CN111021796A - 一种旋转式多层自行车立体停车装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转式多层自行车立体停车装置，包括立柱、旋转机构、搬运器、升降机构、横移机构及圆柱壁，立柱设于圆柱壁内部中心处，立柱中部设有垂直运动的搬运器，横移机构包括中心横移机构及圆柱壁横移放置机构，所述中心横移机构固定于搬运器上，圆柱壁横移放置机构固定在圆柱壁上，多层的圆柱壁横移放置机构以立柱为中心放射状设置，中心横移机构通过升降机构沿立柱上下升降至各层的圆柱壁横移放置机构处，立柱底部设有旋转机构，所述旋转机构带动立柱旋转中心横移机及搬运器旋转。本发明垂直升降式立体停车装置通过应用配重块减少提升机构做功，达到了减少做功，提高效率的目的，能有效缓解城市中电动自行车保有量大但停车位紧缺的问题。

Description

一种旋转式多层自行车立体停车装置

技术领域

本发明涉及立体车库领域，尤其涉及一种旋转式多层自行车立体停车装置。

背景技术

随着共享单车和电瓶车的爆发式发展，大量的自行车占据了人行道，压缩了原本就有限的人行道空间，使得电动自行车的停放愈发困难。而立体停车库具有占地少、存车量大的优点，无疑是缓解紧张的停车资源的一种方式。但它具有存取车时间长、可靠性欠佳等缺点。因此，设计开发一种新型的电动自行车立体车库，以增加停车资源，适应城市的发展需求，是完全有必要的。

除去城市道路泊车位，现阶段我国城市内大部分采用的是平面式停车场。目前传统的电动自行车棚因为要留出行车取车的位置，平均每个车棚约占用40平方米左右的土地资源，显然这在泊车位紧缺的城市里会造成相当大的浪费。平面式停车场大多在医院，学校，企业等单位才有，而在写字楼，商场，地铁口附近，合理的停车地点仅有人行道上的非机动车泊位。况且，自行车的无节制投放，车辆的乱停乱放，恶意占用非机动车泊车位等现象使得停车资源愈加紧张。由于电动自行车需要时常充电，专门的充电站点多在小区，商场等人口密集区域，充电难也是一个急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种高效率、可靠的旋转式多层自行车立体停车装置。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种旋转式多层自行车立体停车装置，包括立柱、旋转机构、搬运器、升降机构、横移机构及圆柱壁，所述立柱设于圆柱壁内部中心处，所述立柱中部设有垂直运动的搬运器，搬运器通过升降机构实现上下垂直运动，所述横移机构包括中心横移机构及圆柱壁横移放置机构，所述中心横移机构固定于搬运器上，所述圆柱壁横移放置机构固定在圆柱壁上，多层的圆柱壁横移放置机构以立柱为中心放射状设置，所述中心横移机构随搬运器沿立柱上下升降至各层的圆柱壁横移放置机构处，中心横移机构与圆柱壁横移放置机构配合横移停放，所述立柱底部设有旋转机构，所述旋转机构带动立柱旋转中心横移机及搬运器旋转。

进一步的，所述中心横移机构包括存取平台、横移电机、机械手电机、机械夹手、传动齿轮及齿条，中心横移机构设于与搬运器连接的结构框架上，存取平台安装于结构框架，齿条设于存取平台的两侧，横移电机与传动齿轮连接，所述齿条与传动齿轮啮合，机械夹手沿齿条横向移动，机械夹手设有机械手电机。

进一步的，所述搬运器由滚轮与主体框架构成，所述搬运器设有中心横移机构，所述搬运器设有两组共八个对称滚轮，所述搬运器依靠滚轮与立柱侧面接触而能相对滚动地设置在一起，所述搬运器与升降机构通过绳索固定联接在一起。

进一步的，所述圆柱壁横移放置机构包括滑轨滚轮、固定停车架，所述圆柱壁横移放置机构设于与圆柱壁连接的支撑框架上，所述支撑框架上设有支撑横梁，所述支撑横梁设有固定停车架，所述固定停车架上设有多个纵向排列的滑轨滚轮。

进一步的，横移机构还包括移动载车板，所述移动载车板用于放置自行车，移动载车板上设有车把手固定架，移动载车板前部设有与车把手固定架连接的连接架，机械手抓持移动载车板前部，所述车把固定架用于固定车把。

进一步的，所述中心横移机构还包括轨道式载车板，所述齿条为两条平行齿条，所述平行齿条间设有轨道式载车板。

进一步的，所述升降机构包括卷筒提升装置、平衡配重块和垂直升降电机，卷筒提升装置设于立柱上方，垂直升降电机装设于卷筒提升装置上，所述卷筒提升装置设有平衡配重块。

进一步的，所述旋转机构包括旋转平台和交叉滚子轴承转盘；所述立柱固定在旋转平台上，所述交叉滚子轴承转盘带动旋转平台旋转，所述的旋转平台与升降机构固定连接，载车定位件设有供轮胎卡固的凹口。

进一步的，圆柱壁上对应每一个圆柱壁横移放置机构处设有载车定位件。

进一步的，旋转机构及圆柱壁横移放置机构以立柱所在轴向中心线呈对称分布。

采用本发明技术方案，本发明的有益效果为：

(1)本发明垂直升降式立体停车装置通过应用配重块减少提升机构做功，达到了减少做功，提高效率的目的。

(2)轨道式的载车模式极大提高了电动车停放时的稳定性，载车板上加装电动自行车的固定装置提高了存取效率。

(3)卷筒提升机构克服了曳引驱动机构的不利因素，对钢丝绳的磨损较少。在增加合理的配重后，可有效降低驱动负荷和能耗，同时，还可改善传动机构和零部件受力情况，可靠性增加，使用寿命提高。

(4)横移机构选择齿轮齿条传动。齿轮齿条传动这种传递方式的优点在于可靠性高，工作效率高，传动比比较准确；传动的工作功率大，承受过载的能力高，在同样的工作情况下传动的尺寸较小，从而作用在轴上的压力就小；同时也能够在相对恶劣的工况下进行工作。

(5)旋转平台可用于多种旋转运动场合。集高工作效率，高精度，高刚性，高性价比于一身。步进旋转平台的特点：1.直接连结：简易设计提升信赖性。2.大口径中空旋转平台：简洁的配线及配管。3.定位精准高。4.短时间定位：可在短时间内实现惯性负载的定位。

(6)转盘由一套精密交叉滚子轴承支撑，由此轴承支撑的伺服旋转平台转盘能够承受径向、轴向、倾覆等各种力矩，其刚性是传统轴承的5倍以上。

附图说明

图1是本发明提供的一种旋转式多层自行车立体停车装置侧视结构图；

图2是本发明提供的一种旋转式多层自行车立体停车装置俯视结构图；

图3是本发明提供的一种旋转式多层自行车立体停车装置系统结构图；

图4是本发明提供的一种旋转式多层自行车立体停车装置爆炸图；

图5是本发明提供的一种旋转式多层自行车立体停车装置整体结构图；

图6是本发明提供的一种旋转式多层自行车立体停车装置升降机构示意图。

图7是本发明提供的一种旋转式多层自行车立体停车装置升旋转构示意图。

其中，1-卷筒提升装置，2-立柱，3-平衡配重块，4-升降机构，5-旋转机构，6-支撑框架，7-存取平台，8-搬运器，9-载车板，10-支撑横梁，11-横移电机，12-机械手电机，13-机械夹手，14-车把手固定架，15-传动齿轮，16-齿条，17-连接架，18-滑轨滚轮，19-固定停车架，20-移动载车板，21-垂直升降电机，22-圆柱壁横移放置机构，23-载车定位件，24-圆柱壁，25-旋转平台。

具体实施方式

结合附图对本发明具体方案具体实施例作进一步的阐述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图所示，一种旋转式多层自行车立体停车装置，包括立柱2、旋转机构5、搬运器、升降机构4、圆柱壁24及横移机构，所述立柱2设于圆柱壁24内部中心处，所述立柱2中部设有垂直运动的搬运器，搬运器通过升降机构实现上下垂直运动，所述横移机构包括中心横移机构及圆柱壁横移放置机构22，所述中心横移机构固定于搬运器8上，所述圆柱壁横移放置机构固定在圆柱壁24上，多层的圆柱壁横移放置机构以立柱2为中心放射状设置，所述中心横移机构22随搬运器沿立柱2上下升降至各层的圆柱壁横移放置机构处，中心横移机构22与圆柱壁横移放置机构配合横移停放，所述立柱2底部设有旋转机构5，所述旋转机构5带动立柱2旋转中心横移机及搬运器旋转。旋转机构5及圆柱壁横移放置机构以立柱2所在轴向中心线呈对称分布。

垂直升降式立体车库通过提升系统升降，并通过搬运器实现横移，将电动自行车停放在井道两侧的停车设备，提高存取效率。此外，还具有高空间利用率、高可靠、维护方便等优点。

所述中心横移机构包括存取平台7、横移电机11、机械手电机、机械夹手13、传动齿轮15及齿条16，中心横移机构设于搬运器8连接的结构框架6上，存取平台7安装于结构框架6，齿条16设于存取平台7的两侧，横移电机11连接及传动齿轮15连接，所述齿条16与传动齿轮15啮合，机械夹手13沿齿条16横向移动，机械夹手13设有机械手电机。

所述搬运器8由滚轮与主体框架构成，所述搬运器8设有中心横移机构，所述搬运器8设有两组共八个对称滚轮，所述搬运器8依靠滚轮与立柱侧面接触而能相对滚动地设置在一起，所述搬运器8与升降机构4通过绳索固定联接在一起。

所述圆柱壁横移放置机构包括滑轨滚轮18、固定停车架19和所述圆柱壁横移放置机构设于与圆柱壁24连接的支撑框架6上，所述支撑框架6上设有支撑横梁10，所述支撑横梁10设有固定停车架19，所述固定停车架19上设有多个纵向排列的滑轨滚轮18。

横移机构还包括移动载车板20，所述移动载车板20用于放置自行车，移动载车板20上设有车把手固定架14，移动载车板20前部设有与车把手固定架14连接的连接架17，机械手抓持移动载车板20前部，所述车把固定架用于固定车把。当自行车下降至需要存放位置时，机械手抓持移动载车板20前部，将其连着自行车一起推入圆柱壁横移放置机构，取出时从圆柱壁横移放置机构拖取出带有自行车的移动载车板，再通过升降机构上升送出车库口。

横移机构选择齿轮齿条16传动。齿轮齿条16传动这种传递方式的优点在于可靠性高，工作效率高，传动比比较准确；传动的工作功率大，承受过载的能力高，在同样的工作情况下传动的尺寸较小，从而作用在轴上的压力就小；同时也能够在相对恶劣的工况下进行工作。

所述中心横移机构还包括轨道式载车板9，所述齿条16为两条平行齿条16，所述平行齿条16间设有轨道式载车板9。轨道式的载车模式极大提高了电动车停放时的稳定性，载车板9上加装电动自行车的固定装置提高了存取效率。

所述升降机构4包括卷筒提升装置1、平衡配重块3和垂直升降电机21，卷筒提升装置1设于立柱2上方，垂直升降电机21装设于卷筒提升装置1上，所述卷筒提升装置1设有平衡配重块3。衡配重块正反旋转实现搬运器沿着立柱2轴向方向的上下运动。卷筒提升机构克服了曳引驱动机构的不利因素，对钢丝绳的磨损较少。在增加合理的配重后，可有效降低驱动负荷和能耗，同时，还可改善传动机构和零部件受力情况，可靠性增加，使用寿命提高。

所述旋转机构5包括旋转平台25和交叉滚子轴承转盘；所述立柱2固定在旋转平台25上，所述交叉滚子轴承转盘带动旋转平台25旋转，所述的旋转平台25与升降机构4固定连接。

旋转平台25可用于多种旋转运动场合。集高工作效率，高精度，高刚性，高性价比于一身。步进旋转平台25的特点：1.直接连结：简易设计提升信赖性。2.大口径中空旋转平台25：简洁的配线及配管。3.定位精准高。4.短时间定位：可在短时间内实现惯性负载的定位。

轴承转盘由一套精密交叉滚子轴承支撑，由此轴承支撑的伺服旋转平台25转盘能够承受径向、轴向、倾覆等各种力矩，其刚性是传统轴承的5倍以上。

圆柱壁24上对应每一个圆柱壁横移放置机构处设有载车定位件23。载车定位件23设有供轮胎卡固的凹口。使得自行车在运输停放时稳固度高，且更易于机械手的摆放推送。

在土地资源紧缺的城市环境中，用户将自行车放置于本发明立体停车装置的出入口，首先车把手固定架14会将电动自行车进行相对固定，由机械夹手13横移搬运至升降平台，与旋转平台25共同作用运送电动自行车至各层停车场，最后再由横移机构运送至停车点。以上的停车流程就是此程序的重复。立体车库可以通过地面向上或向下发展，充分利用上下层空间，有效的缓解了紧张的停车资源。

本发明实现的系统结构图如图3所示，除了上述提到的装置结构，还包括控制部分，包括存取系统、PLC编程等，用于对整个装置操控。编程部分、电路部分，为现有电路、编程的改进和集合，用于实现本装置的升降、选装、横移停放等操作。

本发明的升降机构4作为其中最主要的传动机构，其主要作用是将搬运器升降至指定位置，而搬运器活动范围为车库出入口与各停车层之间。升降驱动部分是三大传动机构中最为重要的部分，它的工作效率会直接决定整个装置的存取效率。

升降机构4驱动方式主要由两种，曳引驱动和强制驱动。在综合各项因素后，需要以安全可靠性为第一原则，提升效率为第二原则，选择合适的提升方式。

曳引式是一种被广泛应用于电梯上的提升方式。与卷扬式相比,两者各有一些优缺点。相比卷扬式,曳引式的尺寸大大减小,同时提升高度要比卷扬式高很多,可用于高层的车库,因而被广泛的选用。但曳引提升对钢丝绳及其安全系数要求高，又因摩擦力的要求，立体车库中曳引提升多采用8根升降钢丝绳，再加上其变向滑轮多，故在提升高度不是很高时，制造成本较高。其次，曳引提升中，曳引摩擦及钢丝绳与曳引轮接触变形等会引起曳引轮、钢丝绳磨损，降低了使用寿命，增加了维修成本。

齿轮齿条16式是现代机械中应用最广的一种机械传动，具有价格低、结构简单等优点。它的承载力大，传动精度较高，可达0.1mm，可无限长度对接延续，寿命长，工作平稳，可靠性高，传动速度可以很高，可每秒大于2米；缺点：若加工安装精度差，传动噪音大，磨损大。制造、安装精度要求较高，因此成本也较高，不宜作远距离传动。

钢丝绳卷筒驱动机构在起重机械上被广泛的运用,是使用上较为成熟的技术。它布置灵活,起吊用的钢丝绳可在空间内变向设置。起吊钢丝绳失效状况可以用肉眼观察得到,预防性好。且可靠性和实用性高，传动效率也较为可观。但是它的结构尺寸较大,占用空间大,对提升高度有一定的限制。

与曳引提升机构比较，卷筒提升机构与卷扬式相比,它不仅具有曳引驱动的一些优点,而且还克服了曳引驱动机构的不利因素,对钢丝绳的磨损较少。在增加合理的配重后，可有效降低驱动负荷和能耗，同时，还可改善传动机构和零部件受力情况，提高使用寿命。

在综合考虑实用可靠性和使用效率后，决定选用钢丝绳卷筒驱动方式。平层精度≤±20mm。升降驱动的传动机构包括电机、减速机等设在停车库的顶部。

下面根据GB/T8918-1996《钢丝绳》以及所需要的参数要求来选择合适的钢丝绳。主要技术参数：提升方式为钢丝绳卷筒提升，提升高度为5m，提升平台(搬运器+载车板9)自重为50kg，提升载荷(电动自称车最大质量)为60kg，升降速度为50～90m/min。主要技术参数为：三层车库，总高6米，存车量为48辆，占地面积32m²，单次存取时间≤15s。

本发明的横移方式主要有三几种：滚子链传动；丝杠传动；V带传动。

本发明的旋转机构5，在综合各类旋转平台25后，选择中空旋转平台25，，可用于多种旋转运动场合。集高工作效率，高精度，高刚性，高性价比于一身。步进旋转平台25的特点：1.直接连结：简易设计提升信赖性。2.大口径中空旋转平台25：简洁的配线及配管。3.定位精准高。4.短时间定位：可在短时间内实现惯性负载的定位。

本发明的转盘由一套精密交叉滚子轴承支撑，由此轴承支撑的伺服旋转平台25转盘能够承受径向、轴向、倾覆等各种力矩，其刚性是传统轴承的5倍以上。

综合各种因素，该自动化自行车立体存放系统的横移机构选择齿轮齿条16传动。这种传动方式主要存在于同一平面内的传动。首先，本次设计中，横移机构需要保持精确性，但V带传动会出现弹性滑动或者打滑现象，齿轮齿条16传动由于是刚性传动，因此不会出现打滑的情况。其次，横移机构需要有一定的传动速度，丝杠传动虽然可靠性及精度高，但其结构和传动速度并不适合本次设计，因此放弃该种方式。滚子链传动虽有良好的可靠性和效率，但整个横移机构会在滑轨滚轮18上横向移动，而链条两侧的齿轮需保持固定，因此也不适合。

齿轮齿条16传动这种传递方式的主要优点在于可靠性高，工作效率高，传动比比较准确；传动的工作功率大，承受过载的能力高，在同样的工作情况下传动的尺寸较小，从而作用在轴上的压力就小；同时也能够在相对恶劣的工况下进行工作。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种旋转式多层自行车立体停车装置，其特征在于，包括立柱、旋转机构、搬运器、升降机构、横移机构及圆柱壁，所述立柱设于圆柱壁内部中心处，所述立柱中部设有垂直运动的搬运器，搬运器通过升降机构实现上下垂直运动，所述横移机构包括中心横移机构及圆柱壁横移放置机构，所述中心横移机构固定于搬运器上，所述圆柱壁横移放置机构固定在圆柱壁上，多层的圆柱壁横移放置机构以立柱为中心放射状设置，所述中心横移机构随搬运器沿立柱上下升降至各层的圆柱壁横移放置机构处，中心横移机构与圆柱壁横移放置机构配合横移停放，所述立柱底部设有旋转机构，所述旋转机构带动立柱旋转中心横移机及搬运器旋转。

2.如权利要求1所述的一种旋转式多层自行车立体停车装置，其特征在于，所述中心横移机构包括存取平台、横移电机、机械手电机、机械夹手、传动齿轮及齿条，中心横移机构设于与搬运器连接的结构框架上，存取平台安装于结构框架，齿条设于存取平台的两侧，横移电机与传动齿轮连接，所述齿条与传动齿轮啮合，机械夹手沿齿条横向移动，机械夹手设有机械手电机。

3.如权利要求1所述的一种旋转式多层自行车立体停车装置，其特征在于，所述搬运器由滚轮与主体框架构成，所述搬运器设有中心横移机构，所述搬运器设有两组共八个对称滚轮，所述搬运器依靠滚轮与立柱侧面接触而能相对滚动地设置在一起，所述搬运器与升降机构通过绳索固定联接在一起。

4.如权利要求2所述的所述的一种旋转式多层自行车立体停车装置，其特征在于，所述圆柱壁横移放置机构包括滑轨滚轮、固定停车架，所述圆柱壁横移放置机构设于与圆柱壁连接的支撑框架上，所述支撑框架上设有支撑横梁，所述支撑横梁设有固定停车架，所述固定停车架上设有多个纵向排列的滑轨滚轮。

5.如权利要求3所述的所述的一种旋转式多层自行车立体停车装置，其特征在于，横移机构还包括移动载车板，所述移动载车板用于放置自行车，移动载车板上设有车把手固定架，移动载车板前部设有与车把手固定架连接的连接架，机械手抓持移动载车板前部，所述车把固定架用于固定车把。

6.如权利要求2所述的所述的一种旋转式多层自行车立体停车装置，其特征在于，所述中心横移机构还包括轨道式载车板，所述齿条为两条平行齿条，所述平行齿条间设有轨道式载车板。

7.如权利要求1所述的所述的一种旋转式多层自行车立体停车装置，其特征在于，所述升降机构包括卷筒提升装置、平衡配重块和垂直升降电机，卷筒提升装置设于立柱上方，垂直升降电机装设于卷筒提升装置上，所述卷筒提升装置设有平衡配重块。

8.如权利要求1所述的所述的一种旋转式多层自行车立体停车装置，其特征在于，所述旋转机构包括旋转平台和交叉滚子轴承转盘；所述立柱固定在旋转平台上，所述交叉滚子轴承转盘带动旋转平台旋转，所述的旋转平台与升降机构固定连接，载车定位件设有供轮胎卡固的凹口。

9.如权利要求1所述的所述的一种旋转式多层自行车立体停车装置，其特征在于，圆柱壁上对应每一个圆柱壁横移放置机构处设有载车定位件。

10.如权利要求1所述的所述的一种旋转式多层自行车立体停车装置，其特征在于，旋转机构及圆柱壁横移放置机构以立柱所在轴向中心线呈对称分布。

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