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立體倉(cāng)儲(chǔ)貨盤自動(dòng)安全鎖定裝置

文檔作者：費(fèi)允鋒李國(guó)文譚俊龍常正陽(yáng) 占金春文檔來(lái)源： 1第二炮兵工程設(shè)計(jì)研究院 2北京起重運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)研究院			點(diǎn) 擊數(shù)：
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立體倉(cāng)儲(chǔ)貨盤自動(dòng)安全鎖定裝置
費(fèi)允鋒 李國(guó)文 譚俊龍 常正陽(yáng) 占金春
1第二炮兵工程設(shè)計(jì)研究院北京100011
2北京起重運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)研究院 北京 100007
摘要：為提高地震等自然災(zāi)害條件下立體倉(cāng)儲(chǔ)的安全性，設(shè)計(jì)了一種貨盤自動(dòng)定位與安全鎖定裝置。該
裝置結(jié)構(gòu)緊湊、無(wú)需供電、自動(dòng)運(yùn)行，可方便配套應(yīng)用于現(xiàn)有的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)，建設(shè)成本低、可靠性高，幾
乎不影響貨物存取效率，已獲得國(guó)家專利保護(hù)，并在特種裝備立體倉(cāng)儲(chǔ)中得到推廣應(yīng)用。
關(guān)鍵詞： 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)；安全鎖定裝置；設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào)：TH187 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001—0785(2012)09—0078—04
Abstract：To improve the safety of stereoscopic storage under natural disasters such as earthquake，a pallet automatic
positioning and safety locking device is designed．This device is compact in structure and can operate automatically without
power supply，SO it can be conveniently applied to the current automation hi 出一rise storage，with low construction cost and
high reliability．a(chǎn)nd little impact on the storage eficiency．The device has obtained national patent protection，which can
be popularized and applied in the high—rise storage for special equipment．
Keywords：automatic high—rise storage；safety locking device；design
0 引言
隨著現(xiàn)代物流技術(shù)的發(fā)展， 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)
越來(lái)越廣泛應(yīng)用于各類倉(cāng)儲(chǔ)行業(yè)中。目前， 國(guó)內(nèi)
外立體倉(cāng)庫(kù)的設(shè)計(jì)，未考慮貨盤與貨架的固定問(wèn)
題。在地震等自然災(zāi)害發(fā)生時(shí)，貨盤存在從貨架
上墜落的安全隱患。例如，在“5·12” 汶川大地
震中，某制造廠立體倉(cāng)庫(kù)在貨架沒(méi)有毀壞的情況
下，大量貨物隨貨盤墜落，損失嚴(yán)重。
特種裝備的立體貯存對(duì)安全性要求很高，需
要增設(shè)貨盤與貨架之間的安全鎖定裝置，且不得
顯著降低存取效率或大幅提高運(yùn)營(yíng)成本。本文在
理論分析和試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，完成了貨盤自動(dòng)
安全鎖定裝置的設(shè)計(jì)。該裝置已獲國(guó)家專利保
護(hù)，并已大量應(yīng)用于某特種裝備的自動(dòng)化立體
倉(cāng)儲(chǔ)。
般先以較高的速度運(yùn)行到接近目的貨位的位置，
然后平穩(wěn)降到較低的速度，最后以較低的速度爬
行到目的貨位處，準(zhǔn)確制動(dòng)停準(zhǔn)。
4 結(jié)束語(yǔ)
格雷母線通信定位技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在冶金、
水利、港口碼頭堆場(chǎng)等大型起重機(jī)的精確定位，
其認(rèn)址精度高、抗干擾能力強(qiáng)、對(duì)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用條件
適應(yīng)能力強(qiáng)的諸多特點(diǎn)已經(jīng)得到驗(yàn)證，是一種高
品質(zhì)的現(xiàn)場(chǎng)友好型定位技術(shù)。與其他定位方式相
比， 目前格雷母線定位通信系統(tǒng)應(yīng)用成本相對(duì)較
高，還未能在自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中得到廣泛應(yīng)用。
但是，對(duì)于大型，尤其是現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用環(huán)境極度惡劣
的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)，該系統(tǒng)是最佳選擇。
一78 一
參考文獻(xiàn)
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用[J]．物流技術(shù)與應(yīng)用，2010(5)：98—100．
作 者：薛暉
地 址：蘭州交通大學(xué)機(jī)電技術(shù)研究所
郵 編：730070
收稿日期：2012—03—24
《起重運(yùn)輸機(jī)械》 2012 (9)
1 貨盤鎖定方案選取
由于立體倉(cāng)庫(kù)的貯存密度高、貨位多，且貨
物采用自動(dòng)化存取，貨盤與貨架之間的固定需要
解決以下兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：
1)堆垛機(jī)向貨位存放貨盤時(shí)，能實(shí)現(xiàn)貨盤與
貨架的精確定位與可靠鎖定；
2)堆垛機(jī)從貨位取貨盤時(shí)，能實(shí)現(xiàn)貨盤與貨
架的可靠自動(dòng)解鎖。
采用電磁吸合方法，在貨架和貨盤上安裝電
磁吸合器，通過(guò)電磁吸合器的通斷電來(lái)實(shí)現(xiàn)固定
與解脫。該方法原理簡(jiǎn)單，但存在明顯不足：貨
盤貯存期間需要不問(wèn)斷供電，能耗大，且因地震
期間難以可靠保障供電，存有安全隱患；每個(gè)貨
位的貨架均要敷設(shè)電源線與控制線，線路復(fù)雜，
可靠性差。
在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提出了電磁鐵吸合、機(jī)
械固定方案，存放時(shí)利用電磁吸合器內(nèi)彈簧的恢
復(fù)變形推動(dòng)固定鉤固定貨盤，取出時(shí)利用電磁鐵
通電吸合松開(kāi)固定鉤。該方案不要求貯存期間持
續(xù)供電，但取出貨盤時(shí)仍需供電，供電線路與控
制線路的可靠性問(wèn)題依然存在。
可見(jiàn)，機(jī)電固定方式無(wú)法回避復(fù)雜的線路敷設(shè)，
不能滿足可靠性要求，應(yīng)重點(diǎn)研究機(jī)械固定方案。
2 自動(dòng)定位功能的實(shí)現(xiàn)
在自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中，貨物貯存狀態(tài)如圖1
所示。欲實(shí)現(xiàn)貨盤與貨架的精確定位，應(yīng)在貨盤
與牛腿的接觸區(qū)域增設(shè)自動(dòng)定位部件。定位部件
布局及結(jié)構(gòu)尺寸的確定，應(yīng)在貨叉現(xiàn)有的位置控
1．牛腿2．貨架3．貨箱4．貨盤貨叉
圖1 貨物立體貯存狀態(tài)示意圖
《起重運(yùn)輸機(jī)械》 2012(9)
制精度條件下，確保自動(dòng)存取過(guò)程中貨盤與貨架
之間不發(fā)生碰撞。
2．1 自動(dòng)定位原理
當(dāng)堆垛機(jī)貨叉將貯運(yùn)平臺(tái)送至貨位，堆垛機(jī)
進(jìn)行一次定位，按照立體倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范，一次定
位誤差≤5 mm。
為實(shí)現(xiàn)機(jī)械鎖定，必須進(jìn)行精確的二次定位。
為此，沿貨架對(duì)角固定安裝了兩個(gè)圓臺(tái)形定位塊，
并在貨盤對(duì)應(yīng)位置上增設(shè)圓形導(dǎo)向孔，如圖2所
示。堆垛機(jī)的一次定位，實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)向孔與定位塊
的初對(duì)準(zhǔn)。隨后，隨著堆垛機(jī)貨叉的下降，在貨
盤重力作用下，導(dǎo)向孔沿著定位塊的錐面自適應(yīng)
下降，從而實(shí)現(xiàn)貨盤的二次精確定位。
1．貨盤2．導(dǎo)向孔3．定位塊4．牛腿
圖2 導(dǎo)向與定位部件設(shè)置示意圖
2．2 結(jié)構(gòu)尺寸的確定
在立體倉(cāng)庫(kù)中，單層貨架的高度一般以滿足
貨盤順利進(jìn)出的基本要求設(shè)計(jì)。為此，固定于貨
架的定位塊不得占用貨盤進(jìn)出時(shí)的運(yùn)行空間，應(yīng)避
免與貨盤發(fā)生干涉，其高度h可取50 mm。
現(xiàn)有的立體倉(cāng)庫(kù)一次定位誤差，是在沒(méi)有定
位部件的條件下給出的。對(duì)于增設(shè)導(dǎo)向、定位部
件的情況，在貨盤下表面與貨架承載面平行的理
想狀態(tài)下，導(dǎo)向孔與定位塊對(duì)心偏差C?？扇?
5 mm 。
實(shí)際上，堆垛機(jī)運(yùn)行中貨叉相對(duì)于水平面往
往有一個(gè)向上的傾角 ，與上述理想狀態(tài)相比較，
貨又傾角將引起額外的定位偏差C ，可由式(1)
確定：
C =(，J—b)(1一cosO) (1)
對(duì)于典型貨盤，邊長(zhǎng)L=1 000 mm， <5。，
代入計(jì)算得c <3．81 mm。
記導(dǎo)向孔直徑為 ，定位塊上下表面直徑分
一79 —
別為 、咖 ，為確保導(dǎo)向成功及精確就位，需滿
足以下條件
。一咖->2(c。+cI l (2) 2
0≤咖0一咖2<2c0 J
根據(jù)貨盤支腿的結(jié)構(gòu)尺寸，暫取 =60 mm，
1=36 mm，咖o=62 mm，b=40 mm。下一步將根
據(jù)鎖定機(jī)構(gòu)運(yùn)行空間的要求，對(duì)這些參數(shù)做進(jìn)一
步的優(yōu)化。
3 自鎖與解鎖機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究
3．1 自鎖與解鎖原理
當(dāng)貨盤在貨架上精確就位后，欲實(shí)現(xiàn)貨叉退
出時(shí)的自動(dòng)鎖定及貨叉伸入時(shí)的自動(dòng)解鎖，需要
設(shè)計(jì)相應(yīng)的自鎖與解鎖機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)應(yīng)以貨叉的
位置狀態(tài)作為運(yùn)動(dòng)觸發(fā)信號(hào)。
為此，提出圖3所示的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。在定
位塊上增設(shè)卡口，在貨叉和彈簧的共同作用下實(shí)
現(xiàn)連桿ACD與定位塊的鎖緊與解鎖。貨叉取出時(shí)，
在彈簧恢復(fù)變形過(guò)程中，連桿的側(cè)鉤進(jìn)入定位塊
的卡口，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)鎖緊。而在貨盤就位過(guò)程或取
出過(guò)程中，貨盤坐落于貨叉上，在圖3所示初始
狀態(tài)下，連桿ACD繞C點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，彈簧拉伸，
連桿將不會(huì)與定位塊發(fā)生干涉，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)解鎖。
圖3 自鎖與解鎖原理
3．2 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)
為順利實(shí)現(xiàn)上述自動(dòng)鎖定與解鎖過(guò)程，需要
解決3個(gè)問(wèn)題：1)側(cè)鉤的運(yùn)動(dòng)軌跡不得與貨架、
定位塊發(fā)生干涉；2)機(jī)構(gòu)的外形尺寸需符合安裝
空間限制條件；3)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的觸發(fā)與復(fù)位應(yīng)穩(wěn)定
可靠。
自鎖與解鎖機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要考慮的因素包括
連桿安裝位置、側(cè)鉤形狀、卡口形狀、貨叉對(duì)連
桿運(yùn)動(dòng)觸發(fā)的形式、彈簧的安裝位置以及彈簧力
一8O 一
的大小等，待定參數(shù)多，理論意義上的機(jī)構(gòu)最優(yōu)
化設(shè)計(jì)難以實(shí)現(xiàn)?！?
為簡(jiǎn)化分析，結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)，首先確定卡口
的形式和結(jié)構(gòu)尺寸。根據(jù)典型貨架與貨箱的位置
尺寸，結(jié)合定位塊結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和方便安裝的要求，
初步確定定位塊及卡口如圖4所示。
圖4 定位塊及卡口示意圖
下面對(duì)連桿的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行分析。圖5中，
ACD表示連桿自鎖到位狀態(tài)，在貨叉作用下，連
桿繞C點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)至A CD 狀態(tài)。
圖5 連桿解鎖過(guò)程運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖
連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸既要滿足在貨盤內(nèi)安裝
使用的要求，又要滿足被貨叉順利觸發(fā)運(yùn)動(dòng)的要
求。在圖5所示平面內(nèi)，以牛腿承載面與貨架的
交點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)0，相關(guān)限制條件可表示為
60 < c<100
150 <160>10
200< D<360
90<120> f
YA，>Y
YD，≥ 130
YE，<170
(4)
綜合式(3)、式(4)，試制自鎖與解鎖機(jī)構(gòu)，
并開(kāi)展了大量試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)給出的改進(jìn)建議，
結(jié)合加工工藝要求，最終確定的自鎖與解鎖機(jī)構(gòu)
如圖6所示。在機(jī)構(gòu)的定型設(shè)計(jì)中，對(duì)定位塊及
卡口的尺寸、側(cè)鉤的形狀以及連桿的折角、長(zhǎng)度
等進(jìn)行了優(yōu)化。此外，在CD段末端增設(shè)了一旋轉(zhuǎn)
副，確保貨叉伸人后CD段平穩(wěn)抬升及連桿機(jī)構(gòu)順
利運(yùn)行至所需狀態(tài)。
【 雖j ：～ ，E景
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1．支腿2．軸承3．支臂桿4．定位塊5．貨架
圖6 自鎖與解鎖機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖
4 結(jié)束語(yǔ)
立體倉(cāng)儲(chǔ)貨盤自動(dòng)安全鎖定裝置在保證貨盤
存取效率和控制成本的前提下，提高了倉(cāng)儲(chǔ)貨物
的安全性，其主要技術(shù)特點(diǎn)：1)結(jié)構(gòu)緊湊，幾乎
不侵占現(xiàn)有立體倉(cāng)庫(kù)空間，適應(yīng)性好；2)無(wú)需供電，
不增加裝置配套的復(fù)雜性，可靠性高；3)自動(dòng)運(yùn)行，
不改變現(xiàn)有貨物存取流程，保證了工作效率。
該裝置在防范地震等自然災(zāi)害破壞方面具有
廣闊的應(yīng)用前景，不僅可應(yīng)用于自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)，
還可應(yīng)用于地面固定貯存貨物，此時(shí)可采用手動(dòng)
液壓叉車實(shí)現(xiàn)貨盤的定位、自鎖與解鎖。
參考文獻(xiàn)
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南昌大學(xué)，2008．
作 者：費(fèi)允鋒
地 址：北京市東城區(qū)安德里北街18號(hào)
郵 編：10011
收稿日期：2012—06—05
智能存取交接搬運(yùn)器在立體停車設(shè)備中的運(yùn)用
何俊陳方葵
安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院合肥231603
摘要：智能存取交接搬運(yùn)器集行走、車輪定位、抱持車輪以及認(rèn)址、定位、測(cè)距、防撞等各種動(dòng)作的自
動(dòng)控制于一體，呈現(xiàn)扁平狀雙體式結(jié)構(gòu)，可以在轎車底盤下行走，自動(dòng)識(shí)別轎車的位置，最終實(shí)現(xiàn)智能化存取
交接搬運(yùn)轎車。
關(guān)鍵詞：停車設(shè)備；智能；搬運(yùn)器；電氣控制系統(tǒng)
中圖分類號(hào)：TU248．3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：101—0785(2012)09—0081一o4
Abstract：The intelligent access＆ handover cartier integrates various automation controls such as travelling， wheel
positioning，wheel holding，location recognition， positioning，distance measurement， anti—colision，etc．Th e device is of
fiat dua1．bottom structure，which Can travel under the ear chassis，automatically identify positions of cars and finally realize
the functions of intelligent access，handover and carrying ears．
Keywords：parking equipment；intelligence；carrier；electrical control system
隨著我國(guó)城市化率的增長(zhǎng)，人們愈加關(guān)注生
態(tài)環(huán)境、空間資源優(yōu)化，特別是城市發(fā)展所面臨
《起重運(yùn)輸機(jī)械》 2012 (9)
的土地資源約束。我國(guó)汽車工業(yè)較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)會(huì)適
度增長(zhǎng)，均衡協(xié)調(diào)發(fā)展，需求逐步釋放，城市靜
一81 —

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