СКЛАД ЛИСТОВОГО МЕТАЛЛОПРОКАТА

Полезная модель относится к устройствам для хранения изделий в заданном порядке на складах, в частности, к многоярусным стеллажам для хранения листового металлопроката с размещением его в кассетах и автоматическим управлением перемещением кассет на заданные ярусы стеллажей при их загрузке и разгрузке и может быть использована на вагоностроительных и вагоноремонтных предприятиях, а также на машиностроительных предприятиях различного профиля и на торговых базах металлопроката.
Известен склад для хранения изделий заданной формы и размеров (Оборудование для механизации складских работ на промышленных предприятиях / В.А.Закорецкий, Н.П.Кострюков и др. - К.: Техника, 1983. - 89 с.), состоящий из вертикальных стеллажей, выполненных из стоек, соединенных между собой продольными и поперечными балками с образованием ярусов. Стеллажи расположены в один или несколько рядов вдоль транспортных проходов между ними.
Известно грузоперемещающее устройство для загрузки изделий на ярусы стеллажей и последующей их разгрузки (заявка на изобретение RU №94022647, B65G 57/00, дата публикации 27.08.1996), выполненное в виде стеллажного штабеллера, состоящего из ходовой тележки для перемещения по транспортным проходам вдоль вертикальных стеллажей, траверсы, смонтированной на ходовой тележке, приводного механизм для перемещения траверсы в вертикальном направлении и приводного механизма для перемещения изделий в горизонтальном направлении.
Известно грузоперемещающее устройство для загрузки изделий на ярусы стеллажей и последующей их разгрузки (патент UA №5321, B65G 1/06, B65G 61/00, дата публикации 28.12.1994), выполненное в виде стеллажного штабеллера, состоящего из ходовой тележки для перемещения по транспортным проходам вдоль вертикальных стеллажей, траверсы, смонтированной на ходовой тележке, приводного механизм для перемещения траверсы в вертикальном направлении и приводного механизма для перемещения изделий в горизонтальном направлении. Стеллажный штабеллер содержит систему управления, выполненную с возможностью автоматического управления приводами ходовой тележки и приводами механизмов для перемещения траверсы в вертикальном направлении и для перемещения изделий в горизонтальном направлении при адресной загрузке и разгрузке вертикальных стеллажей.
Недостатками известных из уровня техники складов являются:
- наличие транспортных проходов для перемещения штабеллера между вертикальными стеллажами, что приводит к увеличению площади склада и снижению плотности хранения изделий;
- необходимость в обустройстве транспортных проходов для перемещения штабеллера, что существенно увеличивает стоимость склада;
- большие затраты времени на перемещение штабеллера между стеллажами, что существенно снижает оперативность складских работ и увеличивает затраты на выполнение складских операций;
- сложное исполнение системы управления, обусловленное большой длиной коммуникаций для связи с приводами ходовой тележки и механизмов на штабеллере, что снижает удобство обслуживания склада при эксплуатации.
Таким образом, из уровня техники не известны технические решения, позволяющие объединить в конструкции одного устройства вертикальный стеллаж с ярусами для хранения листового металлопроката и грузоперемещающее транспортное средство, что исключает необходимость в транспортных проходах между вертикальными стеллажами и в специальных транспортных средствах для выполнения загрузочно-погрузочных работ.
В основу полезной модели поставлена задача создания склада для листового металлопроката, в котором за счет новых конструкций вертикального стеллажа с ярусами для хранения листового металлопроката в заданном порядке, грузоперемещающего транспортного средства, весоизмерительного средства и системы управления и новой взаимосвязи их между собой обеспечивается существенное уменьшение складских площадей и повышение производительности операций складирования.
Поставленная задача решается тем, что склад листового металлопроката состоит из вертикального стеллажа с ярусами, кассет для листового металлопроката, траверсы, консольно закрепленной на вертикальном стеллаже с возможностью перемещения в вертикальном направлении, механизма для перемещения траверсы, содержащего смонтированный в верхней части вертикального стеллажа привод, соединенный посредством карданных валов с грузонесущими цепями, грузовые ветви которых соединены с траверсой, а свободные ветви соединены с противовесами натяжных устройств, механизма для горизонтального перемещения кассет, содержащего смонтированные на траверсе привод и соединенные с ним посредством карданных валов цепные передачи, весоизмерительной рамы, выполненной с возможностью взаимодействия с кассетами в нижнем положении траверсы, и системы управления, при этом ярусы вертикального стелажа и траверса выполнены с возможностью размещения на них кассет, кассеты выполнены с возможностью взаимодействия с упомянутыми цепными передачами, а система управления выполнена с возможностью управления приводами упомянутых механизмов при загрузке и разгрузке вертикального стеллажа и блокирования их работы приводов при возникновении нештатных и/или аварийных ситуаций.
Целесообразно, чтобы вертикальный стеллаж был выполнен в виде четырех стоек, попарно соединенных между собой продольными балками, расположенными в верхней части стоек, и поперечными балками, закрепленными с заданным шагом по высоте стоек, на стойках, расположенных со стороны траверсы, выполнены направляющие для перемещения траверсы и направляющие для перемещения противовесов, на траверсе смонтированы каретки для перемещения по упомянутым направляющим и зубчатые колеса для взаимодействия с грузовыми ветвями грузонесущих цепей, при этом вертикальный стеллаж содержал стойку, расположенную с его тыльной стороны и соединенную в верхней части с близлежащей продольной балкой.
Целесообразно, чтобы весоизмерительная рама была оборудована датчиками для измерения массы листового проката, траверса оборудована датчиками для слежения за положением кассет, ярусы оборудованы датчиками для контроля крайнего положения кассет, вертикальный стеллаж оборудован оптическим датчиком для контроля высоты загрузки кассет и концевыми выключателями для контроля крайних положений траверсы при ее перемещении вдоль него, приводы оборудованы преобразователями частоты с устройствами защиты, система управления связана с упомянутыми датчиками, концевыми выключателями и преобразователями частоты и выполнена с возможностью управления приводами упомянутых механизмов в автоматическом режиме при адресной загрузке и разгрузке вертикального стеллажа, в сервисном режиме при настройке и корректировке параметров системы управления, в ручном режиме при наладке и ремонтных работах и блокирования работы приводов упомянутых механизмов при их аварии и/или срабатывании защиты в преобразователях частоты, и/или нештатном положении траверсы относительно ярусов, и/или нештатном положении кассет относительно траверсы, и/или превышении заданной массы загрузки кассет, и/или неисправности упомянутых датчиков, и/или концевых выключателей, и/или преобразователей частоты.
Совокупность существенных признаков заявляемой полезной модели позволяет создать принципиально новый склад листового металлопроката с компактным размещением складского оборудования на ограниченной площади и высокой плотностью хранения, что обеспечивает существенное уменьшение складских площадей и повышение производительности операций складирования. Выполнение вертикального стеллажа с ярусами для размещения кассет, консольное закрепление траверсы на вертикальном стеллаже с возможностью перемещения вдоль него, размещение в верхней части вертикального стеллажа механизма для перемещения траверсы и размещение на траверсе механизма для горизонтального перемещения кассет, а также выполнение траверсы с возможностью размещения на ней кассет, а кассет - с возможностью взаимодействия с механизмом для их перемещения позволяет изменить логистику складских операций за счет использования металлоконструкции стеллажей по двойному назначению: для размещения кассет с изделиями при их хранении и в качестве транспортных путей для перемещения траверсы. Это конструктивное решение исключает необходимость в дополнительных площадях для транспортных проходов между стеллажами. Выполнение механизма для перемещения траверсы в виде привода, смонтированного в верхней части вертикального стеллажа, и соединенных с ним посредством карданных валов грузонесущих цепей, грузовые ветви которых соединены с траверсой, а свободные ветви соединены с противовесами натяжных устройств, и механизма для горизонтального перемещения кассет в виде привода, смонтированного на траверсе и соединенных с ним посредством карданных валов цепных передач, позволяет создать компактную и удобную транспортную систему с небольшой длиной коммуникаций для связи приводов упомянутых механизмов с системой управления, что также обеспечивает существенное уменьшение складских площадей. Введение в состав устройства весоизмерительной рамы, выполненной с возможностью взаимодействия с кассетами в нижнем положении траверсы, позволяет выполнять взвешивание металлопроката при его загрузке и разгрузке в кассеты и осуществлять автоматический учет массы металлопроката в кассетах и их адресную загрузку и разгрузку на вертикальном стеллаже, что обеспечивает существенное повышение производительности операций складирования. Выполнение системы управления с возможностью управления приводами упомянутых механизмов при загрузке и разгрузке вертикального стеллажа и блокирования работы приводов упомянутых механизмов при возникновении нештатных и/или аварийных ситуаций также позволяет повысить производительность операций складирования.
Развитие и уточнение отдельных существенных признаков полезной модели в части выполнения вертикального стеллажа, расположения направляющих для перемещения траверсы и направляющих для перемещения противовесов, выполнения на траверсе кареток для перемещения по направляющим и зубчатых колеса для взаимодействия с грузонесущими цепями, оборудования устройства датчиками, концевыми выключателями и преобразователями частоты, а также выполнению системы управления является примерами конкретного выполнения склада листового металлопроката и связано с достижением вышеуказанного технического результата.
Заявляемое техническое решение поясняется на примере конструктивного исполнения склада листового металлопроката, разработанного Обществом с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "Техвагонмаш", г.Кременчуг, Украина.
Сущность полезной модели поясняется представленными фигурами чертежей, где на фиг.1 представлен общий вид склада листового металлопроката, вид спереди; на фиг.2 - общий вид склада листового металлопроката, вид сверху; на фиг.3 - общий вид склада листового металлопроката, вид сбоку; на фиг.4 - принципиальная схема системы управления.
Склад листового металлопроката состоит (фиг.3) из вертикального стеллажа 1 с ярусами (не обозначены), кассет 2 для листового металлопроката, траверсы 3, механизма 4 для перемещения траверсы 3, механизма 5 для горизонтального перемещения кассет 2, весоизмерительной рамы 6, и системы управления. Вертикальный стеллаж 1 и весоизмерительная рама 6 закреплены на основании 7 анкерными болтами (не обозначены).
Вертикальный стеллаж 1 выполнен (фиг.1-3) в виде четырех стоек 8, попарно соединенных между собой в верхней части продольными балками 9 и по высоте с заданным шагом - поперечными балками 10. Последние образуют ярусы для размещения кассет 2. С тыльной стороны вертикального стеллажа 1 на основании 7 закреплена пятая стойка 11, предназначенная для ограждения ярусов при размещении на них кассет 2. Верхняя часть стойки 11 соединена посредством балки 12 с ближайшей к ней продольной балкой 9. На стойках 8, расположенных со стороны траверсы 3, выполнены направляющие 13 для ее перемещении вдоль вертикального стеллажа 1 и направляющие 14 для взаимодействия с механизмом 4.
Кассеты 2 выполнены в виде решетчатых коробов с отбортовкой по периметру (не показано). Размеры каждого короба соответствуют длине и ширине листового проката, а объем задается с учетом грузоподъемности ярусов склада и соответствующей грузоподъемности механизмов 4 и 5. На передней стенке каждой кассеты 2 закреплены кронштейны (не обозначены) для взаимодействия с механизмом 5 в нижнем положении траверсы 3 и в ее фиксированных положениях, соответствующих расположению ярусов на вертикальном стеллаже 1.
Траверса 3 предназначена для размещения кассет 2 при загрузке и разгрузке листового проката и перемещения их на ярусы вертикального стеллажа 1. Траверса 3 выполнена в виде жесткой рамы, консольно закрепленной на вертикальном стеллаже 1 с возможностью перемещения вдоль него в вертикальном направлении. В торцевых частях траверсы 3 смонтированы каретки 15 для перемещения по направляющим 13 и зубчатые колеса 16 для взаимодействия с механизмом 4.
Механизм 5 для горизонтального перемещения кассет 2 выполнен в виде мотор-редуктора 17, закрепленного в средней нижней части траверсы 3, и соединенных с ним посредством карданных валов 18 двух цепных передач 19. Последние выполнены с возможностью взаимодействия с кронштейнами на кассетах 2.
Механизм 4 для перемещения траверсы 3 выполнен в виде мотор-редуктора 20, закрепленного на продольной балке 9 в ее средней части, и соединенных с ним посредством карданных валов 21 двух грузонесущих цепей 22, закрепленных на ведущих зубчатых колесах 23 в верхней части двух стоек 8. Грузовые ветви грузонесущих цепей 22 расположены с внешней стороны стоек 8 и соединены с зубчатыми колесами 16 на траверсе 3, при этом один их свободный конец закреплен на консольных площадках 24 в верхней части этих же стоек 8, а второй - соединен с противовесами 25 натяжных устройств (не обозначены), расположенными в направляющих 14 на стойках 8.
Весоизмерительная рама 6 предназначена для размещения и взвешивания кассет 2 в их нижнем положении и состоит из опор 26 с закрепленными на них горизонтальными балками 27. В целях безопасности зона загрузки и разгрузки кассет 2 в нижнем положении траверсы 3 выполнена с ограждением 28 с трех сторон.
Управление складом осуществляется посредством системы управления, которая построена на базе управляющего контролера, сенсорной панели и преобразователей частоты. Система управления через стабилизированный блок питания подключена к трехфазной электросети напряжением 380 В и частотой 50 Гц.
Объектами управления являются мотор-редуктор 20 механизма 4 и мотор-редуктор 17 механизма 5. Управление указанными объектами осуществляют посредством (фиг.4) шкафа управления 29 и пульта управления 30.
В состав системы управления также входят:
- тензометрические датчики массы листового металлопроката с сумматором результатов замеров, расположенные на весоизмерительной раме 6;
- датчики для слежения за положением кассет 2, расположенные на траверсе 3;
- датчики для контроля крайнего положения кассет 2, расположенными на ярусах;
- оптические датчики для контроля высоты загрузки кассет 2, расположенные на вертикальном стеллаже 1;
- концевые выключатели для контроля крайних положений траверсы 3, расположенные на вертикальном стеллаже 1;
- преобразователи частоты с устройствами защиты, связанные с мотор-редукторами 17 и 20.
Шкаф управления 29 расположен в торцевой части вертикального стеллажа 1 и содержит пусковую аппаратуру, органы защиты и сигнализации (не показаны). Пульт управления 30 взаимосвязан со шкафом управления 29 и содержит управляющие контроллеры, сенсорную панель, кнопочные органы управления и световую сигнализацию (не показаны).
Система управления обеспечивает:
- автоматический режим управления мотор-редукторами 17 и 20 для выполнения операций адресного перемещения кассет 2 с весоизмерительной рамы 6 на заданные ярусы при загрузке склада и обратного перемещения при разгрузке склада.
- сервисный режим для выполнения настройки и корректировки параметров системы управления;
- ручной режим управления мотор-редукторами 17 и 20 для выполнения наладки и ремонтных работ;
- остановку мотор-редукторов 17 и 20, в том числе аварийную, при выполнении любой из операций.
Системой управления предусмотрены технологические и защитные блокировки управления мотор-редукторами 17 и 20 в следующих ситуациях:
- при неисправности мотор-редукторов 17 и/или 20 и/или срабатывании защиты в преобразователях частоты;
- при нештатном положении траверсы 3 относительно ярусов на вертикальном стеллаже 1;
- при нештатном положении кассеты 2 относительно механизма 5;
- при превышении заданной массы загрузки листового металлопроката в кассету 2;
- при неисправности упомянутых датчиков и/или концевых выключателей, и/или преобразователей частоты.
Перемещению траверсы 3 предшествует предупредительная звуковая сигнализация, а сопровождает движение - световая сигнализация.
Управление работой склада осуществляется посредством кнопок на сенсорной панели пульта управления 30. В процессе управления при срабатывании определенных датчиков на сенсорную панель выводятся предупредительные сообщения, в том числе следующего содержания:
- превышение высоты загрузки кассеты - при срабатывании оптического датчика контроля высоты загрузки кассет 2;
- превышение массы загрузки кассеты - при превышении максимально допустимой массы загрузки кассеты 2;
- данный ярус стеллажа занят - при попытке установить кассету 2 на ярус, занятый другой кассетой;
- данный ярус стеллажа пустой - при попытке извлечь кассету 2 со свободного яруса;
- в месте загрузки уже присутствует кассета - при попытке переместить кассету 2 на весоизмерительную раму 6, занятую другой кассетой;
- на траверсе уже присутствует кассета - при попытке переместить кассету 2 с яруса на траверсу 3, занятую другой кассетой 2;
- отсутствует кассета в месте загрузки - при подаче команды на перемещение кассеты 2 с весоизмерительной рамы 6 при отсутствии на ней кассеты 2;
- крайнее верхнее положение - при достижении траверсой 3 крайнего верхнего положения, при котором срабатывает верхний аварийный путевой выключатель;
- крайнее нижнее положение - при достижении траверсой 3 крайнего нижнего положения, при котором срабатывает нижний аварийный путевой выключатель.
Система управления содержит также защиту от несанкционированного доступа в сервисный режим.
В приведенном примере конструктивного исполнения склада его грузоподъемность составляет 75000 кг листового проката, грузоподъемность кассеты - 5200 кг, количество кассет - 15 шт., внутренние размеры кассеты 6100×2050×50 мм, скорость подъема и опускания траверсы - 18,4 м/мин, скорость выдвижения кассеты на траверсе - 7 м/мин, габаритные размеры склада 6780×5200×5925 мм.
Работа склада осуществляется следующим образом.
В исходном положении склада траверса 3 находится в нижнем положении, кассета 2 расположена на весоизмерительной раме 6, электрические цепи управления и силовые цепи питания мотор-редукторов 17 и 20 обесточены.
Для запуска рабочего режима склада систему управления через стабилизированный блок питания подключают к силовой электрической цепи, после чего в заданной последовательности включают кнопочные выключатели в шкафу управления 29 и на пульте управления 30. При этом получают питание управляющий контролер, сенсорная панель, светосигнальные лампы, мотор-редукторы 17 и 20 и автоматически выполняется опрос датчиков и энкодеров. После загрузки операционной системы контроллера и сенсорной панели система управления переходит в рабочий режим, подтверждая готовность оборудования к работе текстовым сообщением на сенсорной панели пульта управления 30. Далее нажатием на кнопку в главном меню на сенсорной панели систему управления переводят в автоматический режим управления. Автоматический режим позволяет задавать в меню номер яруса для загрузки или разгрузки кассет 2, а также просматривать массу металла, находящегося в кассетах 2 на каждом ярусе. При этом в соответствующем поле возле номера яруса также отображается масса кассет 2.
При нажатии на кнопку выбора ярусов осуществляется переход в меню мест на складе, которое позволяет извлекать кассеты 2 с заданных ярусов вертикального стеллажа 1 и после проведения погрузочно-разгрузочных работ устанавливать их на место. Данное меню содержит следующую информацию и управляющие команды: номер яруса, масса кассеты, поля для ввода информации о наименовании и количестве листового металлопроката, его масса на ярусе и на весоизмерительной раме 6, кнопки управления «Извлечь из склада», «Доставить в склад» и «Стоп».
Цикл извлечения кассеты 2 состоит из следующих шагов:
- перемещение траверсы 3 посредством грузонесущих цепей 22 механизма 4 к соответствующему ярусу на вертикальном стеллаже 1;
- выдвижение кассеты 2 посредством цепных передач 19 механизма 5 на траверсу 3;
- перемещение траверсы 3 с кассетой 2 посредством грузонесущих цепей 22 механизма 4 на весоизмерительную раму 6.
Запуск цикла осуществляют нажатием на соответствующую кнопку на сенсорной панели. Выполнение автоматического цикла подтверждает свечение сигнальной лампы на пульте управления 30. Нажатием на кнопку «Стоп» цикл может быть временно остановлен с дальнейшим продолжением по следующей команде оператора. Цикл завершается перемещением кассеты 2 на весоизмерительную раму 6 для выполнения загрузки или разгрузки листового металлопроката.
После загрузки или разгрузки кассету 2 перемещают и устанавливают на заданный ярус вертикального стеллажа 1. Цикл установки кассеты 2 состоит из следующих шагов:
- перемещение траверсы 3 с кассетой 2 посредством грузонесущих цепей 22 механизма 4 к соответствующему ярусу на вертикальном стеллаже 1;
- перемещение кассеты 2 посредством цепных передач 19 механизма 5 на заданный ярус.
Запуск цикла установки кассет 2 осуществляют нажатием на соответствующую кнопку на сенсорной панели. Выполнение автоматического цикла подтверждает свечение сигнальной лампы на пульте управления 30. Нажатием на кнопку «Стоп» цикл может быть временно остановлен с дальнейшим продолжением по следующей команде оператора. Цикл завершается перемещением кассеты 2 на заданный ярус вертикального стеллажа 1.
При загрузке и разгрузке вертикального стеллажа 1 оператор заносит в меню на сенсорной панели наименование листового металлопроката, загруженного в кассеты 2. В дальнейшем необходимое наименование металлопроката оператор может выбрать из списка после нажатия на соответствующем поле в меню.
Измерение и контроль массы листового металлопроката, загружаемого в кассеты 2 осуществляется в режиме реального времени при их размещении на весоизмерительной раме 6. При нажатии кнопки «Доставить в склад» измеренное значение массы копируется в память системы управления, где оно сохраняется для соответствующего яруса. В меню сервисного обслуживания оператор может осуществлять просмотр состояния ярусов на вертикальном стеллаже 1 или изменять информацию об их состоянии (занято/свободно).
При возникновении аварийной ситуации, например, при срабатывании защиты мотор-редуктора 17, происходит остановка циклов автоматического управления, сброс дискретных выходов управления и вызывается экран аварийных сообщений. В зависимости от ситуации на сенсорную панель выводятся следующие аварийные сообщения:
- авария привода подъема траверсы - выводится при неисправности мотор-редуктора 20 механизма 4 или срабатывании защиты в преобразователе частоты;
- авария привода перемещения кассеты - выводится при неисправности мотор-редуктора 17 механизма 4 или срабатывании защиты в преобразователе частоты;
- ошибка 013 - выводится при нештатном положении кассет 2 относительно траверсы 3 или положения последней относительно ярусов на вертикальном стеллаже 1
Отключение системы управления выполняют нажатием на кнопку отключения питания на пульте управления 30 и/или переводом переключателя в выключенное положение. На этом же пульте находится кнопка аварийного отключения системы управления.
Предлагаемая конструкция склада листового металлопроката изготовлена и апробирована ООО "НПФ "Техвагонмаш". Результаты апробации подтвердили промышленную применимость заявляемого технического решения и получение заявленного технического результата. Заявляемая конструкция позволяет существенно уменшить площадь складского помещения для хранения листового проката и повысить производительность операций складирования. При этом, создание такого склада позволяет существенно снизить затраты на хранение изделий, повысить удобство обслуживания его оборудования, повысить уровень автоматизации операций складирования и обеспечить современные требования к безопасности их выполнения.