剪式液压升降直线穿梭车在物流系统中的应用分析

李增文/文

剪式液压升降直线穿梭车在物流系统中的应用分析

李增文/文

传统的直线穿梭车在物流行业中的应用一般为从同一高度的不同站点取放托盘货物，本文基于直线穿梭车的设计理论，介绍了传统直线穿梭车搭载了剪式液压升降平台后在物流系统中的应用，并对其进行了分析，旨在解决直线穿梭车从不同高度站点取放托盘货物的问题，且结构简单，承载大，故障率低，系统比较稳定。

剪式液压升降台、直线穿梭车、物流系统

一、剪式液压升降直线穿梭车在物流系统中的应用介绍

剪式液压升降台

随着工业4.0时代的到来，越来越多的企业开始尝试进入一个新的物流时代，目的是减少劳动力，提高生产率，增强其在市场的竞争力。然而这种趋势的推进势必对自动化物流系统提出了更高的要求，比如一些家具行业、汽车零部件行业、造纸行业、纺织行业等等，其原材料或成品单元重量和体积大且部分形状不规则,基本需求为从原材料卸车开始到成品发货装车，中间的所有环节全部实现自动化，其中无论对物流系统的承载能力和工艺流程，还是对设备的效率都提出了更高的要求。直线穿梭车在整个物流系统中的应用非常广泛，而如何实现不同高度站点的取放货物，尤其是面对站点多，流量需求大的情况，剪式液压升降台配合直线穿梭车是一个很好的选择，既解决了不同高度站点取放货物的问题，又解决了由于载重大而选用较大零部件引起的设备尺寸增大的问题，同时解决了由于站点较多，流量需求大带来的设备数量增多，投资成本增大的问题。剪式液压升降直线穿梭车因为结构简单，举升力大，升降平稳，噪音低，满足不同行业的需求。图1是其在某项目上连接立库出库端和装车机器人装车端的输送设备的应用平面图，货架出库端为低位站点，装车机器人装车端为高位站点，升降高度及承载重量由剪刀叉的臂长和液压缸的型号及行程综合决定，此设备结构简单，适用范围广。

二、剪式液压升降直线穿梭车的优缺点

优点：1.不仅能使直线穿梭车横向移动、而且可以实现货物的顶升下降；

2.在需要顶升的情况下，承载货物的能力范围大大扩大，且结构紧凑。

3.结构简单，故障率低，易于控制，便于维护。

4.投资成本较低。

缺点：由于穿梭车运行非常频繁，需要加强日常维护，及时更换易损件，保证液压系统无渗油漏油现象，避免对环境造成污染。

三、剪式液压升降直线穿梭车的结构及工作原理

剪式液压升降直线穿梭车是在传统的直线穿梭车的基础上搭载了剪式液压升降机构，从而可以使直线穿梭车完成不同站点不同高度货物的输送。它根据预定的物料流程，在电气控制系统的控制下自动接取上游输送来得物料托盘，进行水平移动、垂直升降后，向下游输送设备输送物料托盘，同时可逆方向运行。其外连接设备主要为辊式、链式输送机等，此设备结构简单，承载大，尤其是在载重量需求大的场合更能体现出它的优势，且正因为它结构简单，所以故障点较少，运行更稳定。在输送路径远，效率满足需求的情况下，相对于连续输送设备易于控制，成本更低。其主要由运行机构、剪式液压升降机构、输送系统、轨道系统、电器装置及控制系统等组成，结构如图2所示。

剪式液压升降机构主要由液压站、液压缸及管路、剪式铰架板、工作台面、底座组成（如图3）。由于升降台是一种平面连杆机构，起升高度和台面互相关联。如果设计不当，便会发生干涉，要不闭合高度过大，要不起升高度达不到要求，如果球铰耳环与内臂上耳板的铰支点E位置不合适，就会影响起升力的大小和液压缸的尺寸。所以在设计过程中，要反复推算设备各结构尺寸及内外臂仰角和液压缸轴线的倾斜角，其中液压缸轴线倾斜角和内外臂仰角成正比关系，而液压缸推力随着内外臂仰角的增大，先减小，而后趋于稳定，最后逐渐增大，三者之间的关系满足下面曲线关系（图4）。

图1：剪式液压升降直线穿梭车在物流系统中的应用平面图

图2：剪式液压升降直线穿梭车的结构及应用

图3：剪式液压升降台结构图

图4： 剪式液压升降机构变量关系曲线

图5： 运行机构结构图

图6： 顶部取货平台示意图

运行机构主要由底盘、驱动轮组、从动轮组、导向轮组、缓冲器组成（如图5）。驱动轮组用以驱动穿梭车沿运行轨道水平运动，主要包括主动车轮，减速电机、传动轴等。采用变频器控制实现运行速度无级调速，电机安装有常闭式电磁制动电机，以确保停准精度和运行平稳。运行缓冲器设置在底盘机架体横梁两端，用于机构意外失控时，减小直线穿梭车与轨道端部车挡的冲击力。

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四、剪式液压升降直线穿梭车的扩展应用

剪式液压升降直线穿梭车上部可配置输送系统，包括链式输送机或辊式输送机；也可配置取货平台，在牛腿式货架和工作平台之间取放货物，穿梭车可运行到驶入式货架底部，通过液压升降机构顶升将货物取出，然后升降到指定高度，进入放货平台底部，液压升降机构下降将货物放在平台上，也可以逆向搬运，取货平台结构示意图，如图6。

五、电气装置和控制系统

剪式液压升降直线穿梭车主要工作原理是当上游有搬运任务时，直线穿梭车会自动运行到取货出口输送机，此过程采用条码或激光测距认址，供电方式采用安全滑触线，通讯方式采用红外通讯。对准后（小车输送对准指示灯亮），小车输送机接受上游输送发出的正转指令开始正转，同时上游输送机也开始正转，当货物到达小车输送机右探测开关时，上游输送机与小车输送机停止正转，此过程输送机的启动、减速、停止是通过光电传感器来实现的。小车完成上游取货动作后自动运行到放货口输送机，同时完成输送升降动作，对准放货口输送机后，放货口输送机开始正转，同时小车输送机接受放货口输送机的正转信号后开始正转，当货物完全到达放货口输送机后，小车输送机接受停止正转信号，结束放货动作。剪式液压升降台的升降位置是通过安装在剪支架上的行程开关调节控制的，并配有机械限位，保证升降的安全性。在小车的底盘上输送机外侧，装有外形检测装置，它是由一系列的光电传感器组成，用来检测货物是否有超长、超宽、超高的异常情况，如果有则报警，小车自动将货物运送到人工整理工位进行整理后重新完成上述动作。为了保证剪式液压升降直线穿梭车正常运行，小车具有电气连锁保护功能，小车运行和升降时，输送机运行闭锁。剪式液压升降直线穿梭车的控制是通过仓库管理联网的方式实现的，合理安排最优路径，最优时间，保证整个物流系统效率最大化。

六、结束语

直线穿梭车是自动化物流系统中的关键设备之一，而将其配置剪式液压升降功能，使直线穿梭车的应用范围更加广泛。经过在自动化物流系统中的实际应用，证明剪式液压升降直线穿梭车结构简单，故障率低，输送灵活，性能稳定，易于控制，成本低，可广泛应用于各行各业的物流系统中。

作者单位为太原刚玉物流工程有限公司