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高速堆垛机提升同步齿形带运行震荡甩动的诱因及解决方法

摘要：本文针对高速堆垛机提升同步齿形带在水平高速运行时出现的局部翻转、继而整体震荡甩动的现象，通过分析设备整体结构及运行状态提出该现象产生的诱因；并通过不同条件下样机的运行测试，确定提升同步齿形带整体震荡甩动的根本原因。最后，通过对分析结果进行工程转化，优化改进结构设计并对改进后的样机进行验证测试，最终彻底解决高速堆垛机提升同步齿形带在水平高速运行时出现的局部翻转继而整体震荡甩动的工程问题。

关键词：高速堆垛机、提升同步齿形带、翻转、震荡甩动、空气阻力

一、引言?

伴随国家经济发展，各行各业都在不断发展壮大，在早期规划建设的各类工业园区中，其厂房、仓库已无法满足产能快速增长的需求。其中，电子电工类行业尤为明显，基础物料种类日渐繁多、产品与半成品形式多样化、产品不断升级迭代等，均对企业硬件设施提出较大挑战。

该类型工业园区经过长期运行，目前已拥有成熟的产业链、稳定的产业模式，如果重新规划搬迁，无论对于企业还是工业园区均存在较高风险与成本。然而，产能需求的不断增长，又迫使企业不得不进行整改，或调整厂房用途，或对老旧厂房进行拆除重建等。在拆旧建新的过程中，需要统筹考虑整个企业的产能、物料等，如果要在原址建设新厂房，必须保证新厂房能够满足目前及短期内产能上涨的空间需求。在双重约束下，要求新建厂房在有限空间内不但可以存放更多物料，还必须快速进行周转，因此常规的立库设施无法满足需求。

为解决以上企业痛点问题，结合电子电工类产业优势，一种新型的高速堆垛机应运而生。这种高速堆垛机专门针对高存储密度自动化立体仓库系统研发设计，不但可以实现物料从出、入库指定工位快速搬运到立体库货架系统内特定货位进行存储，还能一次搬运多个重型料箱货物，实现节拍效率最大化。

二、设备工况介绍

本项目为高位密集立体库，立体库库内建筑尺寸为71m×27m×26m（长×宽×高），立体库内设置10套高速堆垛机系统，共计存储货位79920箱。本项目用户为电子电工类行业，物料多以小型金属元器件为主，存储料箱规格设计为600mm×400mm×400mm，单个料箱设计存放重量为100kg。立体库货架系统采用单深设计，每个货格设置6个货位，货格层数设置为37层。货架形式，如图1所示。

图1?货架形式

立体库库前设置有高速料箱输送系统，该系统与高速堆垛机对接。通过高速堆垛机系统搬运和高速料箱输送系统输送，可实现料箱快速由库内转运到车间生产线指定工位。根据项目调研数据，高速堆垛机节拍能力设计为单台单一循环为90次/小时，高速堆垛机载货台设计为3工位形式（单次最多可搬运3箱物料），高速堆垛机系统整体运行时最大效率可实现270箱/小时（货位通过预处理调配，满取满放方式）。高速堆垛机单机设计参数见表1，高速堆垛机结构形式如图2所示。

图2?高速堆垛机结构形式

表2?高速堆垛机单机设计参数

受仓库场地限制，立体库巷道规划设计净宽度为1050mm，高速堆垛机系统整体外形宽度为960mm，单侧预留安全距离仅有45mm。提升同步齿形带整体垂直布置在堆垛机侧边，上下提升带轮间距为23600mm，提升带外侧距离货物理论距离仅有165mm。提升同步齿形带截面宽度为115mm，提升同步齿形带高度方向除上下带轮位置固定外，其余均为自由状态，一旦设备在运行中提升同步齿形带出现震荡甩动且震荡甩动范围超过165mm（震荡幅度约为7‰）时，就会出现钩挂货物现象。

三、测试样机问题分析

1.运行轨道因素

高速堆垛机系统按照上述需求及运行指标进行工程化设计，测试样机制作完成后搭载在实验平台上进行测试，检测设备运行各项指标及对应运行参数，在满足设备基础运行参数运行过程中发现，高速堆垛机载货台提升同步齿形带在水平运行初期加速阶段会出现抖动翻转，随着加速完成进入高速运行时，在某一个位置会出现提升带整体大幅度震荡甩动现象，并伴随整个高速运行全程。

鉴于设备在运行测试过程中每一次出现大幅震荡甩动的位置，均在前后两个加速段固定位置，并且这两个位置刚好是轨道对接口，首先推测是因为轨道对接位置接口不平整，当设备通过接口位置时出现振动，导致提升同步齿形带震荡甩动。在试验现场，以这个诱因为问题突破口，进行一系列整改措施，比如轨道平整度、直线度调整，轨道对接口重新焊接打磨等。然而，通过整改后问题依然没有解决，设备运行到该位置后依旧开始大幅震荡甩动。为了排除轨道对接位置是否为提升同步齿形带大幅震荡甩动的诱因，对高速堆垛机测试起点终点位置进行调整，调整后运行测试发现：随着高速堆垛机起点终点位置的调整，提升同步齿形带大幅震荡甩动的位置也跟随出现变化，但与起点终点位置之间的距离保持一致。通过以上测试运行结果可知，轨道平整度直线度及对接位置，并不是提升同步齿形带在运行过程中整体出现大幅震荡甩动现象的主