1、 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 中 文 摘 要自动垂直提升仓储系统是集光、机、电、微机控制、数据库为一体的新型产品。自动垂直提升仓储系统主要用于电子元器件、标准件、标准工具、数控机床刀柄和小型货物的储存和管理。具有外形美观,占地面积小,存储量大，存取操作方便,便于管理等特点。是一些具有一定经济实力的企业改造首选设备。自动化仓储系统是由电脑控制处理设备，记忆物料存放的位置，利用自动化控制系统、自动存取臂与条形码扫描设备，不需人工拣货或上架，通过电脑控制可自动存取货物的系统。其优点为节省空间和人力，为提高作业效率 。是一3些具有一定经济实力的企业改造首选设备。关键词 仓储系统 产品结
2、构总体 垂直升降机构 托盘组件 拨叉运动 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 外 文 摘 要Title An automatic vertical storage systems to enhance theProgram and key components of the design argumentAbstractAutomatic vertical storage system upgrade is a light, mechanical, electrical, computer the database is one of the new product. Automati
3、c vertical storage system is mainly used to enhance electronic components, standard parts, standard tool, numerical control machine tool holder and small cargo storage and management. Has beautiful shape, small size, storage capacity, access to convenient operation, easy management. Some with a cert
4、ain economic strength of enterprise transformation device of choice into account. Automated warehousing system is computer-controlled processing equipment, memory storage location of materials, use of automatic control system, automatic access to arms and bar code scanning equipment, without manual
5、picking or shelves, and through the computer control system of automatic access to the goods. The advantages of saving space and manpower, to improve operating efficiency. Some have a certain economic strength of first choice for business transformation.Keywords Storage Systems Overall product struc
6、ture Vertical lifting mechanism Pallet components Fork movement毕 业 设 计 （ 论 文 ） 第 1 页 共 28 页目录1 引言.22 现状.23 发展趋势.34 国内外自动仓储系统的研究.34.1 国外自动仓储系统的研究.34.2 国内自动仓储系统的研究.45 产品简介.45.1 仓储系统的主要功能.45.2 自动垂直提升仓储系统组成.56 产品结构总体.56.1 各机构的动作顺序.56.1.1 取货物.56.1.2 存放货物.66.2 主体.66.3 垂直升降机构.66.4 水平存取机构.66.5 关开门机构.76.6 托盘
7、组件.76.7 刀架组件.76.8 产品结构总体设计中主要的难题和解决方法.76.8.1 拨叉运动的实现.76.8.2 托盘组件的设计.117 关键零部件的设计与校核.127.1 链轮的设计与校核.127.2 轴的设计与校核.157.2.1 输入轴的设计.157.2.2 输入轴的校核.17总结.25致谢.26参考文献.27毕 业 设 计 （ 论 文 ） 第 2 页 共 28 页1 引言 自动垂直提升仓储系统是集光、机、电、微机控制、数据库为一体的新型产品。自动垂直提升仓储系统主要用于电子元器件、标准件、标准工具、数控机床刀柄和小型货物的储存和管理。具有外形美观,占地面积小,存储量大，存取操作方
8、便,便于管理等特点。自动化仓储系统是由电脑控制处理设备，记忆物料存放的位置，利用自动化控制系统、自动存取臂与条形码扫描设备，不需人工拣货或上架，通过电脑控制可自动存取货物的系统。其优点为节省空间和人力，为提高作业效率 。是一3些具有一定经济实力的企业改造首选设备。2 现状当前我国自动化仓库使用中存在的主要问题是利用率低、效果不明显、规模不确定、优势不突出，使许多库场资源闲置，特别是一些产品批量小而单一的生产企业实现仓库自动化，库场设施设备资源闲置与重复配置矛盾突出。追究其原因主要是以下的几个方面： a.没有做好仓库建设和规划的充分调查分析工作 这就使得自动化仓库在建设前的设计和规划中，存在着重
9、大的决策问题。为了自动化而自动化，没有对其必要性进行研究和分析，在建设完成之后才发现在实际的利用中对于自动化的要求很低，利用率很小。 b.对提高仓库作业机械化、自动化的思想认识不足 由于认识不足，对配备的装备不愿使用，思想观念仍停留在人工作业的基础上，对新型的自动化仓库信心不足，并没有把自动化仓储放在一个重要的地位上，从而在思想上放弃了自动化仓储的研究和使用 。 4c.由于外部因素和形势的变化 收发任务的变化、作业量的变化、货物种类的变化，但是仓库设备和管理系统没有跟着变化和升级，久而久之就失去了原有的市场，仓库处于一种闲置状态。 d.人员素质跟不上 不注重机械操作人员和维修人员的培训，操作维
10、修人员缺乏，使现有装备发挥不出应有的作用。在新建库房设计时没有考虑后续的维护和开发，限制着设备的使用、自动化水平的提高。安装后，部分系统失灵损坏，配件和售后服务跟不上，维修十分困难 。5毕 业 设 计 （ 论 文 ） 第 3 页 共 28 页3 发展趋势a.自动化程度不断提高。近年来，采用可编程序控制器（PLC ）和微机控制搬运设备的仓库和采用计算机管理与 PLC 联网控制的全自动化仓库在仓库中的比重不断增加。日本 1991 年投产的 1628 座自动化仓库中，64%是计算机管理和控制的全自动化6仓库。在生产企业，自动化仓库作为全厂计算机集成制造系统（CIMS）的一部分与全厂计算机系统联网的应
11、用也日渐增多，成为今后的趋势 。 7b.与工艺流程结合更为紧密。AS/RS 自动化仓库与生产企业的工艺流程密切结合，成为生产物流的一个组成部分，例如，柔性加工系统中的自动化仓库就是一个典型例子。在配送中心，自动化仓库与物品的拣选、配送相结合成为分配中心的一个组成部分 。 8c.储存货物品种多样化。大到长 6m 以上、重 410t 的钢板、钢管等长大件，小到电子元器件，还有专门用作汽车储存的高架仓库等均已出现。 d.提高仓库出入库周转率。除管理因素外，技术上主要是提高物料搬运设备的工作速度。巷道堆垛起重机的起升速度已达 90m/min，运行速度 240m/min，货叉伸缩速度达 30m/min，
12、在有的高度较大的高架仓库中，采用上、下 2 层分别用巷道堆垛机进行搬运作业的方法提高出入库能力。 e.提高仓库运转的可靠性与安全性，降低噪声。在自动控制与信息传输中采用高可靠性的硬、软件，增强抗干扰能力；采用自动消防系统，货架涂刷耐火涂层；开发新的更可靠的检测与认址器件；采用低噪声车轮和传动元件等。 f.开发可供实用的拣选自动化设备和系统。在拣选作业自动化方面正加紧研究开发，但尚未真正达到能可靠地实用的阶段。目前，提高拣选作业自动化程度的途径主要仍限于计算机指导拣选，包括优选作业路线、自动认址、提示拣选品种和数量等等，而拣选动作大多仍由人工完成 。 9当前，如何合理规划和设计自动化立体仓库，如
13、何实现仓库与生产系统或配送系统的高效联接，已经成为 21 世纪的重要研究课题。 4 国内外自动仓储系统的研究4.1 国外自动仓储系统的研究自动仓储系统 AS/RS 的出现和发展是第二次世界大战以后生产和技术发展的结毕 业 设 计 （ 论 文 ） 第 4 页 共 28 页果。50 年代初，美国出现了采用桥式堆垛起重机的仓库，50 年代末 60 年代初出现了司机操作的巷道式堆垛起重机，1963 年美国首先在仓库业务中采用计算机控制，建立了第一座计算机控制的高架仓库。此后，AS/RS 在美国和欧洲得到迅速发展。60 年代中期以后，日本开始兴建高架仓库，而且发展速度越来越快，成为当今世界上拥有高架仓库
14、数量最多的国家 。104.2 国内自动仓储系统的研究我国对自动化仓储系统及其专用的物流搬运设备的研究开发开始得并不晚，早在 1963 年就开发试制成功了第一台桥式堆垛起重机。70 年代中期，我国开始开发研究采用巷道式堆垛起重机和高架叉车的高架仓库。1980 年，我国第 1 座自行研制完成的自动化高架仓库投产。以后，高架仓库在我国得到了迅速的发展 。目前我国已建成的立体仓库约有 300 余座，分布在汽车、化工、电子、机械、烟草、军队后勤等各行业和部门。目前国内对自动化仓储系统的需要不断增加，自动化仓储系统的建设在我国方兴未艾 。125.产品简介自动垂直提升仓储系统是集光、机、电、微机控制、数据库
15、为一体的新型产品。自动垂直提升仓储系统主要用于电子元器件、标准件、标准工具、数控机床刀柄和小型货物的储存和管理。具有外形美观,占地面积小,存储量大，存取操作方便,便于管理等特点。是一些具有一定经济实力的企业改造首选设备。5.1仓储系统的主要功能a.存取功能：自动垂直提升仓储系统可以按操作者要求存取货物，完成货物的存取动作。b.记忆功能：自动垂直提升仓储系统具有一定的记忆功能（货物的存放位置，货物的型号规格、货物的数量等） 。c.识别功能：自动垂直提升仓储系统能自动测量货物的高度，并根据货物的高度自动调整托盘的摆放间隔。毕 业 设 计 （ 论 文 ） 第 5 页 共 28 页d.自动保护功能：自
16、动垂直提升仓储系统具有安全保护、过载保护、失电保护等功能。e.数据库管理：自动垂直提升仓储系统具有数据的存储和处理功能。5.2 自动垂直提升仓储系统组成自动垂直提升仓储系统主要由产品结构总体、电气总体、软件总体、外接电脑及打印机组成。6.产品结构总体产品结构总体由 11 种部件、60 种组件、252 种专用零件（钣金零件 132 种）组成。主要结构部件有主体、垂直升降机构、水平存取机构、关开门机构 、托盘组件、刀架组件、操作面板、存取附件。产品结构总体承担仓储系统主要机构运动、货物储存、结构连接的功能。6.1 各机构的动作顺序6.1.1.取货物当操作者需要货物时，首先在电脑中查询该货物在仓储系
17、统中的具体位置（托盘编号） ，在电脑或操作面板上发出指令（取该货物所在托盘） ，垂直升降机构中电机1 启动，通过同步带和同步带轮将水平存取机构处于所取托盘相应位置，垂直升降机构中电机 1 停止，水平存取机构中的电机 2 启动，通过链轮、链条和和拔叉平面运动将托盘从主体上拖到水平存取机构上，电机 2 停止；再次启动垂直升降机构中电机 1 启动将水平存取机构处于与门相应的位置，电机 1 停止；启动关开门机构中的电机 3 将门打开；再次启动水平存取机构中电机 2，将托盘从水平存取机构上推到取货窗口，再次启动关开门机构中的电机 3 将门关闭。操作者从取货窗口的托盘上取出相应的货物。各机构的动作顺序均由
18、传感器和软件控制。6.1.2 存放货物毕 业 设 计 （ 论 文 ） 第 6 页 共 28 页存放货物各机构的动作顺序与 a.取货物相反。货物放入托盘，经窗口进入水平存取机构时，测高光幕自动测量货物的高度，软件系统根据所测的货物高度自动调整托盘的存放间距。6.2 主体主体是产品结构总体的主要结构组件，是用来固定运动机构和储存货物的,外形尺寸 2180x2310x3950。主体采用框架式结构，用八根带底座和调节螺栓的立柱为骨架,用背板,面板和导轨等钣金件将其连成一体,底座是整个仓储系统的支点,调节螺栓用于调节整个产品的垂直和平行。主体中的结构件大部份为钣金件，外表结构件采用镀锌钢板表面子静电喷塑
19、(立柱 B12 中海(铁)蓝 GSB05-1426-2001,其它 GY09 冰灰 GSB05-1426-2001)，内部结构件采用表面镀锌钢板切口浸清漆处理。导轨零件采用不锈钢冷轧钢板。各结构件之间采用镀锌纯化螺栓和螺钉连接。主体结构内有存放托盘组件的导轨（水平导轨，在水平导轨内托盘组件呈抽屉式叠加放置） 、引导水平存取机构上下运动导轨（垂直导轨） 、引导开关门运动的导轨、控制水平存取机构制上下运动距离的上下限位组件、计数光尺。6.3 垂直升降机构垂直升降机构由底座、电动机+减速器 pk06-18.29-2.2/4p-M5-J2、传动轴、和两组主动同步带轮、同步带(50x14x3.5)、从动
20、同步带轮组成。电动机的功率为2.2KW、1400rpm，同步带轮的转速为 78rpm。电动机、减速器、传动轴、主动同步带安装在底座上，底座固定在主体的下方。从动同步带固定在主体的上方，主从同步带轮用同步带连接，同步带的两端固定在水平存取机构两端的左右侧板组件的夹紧器上。通过电动机的正反转，实现水平存取机构的上下移动，固定在主体上的限位组件限制水平存取机构的上下极限位置。6.4 水平存取机构毕 业 设 计 （ 论 文 ） 第 7 页 共 28 页水平存取机构由电动机+减速器（SFK04-23.2-0.75/4P-M1-J2）左右侧板组件、护板组件、支架组件、拨叉组件和夹紧器组件组成。电动机的功率
21、为 0.75KW，转速为 1400rpm，经减速器后的转速为 69rpm。动作的实现：动力经减速器、轴传到链轮组，经链条使固定在链条四组拔杆作平面运动。利用链条的正、反向运动时拔杆的不同运动轨迹完成托盘存放和取出动作。整个水平存取机构由垂直升降机构的同步带拖动沿主体上的导轨作上下运动。水平存取机构的运动距离，由安装在水平存取机构上的光电开关和固定在主体的光尺来控制。6.5 关开门机构关开门机构由电动机（100W 1/8 HPx4p） 、转动轴、门组件、导轨、限位开关和两组主从同步带轮、同步带组成。上下门组件分别固定在同步带不同边，当同步带运动时，门组件沿着导轨作相向运动，实现开关门动作。电动机
22、（100W 1/8 HPx4p）是三相齿轮减速电机，可进行变频调速，改变关开门的速度。6.6 托盘组件托盘组件是仓储系统存放物品、存取物品的主要零件。采用 2mm 镀锌钢板折弯铆接而成，零件切口表面浸清漆处理。单件托盘设计载重为 200Kg。6.7 刀架组件刀架组件是仓储系统改为数控机床刀具库的主要组件. 由托盘支架、刀柄套组成。其刀柄套结构尺寸可根据用户的刀柄规格设计。托盘支架由钢板折弯焊接、表面静电喷塑而成。6.8 产品结构总体设计中主要的难题和解决方法6.8.1 拨叉运动的实现拨叉的运动轨迹是水平存取机构能否实现存取动作，也是仓储系统能否实现存取功能的关键。经分析我们将拨叉的运动分为三部
23、份：a.拨叉插入托盘组件导槽,到毕 业 设 计 （ 论 文 ） 第 8 页 共 28 页推或拉托盘组件前;b.拨叉推或拉托盘组件到停止推或拉动作;c. 拨叉停止推或拉托盘组件到拨叉脱离托盘组件导槽。a、c 两部拨叉作平面运动；b 拨叉作平面移动。（因拨叉脱离托盘组件导槽到插入托盘组件导槽，拨叉的运动不起作用）经反复推敲和计算，我们将拨叉下图一形状。水平存取机构的两端支架组件设计为图二所示形状。由图三可以看出，连接拨叉的双排滚子链一、二是同节距等长的，且同步运动。双排滚子链一、二分别固定在尺寸与距离完全相同链轮组上，两链轮组在 Z 方向相差 100MM。拨叉上两销孔分别与双排滚子链一、二连接（活动连接）为消除制造误差的影响，拨叉上中间的孔为腰形孔。当双排滚子链一、二作同步正反向运动时，拨叉 I、II 分别上 a、b、c 三步动作，以完成机构的存取功能。图一 拨叉
