堆垛机货叉选型分析
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作者: 崔国成
本文从立体仓库堆垛机货叉形式与货架的配合使用入手，指出采用不同的堆垛机货叉对货架储存密度、货物的外观形状、立体库总造价高低的影响，对企业设计立体库总体规划方案具有一定的指导意义。
立体仓库、货架、堆垛机货叉、储存密度
许昌烟草机械有限责任公司于2002年由沈飞公司建造了一座总货位数20000个的高架立体仓库，已经应用了10年并取得了阶段性的成功。随着企业的不断发展壮大，库存量不断增加，在货位的存储能力、拣选配送方面需要再上一个台阶。为了对新项目方案设计做好准备，许昌烟草机械有限公司组织相关部门进行考察调研，以下是在调研中的思考总结。
高架立体仓库是自动化物流系统的重要组成部分。在高架立体仓库中，如何才能在空间不变的情况下储存更多的物料，提高储存能力，达到节省土地、增大储存量、减少投资的目标?其中，巷道堆垛机货叉的选型(存取货物方式)对于高架立体仓库的储存能力起着至关重要的作用。
在高架立体仓库中，堆垛机和货架构成了密不可分的系统，选用什么样的堆垛机货叉，就应选用与之相匹配的货架。在堆垛机和货架确定后，储存货物的方式也就确定了，因而高架立体仓库的储存能力或密度也就确定了。所以堆垛机货叉的类型决定了立体仓库的储存能力(储存密度)。下文分析了堆垛机不同货叉类型的应用特点。
1 普通货叉
传统的巷道堆垛机通常采用三级货叉来对货物单元进行存取。这种普通货叉的结构形式要求在货物单元下面留出足够空间(150～200mm)供货叉(100～120ram)伸缩。伸叉占用的空间，货物单元不能进入，同时货物单元上面与货架横梁之间也应留出货叉微升微降的空间，而货叉的挠度也占用一定的空间，这样就降低了立体仓库在高度方向的货物储存密度(见图1、图2)。
2 推拉式货叉
为了实现货物高度方向上密集排布，充分利用空间，需要对高架库堆垛机的货又及货格托盘的存取方式进行重新设计。为了利用好货叉伸缩占用的空间，一种无伸缩货叉的推拉式巷道堆垛机应运而生，由于没有货叉的微升、微降，每一层货物可在高度上减少近150mm，使空间得到了很好的利用，提高了立体仓库的储存密度。
推拉式巷道堆垛机的取货方法是：在货叉上设有链式滚轮推拉装置，左右微伸、微缩，滚轮接触到货箱后，链式滚轮转动，滚轮通过拉动货物单元货箱上的沟槽或拉环，在链条的带动下往复运动，从而实现了货箱的推拉运动，即存取作业。其原理见图3，实物照片见图4。
3 双深式货叉
通常，一台堆垛机负责左右两排货架货物的存取。而对于立体库物料流量不大，存储的品种不多，但要求储存量较大的情况，巷道堆垛机可采取五级双深式货叉方案。该方案可用一台堆垛机负责左有各两排货架(即共四排货架)，堆垛机巷道宽度不变。这比常规方案节省一台堆垛机和一个巷道空间，提高了立体仓库的储存密度(见图5)。
双深位伸缩货叉具有独特的构造，可以装卸四排货架(左右各两排)上的货物，提高立体仓库的空间利用效率。换句话说，双深位伸缩货叉可以达到很大的叉程，最大叉程／叉长比大于2.0，远远超过单深位伸缩货叉。
四级或五级双深式货叉的结构比较复杂，要求制造精度高、货叉的整体刚性和强度好，比三级货叉的制造费用相对高一些。同时，为了躲避货叉，靠近巷道两侧货架牛腿与牛腿之间留的空间要大一些，但南于节省了一台堆垛机和一个巷道，整个立体库的总造价还是降低了很多(见图6、图7)。
4 三深式货叉
这是一款为客户定制的伸缩货叉，有四个可移动叉，比双深位货叉还要多一个。
三深式货叉结构特殊，叉程／叉长比非常大，最大叉程很长。此款货叉用于三深位存储或者需要挠度偏差小的双深位存储。可移动叉的宽度为175mm，可移动叉的总高度为235mm，合理义程内的载重为1000kg(见图8)。
无论是双深还是三深货叉结构，适用于储存的物料品种不多，但在库存量要求较大的情况下，常用于药品、饮料、牛奶、矿泉水、油漆等成品仓库。
5 单皮带式、舣皮带货义
皮带式系统和货叉的驱动部分相互独立，皮带式系统可以不通过货叉动作来搬运货物。皮带和伸叉是复合运动，节省空间和时间，出入库频率相当快(见图9、图10)。
皮带式系统通常和迷你载重货叉配合使用，不适合重型货义。主要适用于小于50kg的货箱。
除了单皮带系统，还有双皮带系统，其驱动单元相互独立，可以同时装卸两组货物单元(见图11、图12)。
6 单深夹持式货义
对于重量比较轻、体积比较小的周转箱，在牛腿式货架上排列比较密，要求货叉的伸缩速度快、定位准确。此结构货叉的主体是可往复运动的传送带，两侧的夹持机构实质上是两个可伸缩的三级普通货又。取货物时，夹持货叉首先伸入货架，夹持住货箱的两侧，在收回货叉的同时，主体货叉的输送带启动，将货箱带回。送货物动作相反。此结构货叉没有微升微降的动作，减少了货架与货箱之间的空间(见图13)。
该系统用于箱式存储的单深位自动化立体仓库，与箱子的尺寸和重量密切关联。如果采用两叉间距可变的移动系统，可以同时叉取从200-700mm宽度不同的箱子，最大重量为50kg／箱，这款设备的一个动作周期可以小于5秒(见图14)。
7 双深夹持式货叉
该系统用于双深位箱式存储的自动化立体库。货叉中部和端部分别有定位沟，同时隔开两个箱体。系统与箱子的尺寸、重量和材料密切关联：采用两叉间距可变的移动系统，可以在一个巷道内叉取从200～700mm宽度不同的箱子，最大载重为50kg+50kg。这款设备的一个伸缩周期可以小于6秒(见图15)。
8 两叉间距可变货叉
两叉间距可变系统即两个叉体之间的间隙是伸缩可调的，两个叉中间的距离可以根据不同列、不同层高，而根据托盘尺寸的大小调整。该设备特别适用于在同巷道内有多种尺寸托盘的立体仓库(见图16)。
9 自提升货叉
自提升货叉一般用于当伸缩货叉固定在货台、AGV或者其他相似的不带提升装置的搬运设备上。
自提升系统有多种类型，不同的重量对应于不同的提升高度，所以基本上所有的伸缩货叉都可以配置一套自提升系统。最大的垂直提升距离相对于不同的设备而不同，也和货物的重量密切关联，适当的距离为120mm(见图17)。
10 卷状物货叉
卷状物货又是在普通货叉的基础上进行技术改进得到的，是可以叉取卷状货物的伸缩货又。因为货物很重，需要设计增强型的卷状物货叉。如造纸行业、布料行业、地毯、地板革等卷装物品可以用此类货又(见图18、图19)。
结论
确定立体仓库的模式，主要取决于货物单元、储存密度和物流流量三者的关系。上文中主要描述了堆垛机类型与立库存储密度的关系，说明了立体仓库的存储能力与巷道堆垛机的存取货物形式密切相关。不同种类的物料涉及到的货物单元形式以及流量均有不同，这些变化导致巷道堆垛机类型的不同，因此立体仓库结构也就不同。在进行立体库的总体规划设计时，在满足出入库能力的情况下，要尽量提高储存量，减少巷道堆垛机的数量，以减少投资，提高经济效益。
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