常用物流搬运设备.ppt

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1、第三章常用物流搬运设备第一节起重机n起重机适用于装卸大件笨重货物，借助于各种吊索具也可用于装卸其他货物，同时，起重机也是唯一以悬吊方式装卸搬运货物的设备。其吊运能力较大，一般为3吨以上。最常用的起重机有龙门起重机、桥式起重机和汽车起重机等几种。还有一些适合轻型物品吊装的起重机械，如电动葫芦等。n葫芦是一种起吊工具，它是利用滑轮组成滑轮组，省力不省功的道理制成的一种起调重物的起吊工具。固定式液压升降台是一种升降稳定性好，适用范围广的货物举升设备,主要用于生产流水线高度差之间货物运送；物料上线、下线；工件装配时调节工件高度；高处给料机送料；大型设备装配时部件举升；大型机床上料、下料；仓储装卸场所与

2、叉车等搬运车辆配套进行货物快速装卸等。桥吊是码头上用于将集装箱吊起进行装卸作业的起重机，是码头的心脏。桥吊作业能力决定着一个码头的货物吞吐能力。门机是在岸边装卸船舶货物所用的起重机。桥吊经历四代升级：第一代桥吊能吊起吨的货物重量，起升高度可达到米，可向海面伸出米远，采用电动机组发电机；第二代能吊起吨重的货物，起升高度可达到米，可向海面伸出米远，采用可控硅直流调速系统；第三代能吊起吨重货物，能升到米高，可前伸出海米，采用智能交流变频驱动控制系统；第四代能吊起吨重货物，能升高米，能前伸出米远，采用智能交流变频驱动装置。梁式和桥式的区别n梁式起重机:也称单梁起重机。桥式起重机：也称双梁桥式起重机n桥

3、式起重机与梁式起重机起重量不同，梁式是5t及以下，桥式是5t及以上第二节搬运车n一、各种人力和动力搬运车n二、自动搬运车(AGV)叉车n叉车（Forklifttruck）是指具有各种叉具，能够对货物进行升降和移动以及装卸作业的搬运车辆。n叉车按照其动力种类可划分为电瓶和内燃机两大类（内燃机的燃料又分为汽油、柴油和天然气三种）叉车的主要类型n1、平衡重式n2、前移式n3、插腿式n4、侧面叉车电瓶叉车和内燃机叉车比较表叉车的主要技术性能指标如下：n1、叉车车轮有充气和实芯两种n2、起重量n3、起升高度n4、起升和行驶速度n5、最小转弯半径自动导引车自动导引车(AGV)自动导引小车是一种以电池为动力

4、，装有非接触式导向装置的无人驾驶自动运输车。其主要功能是，在计算机控制下，通过复杂的路径将物料按一定的停位精度输送到指定的位置上。AGV的发展现状的发展现状20世纪50年代中期，Barret公司设计出无人驾驶卡车，也就是AGV的最早雏形。后来，美国物料搬运研究所将其定义为AGV，它是可充电的无人驾驶小车，可根据路径和定位情况编程，而且行走的路线可以改变和扩展。据报导，到1960年时，欧洲就安装了各种型号不同水平的自动搬运车系统，使用了13,000多台AGV。1959年AGV开始用于仓库自动化和工厂作业中。日本也从这时开始引进AGV技术。日本是使用这种车辆最多的国家，在20世纪80年代末，拥有各

5、种类型的自动搬运车超过一万台，其生产厂家达47家，广泛应用于汽车制造、机械、电子、钢铁、化工、医药、印刷、仓储、运输业和商业上。20世纪70年代，AGV作为生产组成部分进入了生产系统，并得到了迅速发展。1973年，瑞典VOLVO公司在KALMAR轿车厂的装配线上大量采用了AGV进行计算机控制装配作业，扩大了AGV的使用范围 AGV在在AS/RS中的作用中的作用控制台通过计算机网络接受立体仓库管理系统下达的AGV输送任务，通过无线局域网通讯系统实时采集各AGV、拆箱机器人的状态信息。根据需求情况和当前AGV运行情况，将调度命令传递给选定的AGV。AGV完成一次运输任务，在托盘回收站待命，等待下次

6、任务。各立体库出货口和拆箱机器人处均有光导通讯装置。对运行中的AGV，控制台将通过无线局域网通讯系统与AGV交换信息，实现AGV问的避碰调度、工作状态检测、任务调度。在立体仓库和拆箱机器人处通过光导通讯与AGV交换任务和状态，完成移载。自动导航系统完成AGV的导引。充电系统由充电器和充电控制器组成，完成在线快速自动充电。AGV接受控制台的任务，完成运输。地面移载设备可实现AGV的自动移载、加载、交换空托盘。下图为在青岛海尔自动化立体仓库中移载用的激光导引AGV。AGV的组成的组成AGV由以下各部分组成：车体、蓄电池、车上充电装置、控制系统、驱动装置、转向装置、精确定位装置、移载机构、通信单元和

7、导引系统。1车体。由车架和相应的机械电气结构如减速箱、电机、车轮等组成。车架常采用焊接钢结构，要求有足够的刚性。2蓄电池与充电装置。常采用24V或48V直流工业蓄电池为动力。3驱动装置。驱动装置是一个伺服驱动的变速控制系统，可驱动AGV运行并具有速度控制和制动能力。它由车轮、减速器、制动器、电机及速度控制器等部分组成，并由计算机或人工进行控制。速度调节可采用脉宽调速或变频调速等方法。直线行走速度可达1m/s，转弯时为0.20.5m/s，接近停位点时为0.1m/s。4转向装置。AGV常设计成三种运动方式：只只能能向向前前；能能向向前前与与向向后后；能纵向、横向、斜向及回转全方位运动全方位运动。转

8、向装置的结构也有三种：(1)铰轴转向式三轮车型。车体的前部为一个铰轴转向车轮，同时也是驱动轮。转向和驱动分别由两个不同的电动机带动，车体后部为两个自由轮，由前轮控制转向实现单方向向前行驶。其结构简单、成本低，但定位精度较低(见图5)。(2)差速转向式四轮车型。车体的中部有两个驱动轮，由两个电机分别驱动。前后部各有一个转向轮(自由轮)。通过控制中部两个轮的速度比可实现车体的转向，并实现前后双向行驶和转向。这种方式结构简单，定位精度较高(见图6)。(3)全轮转向式四轮车型。车体的前后部各有两个驱动和转向一体化车轮，每个车轮分别由各自的电动机驱动，可实现沿纵向、横向、斜向和回转方向任意路线行走，控制

9、较复杂，见图7。图5 铰轴转向式三轮车型图6 差速转向式四轮车型图7 全轮转向式四轮车型5控制系统。AGV控制系统包括车上控制器和地面(车外)控制器，均采用微型计算机，通过通信进行联系。n输入AGV的控制指令由地面(车外)控制器发出，存入车上控制器(计算机)；AGV运行时，车上控制器通过通信系统从地面站接受指令并报告自己的状态。车上控制器可完成以下监控：手动控制、安全装置启动、蓄电池状态、转向极限、制动器解脱、行走灯光、驱动和转向电机控制与充电接触器的监控等。n控制台与AGV间可采用定点光导通讯和无线局域网通讯两种通讯方式。采用无线通讯方式时，控制台和AGV构成无线局域通讯网，控制台和AGV在

10、网络协议支持下交换信息。无线通讯要完成AGV的调度和交通管理。n 在出库站和拆箱机器人处移载站都设有红外光通讯系统，其主要功能是完成移载任务的通讯。n AGV充电可以采用在线自动快速充电方式 6移载装置。AGV用移载装置来装卸货物，即接受和卸下载荷。常见的AGV装卸方式可分为被动装卸和主动装卸两种。n被动装卸方式的小车自己不具有完整的装卸功能，而是采用助卸方式，即配合装卸站或接收物料方的装卸装置自动装卸。常见的助卸装置有滚柱式台面常见的助卸装置有滚柱式台面图图7-8(b)和升降式台面和升降式台面图图7-8(a)两种两种。采用滚柱式台面的环境要求是站台必须带有动力传动辊道，AGV停靠在站台边，A

11、GV上的辊道和站台上的辊道对接之后同步动作，实现货物移送。升降式台面的升降台下设有液压升降机构，高度可以自由调节。为了顺利移载，AGV必须精确停车才能与站台自动交换。图7-8 被动装卸装置n主动装卸方式是指自动小车自己具有装卸功能。常见的主动装卸方式有单面推拉式、双面推拉式、叉车式图7-9(a)和机器人式图7-9(b)四种。图7-9 主动装卸装置7安全装置。为确保AGV在运行过程中自身安全，现场人员及各类设备的安全，AGV将采取多级硬件、软件的安全措施。在AGV的前面设有红外光非接触式防碰传感器和接触式防碰传感器保险杠。AGV安装醒目的信号灯和声音报警装置，以提醒周围的操作人员。一旦发生故障，

12、AGV自动进行声光报警，同时无线通讯通知AGV监控系统。(1)障碍物接触式缓冲器。障碍物接触式缓冲器是一种强制停车安全装置，它产生作用的前提是与其它物体相接触，使其发生一定的变形，从而触动有关限位装置，强行使其断电停车。(2)(2)障碍物接近传感器。非接触式检测装置是障碍物接触式缓冲器的辅助装置，是先于障碍物接触式缓冲器发生作用的安全装置。为了安全，障碍物接近传感器是一个多级的接近检测装置，在预定距离内检测障碍物。在一定距离范围内，它会使AGV降速行驶，在更近的距离范围内，它会使AGV停车，而当解除障碍物后，AGV将自动恢复正常行驶状态。障碍物接近传感器包括激光式，超声波式，红外线式等多种类型

13、n 如日本产的红外线传感器能检测搬运车的前后方向、左右方向的障碍物，也能在二段内设定慢行和停止，也即2m内减速、lm内停车。发射的光频率数有4种或8种，能防止各搬运车间的相互干扰。(3)装卸移载货物执行机构的自动安全保护装置。AGV的主要功能是解决物料的全自动搬运，故除了其全自动运行功能外，还有移载货物的装置。移载装置的安全保护装置包括机械和电气两大类。如位置定位装置、位置限位装置、货物位置检测装置、货物形态检测装置、货物位置对中结构、机构自锁装置等结构。7.2 AGV的导引方式的导引方式AGV的导引方式，所谓AGV导引方式是指决定其运行方向和路径的方式。它不同于前面所说的一般通信。常用的导引

14、方式分两大类：车车外外预预定定路路径径方方式式和非非预预定定路路径径方式方式。n车外预定路径导引方式是指在行驶的路径上设置导引用的信息媒介物，AGV通过检测出它的信息而得到导向的导引方式，如电磁导引、光学导引、磁带导引(又称磁性导引)等。n非预定路径(自由路径)导引方式其一是指在AGV上储存着布局上的尺寸坐标，通过识别车体当前方位来自主地决定行驶路径的导引方式，又称车上软件一编程路径方式；其二是指激光导引。AGV导引技术的研究十分活跃，具体体现为：路径的设定更加灵活机动。路径变更简单易行。提高对路面或环境变化的适应能力。精确地实时检测位置和方位值，提高引导性能。精确地实时检测位置和方位值，提高

15、引导性能。赋予感知和回避障碍的性能赋予感知和回避障碍的性能(智能智能)。具有人机对话功能更强的信息通信功能。系统尽量不依赖于中央计算机。多辆多辆AGV协调工作。协调工作。n为此，需要解决好以下几项关键技术：高精度且廉价的位置、方向检测手段。信息通信手段。图像处理和图像识别技术以及自动转换器的实用化。系统总体技术(特别是多辆AGV群控技术)。预定路径方式预定路径方式1车外连续标记(1)电磁导引这是目前AGV采用最广泛的一种导引方式(见图7-10)。它需要在地面开槽(约51mm宽，15mm深)埋设电缆，接通低压、低频信号，在电线周围产生磁场。车上需安装有两个感应线圈，并使其分别位于此导引线的两侧。

16、导向线中电流约为200300mA，频率为2kHz35kHz。(2)反光带或磁带导引1)反射式导向。如图7-11所示，这种引导方式是在地面上连续铺设一条用发光材料制作的带子，或者用发光涂料涂抹在规定的运行路线上，在车辆的底部装有检测反射光传感器，通过偏差测定装置到驱动转向电机来不断调整车辆前进的方向2)磁性式导向。是在地面上连续铺设一条金属磁带，而在车辆上装有磁性传感器，检测磁带的磁场，通过磁场偏差测定控制驱动转向电机来调整车辆行驶方向。2车外间断标志标志跟踪方式中有一种称为视视觉觉引引导导法法，即在所经路径上断续地设有若干引导标志或反射板(也可是玻璃球)，小车据此自动识别和判断路径(见图7-1

17、2)。引导的标志除条形码外，还可用圆形、方形、箭头等图形，非预定路径非预定路径1激光导引(1)光扫描导引。沿着路径从高处用光束进行扫描，计算机根据光信息(扫描角度以及扫描装置标号)，精密检测出AGV现在的位置(图7-13)。这种方法路径变换容易，扫描方式最简单。(2)信标方式(激光导航)。这种方式是在路径上或沿着路径设置多个标记，标记本身主动发出信号提供有关位置信息。信标方式是从现在位置寻找若干个信标，然后根据其方向和有关信标的位置信息，利用三角测量原理计算出现在的位置。标记可用再现反射体(直角棱镜等)，扫描射线优先采用激光，也可采用红外线。根据求得的两组两个再现反射体之间的开度角计算出现在的

18、位置、方位，这种方法称为激光导航法。标记设置简单、廉价，精度也非常好。2数字地图引导把路径画在数字地图上，作为人与机器的对话式系统，非常容易接近。此外，利用中央计算机的指令把路径的设定作为串行数据给出的方法，对复杂、交叉路径多的路线特别有效。是适合于控制复杂、多种、多量AGV的方法，是使工厂内的物流系统高度自动化所必须的。智能引导智能引导智能引导方式有示教式（初级智能）和路径规划两种。示教式：当AGV沿着示教的路径行走一次，即记住行走路线。它实际上还可学会新的行走路径，并通知主控计算机所学到的东西。主控计算机可通知其他的AGV关于这条新的路径的信息。AGV智智能能化化的的新新发发展展在在于于自

19、自主主回回避避障障碍碍物物并并达达到到目目的的地地的路径规划。的路径规划。第四节集装箱和托盘n一、托盘n二、集装箱物流模数和标准化n物流模数：为了物流系统化、合理化、标准化，而以数值关系表示的物流系统各种因素尺寸的标准。n物流基础模数是物流系统各标准尺寸的最小公约尺寸。目前ISO及欧洲各国基本认定600mm*400mm作为基础模数尺寸。n物流集装模数确定是以物流基础模数为基础，按倍数系列推导出来。第二节托盘n一、托盘的概念n托盘（pallet）是用于集装、堆放、搬运和运输的放置作为单元负荷的货物和制品的水平平台装置。n托盘是现代工商业生产、运输、储存及包装的很重要的一种工具，随着机械化的提高，

20、使用量也越来越大。n托盘运输是货物按照一定要求成组装在一个标准托盘上组合成为一个运输单位并便于利用铲车或托盘升降进行装卸、搬运和堆存的一种运输方式，它是成组运输的初级形态。n托盘是一种重要的集装器具，是在物流领域中适应装卸机械化而发展起来的一种集装器具，托盘的发展可以说是与叉车同步。二、托盘的分类n托盘接结构不同，常见的有下列三种：n平板托盘n箱形托盘n柱型托盘n根据材质的不同可分为木制、钢制、塑料、纸质及复合等多种托盘。三、托盘运输的特点n1、搬运或出入库场都可用机械操作，减少货物堆码作业，从而有利于提高运输效率，缩短货运时间，减少劳动强度。n2、以托盘为运输单位，货物件数变少体积重量变大，

21、而且每个托盘所装数量相等。既便于点数、理货交接，又可以减少货损货差事故。n3、投资比较小，收效比较快。n4、托盘的回收利用，组织工作难度较大，会浪费一部分运力。托盘运输具有一定的局限性，表现在以下几方面：n1、托盘承运的货物范围有限，最适合托盘运输的货物是箱装罐头食品、硬纸盒装的消费品和袋及袋装的货物等比较小的包装商品。大的、形状不一的家具、机械以及散装冷冻等货物，不适合于采用托盘进行运输n2、托盘运输设备费用减少，但要增加托盘运输费用。同时，由于增加了托盘的重量和体积，相应地减少了运输工具的载量。n3、托盘运输向成组运输前进了一步，但它的效果还不足以改变传统的流通方式，特别是不能满足国际多式

22、联运的要求。例如，它不能像集装箱那样，可以密封越过国境或快速转换各种运输方式。四、采用托盘运输应该注意的事项n1、装载托盘货物的范围有一定限制，不是所有货物都可以用托盘运输。n2、必须符合托盘积载的规定。n3、每一托盘货载，必须捆扎牢固具有足够的强度和稳定，平衡，既能够承受一般海上风险，经受装卸操作和移动，也能够在其上面承受一定的压力。n4、货物以托盘运输时，必须在所有运输单证上注明“托盘运输”字样。集装箱n标准箱概念（TEU)nTWENTY-FOOTEQUIVALENTUNITnFEU(FORTY-FOOTEQUIVALENTUNIT)n国际集装箱尺寸发展到45ft,48ftn重量发展到35

23、t以上整箱货（fullcontainerload简称：FCL）为拼箱货的相对用语。由发货人负责装箱、计数、积载并加铅封的货运。整箱货的拆箱，一般由收货人办理。但也可以委托承运人在货运站拆箱。可是承运人不负责箱内的货损、货差。除非货方举证确属承运人责任事故的损害，承运人才负责赔偿。承运人对整箱货，以箱为交接单位。只要集装箱外表与收箱时相似和铅封完整，承运人就完成了承运责任。整箱货运提单上，要加上“委托人装箱、计数并加铅封”的条款。集装箱n拼箱货（lessthancontainerload简称：LCL）整箱货的相对用语，指装不满一整箱的小票货物。这种货物，通常是由承运人分别揽货并在集装箱货运站或内陆站集中，而后将两票或两票以上的货物拼装在一个集装箱内，同样要在目的地的集装箱货运站或内陆站拆箱分别交货。对于这种货物，承运人要负担装箱与拆箱作业，装拆箱费用仍向货方收取。承运人对拼箱货的责任，基本上与传统杂货运输相同。