計算機控制輸送機系統、儲存系統等，使得自動化立體倉庫可以進行自動化作業。自動化立體倉庫貨架是一種專門用來裝卸或者運送貨物的鋼結構,它既可以單獨地孤立于一個建筑物之內,又可以直接鑲嵌在一個建筑物之內。目前比較常見的兩種貨架分別是焊接型貨架和組合型貨架,且呈現焊接式貨架的市場占有比重漸少,組合式貨架的市場占有比重漸增的趨勢。自動化立體倉庫的各種工位式裝置器具,顧名思義,即是一種專門用來裝卸和運輸各種貨物的裝置,主要包括托盤、貨箱、抽屜等。在自動化立體倉庫中較為常見的一種自動儲存設備就是巷道堆垛機,它能夠很好地完成搬運、提升、起重、堆垛等各種操作,按照服務操作運行模式的不同,又可以劃分為直道、彎路和轉移式車道三種基本的存放形式。自動化立體倉庫的出/入庫工作臺是在實際貨物運轉過程中銜接下道作業流程的緩沖點或中轉區,通常有三種設置方式,即在貨架的一側端口、在貨架的兩側端口和在貨架的中間端口。一種屬于自動化的立體倉庫GV系統,按照作業方法的不同,可以將其分成兩種，激光與感應導向小車。立庫內的自動化裝置是使用自動化立體倉庫的自動控制系統進行驅動，主要是通過現場總線的方式進行控制。自動化立體倉庫的計算機管理系統(即企業的存儲信息管理系統)作為立庫的一個核心組成部分,可以同時與其他系統(例如企業的ERP系統等)端口互聯和集成。輸送機控制系統是自動化立體倉庫的一種主要外圍設備,與出/入庫工作臺靜態中轉特性相比,具有動態的特性,負責把所有貨物搬運到一個堆垛機上或從另外一個堆垛機上搬走或把其他堆垛機運送到另外一個巷道上。常見的輸送機械主要有升降臺、分配車、滾動輥路式輸送機等[2]。3.1.2自動化立體倉庫的組成貨物存取和傳送系統、貨物存儲系統、控制和管理是自動化立體倉庫的三大體系。立體貨架貨物存儲系統：由一個獨立于一個立體貨架之間的立體貨位(例如托盤或一個立體貨箱)所結合組成。立體汽車貨架的主要結構機械架的結構形式可以大致劃分成成為兩種:貨架即分離式、整體型式的貨架和柜式三種,其在結構高度上大致上都可以被劃分成成為中、中、底層型的立體貨架,依據其立體貨架的結構形式又被大致劃分成以為各種:即單元性立體貨架、重力型的立體貨架、可自由移動型的立體貨架及不可揀選型的立體貨架。貨物存取和傳送系統：主要通過該系統進行貨物出入庫作業和貨物實時存取,，由有軌或無軌堆垛機、裝卸機械等共同組成。行走動力主要分電力、額定電力、內燃動力等；主要運動方式有直線和回轉，大部分是有四個自由度，少部分可以達到六自由度的。出入庫輸送機主要就是貨物送到出庫暫存區和入庫暫存區，但是由于每種貨物特點各不相同，所以采用的運輸方式也不相同。出入庫與裝卸車是通過裝卸機械完成的?？刂坪凸芾硐到y：通過采取不一樣的倉儲控制模型根據自動化立體倉庫的具體情況。自動化立體倉庫管理系統及其自動化監測與控制主要采用三個層次的管理模式,分別是上位自動監測與控制管理層、中位自動監測與控制層和下位自動控制層。管理該一個倉庫系統的作業管理計算機不僅僅是為了需要同時實現一個系統處理全部倉庫貨物作業管理數據資料和整個倉庫作業數據,而且它還需要在系統執行有關倉庫貨物進出入境等管理操作時向整個倉庫內有關設備發送各類貨物及其相應的倉庫作業命令;主管理終端平臺即總管理服務器,通常都必須是由一個倉庫系統的管理員負責對其進行一個系統操作,它必須同時具備對整個倉儲系統過程進行倉儲管理和遠程控制的最高管理權限:用戶端1,2,...,n個終端即各個倉庫的工作站,可以分別被用于配置在各個倉儲的入庫端、出貨點,或各個相應的部門;設備1,2,...,n在本管理系統中被簡稱為中位堆垛機,一般都由自身安裝了可編程序控制器(plc)進行控制,中位堆垛機的監控機由IBM10C機組成,以全自動操縱工作的方式正常運行,堆垛機的監控主要功能就是監控機通過與plc的通信操作來實現[2]。3.1.3自動化立體倉庫的分類1.按倉庫的建筑形式分類整體式：整體式倉庫重量輕、抗地震能力強，是因為其鑲嵌在房屋內部。目前國內沒有嚴格意義上的整體式立體倉庫，比較常見的是一些準庫架合一形式，如紅河卷煙廠包裝材料庫、西安航空發動機倉庫等。分離式：每一個貨架都在倉庫內獨立安裝，倉庫獨立和分離于貨物存儲設施（如貨架）。這類倉庫常見于原有建筑物的改造，如廠房、倉庫等場所。2.按貨架構造分類單元貨格式：這類倉庫與單元貨架式倉庫相似。其巷道占存儲區面積的1/3左右。在將貨物放到單元貨架之前，將貨物放到集裝箱內或者托盤上。貫通式：能夠形成每次放多個貨物單元的通道，通過將多個個體貨架連接，同層同列能夠互相貫通，和其他貨架結構在于空間利用方面更加有優勢，因為消除了巷道。水平旋轉式：在水平面內，該貨架可以沿著環線運行。貨柜串聯通過鏈式輸送機，貨架由多個獨立貨柜組成，貨柜行走結構是上端有導向滾輪，下方有支撐滾輪。傳送機運轉時，貨柜便相應運動。這類倉庫適用于小件物品的揀選作業。垂直旋轉貨架式：只是平面內旋轉為垂直面，相比于水平貨架，此類倉庫使用放置卷狀物等。3.按貨物存取形式分類單元貨架式：這類倉庫在日常應用中較為常見。再將貨物存放到貨架之前，先將貨物放在集裝箱中或者托盤上。移動貨架式：這類倉庫的貨架可以在軌道上移動，是電動式貨架的一種，當需要進行作業時，控制貨架分離，在巷道內進行作業，當作業完畢，控制貨架合攏，這種貨架可以很大程度上提高空間利用率，揀選貨架式：這類倉庫的核心部分在于分揀機構，具體分揀方式包括兩類:巷道內分揀和巷道外分揀?！跋锏纼确謷庇挚尚蜗蟊硎鰹椤叭说截浨皰x”，即揀選員乘揀選式堆垛機到貨格前，進行分揀作業；“巷道外分揀”.通過堆垛機將貨物送至揀選區，揀選員進行分揀作業。4.投設計導軌配置分類直線軌道式：堆垛機行走路線完全是直線，在自動化立體倉庫的一側端口實現入庫作業，另一側端口實現出庫作業，常與分離式自動化立體倉庫配合構建，一般用于大規模生產從一端到另一端的連續作業情況。U形導軌式：堆垛機行走路線是直線和圓弧，出/人庫作業都在同一側端口進行。一般而言，釆用U形物流線路最實惠.在管理和經濟方面都有優點。特別是岀/入庫場和時間帶受到限制時，這是最有效的形式。橫移導軌式：可以減少堆垛機數量通過接軌將導軌連接起來。這樣的設計結構經濟性好，可集中管理。3.1.4自動化立體倉庫的優點采用先進的自動化高層貨架倉儲、巷道堆垛機等作業,可以輕松實現各種高密度自動化貨物倉儲,可以極大程度地提高和增加了倉庫的有效率和高度,土地綜合利用率的大幅提升,使得整個倉庫的建筑物和占地面積得以大大減少,降低了成本,節約了資源,降低了土地的購置成本。從而極大地改善了空間的利用率。提高了對貨物的儲存質量,在運輸過程中使用了自動化的立體倉庫進出/入門操作及對貨物調度等操作過程中,自動化立體倉庫和堆垛機配合設備,使用了坐標化的管理,使用坐標化管理,通過電腦計算機管理系統,作業流程和數據處理迅速、準確、及時,可以有效地加速物資的周轉,降低倉儲費用,利于采取現代科學技術和現代化管理的方法,最終全方位有效提高了貨物的倉儲質量,另外,自動化的立體倉庫相對密閉式的管理模型也為貨物運輸提供了良好的倉儲儲備與養護環境。提高了整體生產的效率,一個自動化的立體倉庫系統能夠直接和確定的實現客戶的貨物入庫,出庫,再次入庫,貨物的盤點、清倉核資、庫存展示,并及時地自動將所有貨物托盤及時運輸連接到運送客戶的生產線、把所有送到客戶的整個成品直接運輸運送到客戶出庫的整個地區,這樣就保障了客戶在立庫期內具有對貨物的快捷輸出/人員庫存的能力?，F代存取設備的使用,不但可以提高貨物的存取速率,而且降低了因人為因素造成的貨物損耗概率,從而保障了貨物存儲的安全性。由于這些物資是在有限的空間里集中和儲存的,便于對其溫濕度的控制。3.2自動化立體倉庫的規劃與設計3.2.1自動化立體倉庫規劃設計須考慮的基礎數據裝卸的基本數值：我們建設一個完全自動化的立體倉庫主要目標就在于能夠很好地實現高效的物流操作,僅靠大量人力去完成所需要的裝卸操作效率仍然是有限的,而且還不能連續地進行各種作業,為了更好地改善和提高其效率,必須盡可能地實現所有裝卸操作的全部自動化和機械化。機械的工作速度是可以調整的,根據情況而定,根據機械設備的性能和出入庫周期確定基本數值,要同時考慮成本和設備可靠性,在選擇設備時。庫內線路分類：在一個自動化的立體倉庫中流動的路線有很多種，分為U型、I型、L型、雙U型，U型是最普通的形式，出入庫作業在同一側進行，I型是從立體倉庫的一端開始，到另一端結束，這種模式生產效率好，L型和雙U型根據現有的條件而定。無論選擇哪一個，都要根據實際來選擇，須綜合考慮各種條件。周期：貨物從出庫到入庫所用的時間是選擇自動化立體倉庫的基本單位，在選立體倉庫功能時,效率的高低充分反映了我們所使用的堆垛機儲存和取貨物的速度和時間長短,根據各種堆垛機的工況和動作路線來確定堆垛機的規格和型號,根據我們自己的不同的立體倉庫,決定了堆垛機的是單次循環或者復合式循環。裝卸計劃和存儲效率：將已經包裝好的物料均勻地堆積到一個托盤中形成裝卸機構,搬運過程中,要確保其安全、可靠、不易受到損壞、工作效率高。存儲效率高是可喜的事情，當處理貨物的通道一定的時候，存儲效率增加，必然會影響貨物的處理作業。為了使效率提高可以將立體倉庫進行高層化，針對冷庫自動化立體倉庫，倉庫本身對出庫和入庫頻率要求不高，容積效率至關重要[2]。3.2.2自動化立體倉庫規劃設計的步驟第一階段：收集資料，進行需求分析。原始資料包括物料信息、物流作業過程、投資計劃、立體倉庫的現場情況及環境要求、出入庫能力要求、其他相關資料及特殊要求。第二階段：確定貨物單元。立體倉庫要做到以貨物的單元化與搬運作為前提,我們就應該羅列一下可能被使用的各種貨物單位的形式與其規格,進行模擬組盤依據入庫存放的貨物尺寸、重量數據。立體倉儲的核心問題就是如何確定一個貨物單位的形式、尺寸和重量。這可能會直接影響到倉庫的投資,對整個物流和倉儲的配備與設施等因素有著極為重要的影響,須早確定,在模擬時,減少異形件和理想化性質的特殊物資剔除,換用其他存儲方式來提高存儲效率,一般選用通用標準的貨物單元,擁有產量大,成本小,可靠等優點。第三階段：自動化立體倉庫的總體布局。自動化的立體倉庫主要包括:出庫暫存處理區、檢查暫存處理區、碼垛分類處理區、倉儲暫存處理區、出庫時間暫存處理區、托盤暫存處理區、不符合標準的暫存分類區等。在對企業進行設計和規劃的這個時候,不是一定要把每個區域都做好規劃,具體還是一定要根據企業的需要對各區域進行合理的劃分,還是需要在設計時充分考慮到物料的流程,使其能夠順利地進行物料的流動,直接與自動化立體倉庫掛鉤。要注意重點解決貨架與作業區的問題,提前應考慮消防的問題,不然后期非常難解決。第四階段：選擇機械設備的類型通過貨架單元和倉庫總體布局選用最匹配的存儲、搬運設備和堆垛機。貨架的結構設計也可以是一項重要的設計內容,直接地就會影響著整個立體倉庫的實際建筑面積與倉儲空間中的利用率,貨架的設計形式也可以有很多不同類型,根據各種立體貨物倉儲單位的整體外形尺寸、重量等密切聯系相關因素而對各種貨架形式進行了合理的選擇。堆垛機可以實現貨物的搬運，堆垛機有半自動、全自動和手動三種形式。堆垛機的類型可根據自己的需求合理選取，堆垛機有很多種有單軌巷道式堆垛機、雙軌巷道式堆垛機、單立柱型堆垛機等，根據對立體倉庫流量需求，計算確定出各種類型堆垛機的的水平運轉速度,提升倉庫運行運轉速度。其他參數配置,根據倉儲現場的情況可以選擇堆垛機的定位模型和方式。輸送系統,根據各種立體倉庫總布局,合理地設計和選擇各類輸送電動機的類型,輸送系統的運行速度按照倉庫的瞬間流量進行合理地確定。其他的輔助裝置,可以根據倉庫添加一些輔助裝置,例如叉車、平衡吊。第五階段：管理與控制系統設計。合理設計控制系統和倉庫管理系統根據倉庫作業流程及存儲貨物的屬性，一般采用模塊化設計，方便升級和維護。第六階段：倉庫附屬設備的規劃?；A設施的承載、供電消防、照明。具有通風、排水、采暖等方面，須對土建及公用工程提出要求。第七階段：仿真模擬階段。針對整個立體倉庫和作業流程進行全真仿真模擬，從中發現問題，并對應做出改正。第八階段：選址，并提出建設方案。3.3自動化立體倉庫的總體布置3.3.1物流模式自動化立體倉庫的主要物流方式有三種,同端進出入式、穿梭型和旁流型。同端出入式主要指貨物出入庫在各個巷道的一端進行布置,它包含了多層的同端出入式和不同層次的異端出入式,各個出入庫作業之間可以緊密地結合到一起,方便管理,優點之處也就是使其能夠很好地有效縮短了各個出入庫作業的工期,可以選擇放置貨物的位置,縮短搬運的路程,從而提高效率。貫通式就是從巷道的一端進入庫,另外一端為出庫,總體比較簡單,便于管理,但是由于堆垛機所走路程大,要想順利地完成進出庫路程,須先走完整個巷道。旁流式的主要用途之一就是從倉庫的貨物另外一端進行入庫搬運貨物,從側面的貨物另外一端進行出庫,貨架中間被兩端分開,建立了輸送貨物的通道,相同貨架的側門也互相連接,由于從中間被兩端分開,導致大大減少了輸送貨物的倉庫庫存量,由于旁通式的貨架可以有兩條直接作為輸送貨物的線路對不同輸送貨物的方向進行搬運,提高了搬運貨物。的運行速度和運輸效率,做到了不同的貨物方向直接輸送和不同出入庫。本文采用穿梭型貨架進行自動化立體倉庫的布局。3.3.2出入庫輸送系統進貨系統：主要的流程就是將所有入庫的貨物放置到暫存區,根據進貨單要求對其進行檢查,當發現訂貨傳票與質量、數目不符,有殘次品時,須重新打印一份訂貨傳票，進貨資料信息處理主要是把所有入庫貨物的訂單和進貨名稱以及入庫時間的明細表分別進行檢查，做到與賬物相同，在此同時檢查是否有殘次品，若有，須制作處理指示書。貨物入庫須附進貨明細表，將其重新輸入計算機。進貨檢查，檢查貨物的品名、數量，并在貨物上粘貼條形碼，用掃描儀確認并把物品名稱輸入計算機中。品質檢查，如發現殘次品，就需要改變訂貨數量或采取相應應對措施。發貨系統：發貨檢查，揀貨之后，要進行檢查，是否存在紕漏，揀貨作業是一項費時的作業，須用掃描儀讀取物品信息，對照計算機中的信息。檢品是檢查物品的最后一項。發貨捆包，將散品集中起來裝入發貨箱，因為不同客戶的訂貨數量不同，承載的箱大小也不同，應該提前準備各種各樣的貨箱，靈活決定依據訂貨量。跟蹤調查,發貨后,應進行追蹤調查,在揀貨貨物的表面附上一個用戶條形碼,將用戶條碼數據輸入電腦中記錄,根據客戶條碼進行揀貨,這樣做可以大幅度提高作業效率。發貨系統,是將分揀之后的物品存放在車輛暫存區內進行保管,等到車輛的時候再將其搬運與配送,要是能夠有效地管理到達車輛的時間,可以迅速地進行發貨,提高了效率并且降低作業時間重合造成混亂。3.4自動化立體倉庫的布局3.4.1貨架選擇貨架選擇文章上述貨架：圖93.4.2堆垛機選擇根據貨架高度和層數對堆垛機進行選型，堆垛機具體參數如下：數據名稱數值堆垛機最大高度50000mm水平行走速度100mm/s水平行走精度垂直行走速度100mm/s垂直定位精度貨叉伸縮速度40mm/s堆垛機復位精度載貨臺最大承載30kg表13.4.2自動化立體倉庫總體布局圖布局圖如下：圖10圖114巷道式堆垛機4.1巷道式堆垛機的工作原理巷道式的堆垛機很多都屬于有軌巷道堆垛機，有軌巷道式的堆垛起重機基本都是采用通過水平方向的行走機構、垂直方向的升降機構以及貨叉進行水平方向放置貨物或取出貨物一起進行貨物進出庫工作,通過以上三個機構能夠進行貨物在貨架區域內兩個方向的運動,能夠進行貨物在貨架中三維存取作業。巷道堆垛機操作原理主要是通過一個行走電機使用它的驅動軸,從而實現了沿著導軌方向的水平運動,通過一個提升電機使得載貨臺在垂直方向能夠進行升降運動,當貨物到達了指定位置，貨叉的伸縮運動可以進行貨物的放置和取出。經過上述三維操作后即能夠把任意一個貨位的商品全部取出,也能把商品送達另一個任意的貨位。認址器能夠完成定位和控制，通過信號轉換然后可以實現對計算機的控制,經過識別設備確認后就能夠檢測堆垛機的真實運行地點。控制貨叉回到中心位置通過其下面的開關，開關能控制其伸縮距離。4.2巷道式堆垛機的特點巷道式堆垛機的優勢有三點：操作簡便、靈活、效率高。巷道式堆垛機具有許多非常明顯的特點，首先要說的就是它的電氣控制方式有多種，倉庫管理方可以根據需要進行選擇，其中包括手動控制、半自動控制、計算機控制等。大部分都是采用變頻調速，因此具有非常好的調速性能，這樣就能夠保證堆垛機在巷道進行作業時具有較高的停車準確度，從而能夠準確無誤的完成之后的運輸作業。大部分巷道式堆垛機采用了滑觸式的輸電裝置，這樣就能在相當大程度上保證整個設備的供電穩定性和保障性。在設備進行作業的時候，如果發生中途突然斷電的情況，很有可能會引起貨物由于慣性而發生摔落損壞的情況。另外通過過載松繩裝置，能夠保證在意外情況下起到保護設備、貨物和在場人員的作用。巷道式堆垛機具有移動式的工作室，為了方便工作人員的操作，提高操作人員操作舒適度，工作室內的操作手柄和操作按鈕都經過了合理的調整和布置。巷道式堆垛機整體設備構架重量較輕，但是具有較強的抗壓抗彎能力。另外還具有較好的耐磨性能，高標準的調試性能確保了效率化運輸、穩定運輸。巷道式堆垛機由于高度不高于貨架和其結構高而且窄，限制了我們選型和布置，每一個金屬件要有非常高的安裝制造精度在滿足剛度以及強度前提下，控制系統必須具有安全保護措施。4.3巷道式堆垛機的結構圖121.地軌2.下橫梁3.載貨臺4.貨叉機構5.起升滑輪6.天軌7.立柱8.控制柜9.起升電機10.行駛機構和驅動輪4.4巷道式堆垛機的安全措施為了有效地保護運輸中的貨物、器械及人身安全,安全保護措施顯得尤為重要:為了檢測貨物超高、超寬、超長等須在堆垛機載貨臺中都應設有檢測裝置，在貨物駛入平臺時,堆垛機會自動停止并報警當遇到貨物超出堆垛機指定高度和寬度。堆垛機不能進行水平方向運動當貨叉沒有回位時，不能再進行載貨當貨叉上有貨物時，當貨位上有貨物時不能進行卸貨，能夠進行識別貨叉是不是完全歸位，為了保證安全情況，一定要對貨位進行檢測當貨物進行入庫作業時，進行作業的前提是在確保貨位沒有貨物時，才可以進行作業，為了確保安全，須設有斷電保護裝置，載貨臺會停到當前位置如遇到突發情況，如果在堆垛機運行過程中，如果堆垛機內部的傳感機構檢測到有元件損壞，會立刻采取緊急制動，并進行報錯，使堆垛機立即停止工作。4.5堆垛機行走機構的選型設計4.5.1堆垛機行走機構布置形式的選擇本文對表1的堆垛機進行行走機構的選型設計，電機驅動可以使堆垛機沿水平方向運動，水平方向上的速度取決于電機，下軌道可以控制堆垛機沿軌道的方向運動，堆垛機的行走主要通過有四個車輪，堆垛機行走部分結構如下：圖13如圖所示各部分名稱如分別是減速電機、傳動齒輪、箱座、主動軸車輪、底盤、電機支架、車輪從動軸。4.5.2堆垛機車輪直徑的確定起重量設置為30kg，Q=300N，運行速度v=100mm/s,堆垛機自重m=100kg，確定車輪直徑，由于堆垛機自身機構布置原因，每個輪子承受堆垛機自重是不一樣的，不均勻系數設為1.2，承受堆垛機自重最大的車輪上的輪壓為：每個車輪的所分配的起升載荷可以看做是平均分配，每個車輪輪壓是：從而可得車輪的最小輪壓（就是空載輪壓）：最大輪壓為滿載輪壓，即：車輪的等效疲勞計算載荷為：綜上，取車輪許用輪壓為400N。根據式中：——轉速系數——工作級別系數——車輪直徑——車輪與軌道接觸的有效長度——與車輪材料有關的許用接觸應力常數轉速1121008063565045400.790