自动化物料仓库的总体设计

自动化物料仓库的总体设计

此设计的主要任务是对运输货物的堆垛机的机械设计，要完成各运动方向的传动结构，导轨的设计，电机及限位装置的选用等。

1货架

为有效利用空间，立体库的高度一般均较高，钢货架高度与立体库高度相当，按货柜的竖向尺寸钢货架被分隔成多层；为方便货物在货架上的存取，钢货架沿巷道两侧布置。

货架根据仓库的容量可以设计成巷道两边分别有36个货搁区，每边设计成6×6的规格，即水平方向有6个货搁区，垂直方向有是也有6个货搁区。货架的材料可以采用型钢。

2堆垛机

要实现货物的运输和存取，就要实现机械部分在空间三个方向的移动以及绕Z轴的转动。其分别为：(1)堆垛机在巷道上沿x方向的的水平运动，(2)载物台沿z方向的垂直升降运动，(3)货叉伸缩机构绕z方向的旋转运动，(4)货叉沿着y方向的伸缩运动。下图是本人所设计的堆垛机的机构简图。

图1.1 堆垛机的机构简图

1.托盘 2.货叉伸缩机构中齿轮齿条传动的齿条 3. 货叉伸缩机构中齿轮齿条传动的齿轮

4. 螺母 5. 螺杆 6. 旋转机构中蜗轮蜗杆传动的蜗轮 7. 水平运动方向齿轮齿条传动的齿条8. 水平运动方向齿轮齿条传动的齿轮 9.水平运动方向减速机构的圆锥齿轮 10. 水平运动方向减速机构的圆锥齿轮 11. 旋转机构中蜗轮蜗杆传动的蜗杆 12. 静导轨 13动导轨. 14. 货叉

2.1水平方向的运动

堆垛机沿巷道来回运动水平方向（X方向）的运动是在地面导轨上的运动，运动机构由电机，齿轮，齿条，导轨，缓冲装置等组成。静导轨固定在地面上，形成所谓的巷道，

齿条安装在静导轨上，齿轮和动导轨安装在堆垛机的底座上。工作时，电机通过驱动轴带动减速机构中的齿轮9的转动，从而带动与之啮合的齿轮10动，齿轮10转动又带动与之在同一根轴上齿轮8，齿轮8与齿条7啮合，这样齿轮8就在齿条7上滚动从而实现堆垛机沿水平导轨正常运行。

水平方向也应装有运行终端限速器和运行终端限位器，还有起减少碰撞而产生冲击作用的缓冲装置也是必不可少的。在存取货物时由于重心会偏离堆垛机的中心，可能会产生倾倒的危险，采取的措施可以是选用一种具有抱紧作用的导轨，因此可以选择双三角V型导轨或燕尾形导轨，在最终的设计中，本人选用了双燕尾型导轨。

2.2垂直方向的运动

垂直方向（Z方向）的提升机构可采用链条或纲绳传动来完成，还可采用螺杆螺母传动机构，本人在设计中采用螺杆螺母传动机构，其优点有结构简单，成本低，轴向刚度高，运动平稳，当设计时使螺纹升角比摩擦角小的时候，具有自锁功能。螺杆螺母传动由螺杆，螺母，导轨，电机，缓冲装置等组成。工作原理：电机输出功率通过联轴器带动螺杆5的旋转，载物台与螺母4联接在一起，螺杆5的转动带动螺母4的移动，从而也带动了载物台在垂直方向的移动，实现了对货物的垂直输送。

由于根据本设计的要求，螺杆螺母的运动情况为螺杆转动，螺母移动，因此要螺母的转动，需要有一个导向装置。导向装置可以选用凹形的圆柱导轨副，为转动，可在圆柱表面开键或加工出平面，也可采用双圆柱导轨，本人在设计中采用了双圆柱导轨。在升降的终端还应设有限位保护装置，安装在导轨上，限位保护装置上还应装有缓冲块，起防撞击作用。驱动力由步进电机来提供，之所以选择步进电机，是因为它具有转速范围大，可无级调节，很容易获得低速，尤其在起停阶段和微升阶段，步进电机本身还有制动

功能，不需设置减速器。

2.3存取货物方向的运动

存取货物方向（Y方向）的运动由货叉的伸缩来完成，因为货叉可旋转，故将货叉设计成简单伸缩即可。货叉机构由步进电机，齿轮，齿条，上叉，下叉，导轨等组成。下叉上安装有静导轨12，上叉14安装在动导轨13上，上叉13的下部装有齿条2，齿轮3的上端与齿条2啮合，当电机驱动齿轮3转动时，齿条2将沿着与齿轮3转动方向相切的方向运动，从而实现上叉4的伸缩运动。

在货叉的两端应装有限位装置，防止上货叉脱离。

2.4货叉伸缩机构绕Z轴的旋转运动

货叉伸缩机构绕Z轴的旋转运动可由蜗轮蜗杆传动机构来完成。它由蜗轮、蜗杆、齿轮、电机等组成、其工作原理：直流电机通过联轴器与减速机构相连后与蜗杆连接，电机带动蜗杆11转动，从而带动蜗轮6的转动。蜗轮6的转动实现了货叉伸缩机构绕Z轴的旋转运动。

为了使货叉伸缩机构只能在正负90度方向内的转动，应在两个极限位置各加一个限位开关，使其在所允许的工作范围内运动。