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子母穿梭車
 
RGV+穿梭式子母車自動化密集存取系統
    發布時間: 2018-04-23 10:03    

 本系統是一種密集式雙向子母穿梭車自動存取倉儲物流裝置,主要由穿梭母車和穿梭子車及其行走軌道、軌道貫通式密集巷道貨架、出入庫升降機、子母車換層機、出庫輸送線、入庫輸送線、非接觸供電、監控系統、倉儲管理系統以及計算機控制系統等組成。

RGV+穿梭式子母車自動化密集存取系統
 
 
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一、概述

  穿梭式密集存儲是目前普遍接受的高密度倉儲模式。在穿梭式密集存儲系統中,穿梭車可在貫通式貨架的軌道上雙向運行,通過與叉車或堆垛機配合,從而實現對密集存儲貨架內物資的存取作業。 
  穿梭式子母車(RGV+)自動化密集存取系統是在穿梭式密集存儲系統的基礎上設計出的一種新型倉儲存取系統,其核心作業設備穿梭式子母車具有四向行走功能,穿梭母車不僅能夠在垂直于貫通式貨架軌道的橫向軌道上雙向行駛,還能利用穿梭母車上搭載的穿梭子車在其一側或兩側的軌道貫穿式密集貨架任意巷道內實現自動存取作業,增加了貨架布局和庫內作業的靈活性。由于它無需堆垛機即可實現自主作業,減少了堆垛機作業通道所占用的庫房面積,是高密度密集存儲和自動化倉儲的發展方向,在煙草、冷鏈物流、醫藥等行業有著廣泛的應用前景。

二、系統出入庫作業流程

  穿梭式子母車自動化密集存取系統是以托盤為物流單元的物流裝置。整個物流過程實際上是由提升機?穿梭母車?穿梭子車之間相互接駁實現了物資的出入庫作業。其物流過程包含貨架外和貨架內部兩部分;貨架外的由理貨組盤、物資搬運作業人員和叉車完成,貨架內的物資搬運由托盤提升機和穿梭式子母車(RGV+)協同完成。 
  入庫作業流程: 物資到貨→生成入庫計劃→理貨組盤→叉車運輸→分配入庫貨位→提升機換層→子母車接貨運輸→子車送達。 
  出庫作業流程: 生成出庫計劃→分配出庫貨位→穿梭式子母車運輸→升降機換層→叉車運輸→物資出庫/拆盤作業。
  物資流量較大的倉庫通常分時進行物資出入庫作業,在入庫作業中使用的組盤服務臺、叉車、托盤升降機、穿梭式子母車(RGV+)與出庫作業中使用的拆盤服務臺、叉車、穿梭式子母車(RGV+)是同一套設備,出庫托盤升降機一般單獨設置。因此,應分別分析倉庫物資出入庫作業過程的設備要求,使設備配置能滿足出入庫作業需求。

三、系統主要設備

   本系統是一種密集式雙向子母穿梭車自動存取倉儲物流裝置,主要由穿梭母車和穿梭子車及其行走軌道、軌道貫通式密集巷道貨架、出入庫升降機、子母車換層機、出庫輸送線、入庫輸送線、非接觸供電、監控系統、倉儲管理系統以及計算機控制系統等組成。 

3.1 
穿梭式子母車(RGV+

        
        穿梭式子母車是一種軌道式電動自行小車(Rail Guide Vehicle,RGV,穿梭母車搭載一臺具有升降功能的穿梭子車,稱之為:RGV+穿梭車,簡稱RGV+RGV+穿梭車的硬件組成主要包括行走機構、鏈條移載機和子車單元。總體結構如圖所示。 
   穿梭母車行走電機減速機通過驅動軸帶動包裹高性能聚氨酯材料的車輪,使穿梭車在鋁合金軌道上做水平行走;移載電機減速機通過鏈輪、鏈條傳動驅動移載機鏈條旋轉實現移載功能。 
   穿梭子車行走電機減速機通過驅動軸帶動車輪在貫穿式軌道貨架巷道中行走;提升電機減速機通過凸輪連桿機構帶動載貨臺做垂直升降。 
   通過上述RGV+穿梭車的三維運動可將指定位置的貨物取出或將貨物送入指定位置,且托盤間距可調。

3.2 RGV+主要技術參數

   3.2.1 穿梭母車主要技術參數表:

 

參數規格

RGV+500

RGV+1000

RGV+1500

適用托盤

W1100~1250mm D800~1100mm

輸送負載總重量

Max500kg

Max1000kg

Max1500kg

空載行走速度

1.5m/s

1.0m/s

0.5m/s

滿載行走速度

1.3m/s

1.2m/s

0.9m/s

移載輸送速度

0.2m/s

設備自重

Max 320kg

行走電機SEW380V

1.5KW

2.2KW

3.7KW

移載電機SEW380V

0.37KW

0.55KW

0.75KW

供電方式

非接觸感應供電

通訊方式

與上位機

無線紅外激光通訊 DDLS200

與子車

無線紅外激光通訊或WIFI

控制模式

手動/自動

使用環境溫度

-15℃-40

運行噪音

≤65db



3.2.2 穿梭子車主要技術參數表:

參數規格

RGV+500

RGV+1000

RGV+1500

可用托盤規格

W1100~1250mm  D800~1100mm

托盤類型

川字型、田字型,木制、塑料、鋼制

輸送負載總重量

Max500kg

Max1000kg

Max1500kg

行走方式

軌道式行走

空車行走速度

1.1m/s

滿載行走速度

0.9m/S

0.7m/s

0.5m/s

頂升參數

 

頂升單動時間

1.1s

1.3s

1.5s

頂升行程

22mm

頂升后托盤與軌道間隙

13mm

設備自重

230kg

238kg

246kg

行走驅動電機

Lenze  24V  200W

行走輪

Ф120mm 高性能聚氨酯輪

頂升電機

Lenze 24V 370W

超級電容容量

33V 290F

充電時長、充電次數

40s  100萬次

通訊方式

無線紅外激光通訊器DDLS200

遙控方式

無線電頻率433MHz 3.7V 1500mAh

運行噪音

≤60db


3.3RGV+穿梭車電氣控制系統 

 
  3.3.1電氣控制系統組成 
   RGV+穿梭車的控制系統主要電氣元件包括PLC、變頻器和觸摸屏。RGV+穿梭母車的行走驅動采用交流SEW電機減速機。其中行走和移載電機由一臺變頻器分時控制實現無級調速。RGV+穿梭車具有自動認址、貨位虛實監測以及其他自動檢測功能。
   系統以西門子公司CPU 315-2PN/DP作為控制核心,負責處理從激光傳感器測得的距離值、RGV+控制方式(自動或手動)、與上位機間的通訊、防撞策略、控制變頻器調速和停走方案等。CPU315-2PN/DP能夠接入激光測距儀的檢測信號輸入、輸出變頻控制、繼電器輸出模塊SM322用于指示燈的輸出和電機抱閘等控制輸出。變頻器采用丹佛斯變頻器,具有自動力矩調節功能,防止低頻力矩不夠。實現了轉矩的快速響應和精確控制,能以很高的控制精度進行寬范圍的調速運行,并可接入PROFIBUS-DP現場總線控制系統。
   RGV+控制系統配備了多種激光測量傳感器,包括貨物檢測傳感器、貨物尺寸檢測傳感器、激光測距傳感器、電子標簽及識別裝置等。 
   貨物檢測傳感器:采用德國勞易測(LEUZEHRTR46B貨物檢測傳感器,具有檢測距離遠且可調、檢測光線強、受檢測物體顏色影響小等特點。貨物檢測可以防止空出庫和重復入庫等現象發生。 
   貨物尺寸檢測傳感器:入庫輸送機上部安裝有門架式尺寸檢測裝置,貨物入庫時,可發現貨物外形尺寸的超出情況,并報警提示操作人員手工處理。
   激光測距傳感器:采用德國勞易測(LEUZE)激光測距儀AMS200進行水平位移檢測,檢測誤差可保證在±1mm,刷新速度可達2ms,具有速度/位置測量
功能。激光絕對認址方式實現了貨位設定的數字化,易于實現精準定位功能,配合可編程控制器的控制算法求得速度設定值,并通過變頻器進行位置/速度的閉環控制。

   3.3.2系統通訊 
   整個RGV+穿梭車傳輸系統的數據通訊采用PROFINET-DP網絡,將RGV+可編程控制器、激光測距儀、變頻器、控制面板觸摸屏、上位監控機等連接到PROFINET-DP網絡中,并為連接在網絡上的每個部件分配不同的IP地址。此外,地面主站需要與RGV+穿梭車之間傳輸RGV+的當前位置與目標位置信息,由于本系統為直線往復式導軌,因此,在RGV+車載電氣控制系統中加入了無線紅外激光通訊器DDLS200,將PROFINET-DP信號轉換成紅外射線信號,與安裝在軌道盡頭固定的紅外線轉接模塊通訊。實現兩者之間的遠紅外光學數據傳輸,并且支持最大數據傳輸范圍到500m、最大傳輸速度200kbps。同樣,穿梭母車與穿梭子車之間也是采用這種紅外線通訊方式,設備安裝調試簡單,通訊方便穩定。


3.4 升降機系統

          升降機系統由入庫升降機、出庫升降機和RGV+換層升降機組成,是物資出入庫窗口。主要由傳動總成、左前鏈輪總成、右前鏈輪總成、左后鏈總成、右后鏈總成、導向輪總成、升降平臺和平臺上的輥道移載機八個部分組成。根據現場布局,可以選擇升降機構加移載機或升降機構加輥道移載機,從而實現托盤物資的升降、橫移。入口設置鏈條輸送機,升降機中的升降平臺與之對接,實現托盤物資的出入庫。

3.5 RGV+穿梭母車供電系統
   穿梭母車電力供給采用本公司研發的非接觸感應供電系統。非接觸式供電,依據電磁感應原理,給移動設備源源不斷提供電力,輸電線路和負載沒有電氣連接和物理接觸。在RGV+行走軌道的一側敷設利茲電纜,感應集電器安裝在穿梭母車底板靠非接觸供電線路一側隨穿梭母車往復移動,通過電磁感應產生電力。其既滿足了設備高速移動需求,又解決了倉儲環境中滑觸式供電易產生接觸磨損、火花、污染等缺點。 
   穿梭母車除了配有控制系統外,還配備了超級電容充電系統,通過設置在穿梭母車上的正負電極向穿梭子車提供滑觸式安全防護式充電接口。

3.6 RGV+穿梭子車供電系統  
   穿梭子車電力供給采用超級電容這一新型儲能技術。超級電容,也就是電化學雙層電容,是近幾年才發展起來的一種專門用于儲能的特種電容器,是介于傳統物理電容器和電池特性之間的一種新型儲能器件。與傳統的電解電容器相比,超級電容器的儲能密度高、充電時間只需40秒、循環使用壽命長,其反復充電使用的極限壽命可以達到 10 0萬次以上,是健康綠色環保型儲能器件。所選用的超級電容組充滿一次電可以滿足穿梭子車0.2KW驅動電機按照1m/s速度行走150m來回,解決了傳統蓄電池每天需頻繁充電的難題,充分滿足子車電力需求。 
   充電模式:由于穿梭母車設有充電系統和充電電極接口,穿梭子車底部設有與充電電極相對應的集電器。當穿梭子車返回穿梭母車時,穿梭子車集電器與穿梭母車充電電極彈性滑觸連接,超級電容器能量管理系統自動選擇快充或慢充模式



四、RGV+穿梭車的安全運行控制

    為了保證人身、貨物及設備的安全,RGV+穿梭車配備有完善的硬件及軟件的安全保護裝置,RGV+本身還具有自診斷功能屏顯。并在電氣控制上采取一系列保護措施: 
   4.1從基本的電機控制角度,各電機均設有過流繼電器對電機進行保護; 
   4.2 RGV+安全運行控制角度,設置了行走端點限位及升降端點限位傳感器;設置了行走高速強制切除功能,從而防止穿梭車運行至軌道兩端附近時運行速度過快;設置了升降高速強制切除功能;防止頂升貨物速度過快; 
   4.3 從出入庫操作安全角度,為防止空出庫、重復入庫等現象發生,設置了出入庫位置上的貨物檢測傳感器;為防止貨物尺寸與欲入庫貨物尺寸不符,設置了貨物尺寸檢測傳感器;為防止貨物坍塌情況的發生,RGV+穿梭車上設置了貨物坍塌傳感器;還設置了松鏈傳感器,以檢測松鏈情況的發生; 
   4.4 從安全報警角度,RGV+穿梭車和升降機控制箱上分別設置了緊急停止按鈕,以備在非常情況下切斷RGV+穿梭車和升降機電源,設置有異常狀態下的聲光報警裝置,并用指示燈指示RGV+穿梭車工作狀態。 


五、實現與應用

      

    穿梭式子母車(RGV+)自動化密集存取系統以一套三層入庫升降移載機和一套三層出庫升降移載機立體存儲結構為例,根據倉庫面積和倉儲物資情況,可以設置N列、N個托盤貨位。系統中采用3RGV+穿梭車分別在每層各自的橫向軌道上運行;RGV+穿梭車上的穿梭子車可以在軌道貫通式密集貨架任意巷道來回穿梭。 RGV+穿梭車通過紅外激光通訊方式與地面主站PLC通訊;地面主站PLC通過以太網與監控級計算機通訊,實現整個自動化倉庫系統的聯網與監控,并實現了聯機自動、本機自動、半自動及手動四鐘RGV+控制模式。 
   RGV+穿梭車通過激光絕對認址實現了測距、調速的數字化,確保了RGV+穿梭車運行精確、平穩;由于RGV+穿梭車運行靈活、速度較快的特點,使庫臺和貨位地址變更、出入庫操作更為高效、可靠。 

   ◎基于RGV+穿梭車的高靈活性,貨架可以設計成多層、多列,匹配對應層高的升降機,組成自動化密集存取系統。 
   ◎在出入庫物流頻率允許的前提下,RGV+穿梭車可以通過換層升降機進行換層作業,以減少系統的投資。
   ◎RGV+中的穿梭子車還可以與叉車組合,構成一種半自動化倉儲系統。叉車可將穿梭子車放置于任意巷道的任意貨架層,多個巷道也可以共用一部穿梭子車,實資的存取作業 


六、結語 

    RGV+穿梭式子母車自動化密集存取系統,通過集成可編程控制器、分布式現場總線、矢量變頻調速、激光測距定位、無線紅外激光通訊、無線射頻識別(RFID)、非接觸感應供電、超級電容儲能等高新技術,實現了RGV+穿梭車的精確絕對認址與平滑調速。實際工程應用結果表明,該系統具有成本低、自動化程度高的特點,可以提升物資大批量批進、批出的作業效率,在同等面積倉庫環境下比普通橫梁貨架布局托盤貨位增加3倍,具有設備投資少、高性價比、集成度高、可擴展性強、低物流成本等優點,同時達到減員增效的目的,從而實現綠色節能環保的理念。


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