雷柏机器人带你了解智能立体仓储核心设备——堆垛机

作为物流仓储系统中至关重要的一环，自动立体仓库一直备受各个有物流需求的行业关注。雷柏机器人在智能仓储物流领域不断深耕，在多个成功案例的实际应用中，总结出一些立库核心的设备和技术成果。今天我们就从自身的经验角度出发，向大家介绍目前雷柏机器人已经实现数字化的立库核心装备——堆垛机。

（企业供图，下同）

什么是堆垛机？堆垛机是自动化立体仓库输送系统的核心，是重要的起重运输设备。它在计算机技术操作下，在立体仓库的巷道间沿导轨道来回梭行，将位于巷道口的货物存入货位，或根据指令取出货位内的货物运送至巷道口，凭借机械化及自动化独立完成出入库作业。此外，堆垛机还能对进出信息作出及时处理，适应黑暗、低温等特别作业环境。

堆垛机由行走、提升和货叉三个驱动结构完成作业要求，采用国际先进的变频或伺服控制系统和激光认址系统进行全闭环控制，配合条码或激光测距等高精度认址方式，实现堆垛机高精度运行。

堆垛机种类繁多，从各类型划分可以知道有以下分类：

1．按立柱数量可分为单立柱、双立柱、多立柱堆垛机；

2．按地面轨道构成可分为单轨、双轨、多轨堆垛机；

3．按载货台工位数量可分为单工位、双工位、多工位堆垛机；

4．按存取货叉结构可分为单伸位、双伸位、多伸位堆垛机；

5．按存取型式可分为推拉货叉、夹抱货叉、辊链输送机构、动力台车机构堆垛机；

6．按运动方式可分为直轨型、 U型弯轨型、 M型弯轨、转轨车型等；

7．按驱动方式可分为单驱型、双驱型。

堆垛机分类方式多种多样，在智能仓储物流领域里，有几种堆垛机类型比较常见：

1．单立柱直轨型堆垛机：（如下图所示）

单立柱堆垛机的特点是其结构紧凑、适用于轻载高速仓储系统，多采用不同类型的传感器和双钢丝绳结构实现高安全性。适用场景多为库内周转率较高，运行速度较快、工作时间较长、货物重量低于100kg、立库高度小于10m的智能立体仓库，如新能源成品仓库、食品仓库、医药、电子行业成品及半成品仓库等。

2．双立柱直轨型堆垛机：（如下图所示）

双立柱堆垛机结构稳定、安全可靠、适用性强，适用于重载物流系统。机台上多安装不同类型的传感器和双钢丝绳结构以实现高安全性。适用场景多为库内周转率要求一般，运行速度一般、工作时间较长、货物重量大于200kg、立库高度大于10m的智能立体仓库，如新能源原材料仓库、汽车零配件仓库、钢铁行业成品仓库、化工行业原材料仓库，冷链存储仓库等。

3、U型轨道堆垛机：（如下图所示）

转弯堆垛机可实现一机多巷道配置需求，满足用户大储量，低效率的存储要求，降低系统一次性投资额度。常用于新能源成品仓库、钢铁行业成品仓库、汽车零配件仓库、冷链存储仓库等。

堆垛机结构特征

本文以双立柱直轨堆垛机为例，对堆垛机的各部分结构进行说明。

堆垛机主要由主体框架结构、载货台、水平运行结构、起升结构、货叉伸缩结构、起升导向轮装置、安全保护装置和电气装置等部件组成（见图1）。

1．上部导轮装置  2．上横梁  3．立柱  4．超速保护装置  5．起升结构  6．操作台  7．电气控制柜

8．水平运行结构  9．下横梁  10．起升导向轮装置  11．载货台  12．货叉伸缩结构  13．过载松绳装置

图 1 有轨巷道堆垛机结构

堆垛机组成部件介绍

主体框架结构

金属结构主要由下横梁，立柱，上横梁，载货台等组成。

在下横梁上装有水平运行机构、运行认址装置、超速保护装置的限速器等。立柱两侧的起升导轨，供载货台上下运行导向之用。在立柱上装有起升机构、高度认址检测片、终端限位装置、电控柜及安全梯等。上横梁上装有定滑轮、上部运行导向轮装置、过载松绳保护装置等。

整个框架结构具有重量轻、抗扭、抗弯刚度大、强度高的特点。

载货台

载货台主要由上导轮架、下导轮架、垂直框架、水平框架等组成（见图2）；其上装有货叉伸缩机构、滑轮装置、超速保护装置的制动夹紧器或断绳保护装置、起升导向轮装置、升降认址装置、货物位置异常检测装置以及双重入库检测装置等。

载货台由起升机构通过载货台上的滑轮装置带动，依靠起升导向轮装置沿着立柱起升导轨升降，并由货叉伸缩机构进行存取货物作业。

1．上导轮架    2． 下导轮架    3．垂直框架    4．水平框架

图 2 载货台

水平运行结构

采用变频调速，三合一电机减速器，可调式车轮和水平轮组等（见图3）。

1．电机减速器    2．水平轮组      3．清轨器      4．安全夹钩

5．减速器托架    6．缓冲器撞头    7．被动车轮    8．主动车轮

图 3 水平运行结构

被动车轮内装有调心轴承组，具有自动调整车轮平行度的作用。

下横梁两端下部设置有水平轮组及安全夹钩，可通过水平轮偏心轴调整水平轮与运行轨道的间隙，同时安全夹钩可保证堆垛机不致倾翻；在下横梁两端头部还设有清轨器和聚氨脂缓冲器，以保证堆垛机运行时不致卡轨和减少碰撞时的冲击。

起升结构

起升机结构用于驱动载货台做升降运动。

起升电机减速器机构通过支架用螺栓固定在立柱下端，减速器输出轴上装有悬臂式钢质卷筒，钢丝绳由卷筒引出，经过上横梁上的定滑轮改变方向后再经过载货台上的动滑轮向上与固定在上横梁上的过载松绳保护装置连接（见图4）。

1．定滑轮装置   2． 过载松绳保护装置   3． 钢丝绳

4． 动滑轮装置   5． 电机减速器   6． 电机减速器支架

图 4 起升结构

货叉伸缩结构

货叉伸缩结构是堆垛机存取货物的执行机构，装设在载货台上。为减小巷道的宽度，且具有足够的伸缩行程，本机构采用三级直线差动式伸缩货叉，由伸缩货叉（上）、伸缩货叉（中）、固定货叉及导向轮等组成（见图5）。

固定货叉安装在载货台上，固定货叉、伸缩货叉（中）、（上）之间由链轮链条进行连接。电机减速器通过链轮由链条驱动链轮轴上的链轮，再由链轮轴上两个链轮带动链条、链条、链条驱动伸缩货叉（中）从固定货叉中点向左或向右伸缩时，又带动伸缩货叉（上）以三倍的速度进行伸缩。

电动机出轴端装有超载离合器，以防止货叉伸缩时发生卡阻或遇障碍物而损坏货叉和电动机。本结构采用特制的滚针轴承导向轮，货叉行程通过行程开关或旋转编码器控制。

1．电机减速器  2．链轮  3．固定货叉  4． 伸缩货叉（中）  5．伸缩货叉（上）  6．链条

7．链轮  8． 链条  9．链条  10．链轮轴  11．链轮  12．链条  13．导向轮  14．链轮

图 6 货叉伸缩结构

过载松绳保护装置

过载松绳保护装置是控制堆垛机载货台受载情况的保护装置，其作用是当载货台上承受载荷超过最大允许值时通过起升钢丝绳的拉力大小，拉伸过载松绳保护装置中的拉伸弹簧产生不同行程，从而切断起升电机回路电源或总电源，使起升机构及时停止运转。

起升导向轮装置

本装置由钢质滚轮、特制轴承和偏心轮轴等零件组成，是将载货台上载荷传递给立柱，并沿立柱上下运行的导向受力机构，滚轮能承受较大的挤压接触应力，可通过偏心轮轴调整滚轮与起升导轨之间的间隙，以保证载货台沿着起升导轨正常运行。

超速保护装置

超速保护装置（见图6）是堆垛机的安全保护装置之一。当堆垛机的载货台升降时，由于某种原因（如钢丝绳或链条断裂，起升电机或减速机断轴等）引起载货台超速下坠，当达到超速保护装置限定的速度时，超速保护装置能不依赖其它动力驱动机构和电气系统，迅速将载货台可靠地夹持在起升导轨上，达到防坠保护作用。

1． 连杆Ⅰ   2． 棘爪     3． 行程开关    4． 棘轮    5． 平衡锤   6． 滑轮

7． 偏心轮   8． 制动块   9． 调节螺栓   10． 钢丝绳   11． 绳轮

图 6 超速保护装置

雷柏机器人根据客户的使用需求配置不同的功能模块。在保证技术先进性的基础上均具备自动化程度高、设备操作终端支持多种语言，以及多段平滑曲线加减速控制技术的应用确保堆垛机系统工作可靠稳定等优点。

雷柏机器人的堆垛机系统，驱动、检测与控制技术均采用目前主流技术，控制、执行元器件均选用国际知名品牌的主流产品。经过近几年不断地研发优化，并经项目的实践验证，现已实现全面标准化。在标准化的同时，满足客户多样化及个性化需求，遵循模块化、最优化设计理念，为客户量身定制最优立库设备。

关于雷柏机器人

深圳雷柏机器人智能装备有限公司（简称：RRS雷柏机器人），致力于成为智能仓储物流专业服务先行者。母公司雷柏科技，早在2012年便开始在工厂内探索转型机器人自动化生产、智能工厂，并于2015年入选工信部第一批智能制造试点示范单位。自雷柏工厂自身的机器人自动化升级改造获得业内外广泛认可，并被央视经济半小时、韩国KBS、美国HBO先后报道。目前雷柏机器人主营机器人系统集成、智能物流装备、自动化立体仓库及仓储物流设备，为客户量身定制整体智能制造解决方案，助其打造数字化智能工厂，推动中国制造智能化的转型升级进程。