CN104609104A - 一种链传动垂直双向传送装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械传动技术领域，特指一种链传动垂直双向传送装置。其包括链轮、传动链、导轨、载具和链轮支架；链轮在输入转矩的带动下，绕轴定向转动，驱动传动链定向运动，其中，一边传动链向上运动，另一边传动链向下运动；需要向上运输的物资在装入载具后装载在向上运动的传动链上，由传动链带动向上运输，并将在预定位置卸载下来；同理，需要向下输送的物资可由另一边的传动链携带向下运送；整个系统将采取间歇运动，即每次上升或下降只运动一个装夹高度并停留一定时间以完成装载或卸载，本发明使用的工作部位为内外都有导轨包裹的传动链部分，这样就能保证在这部分上运动的载具始终保持在垂直方向的运动。

Description

一种链传动垂直双向传送装置

技术领域

本发明涉及机械传动技术领域，特指一种链传动垂直双向传送装置。

背景技术

随着科学技术的进步和人类社会的发展，人类所需的活动空间越来越大，人们不得不去占据森林、草原、湿地，以满足人们日益增长的土地需求，而这又造成了严重的生态破坏，环境污染；然而地球的面积终究是有限的，迫使人们不得不将活动范围由平面走向立体，高楼越来越高，地下室越挖越深，人们逐步生活在不同的水平面上；因此，如何大量高效的完成不同水平面之间的物资流通将成为保证人类社会持续健康发展的关键技术，本发明所涉及的一种链传动垂直双向传送装置或将是这种技术的一个方向。

传统的垂直输送装置（如电梯、传送带、垂直输送机等），由于其自身结构的限制，很难满足大载重、大运量的要求，而随着生产生活需求，大运量的垂直输送技术将成为迫切要求和必然趋势；另一方面，经济社会运行的高速化亦要求物流的高速化；同时，随能源问题的日益突出，也要求在满足大运量，高速的基础上，尽可能的减少能源消耗，提高能源利用率。

电梯（申请号：201210310573.5），受其结构限制，一个电梯井里只能容纳一个电梯；电梯载重有限，每次只能运送少量的物资；在运送大量物资时，电梯需要不断的上下往复运动，当运送距离较长时，受电梯运行速度的限制，需要等待较长的时间；另一方面，每次向上运送货物时，电梯需要克服重力做功，同时为了提高电梯运行速度，须提高电梯的动能，在不计其他能源消耗情况下，这也将花费大量的能量；尽管现在电梯能够通过收集减速时动能将部分机械能转化成电能，减少能量损耗，但是在能源转换过程中仍然存在能量损失，总体来说电梯的能源利用率依然较低，综上所述，电梯很难满足人们对大批量，高速，低能耗的进行垂直输送技术的要求。

传送带（申请号：201320387056.8），包括传送带、链带及头尾封闭连接的导轨，该链带围绕该导轨的外边缘设置，该链带包括若干铰接件及若干滑轮，这些铰接件连接成头尾封闭的环形结构，这些滑轮与该导轨滑动连接。滑轮与该导轨滑动连接，所形成的链带能够平稳地围绕该导轨的外边缘滑动，使该传送带移动平稳，本发明为克服链传动的不稳定性就引入了导轨。

垂直输送机（申请号：201310360917.8），在架体上设置左右两组竖直方向的内传动链和外传动链，在两者之间设置软性的输送栅板用于由下至上输送纸箱等物品，垂直输送机结构简单、占地面积小，解决了现有水平输送方式和运输车输送方式的弊端，同时自动化程度高、无需人工参与即实现连续的输送过程。

本发明所采用的传动方式为链传动；链传动特点：链传动没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比；需要的张紧力小，作用于轴的压力也小，可减少轴承的摩擦损失；结构紧凑；能在温度较高、有油污等恶劣环境条件下工作；链传动的制造和安装精度要求较低；中心距较大时其传动结构简单，瞬时链速和瞬时传动比不是常数，因此传动平稳性较差，工作中有一定的冲击和噪声；链传动平均传动比准确，传动效率高，轴间距离适应范围较大，能在温度较高、湿度较大的环境中使用；但链传动一般只能用作平行轴间传动，且其瞬时传动比波动，传动噪声较大，因此链传动适合低速重载的条件下进行传动。

综合以上的分析，本发明针对大量高效地进行不同水平高度间的物资运送的高要求，同时鉴于目前普遍采用的垂直输送方法速度慢，运量低，结构臃肿等问题，提供了一种垂直输送装置；本发明采用链传动的方式，利用链传动低速重载的特点，将负载搭载在两条平行的传动链上，虽然传动链运行速度不高，但是能同时搭载多个负载，从而实现总运载量大，总速度快的要求；另一方面，由于传动链垂直摆放，传动链两边都可搭载负载，链轮定向旋转一边向上运动，一边向下运动，相互间不会发生干涉，并且当两边同时搭载负载时，一边重力做负功，一边做正功，两边相互抵消，实现系统总重力势能保持不变，从而降低能耗，提高能源利用效率。

发明内容

本发明涉及机械传动，特指一种链传动垂直双向传送装置。

该装置包括链轮、传动链、载具、链轮支架、电动机和减速机，每条传动链垂直安装在上下两个链轮上，两条传动链水平对称布置，位于上方的两个链轮通过动力输入轴连接固定，电动机带动减速机转动，减速机驱动动力输入轴带动链轮转动从而使得传动链沿垂直方向上下运动，位于下方的两个链轮通过销轴连接固定，销轴两端固定在链轮支架上，所述传动链由链节组成，链节由中间开孔的圆筒、连接板和载具支架组成，或由中间开孔的圆筒、连接板和销轴组成，根据实际需要选择载具支架或销轴以确定相邻载具的摆放间隔，链节与链节之间使用连接板通过销轴或销轴状主体铰接，起到销轴作用的载具支架分别固定在两传动链内侧，载具安装在载具支架上，随传动链沿垂直方向上下运动。

进一步的，由于需要对传动链进行预紧，先安装固定上链轮，再安装传动链，根据传动链的位置，安装固定下链轮。

进一步的，所述的传动链的内外表面固定有导轨；导轨与传动链链节圆筒外表面相切，外导轨将传动链外侧完全包裹，内导轨将包裹传动链内侧垂直运动部分，且不与链轮干涉；导轨的固定须根据实际环境设计合理的安装固定方案，例如可以将装置置于电梯井中，导轨通过支架固定在电梯井四周的墙壁上，在外导轨上与传动链链节圆筒外表面相切的位置还可以设置适当的润滑油路，给传动链润滑。

进一步的，所述载具支架包含销轴状主体，销轴状主体的尾端和前端分别设有载具支架后挡板和载具支架前挡板，位于载具支架后挡板和载具支架前挡板之间的销轴状主体部分表面开有键槽，销轴状主体通过其表面的键槽与圆筒内孔表面的键相配合装入圆筒中，并由载具支架后挡板和载具支架前挡板固定；销轴状主体的顶端为安装载具的装载结构，包括辅助定位面、承载面、顶尖和弹簧；承载面在链节垂直运动时始终保持水平，辅助定位面在装载载具时会与载具上的安装对应面相互配合，以找到正确的装载位置，保证整个运输过程的安全，平稳，高效；弹簧安装在销轴状主体顶端的安装孔中，弹簧前端为顶尖；载具找到正确的装载位置后，弹簧将顶尖顶入载具的定位凹坑中，实现对载具的预紧。

进一步的，所述装载载具装卸过程由叉车完成，其中存在的一定误差范围内的定位误差将由辅助定位面帮助找到正确的装载位置，最终实现水平装载平面相互接触，并完成预紧。

结合附图，具体工作过程如下：系统装置示意图如图1所示，包括链轮、传动链、导轨、载具和链轮支架；链轮在输入转矩的带动下，绕轴定向转动（如图1所示），驱动传动链定向运动，其中，一边传动链向上运动，另一边传动链向下运动；需要向上运输的物资在装入载具后装载在向上运动的传动链上，由传动链带动向上运输，并将在预定位置卸载下来；同理，需要向下输送的物资可由另一边的传动链携带向下运送；整个系统将采取间歇运动，即每次上升（或下降）只运动一个装夹高度并停留一定时间以完成装载（或卸载），本发明使用的工作部位为内外都有导轨包裹的传动链部分，这样就能保证在这部分上运动的载具始终保持在垂直方向的运动。

本发明链传动垂直双向传送装置的核心为传动链，在整个系统中，传动链既是传动部件，又承担搭载载具的功能，同时，由于载具需要同时搭载在两条对称布置的传动链上，载具支架必须位于同一水平线上，对传动链的制造和安装精度提出较高的要求；图2为链节的示意图，一个链节由中间开孔的圆筒、连接板和载具支架组成，或由中间开孔的圆筒、连接板和销轴组成；链节与链节之间使用连接板通过销轴或载具支架的销轴状主体铰接。

首先，本发明的系统为重载传动装置，传动链作为其传动部件须承担巨大的负载，因此传动链的尺寸将较大；其次，为了确保载具能正确地装载和卸载，需要对链的结构进行调整，如图2中所示，在需要安装载具支架的位置处，为确保承载面保持水平，需要在圆筒内孔表面和销轴状主体表面分别设置键和槽；再次，由于加装了导轨，须要对链节工作面及导轨面进行耐磨处理。

图3为本发明所设计的载具支架的示意图，包括销轴状主体、载具支架后挡板、载具支架前挡板、辅助定位面、承载面、顶尖和弹簧；首先，载具支架作为传动链的组成部分，需要承担销轴的功能，因此在造型上参考了销轴的设计；其次，载具支架必须保证承载面与水平面保持水平，才能保证载具能平稳、安全的固定在支架上，这就要求对载具支架的轴向转动自由度进行限制，因此在销轴状主体上设置键槽与圆筒内孔表面的键相配合，以完全限制载具支架的自由度；再次，考虑到装载载具的定位误差，需要在载具支架上设计辅助定位面（如图3），在装载载具时会与载具上的对应安装面相互配合，以找到正确的装载位置，保证整个运输过程的安全，平稳，高效；最后，为防止在运输过程中由于振动等因素的干扰，保证系统运行安全，平稳，在载具支架上设置了预紧装载，主要由顶尖和弹簧组成，在找到正确的装载位置后，由于弹簧的作用将顶尖顶入载具的定位凹坑中，实现对载具的预紧。

图4为承载载具的示意图，图5为载具装载过程的示意图；载具在外界装载工具（未表示）的帮助下在合适位置由上向下装入载具支架上，其中存在的一定误差范围内的定位误差将由辅助定位面帮助找到正确的装载位置，最终实现水平装载平面相互接触，并完成预紧，这样不仅提高了装载的安全性，而且加快了装载的速度，保证整个系统的运行效率。

本发明采用链传动的方式，充分利用链传动低速重载，传动精度高，传动效率高的特点，将负载搭载在两条平行的传动链上，虽然传动链运行速度不高，但是能同时搭载多个负载，从而实现总运载量大，总速度快的要求；另一方面，由于传动链垂直摆放，传动链两边都可搭载负载，链轮定向旋转一边向上运动，一边向下运动，相互间不会发生干涉，并且当两边同时搭载负载时，一边重力做负功，一边做正功，两边相互抵消，实现系统总重力势能保持不变，从而降低能耗，提高能源利用效率；除此以外，整个系统垂直摆放，实际占地面积小。

为了给装卸载具留下充足的时间，保证装卸过程的安全、平稳，整个系统采用间歇工作的方式，每次工进的距离为一个装载高度（即两个相邻的载具支架的距离）；这样，可以每次工进后都能在装载处（卸载处）装载（卸载）载具，并且能同时进行，极大的减少了装卸时间，加快了物资运输速度；需要指出的是，这种设计还可以有一种更加高效的方式，即设计更加合理、高效的载具及其支架，能够在系统不停顿的情况下（载具（支架）匀速直线运动时）连续自动装卸载具的自动装卸装置；这样不仅能提高运输速度（通过节约系统停歇时间和系统加减速时间），提高系统的自动化程度，还能降低系统振动（通过避免系统总速度的变化），这种设计思路或将随着技术的逐渐成熟，逐步完成。

本发明所采用的载具可以根据实际需求，做成其他样式，需要保证如下几个要求：所设计载具不得与传动系统发生干涉，所设计载具必须与载具支架相互配合；所设计载具必须保证中心位于左右两个载具支架连线上。

本发明所设计的载具支架可自动完成载具的精确定位。

本发明装置中，上下两条传动链可同时搭载载具，相互间不会发生干涉，并且当两边同时搭载负载时，一边重力做负功，一边做正功，两边相互抵消，实现系统总重力势能保持不变，从而降低能耗，提高能源利用效率。

本发明在链传动的基础上，添加了导轨，极大地提高了系统刚度、精度和稳定性，在传动链运动轨迹上加装导轨，促使传动链在既定的轨道上运动，提高了运动精度；同时，还可以在导轨上设置适当的润滑油路，为传动链润滑，从而提高了传动链的使用寿命。

本发明所采用的设计完全垂直放置，结构简单、占地面积小，解决了现有水平输送方式和运输车输送方式的弊端。

可行性校验，尺寸以本发明所建三维模型为例：

每一节链节两相邻孔的中心距为0.9m，宽度为0.5m，平均每节链节占有一个圆筒（V ₁ ），一个销轴或销轴状主体（V ₂ ），两个连接板（V ₃ ），以估算法计算其体积分别为：

总体积约为0.213m³

选用材料为钢（密度为7.9吨/立方米），代入得每节质量为约M = 1.7吨。

通过对模型进行数据采集，获得连接板最小横截面积约为0.02平方米，每个链节都有两个连接板连接，选取钢(Q345)的抗拉强度为317.3Mpa，每隔一个链节安装一个载具，载具总重m = 2吨，选取安全系数为2：

——单节链节相对于系统的平均质量；

——传动链最大承受拉力。

假设系统运输高度为36m（即单边链节数为40）：

计算能源损耗，由于采用间歇运动，双向传动均满载时总势能不变，能量主要用于对系统进行加速：

假设系统总质量400吨，每1分钟提升1节（0.9m）的距离，即速度为0.03m/s

在不计阻力的情况下，理论上平均功率约为30W。

附图说明

图1为系统装置示意图。

1，链轮；2，传动链；3，内导轨；4，外导轨；5，载具；6，链轮支架。

图2为链节的示意图。

7，圆筒；8，销轴；9，载具支架后挡板；10，连接板；11，载具支架。

图3为载具支架的示意图。

12，销轴状主体；13，键槽；14，辅助定位面；15，弹簧；16，顶尖；17，承载面；18、载具支架前挡板。

图4为承载载具的示意图。

5，载具；11，载具支架。

图5为载具装载过程的示意图。

具体实施方式

下面结合实施实例对本发明的结构原理和工作原理做具体的描述，在不违反本发明的主旨下，本发明应不限于实例实验具体明示内容。

本发明涉及机械传动，特指一种链传动垂直双向传送装置。

系统装置示意图如图1所示，包括链轮1、传动链2、内导轨3、外导轨4、载具5和链轮支架6；链轮1在输入转矩的带动下（由电动机和减速机提供，这里未表示），绕轴定向转动，驱动传动链定向运动，其中，位于一边传动链2向上运动，另一边的传动链2向下运动；需要向上运输的物资装入载具5，载具5装载在向上运动的传动链2上，由传动链2带动向上运输，并在预定位置卸载下来；同理，需要向下输送的物资可由另一边的传动链2携带向下运送，整个系统将采取间歇运动，即每次上升,或下降只运动一个装载高度（即两个相邻的载具支架的距离）并停留一定时间以完成装载或卸载；整个过程连续完成，使得每隔一小段时间，就能完成一批货物的运输，避免了用电梯进行长距离运输的长时间等待的困扰。

为提高传动系统的刚度、精度和稳定性，在传动链2的运动轨迹上加装导轨，促使传动链2在既定的轨道上运动，提高了运动精度；同时，还可以在导轨上设置适当的润滑机构，为传动链润滑，从而提高了传动链的使用寿命。

图2为链节的示意图，包括圆筒7、销轴8、载具支架后挡板9、连接板10、载具支架11；首先，本发明的系统为重载传动装置，传动链2作为其传动部件须承担巨大的负载，因此传动链的尺寸将较大；其次，为了确保载具能正确地装载和卸载，需要对链的结构进行调整，在需要安装载具支架的位置处，为确保承载面保持水平，需要在需要在圆筒内孔表面和销轴状主体表面设置键和槽；再次，由于加装了导轨，须要对链节工作面及导轨面进行耐磨处理。

图3为本发明所设计的载具支架的示意图，由销轴状主体12、键槽13、辅助定位面14、弹簧15、顶尖16、承载面17、载具支架前挡板18等组成；首先，载具支架作为传动链的组成部分，需要承担销轴的功能，因此在造型上参考了销轴的设计；其次，载具支架必须保证承载面17与水平面保持水平，才能保证载具能平稳、安全的固定在支架上，这就要求对载具支架的轴向转动自由度进行限制，因此在销轴状主体表面设置键槽13与圆筒内孔表面的键配合，以完全限制载具支架的自由度；再次，考虑到装载载具的定位误差，需要在载具支架上设计辅助定位面14，在装载载具时会与载具上的安装对应面相互配合，以找到正确的装载位置，保证整个运输过程的安全，平稳，高效；最后，为防止在运输过程中由于振动等因素的干扰，保证系统运行安全，平稳，在载具支架上设置了预紧装载，主要由顶尖16和弹簧15组成，在找到正确的装载位置后，由于弹簧15的作用将顶尖顶16入载具的定位凹坑中，实现对载具的预紧。

图4为承载载具的示意图；图5为载具装载过程的示意图，载具在外界装载工具（未表示）的帮助下在合适位置由上向下装入载具支架上，其中存在的一定误差范围内的定位误差将由辅助定位面帮助找到正确的装载位置，最终实现水平装载平面相互接触，并完成预紧；这样不仅提高了装载的安全性，而且加快了装载的速度，保证整个系统的运行效率。

在实际生产中，应根据需要，在保证系统刚度和强度的基础上，对结构部件进行优化设计，去除不必要的材料，减少系统自重，提高效率。

Claims (6)

1.一种链传动垂直双向传送装置，其特征在于：所述装置包括链轮、传动链、载具、链轮支架、电动机和减速机；每条传动链垂直安装在上下两个链轮上，两条传动链水平对称布置，位于上方的两个链轮通过动力输入轴连接固定，电动机带动减速机转动，减速机驱动动力输入轴带动链轮转动从而使得传动链沿垂直方向上下运动，位于下方的两个链轮通过销轴连接固定，销轴两端固定在链轮支架上；所述传动链由链节组成，链节由中间开孔的圆筒、连接板和载具支架组成，或由中间开孔的圆筒、连接板和销轴组成，根据实际需要选择载具支架或销轴以确定相邻载具的摆放间隔；链节与链节之间使用连接板通过销轴或载具支架的销轴状主体铰接；起到销轴作用的载具支架分别固定在两传动链内侧，载具安装在载具支架上，随传动链沿垂直方向上下运动。

2.如权利要求1所述的一种链传动垂直双向传送装置，其特征在于：上下两条传动链同时搭载载具，相互间不会发生干涉，并且当两边传动链同时搭载载具时，一边重力做负功，一边做正功，两边相互抵消，实现系统总重力势能保持不变，从而降低能耗，提高能源利用效率。

3.如权利要求1所述的一种链传动垂直双向传送装置，其特征在于：所述的传动链的内外表面固定有导轨；导轨与传动链链节圆筒外表面相切，外导轨将传动链外侧完全包裹，内导轨将包裹传动链内侧垂直运动部分，且不与链轮干涉。

4.如权利要求3所述的一种链传动垂直双向传送装置，其特征在于：导轨的固定须根据实际环境设计合理的安装固定方案，当将传送装置置于电梯井中，导轨通过支架固定在电梯井四周的墙壁上；在外导轨上与传动链链节圆筒外表面相切的位置进行耐磨处理并设置润滑油路，给传动链润滑。

5.如权利要求1所述的一种链传动垂直双向传送装置，其特征在于：所述载具支架包含销轴状主体，销轴状主体的尾端和前端分别设有载具支架后挡板和载具支架前挡板，位于载具支架后挡板和载具支架前挡板之间的销轴状主体部分表面开有键槽，销轴状主体通过其表面的键槽与圆筒内孔表面的键相配合装入圆筒中，并由载具支架后挡板和载具支架前挡板固定；销轴状主体的顶端为安装载具的装载结构，包括辅助定位面、承载面、顶尖和弹簧；由于销轴状主体通过其表面的键槽与圆筒内孔表面的键相配合限制了载具支架的自由度，承载面在链节垂直运动时始终保持水平，辅助定位面在装载载具时会与载具上的安装对应面相互配合，以找到正确的装载位置，保证整个运输过程的安全，平稳，高效；弹簧安装在销轴状主体顶端的安装孔中，弹簧前端为顶尖；载具找到正确的装载位置后，弹簧将顶尖顶入载具的定位凹坑中，实现对载具的预紧。

6.如权利要求1所述的一种链传动垂直双向传送装置，其特征在于：链轮在输入转矩的带动下，绕轴定向转动，驱动传动链定向运动，其中，一边传动链向上运动，另一边传动链向下运动；需要向上运输的物资在装入载具后装载在向上运动的传动链上，由传动链带动向上运输，并将在预定位置卸载下来；同理，需要向下输送的物资可由另一边的传动链携带向下运送；整个系统将采取间歇运动，即每次上升或下降只运动一个装夹高度并停留一定时间以完成装载或卸载，装夹高度为两个相邻的载具支架的距离。