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• 關鍵詞： 堆垛機
• 摘要：文章通過對自動化物流系統的關鍵設備堆垛機進行了研究，改進了堆垛機的變頻調速方式和超尺寸檢測系統，提高了堆垛機的運行效率。

　　玉溪紅塔集團的自動物流系統自投入使用以來，整套系統運行基本正常，保證了卷煙生產和卷煙銷售工作的順利進行。經過八年多的運行，隨著對系統的不斷了解和認識的提高，我們發現系統還是存在著一些不太完善的地方，假如對它進行一些技術改造，將可以提高系統的工作效率，可以更好地為卷煙生產和卷煙銷售做好服務。文章將對堆垛機的變頻改造作進一步的研究。
1　堆垛機簡介
　　自動化立體倉庫的出現是物流技術的一個劃時代的革新。它不僅徹底改變了倉儲行業勞動密集、效率低下的落后面貌，而且大大拓展了倉儲的管理概念，并使倉儲管理由簡單的保管型向綜合的流通型方向發展。堆垛機是自動化立體倉庫的主要搬運設備，是實現立體倉庫高效、安全、可靠運行的關鍵機構之一。它在高層貨架的巷道內來回穿梭運行，負責貨物在立體倉庫貨位的存放和取出。玉溪紅塔集團生產二部的物流系統共有八臺堆垛機，其中三臺輔料堆垛機、五臺成品堆垛機。由于輔料的堆碼比較緊密，重量也比較輕，工作效率較高。下面主要對成品堆垛機進行分析研究。

2　堆垛機存取成品的不可靠因素分析及改造方案
　　在自動物流的正常作業過程中，堆垛機在存取整托盤卷煙成品時，常常會發生整托盤成品歪斜的故障，甚至會發生整盤成品從高架上翻倒下來，究其原因主要有幾個方面：一是堆垛機的提升控制方法落后，在水平和縱向的定位不準，造成倒塌。二是堆垛機超尺寸檢測系統不完善造成成品翻倒。三是由于其他各種因素造成成品翻倒，第三種情況由于所占比例非常小，故不在文章分析之列。
2.1　堆垛機提升控制方法落后造成成品倒塌現象分析
原來設計堆垛機的載貨臺提升控制是由提升電機直接驅動，由于是直接驅動，載貨臺與成品卷煙在堆垛機運行起步時有一個速度突變，即從0m／min到最高速的60m／min。根據物體運動的規律，相鄰的兩個物體在速度突變時，會產生相對位移，在此主要是成品與成品之間會產生滑動，造成倒塌。二是在減速階段，在即將到達預存取貨位時，堆垛機的速度又從60m／min到0m／min，由于又是突變，煙箱之間又會產生相對滑動。同時，堆垛機在水平和垂直方向上也造成定位誤差。堆垛機的伸叉伸出時會頂在貨架上，也造成倒塌。在實際使用中，盡管發生這種現象的頻率不太高，但每次倒塌卻造成很大的損失，一方面損壞了卷煙成品，另一方面給庫區設備及工作人員的人身安全帶來極大威脅。所以，降低煙箱倒塌事故率，提高堆垛機的運行效率，是我們的技改方向。

2.2　堆垛機提升控制方法落后改造
　　從上面的分析可以看出，堆垛機提升系統控制的主要問題是沒有速度過度。為了解決這個問題，我們制定了一套改進方案，為堆垛機進行變頻器改造。經過方案論證和查閱相關資料，決定選定羅克韋爾(rockwell)公司的1336FORCE為備選變頻器。
變頻器的工作原理：1336FORCE變頻器由主電路和控制電路構成，主電路包括整流電路和逆變電路，主電路把工頻電流(50Hz或60Hz)變換成工作所需頻率的交流電流，以實現電機的變速運行。變頻器輸入輸出波形是由其工作原理決定的，變頻器的工作原理與電機的選擇、周圍設備的配置及其電流、電壓的測量等有緊密的關系。
圖1為加裝變頻器后的工作原理圖，經過改造后，堆垛機的提升速度控制過程從原來的一個變成三個，即低頻啟動階段、正常提升階段、低頻停止階段。從而避免了速度突變，保障了設備和成品的安全。加裝變頻器改造后堆垛機具有以下優點：避免了電壓和頻率的突變，減少了工頻電壓對電機的沖擊；提高了堆垛機提升時的平穩性；增加了系統的安全性。
2.3　堆垛機的超尺寸檢測系統不完善造成的成品翻倒現象分析
　　為了保障在卷煙成品在出入庫過程中的安全，堆垛機原來設計有超尺寸安全檢測。堆垛機的超尺寸檢測系統由10組對射式傳感器組成。10組傳感器分布于卷煙成品的兩側的外形支架上，其中在每側面相應的位置安裝有5組，如圖2所示。圖2是左側面上傳感器的分布情況。圖中，S4-S4′用于檢測成品煙或空托盤是否超高；S1-S1′，S2-S2′，S3-S3′三對檢測器用于檢測垂直側面是否超出預定尺寸。由于垂直面檢測是在卷煙成品的裝卸過程中完成，超尺寸檢測準確，沒有盲區。S5-S5′檢測器用于檢測斜面超尺寸，可見，圖中所示區域1，2，3，4即為檢測“盲區”，在這些“盲區”內，超尺寸的卷煙成品不能被堆垛機的超尺寸檢測網檢測到，如圖2所示。這些沒有被檢測到的超尺寸卷煙成品，如果被擺放到貨架上，極易被來回穿梭行走在巷道內的堆垛機在存取貨物時發生碰撞，從高空掉落。
2.4　堆垛機超尺寸檢測系統的完善改造
　　如上所述，堆垛機超尺寸檢測系統的缺陷主要在于存在著嚴重的檢測“盲區”，部分嚴重超尺寸的卷煙成品在未經處理的情況下就被擺放到貨架上，后又被來回存取貨物的堆垛機撞倒。為了消除檢測“盲區”，我們制訂出了以“平面式”檢測方式替代原先的“點對點對射式”檢測方式的解決方案。
　　所謂“平面式”檢測方式，是相對于傳統的“點對點對射式”檢測方式而言的。即所使用的檢測器能對某一平面區域進行全面檢測而不是僅檢測這一區域內的一條線或幾條線。經過查閱相關技術資料，我們選定了一種理想的“平面式”檢測器，即模數光柵檢測器(Modular LightGrid)，MLG光柵檢測器為施耐克公司的產品。其工作原理與點對點對射式傳感器的工作原理基本一致，主體設計是由一塊發射板和一塊接收板組成。發射板向接收板發射紅外線光束，從而實現對兩塊板所構成的矩形平面內的超尺寸物體檢測。紅外線光束間的間離可以自由設定，間距的大小決定模數光柵檢測器的檢測精度。
　　通過實地測量得知，卷煙成品外加承載托盤高度為1700mm，一件煙的最小外形尺寸為240mm，所以，調整光柵間距為50mm，選擇最大檢測高度為1750mm的MLG5-1750型模數光柵檢測器作為堆垛機的超尺寸檢測器。
2.5　安裝位置的設計
　　8年多的使用情況表明，卷煙成品超尺寸的情況在前、后兩個面上很少發生，超尺寸的情形主要發生在左、右兩個側面。為了節約成本，前、后兩個面檢測與超高檢測沿用原用的四對傳感器。在左右兩個側面上各安裝一組MLG光柵檢測板。

　　通過實驗和試運行證明，技術改造以后，使用光柵檢測器來檢測卷煙超尺寸，檢測效果明顯。①能夠很好地解決超尺寸檢測有盲區、安全性不高的問題；②檢測器的抗干擾能力更強，保障系統穩定運行；③檢測器安裝簡潔、智能化更高，減少操作維修人員的查找、排除故障時間，提高設備工作效率；④改造成本不大，用較小的技改代價換來更高的設備效率。
3　結語
　　綜上所述，其實要解決堆垛機工作效率不高的方法還多，這里只是分析了其中的一種，更多的內容有待下一次做更深層次的研究。通過這次改造，提高了堆垛機的工作效率，降低了卷煙的損耗，充分發揮整套設備的性能，解決了自動化物流系統效率不高的瓶勁問題。為后來在此方面研究者奠定了一定的基礎。