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立體倉儲貨盤自動安全鎖定裝置

文檔作者：費允鋒李國文譚俊龍常正陽占金春文檔來源： 1第二炮兵工程設(shè)計研究院 2北京起重運輸機械設(shè)計研究院		點擊數(shù)：	更新時間： 2020年12月28日
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立體倉儲貨盤自動安全鎖定裝置
費允鋒 李國文 譚俊龍 常正陽 占金春
1第二炮兵工程設(shè)計研究院北京100011
2北京起重運輸機械設(shè)計研究院 北京 100007
摘要：為提高地震等自然災(zāi)害條件下立體倉儲的安全性，設(shè)計了一種貨盤自動定位與安全鎖定裝置。該
裝置結(jié)構(gòu)緊湊、無需供電、自動運行，可方便配套應(yīng)用于現(xiàn)有的自動化立體倉庫，建設(shè)成本低、可靠性高，幾
乎不影響貨物存取效率，已獲得國家專利保護，并在特種裝備立體倉儲中得到推廣應(yīng)用。
關(guān)鍵詞： 自動化立體倉庫；安全鎖定裝置；設(shè)計
中圖分類號：TH187 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：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， 自動化立體倉庫
越來越廣泛應(yīng)用于各類倉儲行業(yè)中。目前， 國內(nèi)
外立體倉庫的設(shè)計，未考慮貨盤與貨架的固定問
題。在地震等自然災(zāi)害發(fā)生時，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，某制造廠立體倉庫在貨架沒有毀壞的情況
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營成本。本文在
理論分析和試驗研究的基礎(chǔ)上，完成了貨盤自動
安全鎖定裝置的設(shè)計。該裝置已獲國家專利保
護，并已大量應(yīng)用于某特種裝備的自動化立體
倉儲。
般先以較高的速度運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)確制動停準(zhǔn)。
4 結(jié)束語
格雷母線通信定位技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在冶金、
水利、港口碼頭堆場等大型起重機的精確定位，
其認(rèn)址精度高、抗干擾能力強、對現(xiàn)場應(yīng)用條件
適應(yīng)能力強的諸多特點已經(jīng)得到驗證，是一種高
品質(zhì)的現(xiàn)場友好型定位技術(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)用成本相對較
高，還未能在自動化立體倉庫中得到廣泛應(yīng)用。
但是，對于大型，尤其是現(xiàn)場應(yīng)用環(huán)境極度惡劣
的自動化立體倉庫，該系統(tǒng)是最佳選擇。
一78 一
參考文獻(xiàn)
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[4]李國洪．條碼定位技術(shù)在u型巷道堆垛機系統(tǒng)中的應(yīng)
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)機電技術(shù)研究所
郵 編：730070
收稿日期：2012—03—24
《起重運輸機械》 2012 (9)
1 貨盤鎖定方案選取
由于立體倉庫的貯存密度高、貨位多，且貨
物采用自動化存取，貨盤與貨架之間的固定需要
解決以下兩個關(guān)鍵問題：
1)堆垛機向貨位存放貨盤時，能實現(xiàn)貨盤與
貨架的精確定位與可靠鎖定；
2)堆垛機從貨位取貨盤時，能實現(xiàn)貨盤與貨
架的可靠自動解鎖。
采用電磁吸合方法，在貨架和貨盤上安裝電
磁吸合器，通過電磁吸合器的通斷電來實現(xiàn)固定
與解脫。該方法原理簡單，但存在明顯不足：貨
盤貯存期間需要不問斷供電，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
械固定方案，存放時利用電磁吸合器內(nèi)彈簧的恢
復(fù)變形推動固定鉤固定貨盤，取出時利用電磁鐵
通電吸合松開固定鉤。該方案不要求貯存期間持
續(xù)供電，但取出貨盤時仍需供電，供電線路與控
制線路的可靠性問題依然存在。
可見，機電固定方式無法回避復(fù)雜的線路敷設(shè)，
不能滿足可靠性要求，應(yīng)重點研究機械固定方案。
2 自動定位功能的實現(xiàn)
在自動化立體倉庫中，貨物貯存狀態(tài)如圖1
所示。欲實現(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
《起重運輸機械》 2012(9)
制精度條件下，確保自動存取過程中貨盤與貨架
之間不發(fā)生碰撞。
2．1 自動定位原理
當(dāng)堆垛機貨叉將貯運平臺送至貨位，堆垛機
進(jìn)行一次定位，按照立體倉庫設(shè)計規(guī)范，一次定
位誤差≤5 mm。
為實現(xiàn)機械鎖定，必須進(jìn)行精確的二次定位。
為此，沿貨架對角固定安裝了兩個圓臺形定位塊，
并在貨盤對應(yīng)位置上增設(shè)圓形導(dǎo)向孔，如圖2所
示。堆垛機的一次定位，實現(xiàn)了導(dǎo)向孔與定位塊
的初對準(zhǔn)。隨后，隨著堆垛機貨叉的下降，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
在立體倉庫中，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。為此，固定于貨
架的定位塊不得占用貨盤進(jìn)出時的運行空間，應(yīng)避
免與貨盤發(fā)生干涉，其高度h可取50 mm。
現(xiàn)有的立體倉庫一次定位誤差，是在沒有定
位部件的條件下給出的。對于增設(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)向孔與定位塊對心偏差C?？扇?
5 mm 。
實際上，堆垛機運行中貨叉相對于水平面往
往有一個向上的傾角 ，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)
對于典型貨盤，邊長L=1 000 mm， <5。，
代入計算得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)鎖定機構(gòu)運行空間的要求，對這些參數(shù)做進(jìn)一
步的優(yōu)化。
3 自鎖與解鎖機構(gòu)設(shè)計與試驗研究
3．1 自鎖與解鎖原理
當(dāng)貨盤在貨架上精確就位后，欲實現(xiàn)貨叉退
出時的自動鎖定及貨叉伸入時的自動解鎖，需要
設(shè)計相應(yīng)的自鎖與解鎖機構(gòu)。該機構(gòu)應(yīng)以貨叉的
位置狀態(tài)作為運動觸發(fā)信號。
為此，提出圖3所示的機構(gòu)設(shè)計方案。在定
位塊上增設(shè)卡口，在貨叉和彈簧的共同作用下實
現(xiàn)連桿ACD與定位塊的鎖緊與解鎖。貨叉取出時，
在彈簧恢復(fù)變形過程中，連桿的側(cè)鉤進(jìn)入定位塊
的卡口，實現(xiàn)自動鎖緊。而在貨盤就位過程或取
出過程中，貨盤坐落于貨叉上，在圖3所示初始
狀態(tài)下，連桿ACD繞C點順時針旋轉(zhuǎn)，彈簧拉伸，
連桿將不會與定位塊發(fā)生干涉，實現(xiàn)自動解鎖。
圖3 自鎖與解鎖原理
3．2 機構(gòu)設(shè)計與試驗
為順利實現(xiàn)上述自動鎖定與解鎖過程，需要
解決3個問題：1)側(cè)鉤的運動軌跡不得與貨架、
定位塊發(fā)生干涉；2)機構(gòu)的外形尺寸需符合安裝
空間限制條件；3)機構(gòu)運動的觸發(fā)與復(fù)位應(yīng)穩(wěn)定
可靠。
自鎖與解鎖機構(gòu)的設(shè)計需要考慮的因素包括
連桿安裝位置、側(cè)鉤形狀、卡口形狀、貨叉對連
桿運動觸發(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，理論意義上的機構(gòu)最優(yōu)
化設(shè)計難以實現(xiàn)?！?
為簡化分析，結(jié)合工程經(jīng)驗，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
下面對連桿的運動軌跡進(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點順時針旋轉(zhuǎn)至A CD 狀態(tài)。
圖5 連桿解鎖過程運動軌跡示意圖
連桿機構(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)運動的要
求。在圖5所示平面內(nèi)，以牛腿承載面與貨架的
交點為坐標(biāo)原點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)，試制自鎖與解鎖機構(gòu)，
并開展了大量試驗，根據(jù)試驗給出的改進(jìn)建議，
結(jié)合加工工藝要求，最終確定的自鎖與解鎖機構(gòu)
如圖6所示。在機構(gòu)的定型設(shè)計中，對定位塊及
卡口的尺寸、側(cè)鉤的形狀以及連桿的折角、長度
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)抬升及連桿機構(gòu)順
利運行至所需狀態(tài)。
【 雖j ：～ ，E景
／ 40 < 二二
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一 昌}
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I 120 45
1．支腿2．軸承3．支臂桿4．定位塊5．貨架
圖6 自鎖與解鎖機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖
4 結(jié)束語
立體倉儲貨盤自動安全鎖定裝置在保證貨盤
存取效率和控制成本的前提下，提高了倉儲貨物
的安全性，其主要技術(shù)特點：1)結(jié)構(gòu)緊湊，幾乎
不侵占現(xiàn)有立體倉庫空間，適應(yīng)性好；2)無需供電，
不增加裝置配套的復(fù)雜性，可靠性高；3)自動運行，
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)用于自動化立體倉庫，
還可應(yīng)用于地面固定貯存貨物，此時可采用手動
液壓叉車實現(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：費允鋒
地 址：北京市東城區(qū)安德里北街18號
郵 編：10011
收稿日期：2012—06—05
智能存取交接搬運器在立體停車設(shè)備中的運用
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：智能存取交接搬運器集行走、車輪定位、抱持車輪以及認(rèn)址、定位、測距、防撞等各種動作的自
動控制于一體，呈現(xiàn)扁平狀雙體式結(jié)構(gòu)，可以在轎車底盤下行走，自動識別轎車的位置，最終實現(xiàn)智能化存取
交接搬運轎車。
關(guān)鍵詞：停車設(shè)備；智能；搬運器；電氣控制系統(tǒng)
中圖分類號：TU248．3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：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
隨著我國城市化率的增長，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
《起重運輸機械》 2012 (9)
的土地資源約束。我國汽車工業(yè)較長時間內(nèi)會適
度增長，均衡協(xié)調(diào)發(fā)展，需求逐步釋放，城市靜
一81 —

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