專利名稱：大跨距重載車身立體倉庫的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及的是自動化立體倉庫系統在汽車制造業領域的車身儲存及調度，屬于立體倉儲及輸送機技術領域。
背景技術：
在國內汽車制造業，大多數汽車制造廠在汽車整車裝配過程中，車身大多數都采用平面儲存方式，此儲存方式既浪費儲存立體空間又不便于輸送和系統管理，給生產及裝配帶來了諸多不便，是汽車整車裝配物流中的“瓶頸”。
實用新型內容本實用新型的目的在于針對上述存在問題，提出一種在汽車整車裝配過程中車身立體儲存輸送及自動化控制管理的大跨距重載車身立體倉庫。本自動化立體倉庫系統由大跨距高層重載貨架、多層鋼結構平臺、有軌巷道堆垛機、自動化出入庫輸送機系統、自動化控制系統、倉庫管理計算機系統、周邊圍護安全系統及其它周邊設備組成，可對集裝單元貨物實現存儲輸送及計算機管理。
按照本實用新型所提供的設計方案，由若干直立柱和垂直于直立柱并連接于直立柱間的層板構成多排、多列、多層和位的用于存放汽車車身的大跨距高層重載貨架；用于輸送貨物的多層鋼結構平臺設置在大跨距高層重載貨架)的一端，該多層鋼結構平臺由若干垂直的立柱與水平的橫桿連接而成，在每一層鋪設層板；在位于大跨距高層重載貨架一側的有軌巷道堆垛機中，在立柱的上下端連接下橫梁與上橫梁，在立柱間形成巷道，在巷道內有可以上下移動的提升裝置，在提升裝置上有載貨臺，載貨臺上有貨叉及配重，在有軌巷道堆垛機上安裝用于人員上下的爬梯及控制柜；在位于有軌巷道堆垛機一側的自動化出入庫輸送機系統中有成條狀布置的動力輥床與重載雙皮帶輸送移行機，位于重載雙皮帶輸送移行機上、并且可以在重載雙皮帶輸送移行機上水平移動的滑撬碼垛機及可以上下移動的往復式皮帶升降機，位于動力滾床間的動力回轉臺，自動化出入庫輸送機系統用于將貨物輸送至基礎倉庫，動力輥床由安裝于機架上的可轉動的傳動輥構成。
此外，本實用新型還包括自動控制系統，由用于實時測量速度信號的激光測距儀、變頻器、認址器、光電識別器、堆垛計算機組成，用于控制堆垛機的運行速度、運行位移或者位置定位點的無級運行。
其中的控制系統采用軟PLC控制模式，所控制的設備采用PROFIBUS-DP現場總線，備有連接SIMATIC系列元件的整套接口、固有的人機界面HMI。
其中的計算機網絡包括中央計算機用于發送物料需求計劃、立體倉庫管理系統用于接收所述中央計算機發出的信號并作出響應、堆垛計算機用于接收立體倉庫管理系統發出的指令自動存取物料。
本實用新型的有益效果是，本自動化立體倉庫系統由大跨距高層重載貨架、多層鋼結構平臺、有軌巷道堆垛機、自動化出入庫輸送機系統、自動化控制系統、倉庫管理計算機系統、周邊圍護安全系統及其它周邊設備組成，可對集裝單元貨物實現存儲輸送及計算機管理。其中堆垛機采用雙立柱結構，比單立柱結構穩定，受力均勻，斷鏈保護裝置能夠實現貨物在非常情況下的保護。根據貨物尺寸偏大的特點，堆垛機的立柱采用桅桿式結構，從而增加設備的穩定性，降低停、開車設備的晃動。貨叉導軌鍛后加工，表面淬火或電火花強化處理，超精磨削，提高運行精度和使用壽命。減速電機全部采用德國SEW產品，以保證可靠性。貨叉上設有摩擦片式扭力限制器，以保證貨叉的伸縮安全性。堆垛機的安全裝置采用機械和電氣雙重保險，以確保人身及設備的安全。堆垛機采用雙提升、雙配重的結構。以增加設備的穩定、平衡及安全性。處理器中設有立體倉庫信息管理系統。
自動化立體倉庫計算機控制系統將采用聯網技術，通過計算機網絡使立體倉庫與中央計算機實現聯網通訊，可以提高庫存管理的準確性、迅速性，使整個系統的生產、庫存、銷售等信息能及時地傳遞和處理；從而使中央計算機可以準確地檢索立體倉庫的管理控制信息，使系統的管理者能及時、迅速地掌握立體倉庫的庫存情況和運行情況，從而可以準確地掌握庫存量，及時調度生產，調節工序間、單元間的生產節拍，保證生產的均衡，提高生產中諸多變化的靈活性，準確迅速地確定接受訂貨的交貨期，以及對遲誤的交貨及時進行督促等，可以提高庫存管理的準確性和迅速性，從而相對減少庫存量，縮短車身及空滑橇的存儲周期，減少庫存積壓，對系統的生產經營活動起到良好的促進作用。
圖1是大跨距重載車身立體倉庫標高+0.0米平臺設備布置圖。
圖2是大跨距重載車身立體倉庫標高+6.0米平臺設備布置圖。
圖3是大跨距重載車身立體倉庫標高+9.5米平臺設備布置圖。
圖4是有軌巷道堆垛機的結構圖。
圖5是圖4的左視圖。
圖6是圖4的俯視圖。
具體實施方式
如圖所示輸送系統包括貨架、輸送系統和計算機網絡，其中的貨架為大跨距高層重載貨架1，由若干直立柱和層板構成多排、多列、多層和位，用于存放汽車車身15；多層鋼結構平臺設置在大跨距高層重載貨架1的一端，用于貨物的輸送，該多層鋼結構平臺由若干立柱與橫桿連接而成，在每一層鋪設層板；有軌巷道堆垛機2包括立柱，連接在立柱上下端的下橫梁與上橫梁，在立柱間形成巷道，在巷道內有可以上下移動的提升裝置12、在提升裝置12上有載貨臺13、載貨臺13上有貨叉11及配重，在有軌巷道堆垛機2上安裝用于人員上下的爬梯14及現有的控制柜；用于通過三維運動將指定貨位的貨物取出或將貨物送入指定貨位；由行走電機通過驅動軸帶動車輪在下導軌上做水平行走，由提升電機通過鏈條帶動載貨臺做垂直升降運動，載貨臺上的貨叉在貨叉電機的驅動下做伸縮運動。通過上述三維運動可將指定貨位的貨物取出或將貨物送入指定貨位。通過認址器和光電識別，以及光通訊信號的轉化，可實現計算機控制。亦可實現機上控制盤的手動、半自動、單機自動控制。自動化出入庫輸送機系統4包括成條狀布置的動力輥床3與重載雙皮帶輸送移行機9，位于重載雙皮帶輸送移行機9上、并且可以在重載雙皮帶輸送移行機9上水平移動的滑撬碼垛機8及可以上下移動的往復式皮帶升降機10，位于動力滾床3間的動力回轉臺7，自動化出入庫輸送機系統4用于將貨物輸送至基礎倉庫，動力輥床3由安裝于機架上的可轉動的傳動輥構成。其中的5為便于工作人員上下動力滾床3的踏步。
此外，本實用新型還包括自動控制系統，由用于實時測量速度信號的激光測距儀、變頻器、認址器、光電識別器、堆垛計算機組成，用于控制堆垛機的運行速度、運行位移或者位置定位點的無級運行。其中的控制系統采用軟PLC控制模式，所控制的設備采用PROFIBUS-DP現場總線，備有連接SIMATIC系列元件的整套接口、固有的人機界面HMI。其中的計算機網絡包括中央計算機用于發送物料需求計劃、立體倉庫管理系統用于接收所述中央計算機發出的信號并作出響應、堆垛計算機用于接收立體倉庫管理系統發出的指令自動存取物料。
本實用新型大跨距重載車身立體倉庫，包括貨架和輸送系統，其中貨架為大跨距高層重載貨架1，由若干直立柱和層板構成多排多列多層和位，用于存放汽車車身15；貨位個數220，貨架高度約15米，共2個巷道，并設有可柔性擴展巷道兩條，供擴大再生產使用。
有軌巷道堆垛機2的特點如下1、堆垛機采用雙立柱結構，比單立柱結構穩定，受力均勻，斷鏈保護裝置能夠實現貨物在非常情況下的保護。2、跟據貨物尺寸偏大的特點，堆垛機的立柱采用桅桿式結構，從而增加設備的穩定性，降低停、開車設備的晃動。3、貨叉導軌鍛后加工，表面淬火或電火花強化處理，超精磨削，提高運行精度和使用壽命。4、減速電機全部采用德國SEW產品，以保證可靠性。5、貨叉11上設有摩擦片式扭力限制器，以保證貨叉11的伸縮安全性。6、堆垛機2的安全裝置采用機械和電氣雙重保險，以確保人身及設備的安全。7、堆垛機2采用雙提升、雙配重的結構。以增加設備的穩定、平衡及安全性。
有軌巷道堆垛機2的性能參數自動化出入庫輸送機系統4包括傳統的動力輥床3、傳統的重載雙皮帶輸送移行機9、傳統的滑撬碼垛機8、傳統的往復式皮帶升降機10、傳統的動力回轉臺7，用于將貨物輸送基礎倉庫。
本實用新型大跨距重載車身立體倉庫，其中控制系統采用軟PLC控制模式，所控制的設備采用PROFIBUS-DP現場總線，備有連接SIMATIC系列元件的整套接口、固有的人機界面HMI。
有軌巷道堆垛機2控制選用閉環無級運行控制模式，對堆垛機的運行速度、運行位移量或位置定位點實現閉環無級運行控制模式，從而從根本上實現到達目的地址時的制動停準，根據運行距離實現平穩換速、適時調整變頻器的運行控制頻率，以實現最佳平穩運行速度的要求，并能縮短作業周期，提高作業效率。該變頻調速手段控制精度高，運動控制平穩，具體場合的適應性好，系統運行的可靠性高，易調試。
實現自動化立體倉庫巷道堆垛機的閉環無級控制，必須根據變頻器和堆垛機電機的特性，即在一定載荷下變頻器所存在的理想加速和減速特性曲線，或根據不同的品牌和規格的變頻器的特性參考資料、所運輸載運貨物所允許的最大加速度以及現場運行試驗的結果、堆垛機電機的負荷特性等進行控制，基本控制思想為1、根據激光測距儀測量反饋的當前速度信號適時調整變頻器的輸出驅動頻率值，從而保證堆垛機能以要求的速度平穩運行；其還表現在必須根據自動化立體倉庫庫存的具體貨物，如貨物的重量、重心高度等選擇相應的速度控制模式，即初時運動加速度與加速控制時間、平穩運行速度與距離、減速運動加速度與控制時間等；2、根據激光測距儀測量反饋當前堆垛機的距離信號及預先設定的控制方案適時調整變頻器的輸出驅動頻率值，使堆垛機先以較高的速度運行到接近目的地址的位置后將速度平穩降到較低的速度下工作，并在目的地址處準確制動停準，必要時可采取機械抱閘系統來輔助快速定位；堆垛機在工作過程中實時采集水平運行、貨物升降、貨叉伸縮三個方向的數據，并不斷地與存放在軟件控制數據塊里的標準位置參數進行比較和控制決策，從而達到準確定位、快速存儲貨物、提高作業效率的目的，并與監控系統交換工作信息和庫位狀態信息等以實現系統的全面動態管理。
計算機網絡包括中央計算機用于發送物料需求計劃、立體倉庫管理系統用于接收所述中央計算機發出的信號并作出響應、堆垛計算機用于接收立體倉庫管理系統發出的指令自動存取物料。
本系統采用現場總線控制方式，立體倉庫的控制模式采用軟PLC控制模式，該系統涉及到電氣控制原理、數據庫以及決策技術、計算機技術等，其核心控制部分為軟PLC，與外部周邊設備或硬件采用PROFIBUS-DP現場總線，備有連接SIMATIC系列元件的整套接口、固有的HMI(人機界面)等，但針對堆垛機電機的高、低速控制應用方案仍優先選用閉環變頻調速控制方案，PLC與激光測距儀和旋轉編碼器的連接采用PROFIBUS-DP現場總線。
立體倉庫中堆垛機的主要工作是完成儲存環節的搬運，即準確地依照上位機給出的出入庫地址將貨物取出或放入有關貨位，并將工作過程的狀態信息反饋給監控系統；選擇SIMATIC S7-300系列PLC系統并應用在立體倉庫體系中已取得了很大的成功。
中央計算機還具有信息管理的功能，其將物料需求計劃發給立體倉庫信息管理計算機，立體倉庫管理系統具有對現有資源進行分類、存儲、庫存統計，對出/入庫作業合理優化調度，控制通用數據庫管理等功能，并進一步控制堆垛機PLC自動存取物料。因此，立體倉庫信息管理系統是全立體倉庫進行物資管理、帳目管理、貨位管理、聯網管理等信息管理的中心。立體倉庫管理系統還具有完成動態地改帳及信息修正等功能。當系統出現故障時能及時顯示故障信息，顯示網絡信息，并能定期或不定期地打印各種報表。
本系統在聯網運行中涉及到3個接口1、工作站與車間控制器的網絡接口，通過它工作站獲得車間的命令及查詢信息，并把工作站的信息返回給車間；2、工作站與堆垛機PLC之間的串行接口，工作站通過向PLC發送命令字串控制堆垛機取送物料資源，并監測堆垛機的狀態，及時發現故障；3、工作站與故障監測計算機之間的網絡接口，工作站通過它及時上報故障信息，以得到及時的處理。
在工作站一方，主要使用VB中的Winsock控件與車間的套接字建立連接。具體的工作方式是，工作站作為客戶方，去連接車間的套接字，當車間的套接字偵聽并接收到連接，雙方的網絡連接就建立起來。雙方就可以互相通訊，傳遞信息。
工作站與堆垛機PLC之間的串行通訊是通過使用VB中的MSComm控件完成的。控制命令發出后，在MSComm控件的OnComm事件中監測堆垛機的狀態，動作完成，上報給車間。如發生故障，將故障的具體情況上報給故障監測計算機。
工作站與故障監測計算機之間的網絡接口也是通過VB中的Winsock控件實現的，工作站作為客戶方，去連接故障監測計算機的套接字，當故障監測計算機的套接字偵聽并接收到連接，雙方的網絡連接就建立起來。雙方就可以互相通訊，傳遞信息。
本管理系統中采用Sybase來產生和維護數據庫，用VisualBasic面向對象的可視化編程語言開發而成，并通過ODBC與數據庫相連。向數據庫中寫入數據時，系統采用了數據先存放在內存中，當其他事務處理完畢后，再把內存中數據存放到相應的數據庫中，從而使系統有較快的處理速度。
系統功能全面，實現了物料的優化管理。整個立體庫系統既可單機自動，又可與FIS聯網運行，對故障能夠實時監測，并上報給故障診斷計算機，以便于排除故障。
權利要求1.一種大跨距重載車身立體倉庫，其特征是由若干直立柱和垂直于直立柱并連接于直立柱間的層板構成多排、多列、多層和位的用于存放汽車車身(15)的大跨距高層重載貨架(1)；用于輸送貨物的多層鋼結構平臺設置在大跨距高層重載貨架(1)的一端，該多層鋼結構平臺由若干垂直的立柱與水平的橫桿連接而成，在每一層鋪設層板；在位于大跨距高層重載貨架(1)一側的有軌巷道堆垛機(2)中，在立柱的上下端連接下橫梁與上橫梁，在立柱間形成巷道，在巷道內有可以上下移動的提升裝置(12)，在提升裝置(12)上有載貨臺(13)，載貨臺(13)上有貨叉(11)及配重，在有軌巷道堆垛機(2)上安裝用于人員上下的爬梯(14)及控制柜；在位于有軌巷道堆垛機(2)一側的自動化出入庫輸送機系統(4)中有成條狀布置的動力輥床(3)與重載雙皮帶輸送移行機(9)，位于重載雙皮帶輸送移行機(9)上、并且可以在重載雙皮帶輸送移行機(9)上水平移動的滑撬碼垛機(8)及可以上下移動的往復式皮帶升降機(10)，位于動力滾床(3)間的動力回轉臺(7)，自動化出入庫輸送機系統(4)用于將貨物輸送至基礎倉庫，動力輥床(3)由安裝于機架上的可轉動的傳動輥構成。
專利摘要大跨距重載車身立體倉庫，涉及的是自動化立體倉庫系統在汽車制造業領域的車身儲存及調度。按照本實用新型所提供的設計方案，由若干直立柱和垂直于直立柱并連接于直立柱間的層板構成多排、多列、多層和位的用于存放汽車車身的大跨距高層重載貨架；用于輸送貨物的多層鋼結構平臺設置在大跨距高層重載貨架的一端；在位于大跨距高層重載貨架一側的有軌巷道堆垛機中，在立柱的上下端連接下橫梁與上橫梁，在立柱間形成巷道，在巷道內有可以上下移動的提升裝置；在位于有軌巷道堆垛機一側的自動化出入庫輸送機系統中有成條狀布置的動力輥床與重載雙皮帶輸送移行機。本實用新型可對集裝單元貨物實現存儲輸送及計算機管理。
文檔編號G05B19/418GK2908411SQ20062007037
公開日2007年6月6日 申請日期2006年3月17日 優先權日2006年3月17日
發明者楊雷, 黃建洪, 孔祥昊, 魏萍 申請人:江蘇天奇物流系統工程股份有限公司