浅析立体高架仓库中堆垛机安全措施的应用

摘 要：堆垛机是自动化立体仓库中最主要的作业设备。文章主要通过对堆垛机典型的机械保护措施及电气保护措施进行简单介绍，分析了它们在堆垛机高速、安全、可靠运行中所起的重要作用。

关键词：堆垛机；高架仓库；安全；防护；连锁

前言

我公司采用由德国西马哥智能物流公司设计自动化物流管理模式的高架仓库，负责公司冷轧机、热轧机（二期）及精整线所有机台生产所需料卷转运及存储工作。仓库高29m，长290m，共有1400个货位。采用由西马哥公司生产的两台高28m，行走速度200m/分钟，升降速度30m/分钟，货叉速度30m/分钟，最大载货34吨的单轨道双立柱堆垛机。堆垛机设备运行至今状态良好，期间无出现一起意外事故，这都依赖于它完善的硬件及软件安全保护措施，这是我们很多国产设备需要借鉴的。下面将对该堆垛机典型的机械保护措施及电气保护措施进行简单介绍。

1 区域防护

堆垛机设备运行时行走速度达200m/分钟，在设备运行期间若有人误入堆垛机运行巷道将可能造成严重后果，因此除了规定堆垛机自动运行期间严禁任何人员进入堆垛机巷道外，还设计有下面二种区域安全防护措施。

（1）堆垛机区域装设栅栏，各通道门上设置连锁开关，当通道门被打开时将急停堆垛机。

（2）在各物料出入口设置安全光幕及安全门，当非物料遮挡光栅或安全门打开时急停堆垛机。

2 堆垛机本体防护

2.1 机械保护部分

（1）堆垛机在水平方向（X方向）、垂直方向（Y方向）、货叉伸缩方向（Z方向）分别设有极限限制开关和机械缓冲块双重保护装置。

（2）防脱轨装置。单轨堆垛机高速行走容易出现脱轨事故，因此必须有配套防脱轨装置。如下图1所示，正常时防脱轨装置与轨道间有一定间隙，左右导向轮在堆垛机行走时始终与轨道侧面接触，防止跑偏；当导向轮意外脱落，堆垛机出现跑偏现象时，防脱轨挡块将与轨道卡在一起，迫使行走电机过载停机，从而起到防止脱轨的目的。

（3）楔块制动机构保护装置。当堆垛机提升钢丝绳松绳或断裂，平台急速下落时，自动切断提升电机电源，同时楔块制动机构动作将载货台夹持在立柱导轨上，避免载货台跌落。图2为载货台楔块制动机构，楔形块、连杆机构、制动辊、同步油缸固定在载货台上。当载货台高速跌落时，由限速轮控制的限速钢丝绳将向上动作带动连杆机构使制动辊上移，当制动辊移动到立柱与楔形块间隙时，载货台因重力下落将被卡在立柱上。同步油缸作用将本连杆机构动作传递至载货台另一侧立柱的楔块制动机构上。

（4）载货平台设倾斜检测装置。由于载货台由两台提升机构同时作用，当出现两侧提升驱动动作不一致或出现单侧松绳时，将出现两侧倾斜现象，因此在载货平台两侧均设垂直高度检测传感器。当平台两侧垂直高度检测传感器数值将出现偏差超过过大时发出错误报警并停止堆垛机。

（5）堆垛机行走轮前方设置有清轨器。用以清除轨道上杂物。

2.2 电气保护部分

（1）控制PLC采用S7400系列故障安全型CPU，就地各子站采用故障安全型信号模块。

（2）多地点的堆垛机操作互锁。为了更好实现该功能，除了PLC程序互锁外，我们在一台堆垛机的不同操作点安装了相同的钥匙开关，且仅有一把钥匙，以保证同一时刻只能从一个地点操作堆垛机。

（3）各方向动作设联锁保护。堆垛机执行升降和行走运动时，货叉将被锁定；当货叉不在中间位置或货叉在动作时，堆垛机行走、高速升降将被锁定，避免货叉伸出时堆垛机移动情况发生。

（4）松绳、超载保护装置。在堆垛机提升平台两侧吊钩与起吊钢丝绳间装设称重传感器，根据设计要求设置超载动作值。当加载货物重量超过超载动作值时，自动切断起升电机电源。当称重传感器不受力时，可判定载货台起吊钢丝绳松绳。

（5）物料外形检测。在堆垛机的载货台和各仓库入口设置物料外形检测装置。避免过大、过小、过重、位置放偏或外形不符合要求物料入库，造成堆垛机取货、存货时发生意外。

（6）安全可靠的定位检测装置。为了提高堆垛机在X、Y、Z方向动作定位的精准度，各方向均采用双编码器同时进行检测。它们一个为基准编码器，一个为参考编码器，正常时取基准编码器数值。运行时当两个值偏差超过规定值时将发出错误报警并停止堆垛机。

（7）载货台设有货位虚实检测。用来确认货位是否被占用，避免重复入库造成事故。

（8）驱动电路中增加安全接触器。在高架库应用中，大部分驱动变频器和电机之间增加了接触器，该接触器由故障安全PLC程序控制，意外发生时可以更快速切断驱动电机的供电，在人身安全与设备安全同时受到威胁时，首先保证人身安全。

3 结束语

以上仅列举堆垛机应用中较典型的安全措施进行介绍，在实际应用中还有很多安全措施和连锁保护。除此之外，还设计了一套完整的故障诊断系统，用以在故障发生后检修人员可以快速找到故障点，并修复故障。

参考文献

[1]陈玉金.立体仓库堆垛机的设计[J].现代制造，2006（23）.

[2]杨继志.自动化立体仓库的关键技术[J].起重运输机械，2007（1）： 42-43.

[3]卢宗慧.堆垛机安全机构的设计[Z].北京机械工业自动化研究所.