堆垛机安全机构的设计

卢宗慧，饶金海，徐星蕾，卢泓翰

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

（北京机械工业自动化研究所，北京 100120）

0 引言

随着中国经济的高速发展，物流配送中心和自动化立体仓库的需求量越来越大，而巷道堆垛机是自动化立体仓库的核心设备。作为一种起重机械，它在又高又窄的巷道内高速运行，为避免对人身及设备造成威胁，堆垛机必须具备一套完善的硬件及软件安全保护措施。

1 堆垛机的机械保护

1.1 堆垛机做的是三维运动

水平方向由行走机构带动整台设备沿着轨道方向运动，因此在轨道终端设置了水平机械限位装置，这种装置一般在金属结构的上下横梁两端安装橡胶缓冲器或液压缓冲器，在轨道终端装有机械死挡，一旦堆垛机失控，能起到缓冲作用，避免堆垛机冲出轨道造成人身及财产损失。

在垂直方向主要是载货台做上下运动，因此在立柱上下两端也装有橡胶缓冲器，以免载货台超出它的上下限，造成设备损伤。

另外，载货台带着货叉机构在垂直方向做水平的伸缩运动，除了为货叉设置机械限位以外，为了防止货叉伸缩时卡住或遇障碍物损坏电机，还在货叉的传动装置上设置了力矩限制器，当货叉超载时，传动轴打滑，电机空转，从而保护了货叉电机。

1.2 松绳过载保护

当起升钢丝绳由于某种原因使其张力超过有货满载荷值的25%以上或小于无货空载荷的75%以下时，过载与松绳保护装置（超载限制器）将动作发出信号，及时断电停车。钢丝绳的松绳过载保护装置采用弹簧滑块式机构，其工作原理是：由于钢丝绳张力的变化引起弹簧伸缩带动滑块位移并碰撞行程开关以控制电动机断电，从而起到保护作用。

1.3 限速器和安全钳

为防止由于链条或钢丝绳全部折断，或由于载货台超载严重而发生的载货台坠落事故，需要在堆垛机设计时考虑限速器和安全钳装置。

限速器是速度反应和操作安全钳的装置，当载货台运行速度超过限定值时，限速器产生机械动作，由于限制器的作用，使装在载货台吊架上的安全钳的楔块制动机构在杠杆和弹簧等的作用下钳住前后升降导轨，制止载货台下落并将其支持在升降轨道上，以保证现场人员与货物的安全，如图1所示：限速器安装在堆垛机上方，限速器绳由安装于下横梁上的张紧装置予以张紧，限速器动作时通过提拉连杆机构将活动钳块上提，与导轨接触并沿斜面滑槽上滑，导轨被夹在活动钳块与静钳块之间，形成自锁，从而防止载货台向下坠落。限速器绳应选柔性良好的钢丝绳，直径不小于6mm,安全系数不小于8。

图1 限速器和安全钳装置示意图

安全钳装置安装在载货台的垂直吊架上，由钳座、碟形弹簧、静钳块、弹簧活动钳块、滑槽等组成，其最大的夹紧力由碟形弹簧决定，弹簧用于安全钳释放时钳块复位。

2 堆垛机的电气保护

2.1 水平运行强制换速及限位保护

水平运行强制换速开关一般装于金属结构下横梁上，装于地面的检测片设于运行行程两个终端限位之前，当自动或手动失误，堆垛机仍在高速运行时，通过此开关强制换成低速，防止惯性太大和冲击震动。

水平限位开关一般装在下横梁一侧，一般采用行程开关，撞尺设于两运行终端，当堆垛机进入紧急停止状态时，迅速切断电源，使机械停止运转并发出水平紧急停止报警信号。

2.2 起升下降运行保护

在金属结构立柱的上下终端处，装有撞尺，在载货台上设有行程开关，阻止载货台升降超过上下极限位置，一旦出现紧急停止状态时，切断电源并发出升降紧急停止报警信号。

同样的，在载货台上装有强制换速开关，以用来强制减速载货台上升或下降时的速度。

2.3 货叉伸缩电气保护

一般在货叉上设置左右驱动开关来控制货叉的伸缩方向，同时还设有上叉保护，在确认上叉已经收回的情况下，堆垛机才会运行，避免货叉没有收回碰到货架或货物。

3 结束语

自动机械的安全极为重要，除了以上提到的安全措施以外，为了确保驱动机构的安全和正常工作，运行、升降及货叉机构的正反转及高低速运行必须采用联锁控制，另外电机的过热保护也是必须考虑的。