CN1122307A - 升降台吊车装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种升降台吊车装置，其特征是在升降台和吊车索之间设有防振装置，可迅速衰减升降台停止时所产生的上下振动。

Description

升降台吊车装置

本发明涉及一种升降台吊车装置。

作为从来的自动仓库，正如以下所述是众所周知的。即它是由以下设备组成的，在前后方向上留有一定间隔而设置的前后左右具有许多货物放置架的前后成对的齿轨装置；在上记的前后齿轨装置之间设置有能左右自由活动的升降设备。该升降设备具有行走台车和设在该台车立柱上能自由升降的升降台，以及设置于该升降台上的物品搬移运载装置(例如，可前后自由滑动的滑板叉)。而上记的升降台驱动装置则是由设置于升降设备行走台车或其立柱上的、轴心向着前后方向并能自由转动的卷绕轴和一端固定在升降台上，而另一端挂在升降台立柱上部的轮子上以后，再固定于上记卷绕轴上的吊车索(该说明书中所谓的索是指链条、钢缆、皮带等可绕性长尺寸材料)，以及能使上记卷绕轴正反向自由转动的马达所组成。

在上记已有的升降台驱动装置中存在着如下缺点。即，因为升降台上的吊车索仅仅是连结升降台的，因此，升降台停止时，由于升降台的惯性而产生的上下振动只好等到其自由衰减完为止。这成为近来为缩短高速运转、操作时间的很大障碍。

本发明的目的正是为克服上述缺点而采用的手段，即在升降台与吊车索之间设置防振装置。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种升降台吊车装置，其特征在于：在升降台和吊车索之间设置有防振装置。

所述的升降台吊车装置，其特征在于：上述的防振装置具有在吊车索弹簧支承和位于该弹簧支承上方的升降台弹簧支承之间以压缩状态搭接的弹簧以及搭接在吊车索弹簧支承和升降台弹簧支承上的减振器。

所述的升降台吊车装置，其特征在于：上述减振器的上下端枢接在吊车索弹簧支承及升降台弹簧支承上。

本发明的作用是能把升降台停止时所产生的上下振动快速衰减下来。

按照上述构成，本发明具有如下的效果：

(1)本发明可以使升降台停止时所产生的升降台上下振动迅速衰减。

(2)考虑到升降台的惯性等因素，通过调节弹簧的弹簧系数以及减振器的衰减力，可以使升降台的上下振动更快地衰减下来。

(3)由于减振器的上下端枢接于吊车索一侧的弹簧支承以及升降台一侧的弹簧支承上，而且减振器相对于弹簧支承可水平向自由移动，所以能够防止给减振器施加水平方向不合适的作用力。

以下参照附图对本发明的实施例做具体的说明：

图1是表示本发明实施例的省去中间部分的简略平面图。

图2是沿图1中II-II线的省去中间部分的侧向放大图。

图3是图2中A部分的放大断面图。

图4是沿图3中IV-IV线的断面图。

图5是防振装置解析模型图。

图6是升降台的振动振幅曲线。

图7是升降台振动模拟曲线之一。

图8是升降台振动模拟曲线之二。

图9是升降台振动模拟曲线之三。

下面参考附图说明本发明的实施例。在该说明书中所谓的前、后、左、右分别指图1的下部、上部、左侧和右侧。

为留出升降设备通路10而在地面上前后设置一对货物架装置1。

上记货物架装置1具有按一定间隔左右排列的前侧多个支柱2和位于该前侧支柱2后方与其之间按一定间隔排列的后侧支柱2，以及这些前后支柱2上在高度方向按一定间隔设置的多个物品支承部件4，而物品放置架3是由不通过支柱2的左右相对的一对物品支承部件4所构成的。在左右一对物品支承部件4之间形成允许后述的滑叉17上下移动的滑叉通过间隙5，上记的前后货物架装置1的物品放置架3的出/入口6是相向设置的。

在上记货物架装置1的左侧一方设置有使搬送方向朝向左右方向的出入库滚轮传送带8。

在该出入库滚轮传送带8的货物架装置1一侧，设有通用的物品升降机(图示从略)，该物品升降机具有靠出入库滚轮传送带8的滚轮下方的通用升降装置而能自由升降的升降台和设置于该升降台上并位于出入库滚轮传送带8的滚轮之间的一对支承架。该物品升降机通过利用该支承架把物品W提起来，而在出入库滚轮传送带8的搬送面和物品W的下面形成滑叉插入间隙，通过上升位置的支承架从滑叉17上把物品W取下来，然后，物品升降机下降把物品W卸到出入库滚轮传送带8上。

在上记升降设备通路10上，配置着一对上下导轨11，该导轨的长度方向朝向左右，而且升降设备13可以在这些导轨11的引导下左右自由地运动。该升降设备13具有行走台车14和设置在该行走台车14的杆15上可以自由升降的升降台16以及通过该升降台16上的通用进退机构而在前后方向上水平滑动自由地设置的滑叉17。该滑叉17如众所周知的那样，既能叉入物品W的下方并通过升降台16的上升而把物品W提起，进而向升降台16一侧进行退入动作而把物品W拉到升降台16上，也可以进行与上述操作相反的动作而把物品W卸到物品放置架3上。

上记的升降台16的驱动装置21如下所述。即，该驱动装置21具有在升降设备13的杆15上轴心向着前后方向而设置的可自由转动的卷绕轴22和一端通过防振装置23而固定在升降台16上、另一端挂在杆15上部的轮子24上之后、固定在上记卷绕轴22上的吊车索25以及能使该卷绕轴22正反向自由转动的马达26。

根据这样的构成，通过使卷绕轴22转动而使吊车索25卷绕或退绕，从而使升降台16自由升降。

上记的防振装置23如下所述。

在升降台16的垂直部所形成的切口31的底部设有托座29，垂直盘32通过轴心向着前后方向的销杆30枢接在该托座29上，同时，水平盘33固定在该垂直盘上，而在该水平盘33上垂直设置着2根立柱34，在这些立柱34的上端搭接着弹簧支承35(即升降台16的弹簧支承35)，而在上记弹簧支承35上可自由升降地设置着弹簧支承38(即吊车索25的弹簧支承38)，在该弹簧支承38上垂直设置着2根立柱39，这两根立柱39贯通弹簧支承35并突出到弹簧支承35的上方，其上端搭接着连结盘40，吊车索25的一端的连结棒43通过轴心向着前后方向的销钉42枢接在上记连结片40的托架41上。

在上记立柱39的下部嵌套有套管45，而在立柱39的上部嵌套着处于压缩状态的搭接弹簧46。也就是说，上记的弹簧46的下端压着套管45，上端顶着弹簧支承35。

减振器49通过轴心向着前后方向的枢轴48搭接在上记的弹簧支承38和弹簧支承35上。该减振器49包括密封液体的封闭箱50和具有连通孔52的活塞51。也就是说，封闭箱50由枢轴48枢接于弹簧支承38上，而活塞51的活塞杆53通过枢轴48枢接于弹簧支承35上。

按照上述这样的构成，考虑到升降台16的惯性等，通过调节弹簧46的弹簧系数以及减振器49的衰减力，可以使升降台16停止时产生的上下振动时间衰减到过去的五分之一。

下面以图5所示的解析模型，求出后面将要说明的弹簧系数比(α)的最佳值和防振装置23的减振器49衰减率(ζ₁)的最佳值。

运动方程式和传递函数

图5中的记号分别表示如下意义：

m：升降台16的质量

k：吊车索25的弹簧系数

k₁：防振装置23的弹簧46的弹簧系数

c：吊车索25的等价粘性衰减系数

c₁：防振装置23的减振器49的粘性衰减系数

x：升降台16上下方向的位移

x₁：吊车索25末端的上下方向位移

f：给升降台16上的加振力

升降台16的基本运动方程式可表示如下：

【式1】

设所有初始条件为0，进行拉普拉斯变换，就可以求出位移和加振力的传递函数。

为简略起见，引入以下符号：

【式2】 ${\mathrm{\ω}}_n=\sqrt{\mathrm{\κ}/m};$ 升降台16的固有振动数 $\mathrm{\α}=k_1/k;$ 弹簧系数比 $\mathrm{\ξ}=c/2\sqrt{\mathrm{mk}};$ 吊车索25的等价衰减率 ${\mathrm{\ξ}}_1=c_1/2\sqrt{\mathrm{mk}};$ 防振装置23的减振器49的衰减率λ＝s/ω_n；    复数

利用这些符号，就能用如下的无维参数表示传递函数：

【式3】 $G\left(\mathrm{\λ}\right)=\frac{X\left(\mathrm{\λ}\right)}{F\left(\mathrm{\λ}\right)}$ $=\frac{1}{K}\frac{(1+\mathrm{\α})+2(\mathrm{\ξ}+{\mathrm{\ξ}}_1)\mathrm{\λ}}{{\mathrm{K\λ}}^2[(1+\mathrm{\α})+2(\mathrm{\ξ}+{\mathrm{\ξ}}_1)\mathrm{\λ}]+\…\…(1+2\mathrm{\ξ\λ})(\mathrm{\α}+2{\mathrm{\ξ}}_1\mathrm{\λ})}--\left(2\right)$

利用频率响应的最佳设计

把λ＝ig代入(2)式，则得到无维数化的频率响应：

【式4】 $\frac{X}{X_{\mathrm{st}}}=\frac{(1+\mathrm{\α})+i2(\mathrm{\ξ}+{\mathrm{\ξ}}_1)g}{[\mathrm{\α}-4{\mathrm{\ξ\ξ}}_1{g}^2-(1+\mathrm{\α})g^2]+\…\…i2[(\mathrm{\α}-g^2)\mathrm{\ξ}+(1-g^2){\mathrm{\ξ}}_1]g}--\left(3\right)$ 在这里：

【式5】g＝ω/ω_n；振动频率比X_st＝F_o/k；升降台16的静态柔软度ω；    振动频率F_o；   加振力振幅

如果吊车索25的衰减非常小可以忽略不计时，则ζ＝0，这时(3)式成为：

【式6】 $\frac{X}{X_{\mathrm{st}}}=\frac{(1+\mathrm{\α})+i2{\mathrm{\ξ}}_{1}g}{[\mathrm{\α}-(1+\mathrm{\α})g^2]+i2{\mathrm{\ξ}}_1(1-g^2)g}--\left(4\right)$ 振幅的绝对值可取如下形式：【式7】 $\left|\frac{X}{X_{\mathrm{st}}}\right|=\sqrt{\frac{A^2+B^2({2\mathrm{\ξ}}_1{)}^2}{C^2+D^2({2\mathrm{\ξ}}_2{)}^2}}--\left(5\right)$ (AD)²＝(BC)²，也就是：

[(1＋α)(1－g²)g)²＝{[α－(1＋α)g²]g}²    (6)

【式8】

|X/X_st|这样一来，[式8]就与减振器49的衰减率ζ₁无关，(6)式的解为：

【式9】 $g_1=0,g_2=\sqrt{\frac{1+2\mathrm{\α}}{2(1+\mathrm{\α})}}--\left(7\right)$ 也就是说，即使ζ₁变化，频率响应曲线在g₁和g₂通过定点，图6表示了这种情况。图6表示在不同ζ₁值的情况下，升降台的振动振幅曲线，其中横坐标代表振动频率比g；纵座标代表KX/F_o。由图6可知，存在着定点R和S。

与动态消振器最佳设计理论一样，为使频率响应曲线的共振峰值最小，首先，

(1)定点R和S的纵坐标的大小应相等；

(2)使频率响应曲线的峰值横切S点是必要的。

根据条件(1)可以确定α的最佳值，而根据条件(2)ζ₁的最佳值也就确定了。这些最佳值可由如下求得：

【式10】 ${\mathrm{\α}}_{\mathrm{opt}}=\frac{1}{2},{\mathrm{\ξ}}_{1\mathrm{opt}}=\frac{3}{8}\sqrt{6}\≈0.92--\left(8\right)$ 这时，频率响应曲线的峰值，或定点R和S的纵坐标如下所示：

【式11】 $\left|\frac{X}{X_{\mathrm{st}}}\right|=3--\left(9\right)$

数值计算如下：

升降台16的频率响应可以通过(4)式或(5)式来计算。暂态响应一般虽然可以利用Runge—Kutta法等数值计算法计算，但在这里，仅通过考察脉冲响应，并利用频率响应的反付里叶变换求得该脉中响应。在计算过程中，考虑了吊车索25的衰减率取实测值，而设ζ₁＝0.05。

关于最佳设计的防振装置23的防振效果。

图7是安装了采用最佳值设计的防振装置23和没有安装这种防振装置即升降台16与吊车索直接连结时升降台16的振动响应的比较图。图中实线表示安装了防振装置23的升降台振动响应曲线，而虚线则是表示未安装防振装置23时的升降台振动响应曲线。其中图7(a)表示频率响应曲线，其中横坐标代表振动频比g；纵坐标代表KX/F_o。图7(b)表示暂态响应曲线，其中横坐标代表Wn t/2π；纵坐标代表m Wn X/F_o。以上，K为吊车索25的弹簧系数X为升降台16上下方向的位移；F_o为加振力振幅；Wn为升降台16的固有频率。从图7可以明显地看出在安装了防振装置的情况下，频率响应曲线的共振峰完全没有了，成为理想的平坦曲线，而且暂态响应几乎在2周期内就完全衰减为0。但是，静态柔软性是不安装防振装置23的3倍。

关于升降台16参数变化所产生的影响。

就实际的升降台16而言，根据升降台16的高度吊车索的弹簧系数K不同，而且根据其载重量，升降台16的质量m也会变化。随着这些变化，弹簧系数比α和减减振器49的衰减率ζ₁都会发生变化。因此，当这些参数变化时，有必要明确升降台16的振动响应曲线将如何变化。

弹簧系数比α和衰减率ζ₁变化时，升降台16的振动响应曲线分别示于图8和图9中。图8表示在不同的弹簧系数比α时的升降台16的振动响应曲线，其中图8(a)表示频率响应曲线，其中横坐标代表振动频比g，纵坐标代表KX/F_o；图8(b)表示暂态响应曲线，其中横坐标代表Wn t/2π，纵坐标代表m Wn X/F_o。图8中，a₁、b₁和c₁分别表示在ζ₁＝ζ_1opt情况下，α＝2α_opt、α＝α_opt和α＝0.5α_opt时的频率响应曲线。a₂、b₂、c₂分别表示在ζ₁＝ζ_1opt情况下，α＝2α_opt、α＝α_opt和α＝0.5α_opt时的暂态响应曲线。图9表示在不同衰减率ζ₁时，升降台16的振动响应曲线，其中：图9(a)表示频率响应曲线，其中横坐标代表振动频率比g，纵坐标代表KX/F_o；图9(b)表示暂态响应曲线，其中横坐标代表Wn t/2π，纵坐标代表m Wn X/F_o。图9中，d₁、e₁和f₁分别表示在α＝α_opt情况下，ζ₁＝0.5ζ_1opt、ζ₁＝ζ_1opt和ζ₁＝2ζ_1opt时的频率响应曲线；d₂，e₂和f₂分别表示在α＝α_opt情况下，ζ₁＝0.5ζ_1opt、ζ₁＝ζ_1opt和ζ₁＝2ζ_1opt时的暂态响应曲线。从上述这些图可知，当把最佳值作为基准值时，弹簧系数比α和衰减率ζ₁即使在基准值的0.5到2倍范围内变化，也能充分地控制升降台的振动响应。

下面就本发明的一些变形例加以说明。

(1)减振器49并不限于实施例中的一种形式，也可以利用其他流体的粘性衰减作用而使用通用的阻尼、振动吸收装置。

(2)本发明的装置也可以用于立体停车场的升降台吊车装置、电梯的升降机箱吊车装置等。

Claims (3)

1、一种升降台吊车装置，其特征在于：在升降台和吊车索之间设置有防振装置。

2、如权利要求1所述的升降台吊车装置，其特征在于：上述的防振装置具有在吊车索弹簧支承和位于该弹簧支承上方的升降台弹簧支承之间以压缩状态搭接的弹簧以及搭接在吊车索弹簧支承和升降台弹簧支承上的减振器。

3、如权利要求2所述的升降台吊车装置，其特征在于：上述减振器的上下端枢接在吊车索弹簧支承及升降台弹簧支承上。

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