Исследование конструкции и принципа работы автоматизированных устройств и оборудования грузового терминала аэропорта

Лабораторная работа 3.

Основными автоматизированными подъемно-транспортными машинами циклического действия на складах являются штабелирующие машины (в основном - стеллажные краны-штабелеры) и напольные рельсовые и безрельсовые автоматические тележки (транспортные роботы).

Несущей конструкцией крана-штабелера (рис.3.15) является мост 1. По нижнему поясу моста перемещается грузовая тележка 3 на четырех катковых подвесных тележках 5. На грузовой тележке смонтирована поворотная платформа, на нижней части которой установлен механизм поворота, а на верхней - механизм подъема 2. К платформе крепится жесткая или телескопическая колонна 6 с рамами для восприятия нагрузки от грузоподъемного устройства и направляющими для обеспечения работы клинового ловителя. Клиновые ловители срабатывают от ограничителя скорости при падении кабины из-за обрыва грузового каната или при скорости опускания более 0.5 м/с. По колонне передвигаются грузоподъемное устройство 7. Оно снабжается вилочным или другим захватом в зависимости от характера и геометрии груза.

Мостовой кран-штабелер имеет четыре направления движения (обозначены на рис. стрелками): 1 - передвижение моста по подкрановым путям; 2 - передвижение тележки по мосту; 3 - подъем и опускание грузозахвата; 4 - поворот колонны вокруг вертикальной оси. Мостовые краны-штабелеры имеют два привода передвижения моста - на каждой из концевых балок.

3.15. Мостовой кран-штабелер

Основные параметры мостовых кранов-штабелеров: грузоподъемность 125... 12500 кг; пролет моста 5...28,5 м; высота установки подкранового рельса 4 … 12 м; высота подъема грузозахвата 3,2...10,5 м; ширина крана-штабелера 1,6 … 8,2 м; высота моста 0,6...2,4 м; ши­рина проходов для штабелирования 1,0...2,8 м; скорости движения крана 0,9...2,1 м/с; передвижения тележки 0,3...0,7 м/с, подъема грузозахвата 0,14...0,33 м/с; частота вращения колонны 0,4 мин^-1.

Достоинства мостовых кранов-штабелеров: хорошее использование объема складских помещений; узкие проходы для штабелирования; большая высота подъема; высокая производительность; возможность полной автоматизации переработки грузов.

Недостатки: большая масса моста (особенно при больших пролетах); сложность автоматизации (по сравнению со стеллажными кранами-штабелерами).

Применяют мостовые краны-штабелеры в закрытых складах для переработки тарно-штучных грузов и металлопроката при средних грузопотоках и больших запасах хранения грузов; в гибких автоматических производствах - в качестве транспортно-складских роботов, обслуживающих автоматический склад и производственный участок; в качестве кранов-манипуляторов при погрузке и разгрузке тарно-штучных грузов из бортовых автомобилей (в этих случаях используют мостовые краны-штабелеры с телескопической колонной).

Разновидностью мостовых кранов-штабелеров являются стеллажные краны-штабелеры, обслуживающие преимущественно высотные склады (рис. 3.16). Их классифицируют:

· по числу вертикальных колонн - с одной или двумя колоннами;

· по способу управления - с ручным управлением из подъемной кабины, полу­автоматическим, автоматическим;

· по способу опирания подкрановых путей - с одним верхним подкрановым путем и напольными роликами (рис. 3.16,а), с одним верхним и одним нижним рельсовыми путями (рис.3.16,б), с двумя подкрановыми путями, уложенными по стеллажам (рис.3.16,в) и др.;

· по числу грузозахватов - с одним или двумя;

· по типу грузозахвата - с телескопическим грузозахватом; с поворотно-выдвижными вилами;

· по роду перерабатываемых грузов и назначению - для комплектации отдельных штучных грузов, для переработки грузов целыми пакетами на поддонах, для длинномерных грузов (металлопроката).

3.16. Стеллажные краны-штабелеры

а - подвесной; б - опирающийся на напольный рельс: в - опирающийся на стеллаж;

1 — механизм подъема; 2 — ходовая часть; 3 — щкаф с электроаппаратурой; 4 - горизонтальные ролики; 5 - выдвижной поворотный захват; 6 — подвижной теле­скопический захват; 7 — стол

В современных транспортно – грузовых комплексах расширяется применение автоматизированных стеллажных штабелеров с автоматическим адресованием. Датчики системы автоматического управления располагаются на ходовой платформе (адресование по длине) и на подъемной платформе (адресование по высоте и по ширине). Шунты или другие замыка­ющие устройства для датчиков устанавливаются в нижней части металлоконструкции стеллажей (адресование по длине), на вертикальной колонне (адресование по высоте) и на секции телескопического грузозахвата (адресование по ширине).

Автоматические стеллажные краны-штабелеры называют стеллажными складскими роботами. Схема устройства такого робота показана на рис.3.17. Стеллажный кран-штабелер имеет три направления движения (степени подвижности). Они обозначены на рис.3.17 стрелками: передвижение крана-штабелера вдоль подкранового пути; подъем и опускание грузовой платформы; выдвижение телескопического грузозахвата влево и вправо от крана-штабелара.

3.17. Схема стеллажного складского робота:

I - телескопический (выдвижной) грузозахват; 2 - подъемная платформа; 3 - хо­лостое ходовое колесо; 4 - ходовая опорная платформа; 5 - приводное ходовое ко­лесо; 6 - опорный подкрановый путь; 7 - привод передвижения крана; 8 -привод подъема; 9 - вертикальная колонна; 10 - каретка подъемной платформы; 11 - ка­натно-блочная система механизма подъема; 12 - подвеска гибкого кабеля; 13 - блок направляющих роликов; 14 - верхняя направляющая балка; 15 - датчики сис­темы автоматического управления

На колонне крана-штабелера имеются направляющие для катков каретки подъемной платформы. Вся нагрузка от веса груза и штабелера воспринимается нижним подкрановым путем 6. Верхняя балка 14служит только для направления движения крана-штабелера.

Грузоподъемность стеллажных кранов находится в пределах 0,25… 12,5 т, наиболь­шая высота подъема 18 м, скорость подъема 0,1...0,5 м/с, скорость передвижения 1,0...2,5 м/с, скорость выдвижения грузозахвата 0,13…0,26 м/с, высота нижнего (первого) яруса над полом 0,4...0,75 м; ширина межстеллажного прохода 0,8... 1,4 м (на 150 - 300 мм шире перемещаемого груза);

Достоинства стеллажных кранов-штабелеров: хорошее заполнение складских объемов грузами (за счет узкого межстеллажного прохода и большой высоты подъема); высокая производительность; возможность полной автоматизации складских работ.

Недостатки: узкая специализация по функциям (только обслуживание вы­сотных стеллажей в зоне хранения) и по перерабатываемым грузам (опреде­ленные размеры пакетов); обслуживание только двух стеллажей, ограниченная зона действия.

Применяют стеллажные краны-штабелеры в закрытых складах тарно-штучных грузов и металлопроката при больших грузопотоках и больших за­пасах хранения грузов, а также в качестве складских и транспортно-складских роботов в гибких автоматических производствах. В автоматизированных цехах и складах для формирования и расформирования пакетов, для перегрузки штучных грузов с одного конвейера на другой, для отборки, сортировки и комплектации грузов используют различные перегрузочные роботы.

Действия автоматического стеллажного крана-штабелера (СКША) состоят в том, чтобы принимать грузы в стеллажи с передаточных устройств (при приеме груза на склад) или выдавать грузы из стеллажей на передаточные устройства (при выдаче груза со склада).

Алгоритм действия автоматического стеллажного крана-штабелера можно опи­сать следующим образом: получить команду действия, запомнить ее, взять груз (транспортный пакет груза на стандартном поддоне размерами 1200х800 или 1200х1000 мм) из адреса А₁ с координатами x₁, y₁, z₁, перейти с грузом к адресу А₂ с координатами x₂, y₂, z₂, установить груз в этот адрес, подать сообщение (сигнал) о выполнении заданной команды, получить следующую команду или перейти в режим ожидания.

Таким образом, структуру команды автоматическому стеллажному крану- шта­белеру можно представить в таком виде:

А₁ (x₁, y₁, z₁) А₂ (x₂, y₂, z₂ ). (6.2)

Здесь: x - номер ячейки по ширине склада (номер стеллажа); y - номер ячейки по длине стеллажей; z - номер ячейки по высоте стеллажей (номер яруса в стел­лажах).

Таким образом, адрес ячейки в стеллажах представляет собой сочетание трех координат x, y, z.. Перегрузочные устройства, которые служат для передачи транспортных пакетов с внутрискладского транспорта в зону действия СКША и в обратном направлении и устанавливаются у каждой секции стеллажей, тоже имеют аналогичные адреса из трех координат.

Если выполняется операция приема груза в стеллажи, то первый адрес (откуда надо взять груз) - это адрес перегрузочного устройства, а второй адрес (куда надо поставить груз) – это адрес некоторой ячейки в стеллажах, который задается оператором (в полуавтоматическом складе) или определяется и задается управляющим компьютером.

Если выполняется операция выдачи груза со склада, то первый адрес (ячейки стеллажа откуда надо взять груз) – задается оператором или управляющим компьютером, а второй адрес (куда надо поставить груз) – это будет постоянный адрес перегрузочного устройства.

Для выполнения этих команд СКША по всем трем координатам устанавливают системы датчиков и замыкающих устройств для их срабатывания.

В качестве датчиков обычно применяют электромагнитные бесконтактные датчики, а замыкающими устройствами для них служат шунты – стальные полоски размерами в сечении 3х30 мм (рис.6.1.).

На автоматических складах применяют два основных метода автоматического адресования кранов-штабелеров:

1. Позиционно-кодовый метод, при котором на подвижном объекте (при адресовании по длине – на ходовой платформе СКША) устанавливают несколько датчиков, а на каждой адресной позиции – уникальное сочетание шунтов (характерное только для этого адреса) – см. рис.6.2,а. Кран-штабелер остановится, когда при движении вдоль стеллажей замкнется определенное сочетание его датчиков, соответствующее расположению шунтов на заданной адресной позиции.

2. Счетно-импульсный метод, при котором на подвижном объекте (при адресовании по длине – на ходовой платформе крана-штабелера) устанавливается один датчик, а на каждой адресной позиции – один шунт для его замыкания – см. рис.6.2,б. Кран-штабелер, двигаясь вдоль стеллажей, считает импульсы, поступающие при проходе его датчиком каждой адресной позиции и останавливается, когда поступившее число импульсов окажется равным числу, соответствующему заданному адресу.

а) б)

2 3 4 5

4

1

6

Рис. 6.1. Схема взаимодействия бесконтактного электромагнитного датчика (1) и шунта (4) для его замыкания: а – вид сбоку, б – вид сверху (2 – магнитные силовые линии при положении шунта внутри щели 3 датчика, 5 и 6 – положения датчика при подходе и отходе от адресной позиции, 7 – возможные направления движения датчика, установленного на штабелере)

1 3

а)

4

2

б) 1 2 3 4 5 6

2 5

Рис. 6.2. Схемы позиционно-кодового (а) и счетно-импульсного (б) методов авто­матического адресования стеллажных кранов-штабелеров:1 – направление движе­ния крана-штабелера вдоль межстеллажного прохода; 2 – датчики, установленные на ходовой платформе КШ; 3 – уникальные сочетания шунтов на адресных пози­циях; 4 – стойки стеллажей; 5 – одиночные шунты на трассе движения датчика при счетно-импульсном методе; 1-6 – номера y адресных позиций (ячеек по длине стеллажа)

Преимуществом позиционно-кодового метода автоматического адресования кра­нов-штабелеров является большая надежность адресования, а недостатки – боль­шое число датчиков, сложность и большая стоимость САУ (ввиду большого числа датчиков). При числе датчиков, равном 4, как показано на схеме рис. 6.2,а, мак­симальное число адресов ячеек по длине стеллаже может быть не более y = 4! = 1*2*3*4 = 24 (число возможных перестановок уникальных расположений шунтов на адресных позициях равно факториалу от числа датчиков). При числе датчиков, равном 5, число ячеек по длине стеллажей может достигать: y = 5! = 120.

Преимуществами счетно-импульсного метода автоматического адресования кранов-штабелеров являются малое число датчиков (один по каждой степени под­вижности – по длине, высоте и ширине), простота и низкая стоимость САУ. Не­достаток этого метода – более низкая надежность САУ ввиду возможности наве­дения ложных импульсов (влияние этого недостатка сокращается при квалифици­рованном проектировании САУ).

Стеллажный кран-штабелер имеет три степени подвижности (направления дви­жения): по длине, высоте и выдвижение телескопического грузозахвата (см. главу 3). По все этим трем направлениям движения устанавливается система датчиков и шунтов для их замыкания (рис. 6.3).

7

6

5

4

3

2

1 1

Рис. 6.3. Схема расположения датчиков и шунтов на автоматическом стеллажном кране-штабелере: 1 – датчик точной остановки СКША по длине; 2 – шунты точной остановки СКША по длине; 3 – шунты точной остановки грузозахвата по высоте (по 2 шт. напротив каждого яруса стеллажей)); 4 – датчик выдвижения грузозахвата по ширине; 5 – шунты выдвижения грузозахвата по ширине; 6 – датчик точной остановки грузозахвата по высоте; 7 – стеллажи; 1-3 (в кружках) – степени подвижности СКША

Датчик точной остановки СШКА по длине устанавливается на ходовой платформе СКША. а шунты для его замыкания – в нижней части металлоконструкций стеллажей. Датчик точной остановки грузозахвата по высоте устанавливается на каретке подъемной грузовой платформы СКША, а шунты для его замыкания – на вертикальной колонне СКША, по 2 шт. напротив каждого яруса стеллажей, в 100 мм один над другим (нижний шунт для операции взятия груза, верхний – для установки груза). Датчики, фиксирующие выдвижения телескопического грузозахвата по ширине, устанавливаются на подъемной грузовой платформе СКША, а шунты для их замыкания – на секциях телескопического грузозахвата.

По аналогии с САУ стеллажных кранов-штабелеров может быть выполнена система автоматического управления подъемно-транспортными машинами циклического действия других типов (например, контейнерными кранами на грузовых терминалах). Команды действия автоматическим передвижным машинам могут передаваться по гибкому кабелю, по радио или через спутниковые системы связи.

Особенности САУ кранов мостового типа (мостовых и козловых кранов, мостовых кранов-штабелеров) обусловлены недостаточной жесткостью их конструкций, наличием тележки с поперечным передвижением по мосту и дополнительной степенью подвижности – вращения вокруг вертикальной оси (у мостовых кранов-штабелеров). Это усложняет систему датчиков и шунтов и всю САУ крана, а также снижает точность позиционирования грузозахвата и установки груза. Краны с гибким канатным подвесом груза должны иметь устройства гашения колебаний (успокоители раскачивания).

Автоматизация рельсовых напольных и подвесных транспортных средств циклического действия намного проще, чем кранов, потому что они имеют всего две степени подвижности – движение по трассе и погрузка-разгрузка груза и обычно не требуют большой точности позиционирования.

Безрельсовые автоматически управляемые тележки (АУТ) – в английской интерпретации AGV (Automated Guided Vehicles) – применяют с оптико-электронной и индуктивной системами автоматического маршрутослежения. Наиболее перспективной и более широко применяемой за рубежом является индуктивная система маршрутослежения (компании Раймонд, Вагнер, Юнгхайнрик и др.), при которой трасса движения робототележки (робокара) обозначается кабелем с электрическим током, прокладываемым в полу склада или цеха в канале сечением 30х30 мм (рис. 6.4.).

БК

9 8

7

БС  

10 6

6 5

У

У

5

4 3 1 2 3 4

Рис.6.4. Схема индуктивной системы маршрутослежения автоматически Схема индуктивной системы маршрутослежения автоматически управ­ляемых тележек (транспортных роботов): 1 – кабель с электрическим током; 2 – электромагнитное поле;

3 – катушки индуктивности; 4 – ходовые приводные и поворотные колеса;

5 – электроприводы передвижения и поворота; 6 – усилители сигналов; 7 – электронный блок сравнения сигналов; 8 – бортовой компьютер; 9 – корпус робототележки;

10 – каналы связи.

Робототележка не имеет рельсов или каких-либо других направляющих путей и идет просто по полу склада или цеха (для повышения безопасности ее трасса может быть помечена яркой белой или желтой полосой). Если робототележка идет по прямой линии, не отклоняясь от трассы, обе ее катушки индуктивности 3, взаимодействуя с электромагнитным полем 2 вокруг проводника с током 1, выра­батывают сигнал одинаковой мощности (в определенных пределах) и электрон­ный блок сравнения 7, сравнивая сигналы от левой и правой катушек и находя их одинаковыми, не дает на выходе никакого сигнала. Если же робототележка от­клонилась от трассы или подошла к ее повороту, то одна из катушек 3 будет по­давать более мощный сигнал, и блок сравнения 7 передаст это расхождение сиг­налов в вычислительное устройство (бортовой компьютер) 8, которое вырабаты­вает команду на включение приводов 5 поворота колес 4 в нужную сторону.

Подобные устройства маршрутослежения применяют и в системах автомати­ческого управления электропогрузчиками и напольными электроштабелерами.

Автоматически управляемые тележки (транспортные роботы или робототе­лежки) применяются на современных автоматизированных складах для транспор­тировки грузов между технологическими участками на крупных логистических терминалах, а также – в качестве автоматизированного внутризаводского транс­порта. В последние годы появилось несколько проектов использования их на контейнерных терминалах в портах для транспортировки крупнотоннажных кон­тейнеров с причалов, после разгрузки с судов на площадки хранения, перегрузки на сухопутный транспорт или таможенного досмотра.

Дата добавления: 2015-09-06