堆垛機安全機構的設計

盧宗慧，饒金海，徐星蕾，盧泓翰

LU Zong-hui,RAO Jin-hai,XU Xing-lei,LU Hong-han

（北京機械工業自動化研究所，北京 100120）

0 引言

隨著中國經濟的高速發展，物流配送中心和自動化立體倉庫的需求量越來越大，而巷道堆垛機是自動化立體倉庫的核心設備。作為一種起重機械，它在又高又窄的巷道內高速運行，為避免對人身及設備造成威脅，堆垛機必須具備一套完善的硬件及軟件安全保護措施。

1 堆垛機的機械保護

1.1 堆垛機做的是三維運動

水平方向由行走機構帶動整臺設備沿著軌道方向運動，因此在軌道終端設置了水平機械限位裝置，這種裝置一般在金屬結構的上下橫梁兩端安裝橡膠緩沖器或液壓緩沖器，在軌道終端裝有機械死擋，一旦堆垛機失控，能起到緩沖作用，避免堆垛機沖出軌道造成人身及財產損失。

在垂直方向主要是載貨臺做上下運動，因此在立柱上下兩端也裝有橡膠緩沖器，以免載貨臺超出它的上下限，造成設備損傷。

另外，載貨臺帶著貨叉機構在垂直方向做水平的伸縮運動，除了為貨叉設置機械限位以外，為了防止貨叉伸縮時卡住或遇障礙物損壞電機，還在貨叉的傳動裝置上設置了力矩限制器，當貨叉超載時，傳動軸打滑，電機空轉，從而保護了貨叉電機。

1.2 松繩過載保護

當起升鋼絲繩由于某種原因使其張力超過有貨滿載荷值的25%以上或小于無貨空載荷的75%以下時，過載與松繩保護裝置（超載限制器）將動作發出信號，及時斷電停車。鋼絲繩的松繩過載保護裝置采用彈簧滑塊式機構，其工作原理是：由于鋼絲繩張力的變化引起彈簧伸縮帶動滑塊位移并碰撞行程開關以控制電動機斷電，從而起到保護作用。

1.3 限速器和安全鉗

為防止由于鏈條或鋼絲繩全部折斷，或由于載貨臺超載嚴重而發生的載貨臺墜落事故，需要在堆垛機設計時考慮限速器和安全鉗裝置。

限速器是速度反應和操作安全鉗的裝置，當載貨臺運行速度超過限定值時，限速器產生機械動作，由于限制器的作用，使裝在載貨臺吊架上的安全鉗的楔塊制動機構在杠桿和彈簧等的作用下鉗住前后升降導軌，制止載貨臺下落并將其支持在升降軌道上，以保證現場人員與貨物的安全，如圖1所示：限速器安裝在堆垛機上方，限速器繩由安裝于下橫梁上的張緊裝置予以張緊，限速器動作時通過提拉連桿機構將活動鉗塊上提，與導軌接觸并沿斜面滑槽上滑，導軌被夾在活動鉗塊與靜鉗塊之間，形成自鎖，從而防止載貨臺向下墜落。限速器繩應選柔性良好的鋼絲繩，直徑不小于6mm,安全系數不小于8。

圖1 限速器和安全鉗裝置示意圖

安全鉗裝置安裝在載貨臺的垂直吊架上，由鉗座、碟形彈簧、靜鉗塊、彈簧活動鉗塊、滑槽等組成，其最大的夾緊力由碟形彈簧決定，彈簧用于安全鉗釋放時鉗塊復位。

2 堆垛機的電氣保護

2.1 水平運行強制換速及限位保護

水平運行強制換速開關一般裝于金屬結構下橫梁上，裝于地面的檢測片設于運行行程兩個終端限位之前，當自動或手動失誤，堆垛機仍在高速運行時，通過此開關強制換成低速，防止慣性太大和沖擊震動。

水平限位開關一般裝在下橫梁一側，一般采用行程開關，撞尺設于兩運行終端，當堆垛機進入緊急停止狀態時，迅速切斷電源，使機械停止運轉并發出水平緊急停止報警信號。

2.2 起升下降運行保護

在金屬結構立柱的上下終端處，裝有撞尺，在載貨臺上設有行程開關，阻止載貨臺升降超過上下極限位置，一旦出現緊急停止狀態時，切斷電源并發出升降緊急停止報警信號。

同樣的，在載貨臺上裝有強制換速開關，以用來強制減速載貨臺上升或下降時的速度。

2.3 貨叉伸縮電氣保護

一般在貨叉上設置左右驅動開關來控制貨叉的伸縮方向，同時還設有上叉保護，在確認上叉已經收回的情況下，堆垛機才會運行，避免貨叉沒有收回碰到貨架或貨物。

3 結束語

自動機械的安全極為重要，除了以上提到的安全措施以外，為了確保驅動機構的安全和正常工作，運行、升降及貨叉機構的正反轉及高低速運行必須采用聯鎖控制，另外電機的過熱保護也是必須考慮的。