作為物流倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)中至關(guān)重要的一環(huán)，自動(dòng)立體倉(cāng)庫(kù)一直備受各個(gè)有物流需求的行業(yè)關(guān)注。雷柏機(jī)器人在智能倉(cāng)儲(chǔ)物流領(lǐng)域不斷深耕，在多個(gè)成功案例的實(shí)際應(yīng)用中，總結(jié)出一些立庫(kù)核心的設(shè)備和技術(shù)成果。今天我們就從自身的經(jīng)驗(yàn)角度出發(fā)，向大家介紹目前雷柏機(jī)器人已經(jīng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的立庫(kù)核心裝備——堆垛機(jī)。
（企業(yè)供圖，下同）
什么是堆垛機(jī)？堆垛機(jī)是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)輸送系統(tǒng)的核心，是重要的起重運(yùn)輸設(shè)備。它在計(jì)算機(jī)技術(shù)操作下，在立體倉(cāng)庫(kù)的巷道間沿導(dǎo)軌道來(lái)回梭行，將位于巷道口的貨物存入貨位，或根據(jù)指令取出貨位內(nèi)的貨物運(yùn)送至巷道口，憑借機(jī)械化及自動(dòng)化獨(dú)立完成出入庫(kù)作業(yè)。此外，堆垛機(jī)還能對(duì)進(jìn)出信息作出及時(shí)處理，適應(yīng)黑暗、低溫等特別作業(yè)環(huán)境。
堆垛機(jī)由行走、提升和貨叉三個(gè)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)完成作業(yè)要求，采用國(guó)際先進(jìn)的變頻或伺服控制系統(tǒng)和激光認(rèn)址系統(tǒng)進(jìn)行全閉環(huán)控制，配合條碼或激光測(cè)距等高精度認(rèn)址方式，實(shí)現(xiàn)堆垛機(jī)高精度運(yùn)行。
堆垛機(jī)種類繁多，從各類型劃分可以知道有以下分類：
1．按立柱數(shù)量可分為單立柱、雙立柱、多立柱堆垛機(jī)；
2．按地面軌道構(gòu)成可分為單軌、雙軌、多軌堆垛機(jī)；
3．按載貨臺(tái)工位數(shù)量可分為單工位、雙工位、多工位堆垛機(jī)；
4．按存取貨叉結(jié)構(gòu)可分為單伸位、雙伸位、多伸位堆垛機(jī)；
5．按存取型式可分為推拉貨叉、夾抱貨叉、輥鏈輸送機(jī)構(gòu)、動(dòng)力臺(tái)車機(jī)構(gòu)堆垛機(jī)；
6．按運(yùn)動(dòng)方式可分為直軌型、 U型彎軌型、 M型彎軌、轉(zhuǎn)軌車型等；
7．按驅(qū)動(dòng)方式可分為單驅(qū)型、雙驅(qū)型。
堆垛機(jī)分類方式多種多樣，在智能倉(cāng)儲(chǔ)物流領(lǐng)域里，有幾種堆垛機(jī)類型比較常見：
1．單立柱直軌型堆垛機(jī)：（如下圖所示）
單立柱堆垛機(jī)的特點(diǎn)是其結(jié)構(gòu)緊湊、適用于輕載高速倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)，多采用不同類型的傳感器和雙鋼絲繩結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高安全性。適用場(chǎng)景多為庫(kù)內(nèi)周轉(zhuǎn)率較高，運(yùn)行速度較快、工作時(shí)間較長(zhǎng)、貨物重量低于100kg、立庫(kù)高度小于10m的智能立體倉(cāng)庫(kù)，如新能源成品倉(cāng)庫(kù)、食品倉(cāng)庫(kù)、醫(yī)藥、電子行業(yè)成品及半成品倉(cāng)庫(kù)等。
2．雙立柱直軌型堆垛機(jī)：（如下圖所示）
雙立柱堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、安全可靠、適用性強(qiáng)，適用于重載物流系統(tǒng)。機(jī)臺(tái)上多安裝不同類型的傳感器和雙鋼絲繩結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)高安全性。適用場(chǎng)景多為庫(kù)內(nèi)周轉(zhuǎn)率要求一般，運(yùn)行速度一般、工作時(shí)間較長(zhǎng)、貨物重量大于200kg、立庫(kù)高度大于10m的智能立體倉(cāng)庫(kù)，如新能源原材料倉(cāng)庫(kù)、汽車零配件倉(cāng)庫(kù)、鋼鐵行業(yè)成品倉(cāng)庫(kù)、化工行業(yè)原材料倉(cāng)庫(kù)，冷鏈存儲(chǔ)倉(cāng)庫(kù)等。
3、U型軌道堆垛機(jī)：（如下圖所示）
轉(zhuǎn)彎堆垛機(jī)可實(shí)現(xiàn)一機(jī)多巷道配置需求，滿足用戶大儲(chǔ)量，低效率的存儲(chǔ)要求，降低系統(tǒng)一次性投資額度。常用于新能源成品倉(cāng)庫(kù)、鋼鐵行業(yè)成品倉(cāng)庫(kù)、汽車零配件倉(cāng)庫(kù)、冷鏈存儲(chǔ)倉(cāng)庫(kù)等。
堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)特征
本文以雙立柱直軌堆垛機(jī)為例，對(duì)堆垛機(jī)的各部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
堆垛機(jī)主要由主體框架結(jié)構(gòu)、載貨臺(tái)、水平運(yùn)行結(jié)構(gòu)、起升結(jié)構(gòu)、貨叉伸縮結(jié)構(gòu)、起升導(dǎo)向輪裝置、安全保護(hù)裝置和電氣裝置等部件組成（見圖1）。
1．上部導(dǎo)輪裝置 2．上橫梁 3．立柱 4．超速保護(hù)裝置 5．起升結(jié)構(gòu) 6．操作臺(tái) 7．電氣控制柜
8．水平運(yùn)行結(jié)構(gòu) 9．下橫梁 10．起升導(dǎo)向輪裝置 11．載貨臺(tái) 12．貨叉伸縮結(jié)構(gòu) 13．過載松繩裝置
圖 1 有軌巷道堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)
堆垛機(jī)組成部件介紹
主體框架結(jié)構(gòu)
金屬結(jié)構(gòu)主要由下橫梁，立柱，上橫梁，載貨臺(tái)等組成。
在下橫梁上裝有水平運(yùn)行機(jī)構(gòu)、運(yùn)行認(rèn)址裝置、超速保護(hù)裝置的限速器等。立柱兩側(cè)的起升導(dǎo)軌，供載貨臺(tái)上下運(yùn)行導(dǎo)向之用。在立柱上裝有起升機(jī)構(gòu)、高度認(rèn)址檢測(cè)片、終端限位裝置、電控柜及安全梯等。上橫梁上裝有定滑輪、上部運(yùn)行導(dǎo)向輪裝置、過載松繩保護(hù)裝置等。
整個(gè)框架結(jié)構(gòu)具有重量輕、抗扭、抗彎剛度大、強(qiáng)度高的特點(diǎn)。
載貨臺(tái)
載貨臺(tái)主要由上導(dǎo)輪架、下導(dǎo)輪架、垂直框架、水平框架等組成（見圖2）；其上裝有貨叉伸縮機(jī)構(gòu)、滑輪裝置、超速保護(hù)裝置的制動(dòng)夾緊器或斷繩保護(hù)裝置、起升導(dǎo)向輪裝置、升降認(rèn)址裝置、貨物位置異常檢測(cè)裝置以及雙重入庫(kù)檢測(cè)裝置等。
載貨臺(tái)由起升機(jī)構(gòu)通過載貨臺(tái)上的滑輪裝置帶動(dòng)，依靠起升導(dǎo)向輪裝置沿著立柱起升導(dǎo)軌升降，并由貨叉伸縮機(jī)構(gòu)進(jìn)行存取貨物作業(yè)。
1．上導(dǎo)輪架 2． 下導(dǎo)輪架 3．垂直框架 4．水平框架
圖 2 載貨臺(tái)
水平運(yùn)行結(jié)構(gòu)
采用變頻調(diào)速，三合一電機(jī)減速器，可調(diào)式車輪和水平輪組等（見圖3）。
1．電機(jī)減速器 2．水平輪組 3．清軌器 4．安全夾鉤
5．減速器托架 6．緩沖器撞頭 7．被動(dòng)車輪 8．主動(dòng)車輪
圖 3 水平運(yùn)行結(jié)構(gòu)
被動(dòng)車輪內(nèi)裝有調(diào)心軸承組，具有自動(dòng)調(diào)整車輪平行度的作用。
下橫梁兩端下部設(shè)置有水平輪組及安全夾鉤，可通過水平輪偏心軸調(diào)整水平輪與運(yùn)行軌道的間隙，同時(shí)安全夾鉤可保證堆垛機(jī)不致傾翻；在下橫梁兩端頭部還設(shè)有清軌器和聚氨脂緩沖器，以保證堆垛機(jī)運(yùn)行時(shí)不致卡軌和減少碰撞時(shí)的沖擊。
起升結(jié)構(gòu)
起升機(jī)結(jié)構(gòu)用于驅(qū)動(dòng)載貨臺(tái)做升降運(yùn)動(dòng)。
起升電機(jī)減速器機(jī)構(gòu)通過支架用螺栓固定在立柱下端，減速器輸出軸上裝有懸臂式鋼質(zhì)卷筒，鋼絲繩由卷筒引出，經(jīng)過上橫梁上的定滑輪改變方向后再經(jīng)過載貨臺(tái)上的動(dòng)滑輪向上與固定在上橫梁上的過載松繩保護(hù)裝置連接（見圖4）。
1．定滑輪裝置 2． 過載松繩保護(hù)裝置 3． 鋼絲繩
4． 動(dòng)滑輪裝置 5． 電機(jī)減速器 6． 電機(jī)減速器支架
圖 4 起升結(jié)構(gòu)
貨叉伸縮結(jié)構(gòu)
貨叉伸縮結(jié)構(gòu)是堆垛機(jī)存取貨物的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，裝設(shè)在載貨臺(tái)上。為減小巷道的寬度，且具有足夠的伸縮行程，本機(jī)構(gòu)采用三級(jí)直線差動(dòng)式伸縮貨叉，由伸縮貨叉（上）、伸縮貨叉（中）、固定貨叉及導(dǎo)向輪等組成（見圖5）。
固定貨叉安裝在載貨臺(tái)上，固定貨叉、伸縮貨叉（中）、（上）之間由鏈輪鏈條進(jìn)行連接。電機(jī)減速器通過鏈輪由鏈條驅(qū)動(dòng)鏈輪軸上的鏈輪，再由鏈輪軸上兩個(gè)鏈輪帶動(dòng)鏈條、鏈條、鏈條驅(qū)動(dòng)伸縮貨叉（中）從固定貨叉中點(diǎn)向左或向右伸縮時(shí)，又帶動(dòng)伸縮貨叉（上）以三倍的速度進(jìn)行伸縮。
電動(dòng)機(jī)出軸端裝有超載離合器，以防止貨叉伸縮時(shí)發(fā)生卡阻或遇障礙物而損壞貨叉和電動(dòng)機(jī)。本結(jié)構(gòu)采用特制的滾針軸承導(dǎo)向輪，貨叉行程通過行程開關(guān)或旋轉(zhuǎn)編碼器控制。
1．電機(jī)減速器 2．鏈輪 3．固定貨叉 4． 伸縮貨叉（中） 5．伸縮貨叉（上） 6．鏈條
7．鏈輪 8． 鏈條 9．鏈條 10．鏈輪軸 11．鏈輪 12．鏈條 13．導(dǎo)向輪 14．鏈輪
圖 6 貨叉伸縮結(jié)構(gòu)
過載松繩保護(hù)裝置
過載松繩保護(hù)裝置是控制堆垛機(jī)載貨臺(tái)受載情況的保護(hù)裝置，其作用是當(dāng)載貨臺(tái)上承受載荷超過最大允許值時(shí)通過起升鋼絲繩的拉力大小，拉伸過載松繩保護(hù)裝置中的拉伸彈簧產(chǎn)生不同行程，從而切斷起升電機(jī)回路電源或總電源，使起升機(jī)構(gòu)及時(shí)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
起升導(dǎo)向輪裝置
本裝置由鋼質(zhì)滾輪、特制軸承和偏心輪軸等零件組成，是將載貨臺(tái)上載荷傳遞給立柱，并沿立柱上下運(yùn)行的導(dǎo)向受力機(jī)構(gòu)，滾輪能承受較大的擠壓接觸應(yīng)力，可通過偏心輪軸調(diào)整滾輪與起升導(dǎo)軌之間的間隙，以保證載貨臺(tái)沿著起升導(dǎo)軌正常運(yùn)行。
超速保護(hù)裝置
超速保護(hù)裝置（見圖6）是堆垛機(jī)的安全保護(hù)裝置之一。當(dāng)堆垛機(jī)的載貨臺(tái)升降時(shí)，由于某種原因（如鋼絲繩或鏈條斷裂，起升電機(jī)或減速機(jī)斷軸等）引起載貨臺(tái)超速下墜，當(dāng)達(dá)到超速保護(hù)裝置限定的速度時(shí)，超速保護(hù)裝置能不依賴其它動(dòng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和電氣系統(tǒng)，迅速將載貨臺(tái)可靠地夾持在起升導(dǎo)軌上，達(dá)到防墜保護(hù)作用。
1． 連桿Ⅰ 2． 棘爪 3． 行程開關(guān) 4． 棘輪 5． 平衡錘 6． 滑輪
7． 偏心輪 8． 制動(dòng)塊 9． 調(diào)節(jié)螺栓 10． 鋼絲繩 11． 繩輪
圖 6 超速保護(hù)裝置
雷柏機(jī)器人根據(jù)客戶的使用需求配置不同的功能模塊。在保證技術(shù)先進(jìn)性的基礎(chǔ)上均具備自動(dòng)化程度高、設(shè)備操作終端支持多種語(yǔ)言，以及多段平滑曲線加減速控制技術(shù)的應(yīng)用確保堆垛機(jī)系統(tǒng)工作可靠穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。
雷柏機(jī)器人的堆垛機(jī)系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)、檢測(cè)與控制技術(shù)均采用目前主流技術(shù)，控制、執(zhí)行元器件均選用國(guó)際知名品牌的主流產(chǎn)品。經(jīng)過近幾年不斷地研發(fā)優(yōu)化，并經(jīng)項(xiàng)目的實(shí)踐驗(yàn)證，現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)全面標(biāo)準(zhǔn)化。在標(biāo)準(zhǔn)化的同時(shí)，滿足客戶多樣化及個(gè)性化需求，遵循模塊化、最優(yōu)化設(shè)計(jì)理念，為客戶量身定制最優(yōu)立庫(kù)設(shè)備。
關(guān)于雷柏機(jī)器人
深圳雷柏機(jī)器人智能裝備有限公司（簡(jiǎn)稱：RRS雷柏機(jī)器人），致力于成為智能倉(cāng)儲(chǔ)物流專業(yè)服務(wù)先行者。母公司雷柏科技，早在2012年便開始在工廠內(nèi)探索轉(zhuǎn)型機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)、智能工廠，并于2015年入選工信部第一批智能制造試點(diǎn)示范單位。自雷柏工廠自身的機(jī)器人自動(dòng)化升級(jí)改造獲得業(yè)內(nèi)外廣泛認(rèn)可，并被央視經(jīng)濟(jì)半小時(shí)、韓國(guó)KBS、美國(guó)HBO先后報(bào)道。目前雷柏機(jī)器人主營(yíng)機(jī)器人系統(tǒng)集成、智能物流裝備、自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)及倉(cāng)儲(chǔ)物流設(shè)備，為客戶量身定制整體智能制造解決方案，助其打造數(shù)字化智能工廠，推動(dòng)中國(guó)制造智能化的轉(zhuǎn)型升級(jí)進(jìn)程。
