【正文】 （特別是異步電動(dòng)機(jī)）具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固、運(yùn)行可靠尤其是能夠在惡劣的環(huán)境中工作等優(yōu)點(diǎn)，其在很多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。而且速度控制伺服系統(tǒng)的輸出端必須有檢測(cè)角速度的裝置，其中測(cè)速發(fā)電機(jī)、磁電式速度傳感器、電容式轉(zhuǎn)速傳感器及霍爾速度傳感器等是應(yīng)用比較普遍的速度傳感器。本文主要從速度控制方面介紹速度控制伺服系統(tǒng)是伺服系統(tǒng)的重要組成部分，它由速度控制單元、伺服電動(dòng)機(jī)、速度檢測(cè)裝置等構(gòu)成。按照控制原理不同可分為開(kāi)環(huán)、全閉環(huán)和半閉環(huán)伺服系統(tǒng)；按照信息傳遞的不同分為連續(xù)控制與采樣控制[19]。 伺服系統(tǒng)具有高穩(wěn)定性、高精度、響應(yīng)快、調(diào)速范圍寬和低速時(shí)能輸出大轉(zhuǎn)矩等優(yōu)點(diǎn)。 7) 具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議及自由方式的通訊能力 交流伺服控制技術(shù)及伺服放大器的選型伺服系統(tǒng)亦稱(chēng)為隨動(dòng)系統(tǒng)，它以位移、速度、加速度、力、力矩等連續(xù)機(jī)械量為控制量，能自動(dòng)地、連續(xù)地、準(zhǔn)確地復(fù)現(xiàn)輸入指令的變化規(guī)律，是能隨時(shí)跟蹤指定目標(biāo)的控制系統(tǒng)[16]。 5) 擁有PID控制器。 3）具有13K字節(jié)的存儲(chǔ)功能，用于程序和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。本機(jī)具有以下主要技術(shù)數(shù)據(jù)： 1）集成24輸入/16輸出，共40個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)。與單片機(jī)相比其具功能強(qiáng)大、程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單易學(xué)、使用范圍廣、維護(hù)方便、抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好和對(duì)惡劣環(huán)境超強(qiáng)的適應(yīng)能力等諸多優(yōu)點(diǎn)，因而在機(jī)械、能源、化工、交通、電力等領(lǐng)域有非常廣泛的應(yīng)用，同機(jī)器人和 CAD/CAM 一起成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱。如電機(jī)斷相保護(hù)、貨位虛實(shí)檢測(cè)、貨物超高、超大和超重檢測(cè)、貨叉回中位檢測(cè)、三運(yùn)動(dòng)方向動(dòng)作聯(lián)鎖及各種極限開(kāi)關(guān)等。 （3）通訊功能 在自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)運(yùn)行，堆垛機(jī)與上位機(jī)、觸摸屏或其他倉(cāng)庫(kù)設(shè)備需要進(jìn)行頻繁的信息交換，由于堆垛機(jī)在巷道中運(yùn)行，受周邊環(huán)境的影響有線的通訊方式基本不被采納，大多都選用無(wú)線通訊方式。 控制功能分析堆垛機(jī)是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中的自動(dòng)化搬運(yùn)設(shè)備，其控制系統(tǒng)主要有以下控制功能： （1）動(dòng)作控制 為了實(shí)現(xiàn)堆垛機(jī)的自動(dòng)存取貨功能，控制系統(tǒng)就必須能夠具備控制其水平行走、垂直提升和貨叉伸縮的功能。在該方式下堆垛機(jī)可以自動(dòng)地完成立體庫(kù)中每一個(gè)貨位的貨物的入出庫(kù)操作。這種控制方式一般應(yīng)用在堆垛機(jī)發(fā)生異常、單機(jī)運(yùn)行或安裝調(diào)試的情況下。 （2）半自動(dòng)控制方式 半自動(dòng)控制方式是對(duì)本機(jī)自動(dòng)控制方式運(yùn)行過(guò)程的分解。堆垛機(jī)的安裝調(diào)試階段，通過(guò)人的反復(fù)操作確認(rèn)安全和精準(zhǔn)?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D大致如下圖31 上位機(jī)（自動(dòng)） 觸摸屏（手動(dòng)） 堆垛機(jī)排認(rèn)證 無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸 堆垛機(jī)貨物 檢測(cè)系統(tǒng) 堆垛機(jī)列 認(rèn)址系統(tǒng) S7200 PLC 堆垛機(jī)極限 保護(hù)系統(tǒng) 堆垛機(jī)層 認(rèn)址系統(tǒng)伺服控制系統(tǒng)貨叉變頻系統(tǒng)層 變頻系統(tǒng) 光電碼盤(pán) 貨叉運(yùn)行機(jī)構(gòu) 層運(yùn)行機(jī)構(gòu) 列運(yùn)行機(jī)構(gòu) 圖31 堆垛機(jī)的控制方式堆垛機(jī)按電氣控制方式分類(lèi)有三種控制方式。在現(xiàn)有的條件下完成了設(shè)計(jì)對(duì)堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)的基本要求。 本章小結(jié)本章在對(duì)堆垛機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法分析的基礎(chǔ)上，提出了有限元分析軟件，起到了至關(guān)重要的作用，采用新產(chǎn)品進(jìn)行校核的新的設(shè)計(jì)方法。當(dāng)重量超過(guò)額定的重量時(shí)，電源會(huì)自動(dòng)切斷。比如突然斷電這種意外發(fā)生的時(shí)候，電機(jī)會(huì)掉電自鎖，并保持?jǐn)嚯姞顟B(tài)，直到意外排除人工恢復(fù)。在取到貨物后，先貨叉回中位，后載貨臺(tái)下降到低位，再堆垛機(jī)水平行走。 安全保護(hù)部分1) 終端限位保護(hù) 在堆垛機(jī)的水平方向，不僅設(shè)置了行程限位開(kāi)關(guān)，而且在導(dǎo)軌的兩端安裝有機(jī)械擋護(hù)塊，雙重防護(hù)保證堆垛機(jī)在水平行走過(guò)程中不沖出軌道；在立柱的上下端分別安裝有限位開(kāi)關(guān)，并且制作了防沖頂和防墜底的裝置來(lái)預(yù)防堆垛機(jī)在垂直升降過(guò)程中控制失靈，造成沖頂和墜底的危險(xiǎn)；在貨叉的伸出終端設(shè)置硬限位，來(lái)控制貨叉伸縮的行程2) 電氣聯(lián)鎖保護(hù) 堆垛機(jī)在巷道中行走，擁有三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，如果三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)不好的話，會(huì)導(dǎo)致堆垛機(jī)貨叉跟貨架或貨物的碰撞，造成不良后果[13]。根據(jù)特點(diǎn)的不同采用鏈條提升方式比采用卷?yè)P(yáng)筒式更平穩(wěn)。 為了減小載貨臺(tái)在升降過(guò)程中同立柱導(dǎo)軌之間的震動(dòng)和產(chǎn)生的噪音，主要采取如下措施：(1)選用 PPVC 材料制作導(dǎo)向輪；(2)固定導(dǎo)向輪的導(dǎo)輪架要做成可調(diào)的，在安裝時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，調(diào)整導(dǎo)向輪同立柱導(dǎo)軌之間的間隙。 它的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要考慮在滿(mǎn)足對(duì)貨叉和貨物的支撐剛度的前提下，盡可能的減輕其重量，按照載貨臺(tái)的承載參數(shù)和貨物托盤(pán)的尺寸，載貨臺(tái)體選用 100 100mm的方鋼，采取焊接的方式制成。貨叉合攏時(shí)尺寸 800mm 小于巷道寬度 1000mm，貨架上貨物頂部距上位貨位之間有 60mm 間隙滿(mǎn)足微抬和微降間隙要求，貨物頂部距上位貨物托盤(pán)底部距離為 220mm 滿(mǎn)足貨叉的存貨物間隙，所以本次設(shè)計(jì)的貨叉能夠滿(mǎn)足堆垛機(jī)在巷道中行走并且自動(dòng)存取貨物的功能。其工作原理如下：下叉固定在載貨臺(tái)上，貨叉電機(jī)帶動(dòng)動(dòng)力輸入軸驅(qū)動(dòng)下邊大齒輪，經(jīng)過(guò)齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，最終實(shí)現(xiàn)中叉相對(duì)于下叉水平行走 400mm，上叉相對(duì)于下叉行走 800mm，以達(dá)到貨叉行程倍增的目標(biāo)。 貨叉的傳動(dòng)方式有很多種，常見(jiàn)的有：齒輪齒條傳動(dòng)及鏈輪傳動(dòng)和齒輪齒條傳動(dòng)相結(jié)合的方式等[11]。兩邊的導(dǎo)向輪采用金屬輪外裹 PPVC 材料的方式制作，即保證了導(dǎo)向輪的剛度也有效的減小行走過(guò)程中的噪音。下橫梁兩側(cè)靠近端面位置分別安裝有兩個(gè)導(dǎo)向輪，對(duì)堆垛機(jī)水平行走起到很好的方向?qū)д饔肹9]。 圖21 水平行走機(jī)構(gòu)堆垛機(jī)的行走機(jī)構(gòu)，主要由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電氣控制柜、減速機(jī)、主、從動(dòng)輪、導(dǎo)向輪及下橫梁等部分組成。（4）減少堆垛機(jī)工作過(guò)程中的噪音，為工作人員提供一個(gè)好的工作環(huán)境。(2) 具 有 安全 防護(hù) 裝置，例 如：斷繩 保護(hù) 裝置、沖 頂保護(hù) 裝 置、過(guò)載 保 護(hù) 裝置 等。 5 2 堆垛機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)2 堆垛機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu) 堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案堆垛機(jī)是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中的重要的物流運(yùn)輸設(shè)備，它受控于上位機(jī)，穿梭于立體貨架之間，主要承擔(dān)貨物的出庫(kù)、入庫(kù)和移庫(kù)等任務(wù)。與此同時(shí)，隨著經(jīng)濟(jì)全球化步伐日益加快和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，物流在經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中的重要性已經(jīng)日益凸現(xiàn)，物流人才的需求也在日益增長(zhǎng)。接下來(lái)的幾十年科學(xué)家和工程師們不斷努力創(chuàng)新，我國(guó)2015 年底擁有的數(shù)量已經(jīng)超過(guò) 3000 座，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)也從高速發(fā)展階逐漸段步入了成熟應(yīng)用階段。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)是近年國(guó)際上快速發(fā)展起來(lái)的一種新型物流倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)施，具有準(zhǔn)確高、自動(dòng)化程度高、安全可靠、功能齊全等優(yōu)勢(shì)，并成為工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家倉(cāng)儲(chǔ)建設(shè)的發(fā)展潮流。隨著現(xiàn)代物流的快速發(fā)展，一方面，物流自動(dòng)化和信息化程度不斷提高；另一方面，土地成本和人工成本的提高也使企業(yè)產(chǎn)生了讓倉(cāng)庫(kù)向自動(dòng)化方向發(fā)展的十分迫切的需要。堆垛機(jī)實(shí)物圖如圖12 圖12 課題研究的目的和意義倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)是現(xiàn)代物流發(fā)展的重要指標(biāo)，倉(cāng)儲(chǔ)在物流系統(tǒng)中起著非常重要的作用。 目前堆垛機(jī)技術(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家都把著力點(diǎn)放在開(kāi)發(fā)性能可靠的新產(chǎn)品和采用新技術(shù)的穩(wěn)定性上。最近幾年國(guó)內(nèi)的自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)中的堆垛機(jī)技術(shù)也與時(shí)俱進(jìn)，堆垛機(jī)也在結(jié)構(gòu)、減噪技術(shù)、安全運(yùn)行、速度和精度指標(biāo)上有了很大的提高，并在機(jī)械制造、食品生產(chǎn)、鐵路、船舶、航空、礦業(yè)、煙草等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。在1970年運(yùn)貨高度可達(dá)40米的堆垛機(jī)（其由貨架支承，軌道固定）問(wèn)世。從1967年開(kāi)始，工業(yè)剛起步的日本就掌握了安裝高度為25米高度堆垛機(jī)的技術(shù)。巷道式堆垛機(jī)它的運(yùn)行軌道一般鋪設(shè)在地面上（這樣可以大大減少承重的來(lái)料），堆垛機(jī)的承重和行走則依靠的是下部的機(jī)械滑輪，其運(yùn)行軌跡是直線型巷道堆垛機(jī)。伴隨著工業(yè)革命的逐步發(fā)展，各工業(yè)國(guó)家都開(kāi)始研究與生產(chǎn)堆垛機(jī)，多用于起重和運(yùn)送貨物。在二十世紀(jì)七十年代到八十年代間，巷道式堆垛機(jī)以及各種移動(dòng)式貨架開(kāi)始運(yùn)用于自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中，這使得物流運(yùn)輸?shù)臋C(jī)動(dòng)性大大提高，因此堆垛機(jī)的發(fā)展也越來(lái)越快[6]。在1970年左右巷道是堆垛機(jī)在我國(guó)得到了迅猛發(fā)展，在這之前我國(guó)早就開(kāi)始研究采用巷道式軌道堆垛機(jī)在立體倉(cāng)庫(kù)中的應(yīng)用。 堆垛機(jī)的發(fā)展隨著自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的應(yīng)用范圍和技術(shù)手段不斷發(fā)展和完善，其在現(xiàn)代物流體系中起著越來(lái)越重要的作用。 ②曲線運(yùn)行型堆垛機(jī)又叫轉(zhuǎn)軌堆垛機(jī)，其行走輪與下橫梁是通過(guò)垂直軸鉸接的，可以自行地從一個(gè)巷道轉(zhuǎn)移到另外一個(gè)巷道，因此能夠在環(huán)形或其它曲線軌道上行走，完成存取貨物的功能[5]。 ①直線運(yùn)行型堆垛機(jī)，其軌道是直線的，堆垛機(jī)只能在其直線軌道上行走，不能自行的從一個(gè)巷道換到另外一個(gè)巷道。不過(guò)這種結(jié)構(gòu)的堆垛機(jī)由于整體重心偏，并且在水平行走啟動(dòng)和停車(chē)過(guò)程中容易產(chǎn)生巨大沖擊而使機(jī)架產(chǎn)生大的變形和局部應(yīng)力集中，極大的限制了它的使用范圍，僅僅適合應(yīng)用在載重輕、低速的場(chǎng)合。 ②單立柱堆垛機(jī)有上、下橫梁組成。 ①雙立柱結(jié)構(gòu)堆垛機(jī)的機(jī)架由上橫梁、下橫梁和兩根立柱組成，整體呈方框形。 不過(guò)在立體倉(cāng)庫(kù)應(yīng)用中，堆垛機(jī)最常見(jiàn)的分類(lèi)方式是按運(yùn)行方式和結(jié)構(gòu)來(lái)分類(lèi)[4]。 按現(xiàn)行機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，堆垛機(jī)可分為：有軌巷道堆垛機(jī)、無(wú)軌堆垛機(jī)和橋式堆垛機(jī)。 5) 節(jié) 省 能 源 及 人 力 消 耗：自 動(dòng) 化 倉(cāng) 庫(kù) 采 用的 是380V交 流電 的 潔凈 能 源，并 且 自 動(dòng)堆 垛機(jī)取 代了傳 統(tǒng)倉(cāng)儲(chǔ) 里的叉 車(chē) 等存 取裝 備，減 少了 人的 參與。 3 ) 大 大 提 高 管 理 效 率 ： 由 于 立 倉(cāng) 庫(kù) 系 統(tǒng) 的 出 庫(kù) 、 入 庫(kù) 、 盤(pán) 存 等 倉(cāng) 儲(chǔ) 程 序 均 實(shí) 現(xiàn) 了 全 自 動(dòng) 管 理 并 跟 生 產(chǎn) 系 統(tǒng) 及 銷(xiāo) 售 、 采 購(gòu) 、 財(cái) 務(wù) 等 系 統(tǒng) 無(wú) 縫 對(duì) 接 ， 不 但 提 高 了 存 儲(chǔ) 及 生 產(chǎn) 效 率 ， 并 能 極 大 程 度 地 提 高 整 體 管 理 效 率 和 倉(cāng) 儲(chǔ) 的 合 理 化 ?，F(xiàn)代自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的概念圖如圖11 圖11 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的優(yōu)越性自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)在現(xiàn)代物流、貯存、管理中占有極重要的地位。到1986年它已擁有大小立體倉(cāng)庫(kù)5800座，占世界總數(shù)一半以上。于1950年美國(guó)研制成功的手動(dòng)控制的橋式堆垛起重機(jī)被認(rèn)為是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的雛形；經(jīng)過(guò)大約10年的時(shí)間，其又研制出了人工操作的巷道式堆垛機(jī)，并于1963研制成功了世界上最早的全自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)：它運(yùn)用電子計(jì)算機(jī)控制倉(cāng)庫(kù)的運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)了倉(cāng)庫(kù)的自動(dòng)化控制。其技術(shù)水平與先進(jìn)國(guó)家的差異主要在于高速性、工藝性和可靠性等方面。其始于 2006 年，每年市場(chǎng)需求平均達(dá)到 90 套左右，到 2010 年底，全國(guó)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)數(shù)量能達(dá)到 2000 座左右。這一時(shí)期立體庫(kù)得到了廣泛應(yīng)用，每年大約有60套的增長(zhǎng)，除去拆除的技術(shù)落后的到 2005 年超過(guò)600套。第三階段為高速發(fā)展階段。 第二階段為較初級(jí)發(fā)展階段。從研究與應(yīng)用上來(lái)看，我