Автомаическое управление машинами циклического действия

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).

Устройство стеллажных кранов-штабелеров рассмотрено в главе 3. 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 дей-ствия 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.).

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 – магнит-ные сило­вые линии при положении шунта внутри щели 3 датчика, 5 и 6 – положения дат­чика при подходе и отходе от адресной позиции , возможные направления движения датчика, установленного на штабелере)

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) 1 3

4

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

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 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 сисгналов; 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.