本實用新型涉及物流倉儲裝備中物品堆垛機械領域，特別是涉及堆垛機防搖擺裝置及堆垛機。

背景技術：

自動化立體倉庫是一種能自動完成取放貨功能的一類倉庫。堆垛機是自動化立體倉庫中實現(xiàn)自動化取放貨的核心設備，堆垛機三個方向協(xié)調運動并通過電氣控制，自動將貨物單元存入或取出立體倉庫，可以完成高效的物料管理和自動化的存取過程，有效的節(jié)約了人力成本與管理成本。

隨著巷道堆垛機的高度和速度的增加，在停車過程中堆垛機的自身搖擺加劇，直接影響到其的工作效率和安全性。目前我國，通常采用的堆垛機防搖擺技術，基本上是直接針對堆垛機本身的振動特性來消除搖擺現(xiàn)象，由于振動特性與堆垛機的運行加速度和自身機械結構都直接相關，故每臺堆垛機的振動特性都具有特異性，需要事先針對具體的堆垛機進行測算，或增加角度傳感器對搖擺現(xiàn)象進行實時反饋，才能夠通過改變堆垛機的機械結構或現(xiàn)有運行曲線達到消除搖擺現(xiàn)象的目的。

同時，堆垛機的運行曲線又與運行調速有直接關系，通常的運行調速由可編程控制器(PLC)控制，通過目標值與當前值差異，給定運行電機不同的運行速度，來達到調速目的。由于堆垛機機械結構的特異性，及外部環(huán)境的不同，每臺堆垛機的最佳調速距離都不相同，常規(guī)調速原理無法消除特異性，導致電氣控制無法實現(xiàn)標準化，增加了調試過程中的時間成本和人力成本。同時，常規(guī)堆垛機調速采用恒加速度的變速控制，當堆垛機的整體高度及運行速度達到一定限值 時，下部驅動堆垛機的硬加減速會使得堆垛機的上端發(fā)生搖擺現(xiàn)象，增加堆垛機的停車定位時間，載貨臺在上部取放貨時定位精準下降，使堆垛機金屬結構發(fā)生振動疲勞，應用效率較低，控制效果難以保證。

也有通過增加堆垛機上部驅動裝置來實現(xiàn)上下速度同步，這需要在常規(guī)堆垛機上增加另外一套裝置，成本增加。

技術實現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術問題

本實用新型的目的是提供堆垛機防搖擺裝置及堆垛機，以解決減小堆垛機末端搖擺振幅，消除堆垛機因為搖擺現(xiàn)象所造成的高度及運行速度極限值的限制問題。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本實用新型提供一種堆垛機防搖擺裝置，其包括：控制器、變頻器、電機組件和位置傳感器，其中，所述位置傳感器設置于堆垛機的水平運行機構上，所述控制器、所述傳感器、所述電機組件分別與所述變頻器連接；所述電機組件與所述水平運行機構傳動連接。

在一些實施例中，優(yōu)選為，所述電機組件包括：相連的電機和電機編碼器，所述電機與所述水平運行機構傳動連接，所述電機編碼器通過端子接口接入所述變頻器。

在一些實施例中，優(yōu)選為，所述電機編碼器包括：相連的電機轉數(shù)采集器和信號換算器；所述電機轉數(shù)采集器與所述電機連接，所述信號換算器通過端子接口接入所述變頻器。

在一些實施例中，優(yōu)選為，所述位置傳感器為激光測距儀。

在一些實施例中，優(yōu)選為，所述位置傳感器通過插頭接口接入所述變頻器。

在一些實施例中，優(yōu)選為，所述控制器包括：相連的人機交互界面和可編程控制器，所述人機交互界面設有目標位置輸入框，所述可 編程控制器與所述變頻器連接。

在一些實施例中，優(yōu)選為，所述變頻器包括：定位器、位置處理器、功率輸出器和多個接口，所述定位器分別通過接口分別與所述位置傳感器、控制器和電機組件的信號換算器連接；所述位置處理器分別與所述定位器、所述功率輸出器連接，所述功率輸出器與所述電機組件的電機連接。

在一些實施例中，優(yōu)選為，所述變頻器還包括：設定值濾波器，所述設定值濾波器設置于所述定位器和所述位置處理器之間的連接線路上。

本實用新型還提供了一種堆垛機，其包括水平運行機構和上述的堆垛機防搖擺裝置，所述堆垛機防搖擺裝置的位置傳感器設置于所述水平運行機構上，所述堆垛機防搖擺裝置的電機組件與所述水平運行機構傳動連接。

在一些實施例中，優(yōu)選為，所述水平運行機構包括：主動輪組、被動輪組及鋼梁結構，所述鋼梁結構安裝于所述主動輪組和所述被動輪組上。

在一些實施例中，優(yōu)選為，所述堆垛機為下部單驅動的雙立柱堆垛機

(三)有益效果

本實用新型提供的技術，位置傳感器采集堆垛機水平運行機構的位置，結合變頻器接收控制器給定的目標位置，變頻器進行變頻控制，以控制電機組件的運行，電機組件帶動水平運行機構進行變速曲線運轉，以減小堆垛機在啟動和停止時的搖擺振幅，消除堆垛機因為搖擺現(xiàn)象所造成的立柱晃動。

附圖說明

圖1為本實用新型一個實施例中堆垛機防搖擺裝置的結構示意圖。

圖中:

1工程組態(tài)；2人機交互界面；3可編程控制器；4端子接口；5變頻器；6插頭接口；7電機編碼器；8電機；9位置傳感器。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。

基于現(xiàn)有技術中為了防止堆垛機搖擺造成定位偏差及定位效率低等問題時處理方式復雜，效果不明顯的問題，本實用新型提供了一種堆垛機防搖擺裝置及堆垛機。

接下來，通過基礎設計、擴展設計和替換設計進行具體說明：

一種堆垛機防搖擺裝置，如圖1所示，其主要由控制器、變頻器5、電機組件和位置傳感器9組成。其中，位置傳感器9設置于堆垛機的水平運行機構上，采集堆垛機實時運行的定位數(shù)值。控制器、傳感器、電機組件分別與變頻器5連接，與變頻器5上傳或下傳帶有各種信息內容的信號傳輸。電機組件與水平運行機構傳動連接，驅動水平運行機構運動。

上述結構的基本工作原理為：控制器用于接收外部輸入的目標位置，并將目標位置轉換為變頻器可讀數(shù)據(jù)傳輸給變頻器5；電機組件將實時的轉數(shù)信息傳輸給變頻器5；位置傳感器9將堆垛機的位置傳輸給變頻器5；變頻器5結合目標位置、轉數(shù)、堆垛機的實時位置，變頻器基本定位功能的內部調速算法確定電機8運行功率，進行電機運行的調速，運行功率回傳到電機組件，電機組件根據(jù)相應運行功率進行調整、運轉。

具體到電機組件，其主要由電機8和電機編碼器7組成，電機8與水平運行機構傳動連接，電機編碼器7通過端子接口4接入變頻器5。電機8根據(jù)變頻器5傳給出的頻率值和功率值工作。電機編碼器7將電 機8的實時轉數(shù)編碼后，通過端子接口4將包含實時轉數(shù)信息的信號發(fā)送給變頻器5。電機組件和變頻器5之間存在上傳和下傳信息兩個信息通訊。

在一些實施例中，電機8可以選用SEW的型號。

在一些實施例中，電機編碼器7其主要由電機轉數(shù)采集器和信號換算器，電機轉數(shù)采集器與電機8連接，信號換算器通過端子接口4接入變頻器5。電機轉數(shù)采集器用于實時采集電機8的轉數(shù)，信號換算器將電機轉數(shù)采集器采集的實時轉數(shù)換算后發(fā)送給變頻器5。

其中，位置傳感器為激光測距儀，可以根據(jù)需要設置于水平運行機構的某一個位置，將堆垛機實時運行的定位數(shù)值接入變頻器5。

需要說明的是，激光測距儀的具體安裝位置可以根據(jù)實際應用環(huán)境進行調換。同時，激光測距儀的數(shù)目也可以設置多個，多個可以均與變頻器5連接，在一些實施例中，可以選擇同時通訊，也可以進行選擇性通訊，當選擇性通訊時可以關閉其他通訊線路的方式進行選擇。

位置傳感器9與變頻器5可以采用各種信號傳輸?shù)倪B接方式，比如：位置傳感器通過插頭接口6接入變頻器5。

另外，具體到控制器，其主要在于人機交互，獲取目標位置，顯示等功能。其主要由相連的工程組態(tài)1、人機交互界面2和可編程控制器3組成。人機交互界面2設有目標位置輸入框，該目標位置輸入框可以為鍵盤輸入、屏幕手寫輸入、語音采集輸入、預設位置項選擇等多種輸入方式，多種輸入方式可以并存，也可以部分并存或單一設置?？删幊炭刂破?，用于將目標位置等多種輸入信息轉變?yōu)闄C械預言或可傳輸、可讀取信號傳輸給變頻器5?？刂破髋c變頻器5之間通過通訊方式連接，控制器能夠通過程序對變頻器5實現(xiàn)點對點的絕對位置控制功能，控制器本身不實現(xiàn)調速功能。

在一些實施例中，控制器可以選用Siemens S7-1500，與變頻器5 之間可以通過PROFINET協(xié)議進行通訊，控制器使用TIAPortal提供的DriveLib庫SINA_POS給變頻器5下達報文，實現(xiàn)Jog、Homing、MDI等位置控制功能。

基于上述各種部件，變頻器5為非常重要的信息處理、電機8運行決策的實現(xiàn)工具，其主要由定位器、位置處理器、功率輸出器和多個接口組成，定位器分別通過接口分別與位置傳感器9、控制器和電機組件的信號換算器連接，以獲取堆垛機實時位置、目標位置、電機8實時轉數(shù)、引入變加速度參數(shù)等信息，并將這些信息做簡單處理后發(fā)送給位置處理器；位置處理器對信息進行邏輯處理和內部調速算法的處理后生成堆垛機的基本定位和運行功率?；径ㄎ缓瓦\行功率通過功率輸出器輸出給電機組件。并且實現(xiàn)由變頻器5調速和雙閉環(huán)控制，使堆垛機實現(xiàn)變加速運行，從而減輕堆垛機的搖擺現(xiàn)象。

需要說明的是，為了達到降低機械系統(tǒng)振動的目的，變頻器5還包括：設定值濾波器，設定值濾波器裝載防搖擺算法，設定值濾波器設置于定位器和位置處理器之間的連接線路上，能夠進一步節(jié)省行走定位的時間成本，同時增加系統(tǒng)結構的穩(wěn)定性。

設定值濾波器可以通過軟件包OA-VIBX實現(xiàn)防搖擺算法。

需要說明的是，控制器、變頻器5、電機組件可以構成從上到下的三層級硬件結構，或者具備這種信號傳輸結構的系統(tǒng)工程。

在雙閉環(huán)控制中，首先根據(jù)電機8型號完成快速調試，完成內層速度環(huán)控制。位置環(huán)則通過調試工具Starter中的Control panel與Trace功能相結合來優(yōu)化。實現(xiàn)雙閉環(huán)后，調整位置環(huán)的前饋，并引入變加速度參數(shù)，實現(xiàn)更好的動態(tài)響應與精準定位。

為了對技術做更充分的保護，新的堆垛機主要由水平運行機構和堆垛機防搖擺裝置組成。堆垛機防搖擺裝置的位置傳感器設置于水平運行機構上，堆垛機防搖擺裝置的電機組件與水平運行機構傳動連接。

其中，水平運行機構主要由主動輪組、被動輪組及鋼梁結構組成，鋼梁結構安裝于主動輪組和被動輪組上，下部驅動的水平運行機構帶動堆垛機整體在地軌上沿巷道方向運行。

所述堆垛機為下部單驅動的雙立柱堆垛機

本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明中的基于變頻器運行調速控制的堆垛機防搖擺技術，與常規(guī)的堆垛機防搖擺技術相比，只通過改變堆垛機的運行曲線來減輕搖擺現(xiàn)象，與堆垛機本身的機械結構沒有直接關系，不需要考慮堆垛機的機械特異性，無需改變堆垛機的機械結構或事先計算或測試堆垛機的振動振幅和頻率。

本發(fā)明中的基于變頻器運行調速控制的堆垛機防搖擺技術，引入了變加速度的概念，改善了堆垛機運行曲線的硬特性，減輕了硬啟、硬停對堆垛機造成的慣性沖擊，從根本上減輕了堆垛機發(fā)生搖擺現(xiàn)象的原因，而非針對振動特性進行消除。

本發(fā)明中的基于變頻器運行調速控制的堆垛機防搖擺技術，引入了變頻器調速的模式，消除了上位可編程控制器調速程序的特異性，實現(xiàn)可編程控制器程序的標準化。

盡管上面結合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式及元器件選型，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明和權利要求所保護的范圍情況下，還可以做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護范圍之內。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。