《托盤四向穿梭式自動化密集倉儲系統(tǒng)概述》|連載一 好文分享

今天跟大家分享一篇含有深度技術(shù)性內(nèi)容的好文，一篇關(guān)于托盤四向穿梭式自動化密集倉儲系統(tǒng)的深度好文。

大家都知道，現(xiàn)如今隨著物流產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，托盤四向穿梭式立體庫因其在流通倉儲體系中所具有的高效密集存儲功能優(yōu)勢、運作成本優(yōu)勢與系統(tǒng)化智能化管理優(yōu)勢，已發(fā)展為倉儲物流的主流形式之一。

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托盤四向穿梭式立體庫  簡介

托盤四向穿梭式立體庫即：在合適結(jié)構(gòu)的倉庫建筑內(nèi)采用多層托盤四向穿梭式高位貨架、出入庫托盤自動輸送機系統(tǒng)（含各種輸送機、AGV對接配套等）、托盤貨物外形尺寸檢測、條碼閱讀系統(tǒng)、自動揀選與分揀系統(tǒng)或其他自動化控制系統(tǒng)、自動識別系統(tǒng)、通訊系連廊貫通的，其整個倉儲作業(yè)形式為半自動化模式，不能通過倉庫周邊設(shè)備，如輸送線等構(gòu)建完整的自動化、智能化的連續(xù)出入庫作業(yè)； 全自動化模式則有：存儲貨物單元根據(jù)電子計算機的指令或上位管理信息系統(tǒng)可自動化實現(xiàn)庫內(nèi)存儲搬運與庫外作業(yè)的自動化有機結(jié)合，在庫內(nèi)靠托盤四向穿梭車系統(tǒng)、貨物提升機、輸送分揀系統(tǒng)等實現(xiàn)倉儲自動化作業(yè)，而在庫外通過輸送線、AGV等多種物流設(shè)備的組合，構(gòu)建庫內(nèi)庫外作業(yè)的自動化、智能化對接作業(yè)，真實實現(xiàn)動態(tài)物流管理，該模式下存儲單元的物流依靠搬運周轉(zhuǎn)設(shè)備（以托盤四向穿梭車+貨物提升機）實現(xiàn)水平平層和垂直換層移動，可對指定貨格中的存儲單元進行存儲調(diào)度作業(yè)，或用托盤自動輸送機系統(tǒng)進行貨物單元的進出庫的自動化作業(yè)，實現(xiàn)存儲物品的高效自動化、智能化存儲管理的目的，以實現(xiàn)緩沖、調(diào)節(jié)、集散和平衡的倉儲管理作用。 托盤四向穿梭式立體庫兼具穿梭車貨架庫（托盤二向貨架庫、子母穿梭式貨架庫等）和巷道式自動化立體庫的優(yōu)勢，存儲空間利用率高、貨物存取靈活、自動化程度高、所需作業(yè)人員少，物流設(shè)備的柔性化組合性高，能夠滿足多種庫房條件的建設(shè)需求。

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托盤四向穿梭式自動化密集倉儲系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu) 

托盤四向穿梭式自動化密集倉儲系統(tǒng)的核心設(shè)備：包括托盤四向穿梭車、專用垂直提升機和配套貨架，托盤四向穿梭車結(jié)構(gòu)緊湊、運行速度快，采用無線通信，多臺托盤四向穿梭車以編組形式工作，可協(xié)同配合，以滿足不同場所的應(yīng)用需求。托盤四向穿梭車不僅能夠在配套的貨架軌道上四向行駛，還能利用垂直提升機在貨架內(nèi)實現(xiàn)換層作業(yè)，提高了貨架布局和庫內(nèi)作業(yè)的靈活性。

2.1系統(tǒng)組成穿梭式貨架系統(tǒng)加托盤四向穿梭式系統(tǒng)、專用垂直提升搬運存儲系統(tǒng)，稱托盤四向穿梭式自動化密集倉儲系統(tǒng)，包含WMS、WCS、無線基站AP、服務(wù)器及終端、多層貨架及其周邊設(shè)備等組成，托盤四向穿梭式自動化密集倉儲系統(tǒng)則由穿梭車本體依據(jù)作業(yè)指令實現(xiàn)同一平層作業(yè)巷道的四向物流作業(yè)，可實現(xiàn)同層任意儲位的存儲調(diào)度與管理，再結(jié)合提升機實現(xiàn)智能穿梭單車或存儲物品的換平層作業(yè)，以實現(xiàn)存儲單元在整個存儲區(qū)域內(nèi)的三維動態(tài)化存儲管理，是穿梭式立庫建設(shè)與改造的升級換代，也是智能化穿梭密集存儲的理想物流形態(tài)之一；托盤四向穿梭式自動化密集倉儲系統(tǒng)的管理控制信息系統(tǒng)負責整個貨架系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備的運行狀態(tài)監(jiān)控和調(diào)度。貨架系統(tǒng)內(nèi)托盤四向穿梭車和垂直提升機的數(shù)量配比、部署位置等由作業(yè)需求（作業(yè)效率、出入庫方式）決定，可動態(tài)調(diào)整。貨架貨位通過存儲巷道軌道連接，單一貨架層內(nèi)的存儲巷道通過主軌道連接，各個貨架層之間的主軌道通過垂直提升機連接，所有相連的軌道形成一個軌道交通網(wǎng)。在這個交通網(wǎng)內(nèi)，包括存儲貨位、存儲軌道、主軌道、垂直提升機和貨架端口等設(shè)施設(shè)備，其中存儲貨位位于存儲軌道上，存儲貨位和存緒軌道都位于存儲巷道內(nèi)。在一個存儲巷道內(nèi)，存儲巷道軌道將多個貨位連接形成一個貨格。若存儲巷道兩端均可進出貨物，則還可從存儲巷道中部某處將其切分為兩個相鄰貨格。 經(jīng)過多年來的技術(shù)更新與實踐，托盤四向穿梭車在速度、效率和可靠性方面都有了很大提升，與自動化巷道堆垛機、提升機等都具有良好的兼容匹配性，確保了整體選配系統(tǒng)的高可靠性、系統(tǒng)的運行效率和質(zhì)量；選用或建造何種主體物流工藝的立體庫，需要根據(jù)客戶的具體需求、區(qū)域、地理環(huán)境與操作運行環(huán)境、投資運營成本、運行效率、供應(yīng)商的資質(zhì)與完成實際案例的質(zhì)量、選用系統(tǒng)的可靠度等因素而決定。

2.2托盤四向穿梭車

托盤四向穿梭車是實時動態(tài)調(diào)度整車沿定制導軌路徑上進行前、后、左、右四個方向上運動行駛與托盤貨位智能化存儲的軌道式自動倉儲貨架內(nèi)物流存儲設(shè)備，可實現(xiàn)在鋼貨架內(nèi)縱橫配置的專用軌道上前后雙向行駛、軌道節(jié)點處原地更換行駛軌道并相對的轉(zhuǎn)換左右雙向行駛的運動模式，任意貨位原地舉升或放置托盤貨物單元，并實現(xiàn)隨車運行或存儲的自動搬運存儲過程，實時動態(tài)管理整車的運行狀態(tài)與數(shù)據(jù)信息交換、整車倉庫貨架內(nèi)交通與存儲位置等信息，并通過垂直提升機的協(xié)助完成托盤貨物在垂直方向的運輸，實現(xiàn)托盤類貨物單元在貨架內(nèi)換層與搬運；具有三個維度的實時調(diào)度與運維能力，以負載大、可靠性高、對環(huán)境要求低的優(yōu)勢常用在托盤類存儲單元的線性布置與規(guī)劃、重型轉(zhuǎn)運及復(fù)雜環(huán)境的倉儲系統(tǒng)中，是托盤類貨物單元的自動化、智能化存儲搬運的主流解決途徑之一，是保證系統(tǒng)內(nèi)托盤存儲貨物的轉(zhuǎn)運效率、質(zhì)量及系統(tǒng)穩(wěn)定的從靜態(tài)物流向動態(tài)物流發(fā)展的關(guān)鍵物流存儲設(shè)備，是托盤四向穿梭式自動化密集倉儲系統(tǒng)中的主要設(shè)備之一。  機械結(jié)構(gòu)是托盤四向穿梭車各功能實現(xiàn)的基礎(chǔ)和根本保證，結(jié)構(gòu)設(shè)計的是否合理性將會對整車運行平穩(wěn)性及靈活性、運行定位的準確性、人機交互的友好性等產(chǎn)生影響。托盤四向穿梭車主要由框架總成、行走機構(gòu)、頂升機構(gòu)、縱橫向運動輪組的升降換向機構(gòu)及液壓系統(tǒng)等組成，所述框架總成由長方形底板與多塊側(cè)立板構(gòu)成，所述立側(cè)板分別垂直焊接于底板四邊及車體內(nèi)部，側(cè)立板設(shè)有通孔或緊固孔用于安裝行走機構(gòu)、液壓系統(tǒng)等機構(gòu)，行走機構(gòu)底部與輪組升降機構(gòu)通過柔性連接并固定安裝在底板與側(cè)立板上，頂升機構(gòu)底部與底板、側(cè)立板固定連接，讓整機及其部件都滿足結(jié)構(gòu)的強度、剛度和運動穩(wěn)定性。整機由以下幾個功能模塊構(gòu)成全自動、智能化的倉儲貨架內(nèi)的搬運存儲設(shè)備，其功能模塊有：行走定位模塊、換向模塊、電源模塊、傳感器模塊、車載通訊模塊、控制模塊等；

托盤四向穿梭車可大大降低穿梭式貨架對堆垛機、高架叉車等的配套依賴程度，并且能夠明顯的提高普通穿梭式倉儲系統(tǒng)的存取效率，提高倉儲作業(yè)的操作安全性，還能優(yōu)化穿梭式倉儲系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，將所有貨物的存儲通道與貨物的搬運通道有效結(jié)合，既可以讓鋼貨架結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，又可以讓每個貨物存儲位都可能成為動態(tài)物流管理位，降低穿梭式倉儲建造成本，提高倉儲系統(tǒng)的空間利用率，深化倉儲系統(tǒng)的密集型、智能化、自動化發(fā)展理念。 托盤四向穿梭車在搬運貨物的過程中，具有靈活的任務(wù)優(yōu)先級切換能力，可以系統(tǒng)指派（或人工干預(yù)）進行靈活的任務(wù)排序。其中通過上位機管理系統(tǒng)發(fā)送的指令確定貨物的位置信息，按照控制系統(tǒng)設(shè)定的行駛路線與托盤四向穿梭車內(nèi)置導航地圖自動匹配運行，并準確地停在需要運輸貨物所對應(yīng)的區(qū)域坐標（通過有效

(d)電力網(wǎng)絡(luò)為TN-S網(wǎng)絡(luò)（三相五線制，3-ph,N,PE）；托盤四向穿梭車需在高溫倉儲和低溫倉儲環(huán)境下都可以正常運行，并在環(huán)境測試和疲勞測試中避免出現(xiàn)車體局部過熱的情況。 

（4）托盤四向穿梭車必須具備完善的安全保護措施：在運行過程中必須確保整車“自身”、 現(xiàn)場人員以及各類設(shè)備的安全。一般情況下都采取多級硬件及軟件結(jié)碰撞不可避免，這個時候物理保護裝置可以有效減少沖擊力，降低車體的損壞程度。一般可以在車體周圍安裝硬擋板或者在托盤四向穿梭車關(guān)鍵部位放置橡膠、聚氨酯緩沖裝置等可以減少沖擊力的軟性物質(zhì)。 (g) 異常對策裝置。當異常狀況發(fā)生時，如托盤四向穿梭車煙霧傳感器、溫度傳感器等感知環(huán)境異常時，禁止托盤四向穿梭車運行，并將情況反饋給上位機管理系統(tǒng)，且發(fā)出警報聲。(h) 輪軌技術(shù)。為提高整車的運行安全性，整車設(shè)置雙側(cè)車輪單輪緣內(nèi)嵌軌道結(jié)構(gòu)，通過車輪輪緣與軌道過渡圓弧面的有效接觸與運動滑移、運動輪緣的運動軌跡與軌跡線長度的變化，有效保證整車在曲線運動的過程中實現(xiàn)整車的運動導向與定位，提高了整車運行的可靠性與穩(wěn)定性。 (i) 換軌技術(shù)。換軌機構(gòu)是完成整車換向運行的關(guān)鍵部分，綜合考慮整車結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定可靠性及各結(jié)構(gòu)模塊的安全合理布局，采用“整車在軌抬升，雙側(cè)同步換向”的形式，當換向運行時，首先通過安裝在車架下部的換向體下移，與換向體固接的雙側(cè)行駛運動模塊逐步與90°換向軌道接觸，抬升機構(gòu)繼續(xù)將整車抬升一定高度，進而帶動與整車一體固接的雙側(cè)行駛運動模塊上移，脫離原運動軌道，完成整車換向運行。頂升機構(gòu)固定安裝在車體內(nèi)的液壓缸活塞桿頂部，不僅負責轉(zhuǎn)運過程中托盤單元貨物的托舉，而且也是托盤單元貨物的主要承載機構(gòu)。 (j)故障恢復(fù)。合理設(shè)置軟件故障的一鍵恢復(fù)解決方案，硬件恢復(fù)的備災(zāi)方案，如應(yīng)急備用電源、故障救援車、人工排除故障的行走隔離網(wǎng)等，以及為客戶儲備一定的備用車，既可以應(yīng)付客戶出入庫訂單的異常猛增，又可以及時更換故障車。

表1   某型四向穿梭車的性能指標

2.3專用貨物垂直提升機：采用伺服提升機是托盤四向穿梭車系統(tǒng)中往復(fù)式垂直運動的新型輸送設(shè)備，其

本專用貨物垂直提升機是托盤四向穿梭式自動化密集倉儲系統(tǒng)中的主要設(shè)備之一，具有手動、單機自動、聯(lián)機自動等多種運行模式。垂直提升機可同時滿足托盤和四向穿梭車上下?lián)Q層輸送需求?？膳c倉庫控制軟件WCS進行無障礙通訊，實現(xiàn)作業(yè)流程協(xié)同一致；為保證貨物轉(zhuǎn)運效率和系統(tǒng)穩(wěn)定運行，垂直提升機應(yīng)具有一定的運載能力和運行速率。合理配置智能四向穿梭車可極大提高了密集庫的倉儲空間利用率和出入庫效率。尤其適合貨品數(shù)量大，貨物較重，出入庫量大，貨物體積規(guī)格標準的自動化密集庫等應(yīng)用場景。

表2  某型垂直提升機的性能指標

TE、OMRON等品牌

 專用垂直提升機結(jié)構(gòu)及應(yīng)用

2.4稱重系統(tǒng)及射頻識讀設(shè)備

計算機管理監(jiān)控系統(tǒng)據(jù)輸入數(shù)據(jù)生成入庫作業(yè)單，并向執(zhí)行設(shè)備發(fā)出作業(yè)指令，對入庫貨物進行標稱重量檢測與校核、貨物的長、寬、高檢測以及托盤信息識讀等操作，已完成入庫貨物的完整系統(tǒng)信息的綁定。

稱重系統(tǒng)對貨物的標稱重量進行檢測與校核。貨物重量若不符或超標，系統(tǒng)將停止作業(yè)，并將貨物退回入庫口。貨物通過標稱重量檢測后，計算機系統(tǒng)根據(jù)標定信息進行綁定；

在貨架端口設(shè)置射頻識讀設(shè)備，由于托盤貨物進出貨架通常都要經(jīng)過貨架端口處垂直提升機的鏈式輸送機通道，射頻識讀設(shè)備的天線通常固定安裝在鏈式輸送機兩側(cè)，盡量不與鏈式輸送機固接，以免鏈式輸送機的運動振動造成識讀錯誤，影響系統(tǒng)正常運作。 2.5外形檢測

貨物外形檢測采用框架結(jié)構(gòu)、光電非接觸式，系統(tǒng)工作可靠穩(wěn)定，外表造型美觀。對托盤入庫物料的長、寬、高進行檢測。貨物寬度若超長、超寬或超高，超差信息能有效報警，系統(tǒng)將鎖定或停止作業(yè)，并將貨物退回入庫口。人工進行整理后，后續(xù)入庫程序正常流轉(zhuǎn)，保證尺寸合格的物料通過。貨物通過外形檢測后，計算機系統(tǒng)根據(jù)檢測得到外形按照一定貨位分配原則（如由近及遠、均勻分布原則）自動分配貨物入庫地址。

外形檢測裝置包括，龍門檢測框架，跨設(shè)于輸送線上；形位檢測觸發(fā)光電開關(guān)、端面觸發(fā)光電開關(guān)，沿輸送方向依次設(shè)于輸送機一側(cè)；端面旋轉(zhuǎn)光電開關(guān)，設(shè)于龍門檢測框架一側(cè)，其反光裝置設(shè)于龍門檢測框架內(nèi)的左右側(cè)及頂部；左、右側(cè)光電開關(guān)，設(shè)在龍門檢測框架前側(cè)上部的兩側(cè)，其反光裝置設(shè)在對應(yīng)左、右側(cè)光電開關(guān)的下方、輸送機左右側(cè)；高度檢測光電開關(guān)，固定在龍門檢測框架后側(cè)中上部一側(cè)，其反光裝置設(shè)在龍門檢測框架后側(cè)中上部相對的另一側(cè)；

2.6托盤四向穿梭式貨架 托盤四向穿梭式貨架主要由立柱片、支撐橫梁、子軌道、母軌道、拉桿、端部支撐件、換向軌道等組裝而成。

1 —立柱片    2 —子軌道梁水平拉桿     3 — 光電定位支架    4 — 母通道端頭保護欄桿

5 —換向軌道   6 — 換向軌道交叉拉桿   7 — 母軌道（坡道） 8 — 充電樁   9 — 子軌道（巷道）  10 — 子通道端頭保護欄桿   11 — 支撐橫梁    12 — 端部支撐件

2.7輸送線、地面AGV及其他配置設(shè)備

輸送機控制系統(tǒng)通過輸送機上的位置光電傳感器判斷托盤的狀態(tài)，自動控制輸送機實現(xiàn)托盤的進出、到位和停止。主要有鏈式輸送機和輥式輸送機等，需要根據(jù)客戶的工藝流程和設(shè)備布局進行靈活配置，既要考慮系統(tǒng)的布局與操作流程，又要考慮各配置設(shè)備的吞吐能力、搬運效率等設(shè)備能力的匹配和平衡，以充分發(fā)揮系統(tǒng)的運行效率和運行質(zhì)量；地面AGV可以實現(xiàn)地面多工位之間的托盤單元貨物的調(diào)撥與貨物進入鋼貨架區(qū)域上料臺的進庫上架動作，或叉車與輸送線配置的進入庫模式等多種進入庫操作，其他還要考慮系統(tǒng)的輸入輸出設(shè)備、信息交互與控制等設(shè)備的匹配，包含：LED顯示服務(wù)器、無線基站AP、交換機、手持終端等。