CN109441159B - 一种分离式自行车自动停车库及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分离式自行车自动停车库及方法，包括升降装置、搭载装置、储存装置、刷卡门及控制器，搭载装置装有机械自锁机构，升降装置与搭载装置配合；储存装置内部装有间歇机构，间歇机构与停车架配合，驱动停车架旋转；停车架侧板伸出楔形停车位，放置自行车；升降装置与储存装置配有独立电机。本发明的分离式自行车停车库稳定性强，方便自行车的停放和取用，结构简单、工作效率高，安全可靠。
Description
技术领域
本发明属于自行车停车领域，涉及一种停车库，具体涉及一种分离式自行车自动停车库及方法。
背景技术
21世纪是“绿色环保”的世纪，自行车已成为当下生活中不可或缺的交通工具之一，在全球范围内不断推广。然而随着数量的增多，停放杂乱、占用空间、阻碍交通等弊端逐渐显现出来，降低了人们的出行质量。因此，如何把自行车有序地停放到一个安全且集中的地方，便成为一个亟待解决的问题。
目前国内外现有的自行车车库主要有以下几种：
1、双层并排式停车库：双层并排式停车库在传统停车装置的基础上增加了一层，利用了竖直方向上的空间，空间利用率是传统停车方式的两倍。然而这种停车方式仍然没有充分利用空间。车头在同一平面上并排放置，导致车身之间间隙较大，车体之间的空间没有得到充分利用。
2、目前已有的一些直立式停车架和旋转式停车架等停车方式均没解决车头之间的干涉问题，以及两车尾之间空隙较大的问题。
3、竖直式圆筒状立体停车库：由天津职业技术师范大学“产学研”联合研发的国内第一台自行车智能存取系统目前正式投放。日本此前也建造过与之类似的立体停车库，为节省空间，以地下车库的形式存在。目前此种停车库由西安交通大学申请专利，该种立体自行车库虽然与普通停车方式相比空间利用率大大提高，但还是存在空间利用率不高、建造成本高、停车效率低的问题。
4、横向式辐射状立体停车库:该方案通过主轴转动，带动每根辐射状的横梁载车架上的自行车转到水平面位置，便可实现自行车的停车存放与提取。优点可实现Y轴空间的不足转向X、Z轴上的旋转。但是由于是辐射状，存在轮胎与两根载车架之间的干涉，故存在一个极限“浪费”半径r的问题，辐射载车架n越多，停车数量N就越多，然而r便越大，即浪费的空间越多。
以上几种现有的停车库普遍存在车身之间空隙较大空间利用率低，以及停车操作复杂，不能实现自行车停取的分离，而降低工作效率，制造成本高等缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种分离式自行车自动停车库及方法，以克服现有技术存在的问题，本发明设计简单，成本低廉，存放安全，提取高效，同时分离式结构便于维护。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种分离式自行车自动停车库，包括用于存储自行车的存储装置，且存储装置位于地面之下，存储装置的一侧设置有用于将自行车升降至存储装置对应位置的升降装置，且存储装置与升降装置之间设置有刷卡门，刷卡门所处位置与地面平齐，升降装置上设置有用于装载自行车的搭载装置；还包括用于控制存储装置、升降装置、刷卡门及搭载装置进行动作的控制器；
所述存储装置包括上支撑板和下支撑板，上支撑板和下支撑板通过若干承重杆固定在一起，且上支撑板和下支撑板之间设置有旋转轴，旋转轴的下部固定有槽轮，与槽轮配合连接的主动拨盘通过存储装置电机驱动，旋转轴上通过若干旋转支撑板固定有若干旋转侧板，旋转侧板上设置有若干停车架，旋转侧板上还设置有与停车架配合对车轮进行固定的车轮固定夹；
所述升降装置包括连接在下支撑板上的若干滚珠丝杠，滚珠丝杠顶部连接有顶板，且顶板与下支撑板之间还设有若干竖直滑轨；
所述搭载装置包括通过滚珠丝杠螺母连接在滚珠丝杠上的升降台，且升降台通过竖直滑块与竖直滑轨连接，所述滚珠丝杠通过升降装置电机驱动；升降台上通过水平滑轨连接有用于将自行车推至停车架或将自行车从停车架拉出的推送台，推送台上设有用于驱动推送台的推送电机，推送电机的输出端连接有齿轮，所述齿轮与设置在升降台上的齿条配合，推送台上设置有能够将自行车车轮锁紧及解锁的自锁机构；
所述刷卡门包括连接在上支撑板和靠近上支撑板的竖直滑轨之间的门框，门框中设置有存储门，门框上设置有用于感应IC卡并打开存储门的IC感应识别区。
进一步地，旋转轴通过设置在两端的中央轴承座分别与上支撑板和下支撑板相连。
进一步地，旋转轴上对称设置有若干组旋转支撑板，每组旋转支撑板均成辐射状连接在旋转轴上，位于同一条竖直线上的旋转支撑板与同一块旋转侧板固定，所述停车架设置在旋转支撑板与旋转侧板连接处的正下方。
进一步地，滚珠丝杠的上端通过上轴承座与顶板连接，滚珠丝杠的下端通过下轴承座与下支撑板连接。
进一步地，滚珠丝杠的下部设置有同步带轮，升降装置电机的输出端连接有驱动轮，所述驱动轮与同步带轮通过同步带连接，且同步带上还连接有紧带轮。
进一步地，所述自锁机构包括固定在推送台上的支撑架，支撑架的端面通过限位杆连接有回转臂，回转臂的自由端连接有挡板，且限位杆与回转臂之间以及回转臂与挡板之间均设有回位弹簧，所述支撑架、限位杆、回转臂以及挡板之间形成放置自行车轮的间隙，挡板能够将间隙方向旋转进行将自行车轮卡在间隙中，回转臂能够向竖直方向旋转进而使自行车轮从间隙中取出。
进一步地，升降台上还设置有车轮限位槽，且车轮限位槽设置在挡板的正下方，车轮限位槽中设置有用于检测自行车是否放置到位的压力传感器，紧贴车轮限位槽设置有用于检测自行车是否对齐停车架的红外传感器；
所述控制器的输入端接入IC卡感应信号、压力传感器的反馈信号以及红外传感器的反馈信号，控制器的输出端用于控制存储门的开闭以及存储装置电机、推送电机和升降装置电机的启停。
进一步地，所述门框包括嵌设在竖直滑轨之间的竖直门框本体和嵌设在上支撑板上的水平门框本体，存储门设置在竖直门框本体上，水平门框本体上设置有用于引导自行车行驶的引导槽。
进一步地，所述竖直滑块与升降台通过直角固定角铁固定，竖直滑轨与下支撑板通过L型角铁固定。
一种采用分离式自行车自动停车库进行存车及取车的方法，所述存车方法具体为：用户使用IC卡在IC感应识别区刷卡，控制器自动识别用户身份信息并分配停车位置，信息确认后存储门打开，用户将自行车推送至升降台处，自锁机构将自行车固定并通过推送台将自行车拉至升降台上，随后通过升降装置电机带动滚珠丝杠进而带动升降台向下移动，将自行车移动至指定位置，自行车运送过程中，存储装置电机带动主动拨盘，主动拨盘带动槽轮，槽轮带动旋转轴转动，旋转轴带动旋转支撑板转动进而带动的旋转侧板转动，使预停放停车架自锁机构对齐，然后通过推送台将自行车推入停车架，车轮固定夹将车轮夹牢，自锁机构将向下移动，使其与自行车分离，升降台复位，至此存车完成；
所述取车方法具体为：用户使用IC卡在IC感应识别区刷卡取车，此时控制器确认用户车辆所在位置，升降装置实现搭载装置的上下移动，将升降台移至指定位置，通过存储装置的旋转变换，使预取车停车架与搭载装置对齐，将自锁机构推向停车架上的自行车，随后拖至搭载装置，然后升降装置将升降台提至地面，存储门打开，待用户将车取走之后，升降台收回，存储门关闭，至此取车完成。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明包括地上部分和地下部分，地上部分主要包括搭载装置，地下部分包括升降装置和存储装置。搭载装置主要配合自锁机构工作，可实现自行车锁紧与运输，其中自锁机构主要根据车库整体功能特点设计，目的是实现自行车的卡位和固定。升降装置使搭载装置上下运动，存储装置包括分层分区停放架、主动拨盘及槽轮组成的间歇机构等主要部件，存储装置实现自行车的存储，搭载装置、升降装置及存储装置一起配合工作，再通过电机和控制器完成自行车的自动存、取工作，本发明可以实现一体建设，与现实结合性强，对现有环境的破坏小，占地面积小，方便维护，安全系数高。
进一步地，通过设置旋转支撑板、旋转侧板及停车架的组装形式，拆卸方便，且能够大大节约空间。
进一步地，通过同步带轮、同步带及驱动轮的配合实现滚珠丝杠的旋转，控制精准，操作方便。
进一步地，本发明自锁机构可完全实现机械自锁的功能，无需电控，即可实现自行车的固定。
进一步地，通过设置车轮限位槽对车轮进行限位，方便进行自锁。
本发明方法在存放时，将自行车推入升降台口，在搭载装置电机结合齿轮齿条机构完成自锁机构的推拉，升降装置由滚珠丝杠实现自行车的上下移送，控制器控制其移动至指定高度位置；间歇机构实现存储装置固定角度的旋转变换，寻找空位，同时使停车架与滚珠丝杠控制的升降台相配合，推入自行车至停车架，搭载装置下移，使自行车脱离自锁装置，完成存放；取车过程与存放过程相反，方便自行车的停放和取用，同时工作效率高，安全可靠。
附图说明
图1是本发明一种分离式自行车自动车库的整体示意图；
图2是本发明搭载装置的示意图；
图3是本发明储存装置示意图；
图4是本发明升降装置示意图；
图5是本发明自锁装置的示意图；
图6是本发明刷卡门示意图；
图7是本发明关键部位传感器布置图；
图8是本发明自行车自动停取工作总体流程图，其中(a)为存车流程图；(b)为取车流程图；
图9是本发明电子传感及驱动控制部分工作原理图。
其中：1、上支撑板，2、顶板，3、上轴承座，4、支撑柱，5、滚柱丝杠，6、竖直滑轨，7、竖直滑块，8、直角固定角铁，9、滚珠丝杠螺母，10、下轴承座，11、L型角铁，12、同步带，13、下支撑板，14、承重杆，15，主动拨盘，16、存储装置电机，17、槽轮，18、旋转侧板，19、停车架，20、车轮固定夹；21、升降台，22、水平滑轨，23、推送电机，24、支撑架，25、回转臂，26、挡板，27、车轮限位槽，28、齿条，29、齿轮，30、水平滑块，31、推送台；32、中央轴承座，33、旋转支撑板，34、旋转轴；35、同步带轮，36、紧带轮；37、限位杆；38、IC感应识别区，39、存储门，40、引导槽；41、红外传感器；42、压力传感器；43、升降装置电机。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
参见图1至图9，一种分离式自行车自动停车库，包括地上部分和地下部分，所述的地上部分实现自行车车主身份的识别和临时停放的功能，地下部分包括存储装置与升降装置，升降装置上搭配设置有搭载装置，将自行车运送区与停车区分离，大大减少停车库在地面上的使用面积。
搭载装置包括滚柱丝杠螺母9、升降台21、推送电机23、车轮限位槽27、齿轮29、齿条28、水平滑块30、推送平台31、红外传感器41、压力传感器42，改变升降台21的标准形状，使其与水平滑块30顺次结合，所述的自行车车轮限位槽27通过沟槽来限制自行车轮偏摆，设置两个红外传感器41监测车轮限位槽27与自行停车架19是否对齐，在检测到不对齐的情况下，存储装置电机16转动，直到两个红外传感器41都检测不到障碍，然后反馈到系统进行修正，如果每次都不能对齐则反馈到系统进行记录，多次出现则进行维护警报，推送电机23、齿轮29与齿条28啮合是推送台31的动力来源，压力传感器42用来检测是否有自行车装载于搭载装置，控制系统运行。
存储装置包括上支撑板1、上轴承座3、主动拨盘15、槽轮17、旋转侧板18、停车架19、和车轮固定夹20、旋转支撑板33、旋转轴34。存储装置是由槽轮17实现间歇传动，所述的槽轮17的设计槽口数量依据旋转侧板18的板边设计数量，目的是实现特定角度旋转。所述旋转侧板18与旋转支撑板33固定，停车架19与旋转侧板18固定，共同实现自行车停放、固定。所述的旋转侧板18宽度是根据自行车车把最大宽度设计的，以并排互不干涉为宜。所述的旋转支撑板33可根据现实情况做出设计调整，最小扣合旋转侧板18数量为三个，也就是三角形排布设计，是本旋转支撑板33设计的最小合理形状，实际建设中随着边数的增加，旋转支撑板33的内切圆面积同样会增大，无上限，本设计方案采用十块旋转侧板18进行说明。所述的停车架19为楔形设计，采用镂空制作。在其根部有车轮固定夹20，由弹性材料制成，在自行车停放时夹紧车轮。所述存储装置采用模块化设计，可根据需求增加或者减少层数。
自锁机构包括支撑架24、限位杆37、挡板26、回转臂25。挡板26与回转臂25连接，在其连接处有回位弹簧，当挡板26受挤压时，挡板26仅能向内侧做90°旋转。不工作时挡板26与回转臂25在同一平面，工作时挡板26受力向内做90°旋转。所述限位杆37与回转臂25连接，再其连接处有回位弹簧，使回转臂25仅能向上旋转90°，不工作时回转臂25水平，工作时回转臂25受力向上旋转。所述限位杆37为圆柱形，其中圆柱有1/4凹陷用于限位。所述支撑架24可适用多种带宽车轮，支撑架24与车轮限位槽27联合固定自行车。以上活动结构结合在支撑架24之上，纯机械自锁结构固定于搭载机构，采用可拆卸机构便于更换。
下面对本发明的操作过程做详细描述：
如图2所示为本发明的搭载装置，其上的自锁机构固定自行车，车轮限位槽27通过沟槽来限制自行车轮偏摆，使自行车在推入和拖出过程更加平稳，推送电机23与齿轮29、齿条28啮合，使推送平台19实现水平运动。
如图3中所示为本发明的存储装置，其中停车架19固定在旋转侧板18上，旋转侧板18固定于旋转支撑板31上，用于停放自行车。在停车架19处装有车轮固定夹20，车轮固定夹20由弹簧片制成，可提供大于离心力的夹持力，避免存储装置旋转时自行车被甩出的风险。槽轮17、主动拨盘15和存储装置电机16构成间歇机构，本次实例槽轮17有十个槽口，主动拨盘15旋转一圈带动槽轮旋转36°，可实现存储装置固定角度旋转，使停车架能够精确的与车轮限位槽27对接。本装置仅示意固定旋转角度为36°，在实际生产中可根据用户需求设计其他角度的定角度旋转。
如图4中所示为本发明的升降装置，其中同步带轮35与滚珠丝杠5固定，滚珠丝杠螺母9固定在升降台21，两组滚珠丝杠5对称放置的方式，可实现升降台21的平稳升降，升降装置电机43带动驱动轮旋转，使同步带12运动，同步带12拉动滚珠丝杠5上的同步带轮35，实现升降台21的升降。竖直滑块7顺次固定在竖直滑轨6上，顺次放置可提高升降装置的运行平稳性。升降装置的工作原理，通过同步带12与同步带轮33的传动使滚珠丝杠5旋转实现搭载装置的升降。
如图5所示为本发明的机械自锁机构，机械自锁机构是搭载装置的一个重要部件。根据车轮限位槽27的设计使回转臂25实现竖直方向的90°旋转和挡板26水平方向的90°旋转。车轮限位槽27实现车轮定位的功能，限制车轮前后左右的歪斜。本装置纯机械锁死，可靠性高，便于维护。存储时，自锁机构被推出，与自行车前轮相互挤压，前轮推开挡板26，前轮进入车轮限位槽27，挡板26复位，自行车被固定。取用时搭载平台下移，回转臂25实现90°旋转，使自行车脱离自锁机构，自行车取出后在弹簧作用下回转臂25复位。
本发明的工作运动路径如下：
IC感应识别区38用来读取刷卡人员的IC卡信息(卡号)，再转换成电信号送到控制器(89c51单片机)中，控制器根据接收到的卡号，通过软件判断该持卡人是否得到过授权在此车库存取自行车，根据判断的结果反馈给控制器完成自行车的存取等工作。
存放时，用户使用IC卡刷卡进入系统，自动识别用户身份信息，分配停车位，并做好存储准备。信息确认后存储门39打开，用户将自行车推送至引导槽40，机械自锁机构将自行车固定并拉至搭载装置，压力传感器42接受到压力信号，关闭储存门39，语音提示“正在停车请稍后”。随后升降装置实现搭载装置的上下移动，将自行车移动至指定位置。自行车运送过程中，间歇机构实现存储装置的旋转变换，使预停放车位的停车架19与搭载装置对齐，红外传感器41确认对齐后，将自行车推入停车架19，车轮固定夹20将车轮夹牢，防止旋转时将自行车甩出，搭载装置将向下移动，使机械自锁机构与自行车分离，搭载装置复位，至此自行车停放完成，语音提示“存车成功”。取车过程时，用户使用IC卡刷卡取车，此时系统确认用户车辆所在位置。确认成功语音提示“正在取车请稍后”升降装置实现搭载装置的上下移动，将搭载装置移至指定位置。由间歇机构实现存储装置的旋转变换，使预取车位与搭载装置对齐，红外传感器41确认对齐后，齿轮齿条传动将自锁装置推向停车架19上的自行车，随后拖至搭载装置，压力传感器42接受到压力信号，升降装置将平台提至地面，存储门39打开，提醒用户取走车辆，待用户将车取走之后语音提示“取车成功”此时搭载平台收回，存储门关闭，整个存取流程完成。
Claims (8)
1.一种分离式自行车自动停车库，其特征在于，包括用于存储自行车的存储装置，且存储装置位于地面之下，存储装置的一侧设置有用于将自行车升降至存储装置对应位置的升降装置，且存储装置与升降装置之间设置有刷卡门，刷卡门所处位置与地面平齐，升降装置上设置有用于装载自行车的搭载装置；还包括用于控制存储装置、升降装置、刷卡门及搭载装置进行动作的控制器；
所述存储装置包括上支撑板(1)和下支撑板(13)，上支撑板(1)和下支撑板(13)通过若干承重杆(14)固定在一起，且上支撑板(1)和下支撑板(13)之间设置有旋转轴(34)，旋转轴(34)的下部固定有槽轮(17)，与槽轮(17)配合连接的主动拨盘(15)通过存储装置电机(16)驱动，旋转轴(34)上通过若干旋转支撑板(33)固定有若干旋转侧板(18)，旋转侧板(18)上设置有若干停车架(19)，旋转侧板(18)上还设置有与停车架(19)配合对车轮进行固定的车轮固定夹(20)；
所述升降装置包括连接在下支撑板(13)上的若干滚珠丝杠(5)，滚珠丝杠(5)顶部连接有顶板(2)，且顶板(2)与下支撑板(13)之间还设有若干竖直滑轨(6)；
所述搭载装置包括通过滚珠丝杠螺母(9)连接在滚珠丝杠(5)上的升降台(21)，且升降台(21)通过竖直滑块(7)与竖直滑轨(6)连接，所述滚珠丝杠(5)通过升降装置电机(43)驱动；升降台(21)上通过水平滑轨(22)连接有用于将自行车推至停车架(19)或将自行车从停车架(19)拉出的推送台(31)，推送台(31)上设有用于驱动推送台(31)的推送电机(23)，推送电机(23)的输出端连接有齿轮(29)，所述齿轮(29)与设置在升降台(21)上的齿条(28)配合，推送台(31)上设置有能够将自行车车轮锁紧及解锁的自锁机构；
所述刷卡门包括连接在上支撑板(1)和靠近上支撑板(1)的竖直滑轨(7)之间的门框，门框中设置有存储门(39)，门框上设置有用于感应IC卡并打开存储门(39)的IC感应识别区(38)；
所述自锁机构包括固定在推送台(31)上的支撑架(24)，支撑架(24)的端面通过限位杆(37)连接有回转臂(25)，回转臂(25)的自由端连接有挡板(26)，且限位杆(37)与回转臂(25)之间以及回转臂(25)与挡板(26)之间均设有回位弹簧，所述支撑架(24)、限位杆(37)、回转臂(25)以及挡板(26)之间形成放置自行车轮的间隙，挡板(26)能够将间隙方向旋转进行将自行车轮卡在间隙中，回转臂(25)能够向竖直方向旋转进而使自行车轮从间隙中取出。
2.根据权利要求1所述的一种分离式自行车自动停车库，其特征在于，旋转轴(34)通过设置在两端的中央轴承座(32)分别与上支撑板(1)和下支撑板(13)相连。
3.根据权利要求1所述的一种分离式自行车自动停车库，其特征在于，旋转轴(34)上对称设置有若干组旋转支撑板(33)，每组旋转支撑板(33)均成辐射状连接在旋转轴(34)上，位于同一条竖直线上的旋转支撑板(33)与同一块旋转侧板(18)固定，所述停车架(19)设置在旋转支撑板(33)与旋转侧板(18)连接处的正下方。
4.根据权利要求1所述的一种分离式自行车自动停车库，其特征在于，滚珠丝杠(5)的上端通过上轴承座(3)与顶板(2)连接，滚珠丝杠(5)的下端通过下轴承座(10)与下支撑板(13)连接。
5.根据权利要求1所述的一种分离式自行车自动停车库，其特征在于，滚珠丝杠(5)的下部设置有同步带轮(35)，升降装置电机(43)的输出端连接有驱动轮，所述驱动轮与同步带轮(35)通过同步带(12)连接，且同步带(12)上还连接有紧带轮(36)。
6.根据权利要求1所述的一种分离式自行车自动停车库，其特征在于，升降台(21)上还设置有车轮限位槽(27)，且车轮限位槽(27)设置在挡板(26)的正下方，车轮限位槽(27)中设置有用于检测自行车是否放置到位的压力传感器(42)，紧贴车轮限位槽(27)设置有用于检测自行车是否对齐停车架(19)的红外传感器(41)；
所述控制器的输入端接入IC卡感应信号、压力传感器(42)的反馈信号以及红外传感器(41)的反馈信号，控制器的输出端用于控制存储门(39)的开闭以及存储装置电机(16)、推送电机(23)和升降装置电机(43)的启停。
7.根据权利要求1所述的一种分离式自行车自动停车库，其特征在于，所述门框包括嵌设在竖直滑轨(7)之间的竖直门框本体和嵌设在上支撑板(1)上的水平门框本体，存储门(39)设置在竖直门框本体上，水平门框本体上设置有用于引导自行车行驶的引导槽(40)。
8.根据权利要求1所述的一种分离式自行车自动停车库，其特征在于，所述竖直滑块(7)与升降台(21)通过直角固定角铁(8)固定，竖直滑轨(6)与下支撑板(13)通过L型角铁(11)固定。
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