CN101412491B - 堆垛机货叉机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种堆垛机货叉机构，该货叉机构包括承重机构、货叉机构，货叉机构又包括下叉、中叉和上叉，其中承重机构和下叉都固定在堆垛机的横梁上，。当堆垛机运行到指定货位时，在减速电动机A的驱动下，承重钢轨向货架方向平移，实现与货架上钢轨的精确对接，然后中叉在下叉钢轨上移动，上叉的伸缩轴伸出并卡住转向架车轮轮缘推着转向架向货架移动，完成存储。操作完成后，载货台上的承重钢轨向反方向平移到原来载货台中位置。货叉机构将转向架“推”着移动，利用承重钢轨承受转向架的重力载荷，使伸缩货叉的结构简单，质量轻；通过转向架自身的车轮运转实现运动存取，节省了专用托盘的费用。

Description

堆垛机货叉机构

技术领域

本发明涉及机械制造技术领域，具体是指一种用于转向架存取的堆垛机货叉机构。

背景技术

为了满足国民经济和社会快速发展对交通运输日益不断增长的需求，我国铁路确立了铁路快速客运网发展规划，引进了四种动车组，并确定在北京、上海、武汉、广州建立现代化的动车组检修基地。在动车检修基地设有检查整备库、高级别检修库，其中还设有对转向架进行分解检修的转向架检修库。为满足转向架检修的要求，需要在转向架检修库中设置转向架立体存放库。

货叉机构是堆垛机存取货物的执行机构，装设于堆垛机载货台上，承载货物进行升降，并能向堆垛机两侧的货架里伸出货叉，以取出或放进货物。为了减小巷道的宽度，且具有足够的伸缩行程，根据托盘的形状、单元货物的尺寸与重量等，通常采用的有三级或二级直线差动式伸缩货叉机构，传动方式采用齿轮齿条式或链条式。根据货架堆放货物及托盘的要求，货叉有叉车式、钩接式、侧带式等形式。其中叉车式货叉利用叉车提升或下降，进行货物的存取；钩接式货叉利用挂钩钩住专用集装盒的方式存取货物；侧带式货叉采用牢牢夹住存放物品的搬运方式。

转向架的特点具有质量大(最大质量约10吨)、尺寸大(外形包络的最大尺寸为长3740mm，宽2853mm，高约1100mm)、尺寸多样(我国引进了四种动车组，每种动车组的转向架轮径、轴距、配置、状态、重量等都各不相同)、具有可移动性(转向架本身由四个车轮支撑，可移动)、结构复杂，价格昂贵等等。

若采用叉车式货叉来存取转向架，根据转向架的特点，必须设计转向架专用托盘，且叉车及货叉的结构势必相当庞大，造价也相当昂贵，由于叉车在巷道中需要转弯，就要求巷道宽度比较宽，与有轨巷道堆垛机相比而言，就不能有效利用库内空间。而采用钩接式、侧带式货叉很难实现转向架的存取任务。

若采用传统三级或二级直线差动式伸缩货叉机构，为了满足强度、刚度的要求，货叉结构将会体积很庞大，就可能不能从转向架底部伸入进行存取作业。

发明内容

本发明通过对转向架产品本身的特点进行分析，提供了一种采用堆垛机无托盘方式对转向架进行存放运输的堆垛机货叉机构。该货叉机构在堆垛机载货台上设置了转向架承重机构，承重机构上两个承重钢轨之间的距离为转向架轮距，这样就使转向架的重量由承重机构来承受，从而使货叉在存取转向架时不受转向架的竖向重力载荷，仅受转向架与承重钢轨之间的纵向摩擦力。

本发明所述的堆垛机货叉机构包括承重机构和货叉机构，承重机构和货叉机构分别通过螺栓副与堆垛机载货台上的横梁连接。货叉机构位于承重机构两根承重钢轨中间，用来牵引转向架的运动。

所述的承重机构包括承重架、偏心压轮、承重轮、承重钢轨和承重传动机构，其中承重架为U型结构，并通过螺栓副固定在堆垛机载货台的横梁上，在承重架侧板上设置有偏心压轮，在承重架底部设置承重轮，承重轮上支撑有承重钢轨，所述偏心压轮在承重架的两侧侧板上对称设置，每两个偏心压轮为一组，将承重钢轨两翼缘紧固在承重架上，所述承重传动机构包括齿轮、齿条、传动轴和减速电动机A，在两根承重架的中间位置连接一根传动轴，传动轴上对应承重钢轨的下方位置固定齿轮，齿轮上方设置与齿轮啮合的齿条，齿条上表面与承重钢轨固定，传动轴由减速电动机A驱动。

所述货叉机构包括下叉、中叉和上叉，所述的下叉通过螺栓副与堆垛机载货台上的横梁连接，中叉通过中叉传动机构在下叉上移动，上叉通过上叉传动机构与中叉进行同步运动。转向架需要存取的时候，由货叉机构的下叉、中叉和上叉配合将转向架牵引移动。

所述的下叉包括下叉承重架、下叉偏心压轮、下叉承重轮，所述下叉承重架为U型结构，并通过螺栓副固定在堆垛机载货台横梁上，在下叉承重架侧板上设置有下叉承重轮和下叉偏心压轮，下叉承重轮上支撑中叉钢轨，中叉钢轨在下叉承重轮上前后运动。所述下叉偏心压轮在下叉承重架的两侧侧板上对称设置，每两个下叉偏心压轮为一组，用于将中叉钢轨两翼缘紧固在下叉承重架上。

所述的中叉为两个中叉钢轨和两箱型中叉横梁组成的四边形框架结构，包括中叉横梁、滑轮、中叉钢轨和中叉传动机构。中叉钢轨位于下叉承重轮与下叉偏心压轮间，该中叉钢轨的固定与承重钢轨的固定方式相同，中叉横梁内侧分别设置一滑轮。

所述的中叉传动机构包括减速电动机B、中叉齿轮、中叉齿条，其减速电动机B的机架通过螺栓副固定在堆垛机载货台的横梁上，中叉齿轮固定在减速电动机B的输出轴上，中叉齿条通过螺栓副固定在两个中叉横梁之间，并与中叉齿轮啮合。

所述上叉包括伸缩轴、导向轮、限位轮、上叉架、伸缩连杆、减速电动机C、超载离合器、钢丝绳锁紧装置和上叉传动机构。所述上叉架上固定两组相互平行的伸缩轴，伸缩轴垂直于中叉钢轨方向布置，每组伸缩轴通过伸缩连杆与上叉架中间的曲柄连接，曲柄由减速电动机C带动旋转。所述限位轮对称设置在曲柄两侧，限位轮底端上承于中叉钢轨上顶面，导向轮对称水平设置在上叉架的下方，每组两个导向轮间距刚好可以夹住并钩住中叉钢轨的两上翼缘，防止上叉从中叉钢轨上脱轨。上叉通过减速电动机C驱动曲柄旋转，同时与之相连的伸缩连杆伸缩并带动伸缩轴实现伸缩运动。

在所述减速电动机C的输出轴和曲柄之间设有超载离合器，当伸缩轴发生卡阻或遇到障碍物时，超载离合器自动打滑，从而确保不损坏减速电动机C。

所述的上叉传动机构包括主动链轮、从动链轮、链条、主动钢丝绳卷筒、从动钢丝绳卷筒、钢丝绳、减速电动机D，其减速电动机D的机架通过螺栓副固定在堆垛机载货台的横梁上。主动钢丝绳卷筒和从动钢丝绳卷筒上的钢丝绳分别通过中叉横梁上的滑轮后固定在相应的上叉的钢丝绳锁紧装置上。主动钢丝绳卷筒对应主动链轮，从动钢丝绳卷筒对应从动链轮，主动链轮和从动链轮之间连接有链条，主动链轮与减速电动机D相连。

本发明的优点在于：

(1)本发明利用转向架的可移动性，货叉机构将转向架“推”着移动，而不是像传统三级或二级伸缩式货叉机构一样将货物“托”着移动，使得操作简便；

(2)利用承重钢轨承受转向架的重力载荷，从而使伸缩货叉的结构简单，质量轻；

(3)货叉机构通过转向架自身的车轮运转实现运动存取，不需专用托盘，从经济角度出发，节省了专用托盘的费用。

附图说明

图1是本发明的堆垛机货叉机构结构示意图；

图2是本发明的承重机构结构示意图；

图2a是图2的A-A剖视放大图；

图2b是图2的B-B剖视放大图；

图3是本发明的货叉机构的结构示意图；

图4是货叉机构中的下叉的单轨结构示意图；

图4a是图4中的C-C剖面放大图；

图5是货叉机构中的中叉结构示意图；

图6是货叉机构中的上叉结构示意图；

图6a是上叉结构的侧视图；

图中：

1-承重机构       2-下叉         3-中叉           4-上叉      5-横梁

101-承重架       102-偏心压轮   103-承重轮       104-承重钢轨

105-承重传动机构 106-齿轮       107-齿条         108-传动轴

109-减速电动机A  201-下叉承重架 202-下叉偏心压轮 203-下叉承重轮

301-中叉钢轨     302-中叉横梁   303-滑轮         304-中叉传动机构

305-减速电动机B    306-中叉齿轮     307-中叉齿条      308-机架

401-伸缩轴         402-导向轮       403-限位轮        404-上叉架

405-伸缩连杆       406-减速电动机C  407-超载离合器

408-钢丝绳锁紧装置 409-上叉传动机构 410-曲柄

411-主动链轮       412-从动链轮     413-链条          414-主动钢丝绳卷筒

415-从动钢丝绳卷筒 416-钢丝绳       417-减速电动机D

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的堆垛机货叉机构作进一步的详细说明。

本发明提供了一种堆垛机货叉机构，用于在自动化立体仓库中对动车组上的转向架进行存取。

本发明所述的堆垛机货叉机构包括承重机构1和货叉机构6，如图1，承重机构1和货叉机构6分别通过螺栓副与堆垛机载货台上的横梁5连接。承重机构1用来承受转向架的竖向载荷，货叉机构6位于承重机构1两根承重钢轨104中间，用来牵引转向架的运动，实现转向架的存取。其工作原理为：堆垛机载货台上的承重钢轨104与库区地面的钢轨精确对接后，将转向架推到载货台的承重机构1上，由承重机构1承受转向架的竖向重力载荷，接下来堆垛机运行到指定货位，利用载货台的提升和承重钢轨104的平移实现承重钢轨104与货架上钢轨的精确对接，利用货叉机构将转向架推至货架，反之此机构也可将转向架由货位拉至载货台。

如图2所示，所述的承重机构1包括承重架101、偏心压轮102、承重轮103、承重钢轨104和承重传动机构105，其中承重架101为U型结构，并通过螺栓副固定在堆垛机载货台的横梁5上，在承重架101侧板上设置有偏心压轮102，在承重架101底部设置承重轮103，如图2a所示，承重轮103上支撑有承重钢轨104，承重钢轨104的两侧分别由偏心压轮102限位固定，所述偏心压轮102在承重架101的两侧侧板上对称设置，每两个偏心压轮102为一组，将承重钢轨104两翼缘紧固在承重架101上，这样承重轮103组和偏心压轮102组就形成了承重钢轨104的“导轨”，使承重钢轨104只能沿着承重架101的方向运动。所述承重传动机构105包括齿轮106、齿条107、传动轴108和减速电动机A109，如图2b所示，在两根承重架101的中间位置连接一根传动轴108，传动轴108上固定齿轮106，齿轮106的位置位于两根承重钢轨104的正下方，齿轮106上方设置与齿轮106啮合的齿条107，齿条107上表面与承重钢轨104固定，传动轴108由减速电动机A109驱动。当减速电动机A109启动后，传动轴108带动齿轮106转动，同时齿条107沿承重架101运动，带动与之固定的承重钢轨104在承重轮103组和偏心压轮102组形成的“导轨”上运行，承重钢轨104运行到相应的位置与货架上的钢轨对接或者与库区地面的钢轨对接，实现转向架的方便提取。

所述货叉机构6包括下叉2、中叉3和上叉4，如图3所示，所述的下叉2通过螺栓副与堆垛机载货台上的横梁5连接，中叉3通过中叉传动机构304在下叉2上移动，上叉4通过上叉传动机构409与中叉3进行同步运动。转向架需要存取的时候，由货叉机构6的下叉2、中叉3和上叉4配合将转向架牵引移动。

如图4，所述的下叉2包括下叉承重架201、下叉偏心压轮202、下叉承重轮203，所述下叉承重架201为U型结构，并通过螺栓副固定在堆垛机载货台横梁5上，在下叉承重架201侧板上设置有下叉承重轮203和下叉偏心压轮202，如图4a所示，下叉承重轮203上支撑中叉钢轨301，中叉钢轨301在下叉承重轮203上前后运动。所述下叉偏心压轮202在下叉承重架201的两侧侧板上对称设置，每两个下叉偏心压轮202为一组，用于将中叉钢轨301两翼缘紧固在下叉承重架201上。

所述的中叉3为两个中叉钢轨301和两箱型中叉横梁302组成的四边形框架结构，如图5，包括中叉横梁302、滑轮303、中叉钢轨301和中叉传动机构304。中叉钢轨301位于下叉承重轮203与下叉偏心压轮202间，该中叉钢轨301的固定与图2a中所示的承重钢轨104的固定方式相同，下叉承重轮203和下叉偏心压轮202起着对中叉钢轨301的限位与导向的作用，中叉横梁302内侧分别设置一滑轮303。

所述的中叉传动机构304包括减速电动机B305、中叉齿轮306、中叉齿条307，如图5，其减速电动机B305的机架308通过螺栓副固定在堆垛机载货台的横梁5上，中叉齿轮306固定在减速电动机B305的输出轴上，中叉齿条307通过螺栓副固定在两个中叉横梁302之间，当减速电动机B305启动后，驱动中叉齿轮306带动中叉齿条307，从而实现中叉3沿下叉2的运动。

所述上叉4包括伸缩轴401、导向轮402、限位轮403、上叉架404、伸缩连杆405、减速电动机C406、超载离合器407、钢丝绳锁紧装置408和上叉传动机构409，如图3和图6、图6a。所述上叉架404上固定两组相互平行的伸缩轴401，伸缩轴401垂直于中叉钢轨301方向布置，每组伸缩轴401通过伸缩连杆405与上叉架404中间的曲柄410连接，曲柄410由减速电动机C406带动旋转。所述限位轮403对称设置在曲柄410两侧，限位轮403底端上承于中叉钢轨301上顶面，导向轮402对称水平设置在上叉架404的下方，如图6a，每组两个导向轮402间距刚好可以夹住并钩住中叉钢轨301的两上翼缘，防止上叉4从中叉钢轨301上脱轨，从而使上叉4沿着中叉钢轨301移动。上叉4通过减速电动机C406驱动曲柄410旋转，同时与之相连的伸缩连杆405伸缩并带动伸缩轴401实现伸缩运动。

在所述减速电动机C406的输出轴和曲柄410之间设有超载离合器407，当伸缩轴401发生卡阻或遇到障碍物时，超载离合器407自动打滑，从而确保不损坏减速电动机C406。

所述的上叉传动机构409包括主动链轮411、从动链轮412、链条413、主动钢丝绳卷筒414、从动钢丝绳卷筒415、钢丝绳416、减速电动机D417，其减速电动机D417机架通过螺栓副固定在堆垛机载货台的横梁5上。如图3所示，主动钢丝绳卷筒414和从动钢丝绳卷筒415上的钢丝绳416分别通过中叉横梁302上与其对应面的滑轮303后固定在相应的上叉4的钢丝绳锁紧装置408上。主动钢丝绳卷筒414对应主动链轮411，从动钢丝绳卷筒415对应从动链轮412，主动链轮411和从动链轮412之间连接有链条413，主动链轮411与减速电动机D417相连。当中叉3伸缩时，上叉传动机构409的减速电动机D417驱动主动链轮411，主动链轮411通过链条413带动从动链轮412，从而主动钢丝绳卷筒414带动从动钢丝绳卷筒415，此时一个钢丝绳卷筒缠绕钢丝绳416而另一个钢丝绳卷筒释放钢丝绳416，牵引上叉4，实现上叉4与中叉3的同步运动。

当堆垛机运行到指定货位时，在承重架101之上的承重钢轨104在减速电动机A109的驱动下，通过承重传动机构105向货架方向平移，实现载货台承重钢轨104与货架上钢轨的精确对接。当载货台上钢轨与货架上钢轨对接时，通过行程开关定位停止，对接后再通过货叉机构6上的中叉3和上叉4的移动，上叉4的伸缩轴401伸出后，伸缩轴401卡住转向架车轮轮缘推着转向架移动，利用上叉4使转向架可沿着承重钢轨104移动，完成存储或提取。操作完成后，载货台上的承重钢轨104向反方向平移到原来载货台中位置。整个存取过程中，货叉除了受到转向架与钢轨的摩擦力外，不再承受转向架的重力载荷。

Claims (4)

1.一种堆垛机货叉机构，其特征在于：包括承重机构和货叉机构，其中承重机构包括承重架(101)、偏心压轮(102)、承重轮(103)、承重钢轨(104)和承重传动机构(105)，其中承重架(101)为U型结构，并通过螺栓副固定在堆垛机载货台的横梁(5)上，在承重架(101)侧板上设置有偏心压轮(102)，在承重架(101)底部设置承重轮(103)，承重轮(103)上支撑有承重钢轨(104)，承重钢轨(104)的两侧分别由偏心压轮(102)限位固定，所述偏心压轮(102)在承重架(101)的两侧侧板上对称设置，每两个偏心压轮(102)为一组，将承重钢轨(104)两翼缘紧固在承重架(101)上，所述承重传动机构(105)包括齿轮(106)、齿条(107)、传动轴(108)和减速电动机A(109)，在两根承重架(101)的中间位置连接一根传动轴(108)，传动轴(108)上对应承重钢轨(104)的下方位置固定齿轮(106)，齿轮(106)上方设置与齿轮(106)啮合的齿条(107)，齿条(107)上表面与承重钢轨(104)固定，传动轴(108)由减速电动机A(109)驱动；

所述货叉机构又包括下叉(2)、中叉(3)和上叉(4)，所述的下叉(2)通过螺栓副与堆垛机载货台上的横梁(5)连接，中叉(3)通过中叉传动机构(304)在下叉(2)上移动，上叉(4)通过上叉传动机构(409)与中叉(3)进行同步运动。

2.根据权利要求1所述的堆垛机货叉机构，其特征在于：所述的下叉(2)包括下叉承重架(201)、下叉偏心压轮(202)、下叉承重轮(203)，所述下叉承重架(201)为U型结构，并通过螺栓副固定在堆垛机载货台横梁(5)上，在下叉承重架(201)侧板上设置有下叉承重轮(203)和下叉偏心压轮(202)，下叉承重轮(203)上支撑中叉钢轨(301)，所述下叉偏心压轮(202)在下叉承重架(201)的两侧侧板上对称设置，每两个下叉偏心压轮(202)为一组，用于将中叉钢轨(301)两翼缘紧固在下叉承重架(201)上。

3.根据权利要求1所述的堆垛机货叉机构，其特征在于：所述的中叉(3)包括中叉横梁(302)、滑轮(303)、中叉钢轨(301)和中叉传动机构(304)，中叉钢轨(301)位于下叉承重轮(203)与下叉偏心压轮(202)间，该中叉钢轨(301)的固定与承重钢轨(104)的固定方式相同，下叉承重轮(203)和下叉偏心压轮(202)起着对中叉钢轨(301)的限位与导向的作用，每个中叉横梁(302)内侧分别设置一滑轮(303)；所述的中叉传动机构(304)包括减速电动机B(305)、中叉齿轮(306)、中叉齿条(307)，其减速电动机B(305)的机架(308)通过螺栓副固定在堆垛机载货台的横梁(5)上，中叉齿轮(306)固定在减速电动机B(305)的输出轴上，中叉齿条(307)通过螺栓副固定在两个中叉横梁(302)之间。

4.根据权利要求1所述的堆垛机货叉机构，其特征在于：所述上叉(4)包括伸缩轴(401)、导向轮(402)、限位轮(403)、上叉架(404)、伸缩连杆(405)、减速电动机C(406)、超载离合器(407)、钢丝绳锁紧装置(408)和上叉传动机构(409)，所述上叉架(404)上固定两组相互平行的伸缩轴(401)，伸缩轴(401)垂直于中叉钢轨(301)方向布置，每组伸缩轴(401)通过伸缩连杆(405)与上叉架(404)中间的曲柄(410)连接，曲柄(410)由减速电动机C(406)带动旋转；所述限位轮(403)对称设置在曲柄(410)两侧，限位轮(403)底端承接在中叉钢轨(301)的上顶面，导向轮(402)对称水平设置在上叉架(404)的下方，每组两个导向轮(402)间距刚好可以夹住并钩住中叉钢轨(301)的两上翼缘，上叉(4)通过减速电动机C(406)驱动曲柄(410)旋转，同时与之相连的伸缩连杆(405)伸缩并带动伸缩轴(401)实现伸缩运动；在所述减速电动机C(406)的输出轴和曲柄(410)之间设有超载离合器(407)，当伸缩轴(401)发生卡阻或遇到障碍物时，超载离合器(407)自动打滑，从而确保不损坏减速电动机C(406)；

所述的上叉传动机构(409)包括主动链轮(411)、从动链轮(412)、链条(413)、主动钢丝绳卷筒(414)、从动钢丝绳卷筒(415)、钢丝绳(416)、减速电动机D(417)，其减速电动机D(417)机架通过螺栓副固定在堆垛机载货台的横梁(5)上，主动钢丝绳卷筒(414)上的钢丝绳(416)和从动钢丝绳卷筒(415)上的钢丝绳(416)分别通过两个中叉横梁(302)上滑轮(303)后固定在相应的上叉(4)的钢丝绳锁紧装置(408)上，具体为：左侧的主动钢丝绳卷筒(414)上的钢丝绳(416)向右通过右侧中叉横梁(302)上滑轮(303)后固定在上叉(4)右侧的钢丝绳锁紧装置(408)上，右侧的从动钢丝绳卷筒(415)上的钢丝绳(416)通过左侧中叉横梁(302)上滑轮(303)后固定在上叉(4)左侧的钢丝绳锁紧装置(408)上；主动钢丝绳卷筒(414)对应主动链轮(411)，从动钢丝绳卷筒(415)对应从动链轮(412)，主动链轮(411)和从动链轮(412)之间连接有链条(413)，主动链轮(411)与减速电动机D(417)相连。

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