近年來,互聯網的發展讓物流行業加速崛起,很多的物流系統都開始使用自動化設備,隨著自動化程度的不斷提升,物流設備也從平面布局向空間布局發展,因此大量貨物需要進行垂直方向的輸送。具有垂直輸送功能的垂直提升機則是首選裝備。通過對該種新型快速垂直提升機的分析研究,為物流系統中貨物的垂直輸送,提供一種可行高效的解決方案。
當前土地資源越來越緊缺,現代化物流系統對場地、效率要求越來越高,立體存儲及輸送設備大量運用,但目前在垂直方向輸送貨物的設備要么效率不高,要么單口進、單口出,往往需要多臺設備才能滿足要求,占用場地很大。為解決該問題,新型垂直提升機的研發由此而生。
一、快速提升機的工作原理
1、特點:單臺提升機實現與多層輸送設備對接,同時可進貨和出貨,達到以前多臺只有單一進口、出口提升機的功能。其特點在于:
(1)單臺提升機實現多層貨物可同時進出;
(2)貨物接駁快速,實現滿托盤輸送;
(3)改變流程布局,空間利用率提高。
2、對比優勢:通常的鏈條托盤提升機直接通過外部設備把貨物送入提升機托盤,提升機內沒有動力機構進行接駁(如圖1所示),此類提升機只有1個入口和1個出口,要接駁多層設備時,需要在不同的地方安裝多臺同類提升機;也有能夠實現多層貨物同時進出的提升機,其接駁機構為翻叉式,翻叉動作幅度大,動作時間長,運行軌跡與提升機托盤上的貨物有交叉,需要避讓,因此貨物在不同層同時入出時,不能實現滿托盤輸送。
3、機械構造:本新型提升機如圖2所示,升降左右分開,通過多組鏈條的排布實現同體布局,托盤固定在鏈條上隨鏈條一起運行,始終保持水平姿態,以左升右降為例,貨物可從左邊任意位置進入提升機,鏈條帶動托盤把貨物從提升機左邊,經過頂部輸送到提升機右邊,然后下降,實現貨物從左邊的任意高度到右邊的任意高度的輸送,只需在進出口的位置安裝接駁機構,與外部設備對接即可。
圖1單一入出口鏈條托盤提升機
圖2多層同入同出提升機
為了實現多層同時進出,提升機托盤設計成井字形框架結構。根據系統流程需要,我們在對應外部設備的接口位置(如圖2中的①、②、③等位置)設置入口或出口;并在箭頭①指向處設置入口接駁機構,箭頭②指向處設置出口接駁機構,實現提升機與外部設備的對接。接駁機構如圖3所示,托盤可從該機構中間穿過,左右兩部分可自由伸縮,這兩部分的距離變化實時可控。若設定可變距離為L,則:當L=a距離時,為接送貨物距離(小于貨物尺寸,機構托住貨物);當L=b距離時,為貨物通過需要的安全距離(大于貨物尺寸,貨物可從中間穿過)。此時只要使接駁裝置的可變距離在a、b距離間互相切換,即可實現貨物路徑選擇,要么通過接駁機構接貨裝置進出提升機,要么直接穿過接駁機構到達下一個接駁口位置,同理同一臺提升機,只要根據外部輸送設備的布置位置,就可以安裝多個接駁機構,滿足層間接駁,實現各層同時進出提升機。對外部輸送設備的布置,應滿足提升機最小響應時間,即接駁機構從a距離到b距離或從b距離到a距離,位移的變化必須在下一個托盤到來之前完成,時間須小于托盤間距減去貨物高度后,提升機在該段位移的運行時間,最小響應時間決定著提升機的效率。
圖3 提升機接駁機構
二、提升機作業描述
1、作業過程
以左升右降布局提升機為例,現設定外部有3層入口和3層出口。提升機開機運行后,有貨物同時在3個入口層都需要進入提升機,此時系統只需要判斷貨物所在設備層對應的提升機托盤,是否已經有貨存在,如果為空托盤則判斷可以進入提升機,啟動接駁機構,切換接駁機構可變距離到a距離,開啟接貨電機,貨物送入提升機內,3個層的貨物,只要是滿足托盤判空條件,可以在同一時間進入提升機;然后提升機做循環運轉,空托盤周而復始經過各個層,實現貨物不間斷滿盤進入提升機,完成入口動作。
貨物進入提升機,經運送到達指定出口層時,貨物需要出提升機,此時系統把出口處的接駁機構可變距離切換到a距離,開啟送貨電機,貨物到達立即被輸送出提升機,而提升機托盤則穿過接駁機構,變成空托盤狀態進入下一個輸送循環;如果貨物經過某層,系統判斷該層不需出貨,而是需要到下一層,則系統把接駁機構可變距離切換到b距離,此時貨物和托盤都可以穿過的接駁機構。此過程周而復始,提升機便可不斷把貨物送出到指定層,完成提升機出口動作。
2、控制原理
本提升機采用PLC控制,提升電機采用變頻器驅動,編碼器跟蹤同步算法,系統實時采樣跟蹤托盤信息,每次貨物進出提升機,控制系統自動記錄和刪除托盤上的貨物信息,此信息是提升機系統判定指揮貨物進出的重要依據。接駁機構的控制,接駁機構在系統發出判定進或出的指令后,立即啟動可變距離切換,并在切換完成檢測到信號后,反饋給主控,啟動外部輸送設備接貨或送貨動作,如接駁機構切換動作未能在最小響應時間完成,則立即報警停機。
3、控制要點
(1)需要準確計算貨物的進出提升機時間;
(2)電氣設備響應時間短,減小最小響應時間;
(3)提升機升降線速度需與接駁機構動作時間匹配;
(4)貨物信息跟蹤判斷必須準確,需核心算法保證;
(5)托盤有清空處理,否則不能實現滿托盤。
三、新型垂直提升機的應用分析
該提升機擁有多進口、多出口的特點,在場地受限的項目非常適合,本提升機的運行速度最小2.7秒每托盤,每小時輸送貨物大于1300件,單臺即能滿足大多物流系統的需求。而對于立體存儲的貨物,以當前流行的箱式貨架儲分系統為例,一個巷道采用一臺傳統往復式提升機,每次一個往復動作搬運一件貨物(采用雙貨位時可以搬運兩件),提升效率均值每小時最大600多件(最新型的往復式提升機采用伺服驅動雙貨位模式,每小時能搬運600多件),效率低;業務量大時,多層貨架經常需要同時入庫出庫,貨物等待滯留嚴重,提升機環節成為效率瓶頸,如果采用本新型快速多層提升機,多層貨物可以同時實現快速入庫出庫,大大減小貨物排隊等待時間。由此可以看出,在類似工況下,該提升機能產生更高的效率,節約更多的空間,為流程設計提供多樣的布局方案。在銜接不同層高的物流輸送設備及倉儲系統儲分一體設備方面,更具優勢,應用前景廣泛。
通過以上分析,在當前物流概念與自動化技術結合越來越緊密,效率、場地要求越來越高的情況下,本文介紹的用于對接不同層高設備的新型快速垂直提升機,實現了不同層貨物的同時進出,節省了空間,提高了效率,為我們在今后的倉儲物流、分揀物流、工業物流等各種物流領域,做規劃時提供更多的解決方案和裝備選擇。 |