2024年6月11日发(作者：)
巷道堆垛机常见故
分析及设备运行保障
摘要
：
巷道堆垛机在现代化立体仓库系统中有着举足轻重的地位
，
是物料进出
仓库的桥梁和纽带
。
随着使用年限的增加
，
堆垛机使用过程中会出现各种故障
，
正确有效地处理故障对于延长堆垛机使用寿命
、
提高仓库整体的物流效率有重大
意义
。
因此本文分析堆垛机常见故障
，
建立堆垛机设备运行保障体系
。
关键词
：
巷道堆垛机、
故障
、设备运行保障
文
/
赵志浩
刀荣贵
陈继安
姜永愿
殷红
道堆垛机是自动化立体仓库的主
巷^机设备
，
用于高层自动化仓库中
0
3
堆垛机故障停机频次统计表
序号
故障显示
具体内容
货叉超限
货物超限
，
货姿传感器报警
次数
187
150
49
20
16
完成存取托盘的功能
，
具有节约场地
和人力、
作业迅速准确、
提高存取效率
1
2
3
5
超极限
货姿
叉超
以及降低储运费用的优点
。
巷道堆垛机
货叉运行超时
走行停止时定位误差超过
10
mm
激光测距传感器故障
取货时目标处无货
的顶部和底架分别装有一组及两组导行
行差
测距
空出
轮
，分别导持着天轨和地轨
。
走行伺服
电机驱动地轨上的行走轮使堆垛机沿天
6
7
8
7
6
地轨水平行走
。
升降台在伺服电机的驱
动下由钢丝绳拉动使其沿两侧立柱导轨
重入
中点
放货时目标处有货
货叉未停在中点的位置
4
9
4
4
443
完成升降运动
。
升降台上安装有货叉
，
任超
执行任务时超时或下达任务不全
平移电机驱动链条传动机构
，
使叉体完
合计
成左右平移动作
。
堆垛机的行走
、
升降
和货叉伸缩运动
，
分别在电控系统协调
年
，
故障停机频次已经明显增多
，
工厂
换减速电机的前提下
，
通过改变货叉加
控制下完成本巷道对站台的托盘出入库
工作
。
內部所有的堆垛机故障停机频次统计表
速度来减小货叉惯性
，
达到解决货叉超
极限故障的目的
。
货叉超时是货叉没有
在规定时间內运行到目标地点
，
主要原
因与货叉本身的机械故障有关
，
例如货
叉磨损
、
卡顿严重
。
和绘制柏拉图
，
如表
1
、
图
1
。
由图
1
可看出
，
超极限
、货姿
、叉
随着使用时间的不断增加
，
堆垛机
各零部件老化
，
堆垛机故障停机频次增
超
、
行差和测距是堆垛机最容易发生的
多
。
由于堆垛机停机后需要维修人员前
往堆垛机排除故障后才能再次运行
，
频
故障类型
。
货叉机构是由减速机驱动的一个链
齿条机构
，
使得中叉体和上叉体左右伸
缩
，
叉取或存放托盘
。
货叉超极限的原
堆垛机设有货格虚实探测
、
台內检
测
、
货物超长检测
、
货物外型检测装置
繁地停机一方面加大了维修人员的工作
量
，
增加设备损耗
，
同时也影响物流效
等检测器
，
来检测货物是否在货架的中
心
。
货姿异常故障是指托盘货物在堆垛
率
。
正确有效地处理故障有利于降低堆
垛机故障停机频次
，
延长使用寿命
，提
高物流效率
。
因是货叉在运动时超出了限位开关而报
警
，
通过对堆垛机货叉运行情况的反复
观察
，
发现部分堆垛机货叉的减速电机
机货架內出现超长
、
超宽或超高的现象
遮挡住货位传感器
，产生的原因主要有
三个方面
：
一是托盘货物本身的垛型不
整齐
，
二是堆垛机货架松动
，
三是堆垛
老化
，
货叉在减速运动时制动力不够
，
一
、
常见故障的分析及问题汇总
某工厂堆垛机设备使用已有十余
较大的惯性让货叉冲出极限位置
。
减速
电机老化但依然可以使用
，
考虑在不更
机货位传感器故障
。
2020.12/
物流技术与应用
AUTHORITATIVE
FORUM
权威
堆垛机走行系统设有极限限位装
画
A
堆垛机故障停机频次柏拉图
置
，
以限制堆垛机的正常工作范围
，
在
沿天地轨进行走行运动的运行速度为
200m/min
。当堆垛机停止时制动力不
够
、
制动距离过短
、激光测距不准确
时
，堆垛机停止后当前值与目标值差
10mm
以上
，
堆垛机报走行超差故障
。
该故障出现时
，主要需排查堆垛机走行
传感器
、
制动电机
、
限位减速片
、
减速
轨道和激光测距的故障
。
堆垛机激光测距的目的是对堆垛机
在天地轨方向进行定位
，
能够准确找到
取货和放货的位置
。
激光测距故障一般
与激光测距仪老化或者反射板面积过小
有关
。
堆垛机走行传感器
，
如图
2
。
由此总结出常见故障原因
，
如表
2
。
二
、
问题解决思路
:
图
2
堆垛机走行传感器
1
•货叉加速度过大
由于过大的加速度赋予了货叉较
大的惯性
，因此可尝试适当降低货叉加
速度
。
以某一台堆垛机为例
。
货叉运
行速度为
83cm/s
，
货叉运行距离约为
120cm,
目前货叉进行一次工作的时间
为
2
秒
，
加速过程
0.2m
秒
，
匀速过程
0.8
秒
，
减速过程
1
秒
，
货叉的加速减速近似
于匀加速
、
匀减速
，
因此计算过程以恒
定的加速度来考虑
。
由加速度公式
：
其中
，
S=120cm-83cm=37cm
1
,
带入公式计算得加速度
a=74cm/s2
,
绘制出的变化图
，
如图
3
。
辰
2
堆垛机常见故障原因汇总表
序号
1
由于货叉运动距离
120cm
是固定
的，
货叉最大速度也是固定的
。
因此调
产生原因
货叉加速度过大让货叉产生较大惯性
货叉卡顿
、
磨损严重
对应的故障类型
货叉超极限
整货叉运行时间
，
我们将最终时间多增
加
0.2
秒,绘制出变化图,如图
4
。
2
3
货叉超时
货姿异常
货物垛型不整齐
、
堆垛机货架松动
传感器故障
走行制动系统故障
由图像可计算出改进后加速度
：
4
5
货姿异常
、
走行超差
=59cm/s
，
加速度有了较为明显的下降
。
货叉运行时间增加将降低堆垛机的
物流效率
，
而较短的运行时间则会让堆
垛机因为货叉极限故障而频繁停机
，
因此
走行超差
走行超差
、
测距故障
6
激光测距仪故障
愿
3
堆垛机常见故障原因汇总表
序号
1
针对该堆垛机做了多次试验
，
研究极限故
障率与货叉运行时间的关系
，
如图
5
。
假设堆垛机出现故障
，维修人员处
润滑位置
货叉支承撑轴承
1
润滑点
72
2
润滑材料
3
号锂基脂
润滑周期
6
个月
3
个月
3
个月
润滑方式
油枪压注
刷涂
刷涂
刷涂
2
3
4
货叉链条
N100
号机械油
N100
号机械油
3
号锂基脂
理一次故障的维修时间远远大于货叉运
行时间
，
因此把故障率降低为
0
才能最大
货叉链轮
4
8
货叉中叉体轨
6
个月
物流技术与应用
/2020.12
、
图
3
改进前货叉速度变化图
画改进后货叉速度变化图
速度
(
cm/s
)
程度提高效率
。
从图像上可以得出
，
2.15
对于使用年限较长的
秒是该堆垛机的最佳货叉运行时间
。
堆垛机来说
，
其本身
同理可以对其余堆垛机进行相同
很多零部件老化
、
表
的实验
，
通过优化它们的最佳货叉运
面排除故障已经无法
行时间来降低货叉加速度
，减小货叉
降低故障频次
，
因此
惯性
，
达到降低货叉超极限故障率的
目的
。
解决问题的关键在于
2
•货叉卡顿
、
磨损严重
深入挖掘故障产生的
货叉的卡顿和磨损大多是由于货叉
根本原因
，
针对这些
缺乏保养造成的
，
货叉需要进行维护和
原因提出对策措施
。
润滑保养
/
等
，
如表
3
。
3
.
货物垛型不整齐、
堆垛机货架松动
货物垛型不整齐与货物的码垛以
______
/
及运输有关
。
由于人为因素有较多的不
确定性
，
人工码垛的货物需要多次检查
、
图
5
极限故障率与货叉运行
时间关系图
6
%
5
%
4
%
3
2%
1%
0%
1.90
2.00
2.10
2.20
2.30
极限故障率
(%)
时间
货物是否码垛到要求的位置
，对于机器
人码垛的货物
，
我们需要检查码垛机器
人各零部件是否有损坏
、
码垛程序是否
正常
、
机器人零点是否校正等
。
除此之
外
，要检查链条
、
棍筒等输送设备是否
有翘边
、
磨损
。
堆垛机货架松动会导致堆垛机沿
天地轨做走行运动时产生颠簸
，
货物抖
动造成货姿故障
，
出现货架松动时需要
对货架进行全方面检查
。
检查立柱
：
夕卜
观
、
螺母螺栓
、
电缆及固定条
，
检查载
货台电机有无松动
、
裂纹
、
过热或异常
响声
，
检查保养载货台滚轮
、
轴承
，
紧
固伸叉轴承
，
手动检查伸叉
，保证其动
作的准确性与平衡性
。
检查提升绳断绳
检测装置及抱死装置
，
调整正常
，
检查
提升钢丝绳、
链轮及轴承
，
保证升降安
全可靠
。
4
•传感器故障
堆垛机各个部位均分布负责检测
各种功能的传感器
，
以保障堆垛机
、
升
降台
、
货叉等的运动能在安全范围內进
行
，
因此传感器导致的故障在大部分堆
垛机故障类型中均有涉及。
传感器常见
故障可以分为三类
，
分别是传感器位置
偏移
、
传感器元部件损坏和
PLC
输入模
块故障
。如果
PLC
输入模块信号灯正常
显示说明传感器和
PLC
输入模块正常
，
这时可能是传感器位置发生偏移
，
需手
动调整传感器位置并固定好
。
若输入模
块信号灯熄灭
，
则可能是输入模块或传
感器异常
，
此时看信号灯是全部熄灭还
是只有连接传感器的部分熄灭
，
全部
熄灭则说明
PLC
输入模块故障
，
需更换
2020.12/
物流技术与应用
AUTHORITATIVE
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权威
www
・
edit56
.com
3
6
堆垛机设备运行保障体系图
组织机构
汾脅经理.
作业长
BStf
A.
“
水分
"
"iSa
”
st
辄融
整并
.
sstiWffiss.
ifefJflsllSttSiB
ifise-soiB&ars*
PLC
输入模块
，
若只是连接传感器部分
甚至都无法射到反射板上。
因此如果激
熄灭则一般是传感器元部件损坏
，更换
光测距故障频繁
，建议更换新型号的激
传感器即可排除故障
。
光测距设备
，
选用保障远距离激光测距
5.
走行制动系统故障
精度并且反射板足够大的激光测距仪
。
堆垛机出现走行超差故障是由走行
制动系统异常造成的
，
出现故障后要检
三
、
堆垛机的运行保障体系
查限位减速片功能是否正常
，
限位减速
以往我们对于堆垛机的管理模式可
片通过检测开关检测进入作业危险区的
能主要停留在设备层面
，
即当堆垛机出
速度状态
，
若状态不是递减状态将报警
现故障时就针对故障本身排除故障
，
并
停机
。
其次检查减速电机的电机轴
、
减
没有深究故障的根源
。
例如
，
出现货姿
速机构以及齿轮是否有损坏
，
减速输出
故障
，就将物料整理好后复位
；
出现货
的扭力矩是否足够
，
对损耗较为严重的
叉超时
、
货叉超极限故障
，
就调整货叉
零部件进行换新
。
最后检查地面上的减
位置复位
；
出现行差
、
测距故障
，
就返
速轨道是否正常
，
由于使用时间较长
，
回原点重新测量
。
这些解决方式能暂时
部分减速条可能磨损严重
，
减速效果大
消除堆垛机故障
，但问题的
“
水分
”
、
幅度降低
，
此时应对减速轨道的减速条
“泡沫"都还在
，
即产生故障最根本的
进行修复
。
问题还在，
这也是最容易被忽略的问
6
.
激光测距仪故障
题
。
这样的管理模式存在不少的隐患
，
过去使用的老式激光测距仪校对复
当前堆垛机停机频率还在可控范围內
，
杂
，
容易死机
，
再加上使用年限较长
，
但如果不解决背后的问题
，
随着设备
、
激光测距仪精度不够
，
由于堆垛机行驶
系统等的老化
，
停机频率在未来有可能
路径较长
，
测距仪射出激光稍有偏移反
大幅增加
。
射回来就会有一定误差
，
反射板过小时
“
净管理
”
是目前兴起的一种新
物流技术与应用
/2020.12
型管理模式
，
以问题为导向
，
以目标精
准
、
过程简洁
、
结果真实为管理要素
，
通过挤出
“
水分泡沫
”
来实现高效精
确的管理目标。
我们依托
“
净管理”
模
式
，
对当前存在的各类故障的
“
水分泡
沫
”
进行剖析
，总结出上述列举出的
6
个
根源问题
，
之后针对这些问题提出对策
各个击破
，
确保能够从根本上解决堆垛
机故障
。
在使用该模式解决堆垛机故障
时取得了较为明显的效果
，
经过调查改
进后堆垛机故障停机频次降低了
63%,
因此用
“
净管理
”
模式的思维来建立堆
垛机设备运行保障体系
，如图
6
。
四
、
结论与展望
堆垛机老化是目前大多数自动化仓
库都遇到的问题
，
由于设备老化
，
故障
率上升
，
堆垛机每次停机都需要修理工
去现场排除故障
，
增加修理负担的同时
更是影响了整个物流系统的工作效率
。
对于使用年限较长的堆垛机来说
，
其本
身很多零部件老化
，
各种故障层出不
穷
，
表面排除故障已经无法降低故障频
次
，
因此解决问题的关键在于深入挖掘
故障产生的根本原因,针对这些原因提
出对策措施解决问题
，
并结合平时设备
的巡检
、
维护
、
保养
、
润滑
、
检修机制
作为后续处理的巩固措施
。
本案例通过
对堆垛机故障问题的分析解决,建立一
套堆垛机设备运行保障体系后
，
堆垛机
的故障频次显著降低
。
通过运用
PDCA
的精益管理模式来解决问题，
快速提高
了顾客满意度
、
降低了维修成本
、
提升
了物流质量
，
加快了流程速度
，
改善了
资本投入
，
提高了精益管理水平
。
目前,使用年限较长的大多为老式堆
垛机
，
缺少一套零部件耐久的检测系统
，
所以对于故障的原因分析比较繁琐
，
如
果未来能基于堆垛机的故障原因分析报
告研制出一套零部件耐久度检测系统装
入堆垛机内，就能在故障频发前知道各
零部件的耐久情况
，
及时更换零部件从
而进一步保障堆垛机的正常运行
。
【
作者单位为红塔烟草
（集团
）
有限责
任公司物流中心
】
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