巷道堆垛机的安全保护装置

巷道堆垛机的安全保护装置
摘要：介绍了堆垛机的结构组成和工作原理，从机械装置和电气控制两个方面阐述了巷道堆垛机的安全保护措施。

关键词：堆垛机安全保护装置
自动化立体仓库由于具有空间利用率高、生产效率高，采用计算机进行控制管理，有利于企业实现现代化管理等优点，已成为企业物流和生产管理不可缺少的仓储技术。

巷道堆垛机是自动化立体仓库的核心设备。

作为一种起重机械，它在巷道内高速运行．为避免对人身、设备及货物造成威胁，其在机械和电气方面需要具有非常完善的安全保护措施。

1 巷道堆垛机结构
本文研究的巷道堆垛机为单立柱式、下部支撑、下部驱动的有轨巷道堆垛机，由金属结构（包括上、下横梁及立柱）、载货台、运行机构、起升机构、货叉伸缩机构、超速保护装置、过载及松绳保护装置、电气控制装置等部件组成（参见图1）。

结构紧凑是它的一大特点。

在很小的空间内,堆垛机需要在三个相互垂直方向上（运行、起升和货叉伸缩）按照一定的顺序组合进行往复运动。

通过这些运动，完成对货物单元的入、出库搬运作业。

1、运行机构
2、电气装置
3、起升机构
4、立柱
5、载货台
6、货叉伸缩机构
7、限速防坠装置
8、上横梁
9、过载及松绳保护装置
图1 单立柱巷道堆垛机结构图
1.1金属结构是堆垛机的主要承载构件之一，它由立柱、上横梁、下横梁三部分组成。

1.1.1立柱是载货台垂直升降的支撑部件，其两侧装有垂直导轨，以保证载货台平稳、灵活地升降；立柱上装有起升机构、过载及松绳保护装置、限速防坠装置、载货台升降的上下极限限位开关等电气元件；动力电缆及控制电缆均通过立柱内腔。

1.1.2上横梁由钢板焊接而成，它上部装有起升用的定滑轮和支撑堆垛机的上部导向轮组。

钢丝绳通过这些滑轮及载货台上的动滑轮，使载货台能上升或下降。

1.1.3下横梁由钢板焊接而成，是堆垛机的主要支撑部件。

下横梁上装有运行驱动车轮组、从动车轮组、下部水平轮组及夹轨器等装置。

还装有红外通讯、电气控制柜及运行限位开关组等电气装置。

1.2载货台是堆垛机承接货物并进行升降运动的部件，载货台由垂直框架和水平框架焊接成直角形结构件。

起升机构上出来的钢丝绳通过上横梁上的定滑轮、垂直框架上的动滑轮带动载货台沿起升轨道上下运动，完成运送货物任务。

载货台装有货叉机构、起升滑轮装置、导向轮组、升降位置检测组件（旋转编码器）、升降限位撞尺以及光电探测装置等。

安装在载货台两侧的导向轮其轴为偏心轴，可通过旋转轴来调节导轮与导轨之间的间隙，以保证货叉的水平和载货台的平稳运行。

1.3运行机构是堆垛机水平运动的驱动机构。

运行机构采用变频闭环调速，保证了生产效率和停准精度两方面的要求。

1.4起升机构由电机减速机、卷筒及钢丝绳等组成。

起升机构安装在立柱上，是堆垛机载货台进行升降运动的驱动部件，用钢丝绳联接定滑轮与载货台上的动滑轮以驱动载货台升降。

起升机构采用变频闭环调速，达到平稳而准确的升降作业。

1.5货叉机构是由货叉伸缩机构、传动轴装置以及驱动装置组成。

货叉伸缩机构由上叉、中叉、下叉组成，是堆垛机存取货物的执行机构。

货叉基座安装在载货台上，上、中、下三层叉体通过链条及齿条驱动进行伸缩运动，完成取、送货任务。

传动轴装置上装有旋转编码器组件，用于检测货叉伸缩距离。

2工作原理
堆垛机通过安全滑触线供电。

滑触线有五芯，采用三相五线制供电，每台堆垛机配有两个并联的集电器确保堆垛机在高速运行时同滑触线可靠接触，确保供电质量。

堆垛机的三维方向上都采用快速电磁制动，即交直流同时切断。

堆垛机通过工业总线同上位计算机相连，通过无线通讯器来实现。

在入库作业中，当输送机将托盘输送至巷道口后，堆垛机接到上位计算机的入库指令后运行至巷道口伸叉取盘，取到托盘后进行尺寸检测，随后堆垛机运行至指定货位，将托盘放到货架上，向上位计算机发送堆垛机入库完成信息，从而完成了堆垛机的入库作业。

在出库作业中，当堆垛机接到上位计算机的出库指令后，运行至指定货位处，运行对准后伸叉取盘，随后堆垛机运行至巷道口，将托盘放置在出库输送机上，并向上位计算机发送堆垛机出库完成信息，从而完成堆垛机的出库作业。

3 安全装置
3.1 运行保护装置
堆垛机在水平运行方向的保护装置有：强制换速开关、终端限位开关、终端限位缓冲器。

3.1.1强制换速开关可采用磁簧开关，安装于金属结构下横梁底部，操动件（磁豆）安装在地面上，当堆垛机运行至终端之前经过操动件时，则会自动将运行速度由高速切换到低速，以防止惯性作用带来危险。

3.1.2运行限位开关通常安装在下横梁底部，可采用行程开关，操动件（撞尺）安装于运行终端，当堆垛机进行运行至操动件处，触发行程开关，则堆垛机紧急停车并报警，同时向上位计算机系统发出故障信息。

3.1.3堆垛机在轨道前后两端安装有橡胶缓冲器，一旦堆垛机速度失控，能起到缓冲作用，避免堆垛机冲出轨道造成人身和财产损失。

3.2 升降保护装置
堆垛机在起升升降方向的保护装置有：强制换速开关、上升下降限位开关、缓冲器。

3.2.1在堆垛机的立柱上安装有4个行程开关，上下各2个，操动件（撞尺）安装在载货台上。

当载货台上升到顶部时，当操动件触发顶部上升换速行程开关，起升速度强行由高速切换为低速，如继续上行触发顶部上升限位行程开关时则停止上升并报警，同时向上位计算机系统发出故障信息。

同理，当载货台下降到底距离底部较近的位置，触发行程开关并强行由高速切换为低速，如继续下降触发最底部的行程则停止下降并报警，同时向上位计算机发出故障信息。

3.2.2为防止载货台坠落，在载货台底部还安装有橡胶缓冲器。

3.3货叉伸缩保护装置：机械限位挡块，自动作业时货叉中位开关保护。

3.3.1机械限位挡块安装在货叉的下叉侧面，对应中叉位置反向安装。

当货叉电控系统失速或发生其他故障，防止货叉伸出过多导致货叉损坏。

3.3.2货叉中位开关一般采用光电开关或者接近开关，需安装在载货台下方，货叉上叉下侧安装反光板或凸型金属块。

货叉收回中位时，开关可检测到信号。

运行过程中如丢失中位信号则报警，同时向上位计算机系统发出故障信息。

3.4限速防坠装置
限速防坠装置由钢丝绳，安全钳、限速器、电气开关和配重等组成。

它的主要作用是当起升钢丝绳意外断裂等原因造成载货台超速下降时，限速器停止转动，此时钢丝绳即刻带动安全钳装置，自动将载货台夹在起升导轨上，防止其下
滑，起到保护货物及设备的作用。

3.5 过载及松绳保护装置
过载及松绳保护装置由碟形弹簧、轴、撞尺、开关等元件组成。

它的主要作用是：当载货台上的货物重量超过额定起重量的25%时，或载货台上的重量低于空载重量的75%时，撞尺均与开关接触发出信号。

4 电气控制保护
4.1 运行方向
前后运行过程中可同时进行升降运行，最大程度节省任务作业时间，最佳控制方式可使x方向与y方向同时到位。

但是此动作中不可做伸缩叉动作，且运行过程中货叉中位信号一旦丢失需立刻停机报警。

4.2升降方向
升降运行同上所述，可与前后运行同时进行，但不可同时做伸缩叉动作。

堆垛机存取货作业时，即x方向与y方向运行到位后，货叉需伸出到端位存取货，此时货叉无中位信号，升降方向可做低速微升或微降，并且需加时间定时器做保护。

4.3货叉伸缩方向
伸缩叉方向运行过程中，需时刻与前后上下方向互锁，不可同时进行，且伸缩叉过程中需加时间定时器做保护，防止出现货叉顶货和货叉卡死等意外情况。

5 总结
巷道堆垛机作为自动化立体仓库的核心设备，安全措施极为重要，只有从各个方面保证堆垛机的安全运行，立体仓库才能安全有效的进行各项作业。