下面將我們的經(jīng)驗分享給大家，以推動鋁型材行業(yè)的進步。
1、自動化立體倉庫發(fā)展現(xiàn)狀
公認的自動化立體倉庫發(fā)展起源是美國在1959年開發(fā)的，中國則是在1974年建成的鄭州紡織機械廠立體庫的基礎(chǔ)上走上大力發(fā)展自動化倉庫之路,從上世紀80年代末開始起步到今天已經(jīng)有近30年的發(fā)展歷史。
據(jù)有關(guān)統(tǒng)計報道，截至2012年中國建設(shè)成的自動化立體倉庫接近2500座，在役的則達到1800座。據(jù)有關(guān)預測，2013年，隨著全球經(jīng)濟復蘇，立體倉庫的發(fā)展需求預計比2012年的增長率可能會達到20%。
我們從使用的角度，看看我國整體自動化立體倉庫狀況。
?。?）載重1噸左右，體積1個立方左右的自動化立體庫占絕大多數(shù)。比如蒙牛集團建設(shè)的近30座自動化立體倉庫托盤大小都基本在1000mm×1200mm(長×寬)，高度則一般在1200mm到1800mm之間，單元重量一般在1噸左右。
?。?）重載的立體庫，大的達到幾噸甚至幾十噸。在重載立體庫上國內(nèi)企業(yè)開始嘗試，但眾多的還是國外的企業(yè)在角逐。
?。?）同時在體積上也出現(xiàn)了幾米長的細長桿件的要求。這類型立體庫長度一般在4000mm以上，2013年北京高科完成了北京武警的一個項目，載重量達到了11噸，體積達到了8180×2530×3550mm(長×寬×高)。
?。?）微小立體庫也開始發(fā)展。載重幾十公斤的小堆垛機也開始迅速發(fā)展。這些設(shè)備多數(shù)采用型材設(shè)計制造，設(shè)備自重一般都很低，大約在1噸以下。
?。?）異形倉庫的需求也在增長。2013年對板材庫，飛機制造廠要求的抽屜式長桿件倉庫，煙草行業(yè)需求的特殊的濾棒庫等。
自動化立體倉庫是社會物流和企業(yè)物流的節(jié)點設(shè)施，一般由幾層、十幾層、幾十層的貨架存儲貨物，用相應的物料搬運設(shè)備進行貨物的入出庫作業(yè)，用自動化控制管理系統(tǒng)進行作業(yè)控制和管理，也稱高架倉庫。
常用的物料搬運設(shè)備有巷道式堆垛起重機、高位叉車、輥式輸送機、鏈式輸送機、升降機、自動導向車等等。其中，巷道式堆垛機（簡稱堆垛機）是應用最廣泛的庫內(nèi)物料搬運設(shè)備。也是立體倉庫設(shè)備中技術(shù)含量較高的機械設(shè)備之一。
近年來，隨著科學技術(shù)的不斷進步，倉儲及物流設(shè)備的技術(shù)水平和性能已經(jīng)達到或基本達到國際先進水平，自動化立體倉庫已廣泛用于軍隊后勤、物資、膠片、醫(yī)藥、電機，紡織、輕工、機床、乳制品、化纖、食品、家電、化工、工程機械、機場、配送中心、鐵路動車檢修、煙草等行業(yè)。
自動化立體倉庫的廣泛應用，較好地解決了單元貨物的立體化存儲，實現(xiàn)了設(shè)備運行自動化、智能化，進銷存管理數(shù)字化；提高了土地利用率、存取效率、配送精度；降低了貨物損耗、勞動力成本。
對鋁型材行業(yè)而言，80 %左右的型材長度為6 m，17%左右的型材是6—6.5 m,裝入料框存放，而重量大多在1.5噸以下。
在整個中國，長直桿件（6米以上）、重載貨物（單元貨物3噸以上）的立體存儲仍舊發(fā)展緩慢，在我國尚屬空白。目前，大量的存放方式都是傳統(tǒng)的地面堆放式。自動化立體倉庫在鋁型材行業(yè)有非常大的市場。
2、技術(shù)關(guān)鍵
要完成鋁型材的自動存放，滿足入出庫頻率、保證設(shè)備的可靠性、穩(wěn)定性和儲存物資的質(zhì)量，需要解決的技術(shù)問題比較多，其中最為關(guān)鍵技術(shù)有如下幾項：
1）貨架承載能力計算、試驗和貨架定型。
倉儲貨架是自動化立體倉庫存儲貨物的基礎(chǔ)設(shè)施，要求良好的承載、抗震能力和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
2）長直桿件堆垛起重機研究。
堆垛機是自動化立體倉庫中擔負自動存取貨物的起重運輸設(shè)備，本項目所使用的雙立柱堆垛機在運行方向上尺寸是普通堆垛機的4-5倍。尺寸的加大對堆垛機的剛性、穩(wěn)定性、同步性、必然帶來更高的要求；需要開發(fā)新型的載貨臺和貨叉機構(gòu)及提升機構(gòu)。
3）長直桿件料框研究。
料框是鋁型材的基本存儲、搬運單元，它既要滿足鋁型材在存儲、搬運過程中不損壞、不變形，滿足堆垛機、叉車在存取過程中的叉取，同時還要求空載時可以堆疊存放。
2.1 貨架承載能力試驗和貨架定型
為了滿足使用要求，保證貨架具有良好的承載、抗震能力和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，首先需要確定采用的貨架型式。
由于沒有合適的案例更沒有成熟的計算公式，我們試制了鋁型材行業(yè)采用的懸臂貨架，取得了實測數(shù)據(jù)并得出了經(jīng)驗公式。
懸臂貨架（見圖1）具有占用空間小，所用材料少的特點，不少企業(yè)希望采用，但試驗與計算結(jié)果都證明在高度和載重量達到一定程度后，立柱上部位移量會嚴重超出規(guī)范允許范圍，與其它型式比較，增大截面尺寸并不經(jīng)濟。
偏移量的參考公式如下：
注明：1.M=16×1000㎏×50cm;
2.L=1590cm;
3.E=210Gmpa;
4.I=5422cm4.
在該項目研究上，我們得出的基本結(jié)論為：
10米以下可以采用懸臂式貨架dalilvcai.com，繼續(xù)加大時，便在材料的選擇和經(jīng)濟效益比上差距比較大。
如果采用橫梁式貨架，首先應保證橫梁撓變小于規(guī)定值，采用載荷切加法：
公式一：集中載荷
其撓度公式為Wmax＝Fl3/48EI
公式二：對稱等距離的載荷
其撓度公式為：
Wmax=Px(3L2-4x2)/24EI
經(jīng)過實驗，獲得如下結(jié)論：
經(jīng)計算，并依據(jù)《CECS2390鋼貨架設(shè)計規(guī)范》第6.1.5條，梁允許最大撓度 fmax≤L/300，確定，橫梁的幾何尺寸應大于160×60mm。
為此，經(jīng)反復試驗驗證，確定增加水平拉力，在結(jié)構(gòu)上采取措施，具體結(jié)構(gòu)（見下圖）。
經(jīng)過一系列研究，確定了橫梁式貨架的可行性。此項技術(shù)已經(jīng)成功地應用到了華昌和堅美的實例中。經(jīng)過華昌公司一年多的驗證，運行可靠。
2.2 長直桿件堆垛起重機研究
由于本項目所使用的雙立柱堆垛機在運行方向上的尺寸是普通堆垛機的4-5倍。尺寸的加大對堆垛機的剛性、穩(wěn)定性、同步性、起重牽引方式都會帶來更高的要求；除選型外，還需要開發(fā)新型的載貨臺、貨叉機構(gòu)及提升機構(gòu)。
1）堆垛機選型
國外的類似堆垛機多采用的是橋式堆垛機，這種結(jié)構(gòu)適用于出入庫頻率低的使用場合，對于我國鋁型材行業(yè)出入庫量大，存儲量大的作業(yè)無法滿足。圖6為意大利BONFANTI公司的產(chǎn)品。
韓國有一家公司采用了八柱式堆垛機，貨物采用抽屜式，但其效率仍然低下、且故障較多。
國內(nèi)外長直桿件堆垛機型式比較（見表1）
經(jīng)比較分析，最后確定堆垛機的結(jié)構(gòu)型式為雙立柱、節(jié)能型、三指貨叉型式
2）曳引機提升技術(shù)
長直桿件載貨臺運行方向尺寸長，重量大，對提升機構(gòu)提出了承載能力高、運行平穩(wěn)、節(jié)能、高效率和高安全性的要求。為了滿足上述條件，本項目采用了曳引機提升技術(shù)，并利用曳引機可以多繩纏繞的優(yōu)點實現(xiàn)了雙動滑輪配重的牽引技術(shù)，使得堆垛機的功率降低到10Kw以下，而同類型設(shè)備功率大約要在40Kw。
2.3 料框型式
型材料框的最大問題是容易扭曲和彎曲變形，導致型材擦傷或變形，不影響其裝料量，但很容易因料框尺寸超差不能入庫存儲。為了保證料框的剛性、承載能力，保證在存儲、搬運過程中不損壞、不變形；即滿足立體庫的存儲精度，堆垛機、叉車在存取過程中叉取和輸送過程的可靠性，又可以堆疊存放，在調(diào)研了國內(nèi)外大量資料，對比了同行業(yè)使用的各種料框的基礎(chǔ)上，選擇華昌鋁廠在用料框進行研發(fā)改進成適合于鋁型材自動化立體倉庫存儲，輸送使用，具有剛性好，尺寸精度高、適用性好，美觀等特點（見圖9）。
3、主要技術(shù)創(chuàng)新點
1）研究開發(fā)了鋁型材自動化立體倉庫，解決了長直桿件類鋁型材成品的倉儲占地面積大和出入庫效率低下的難題；推動了鋁合金型材成品倉儲自動化技術(shù)的進步，具有空間利用率高、節(jié)能降耗、管理數(shù)字化等特點，填補了國內(nèi)長直桿件自動化立體倉庫的空白；
2）設(shè)計和制造了橫梁式長直桿件貨架，解決了自動化立體倉庫存儲貨物的基礎(chǔ)設(shè)施；橫梁式長直桿件貨架具有良好的承載、抗震能力和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；
3）設(shè)計和制造了長直桿件堆垛機，解決了自動化立體倉庫中，長桿件物料起重運輸問題；采用曳引機雙動滑輪提升機構(gòu)達到了快速提升、節(jié)能減排的目的，具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定剛性好等特點；
4）建立了長直桿件類的鋁型材自動化立體倉庫信息管理和自動控制系統(tǒng)，大大提高了存儲效率，縮短了存取時間；
4、技術(shù)先進性
長直桿件類的鋁型材自動化立體倉庫是采用計算機、自動控制、網(wǎng)絡(luò)、信息、通訊、激光、紅外等現(xiàn)代技術(shù)集成并相互滲透、有機結(jié)合形成的智能物流存取系統(tǒng)。該系統(tǒng)滿足長直桿件產(chǎn)品物流大型化、自動化、智能化、高效率、高精度、低損失、高管理的要求，實現(xiàn)了堆垛、出入庫、分揀、數(shù)據(jù)采集和管理等功能。填補了國內(nèi)空白，具有國際先進水平。
作者：譚樹松 佛山堅美鋁業(yè)有限公司,唐性宇；廣東華昌鋁廠有限公司總工程師,太原高科銳志物流倉儲設(shè)備有限公司總經(jīng)理
