RU215478U1

RU215478U1 - Boom rack stacker crane with a cable mechanism and an elastic element

Info

Publication number: RU215478U1
Application number: RU2022128552U
Authority: RU
Inventors: Михаил Сергеевич Корытов; Анжела Евгеньевна Безродина
Filing date: 2022-11-03
Publication date: 2022-12-14

Abstract

Полезная модель относится к области машиностроения и может использоваться в качестве грузоподъемного механизма для обслуживания стеллажных складов, имеющих полукруглую форму. Стреловой стеллажный кран-штабелер с тросовым механизмом и с упругим элементом содержит прямую стрелу, имеющую возможность поворота вокруг неподвижной горизонтальной оси. По направляющим стрелы перемещается подвижная грузовая каретка. На грузовой каретке располагается грузозахватное приспособление, на опорной поверхности которого размещаются грузы. Грузозахватное приспособление имеет возможность поворота относительно горизонтальной оси грузовой каретки. Стрела соединяется тросом с упругим элементом. Упругий элемент соединяется с неподвижной стойкой. Трос пропущен через просвет, образованный вырезами двух сопряженных роликов, оси вращения которых неподвижны. Появляются новые технологические возможности крана. Вращение стрелы вокруг оси позволяет обслуживать склад полукруглой формы. Наличие троса и упругого элемента позволяет уменьшить затраты энергии, связанные с подъемом стрелы и груза. Упрощается конструкция крана и складского помещения за счет перехода к безрельсовой технологии складирования. За счет безрельсовой технологии обеспечивается повышение производительности крана путем уменьшения частоты периодического осмотра и очистки поверхности пола склада от посторонних предметов.

The utility model relates to the field of mechanical engineering and can be used as a lifting mechanism for maintenance of shelving warehouses having a semicircular shape. Boom rack stacker crane with a cable mechanism and an elastic element contains a straight boom that can be rotated around a fixed horizontal axis. A movable cargo carriage moves along the boom guides. A load-handling device is located on the cargo carriage, on the supporting surface of which loads are placed. The lifting device has the ability to rotate about the horizontal axis of the cargo carriage. The boom is connected by a cable with an elastic element. The elastic element is connected to a fixed rack. The cable is passed through a gap formed by cutouts of two mating rollers, the rotation axes of which are fixed. New technological capabilities of the crane appear. Rotation of the boom around the axis makes it possible to serve a semi-circular warehouse. The presence of a cable and an elastic element allows you to reduce the energy costs associated with lifting the boom and load. Simplifies the design of the crane and the warehouse due to the transition to railless storage technology. Trackless technology improves crane performance by reducing the frequency of periodic inspection and cleaning of the floor surface of the warehouse from foreign objects.

Description

Полезная модель относится к подъемно-транспортным машинам, в частности к кранам-штабелерам и может использоваться для перемещения грузов внутри зоны складирования, представляющей собой секцию из двух стеллажей. The utility model relates to lifting and transport machines, in particular to stacker cranes, and can be used to move goods within a storage area, which is a section of two racks.

Известен башенный стреловой кран с неповоротной башней и балочной стрелой [Башенные краны: Учебник для сред. проф.-техн. училищ / Невзоров Л. А., Пазельский Г. Н., Романюха В. А. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. школа, 1980 – 326 с., рис. 1б, с. 6], содержащий башню, стрелу, грузовую тележку, перемещающуюся по направляющим стрелы, противовесную консоль, противовес, балласт, ходовую раму, ходовые тележки, оголовок, кабину, крюковую подвеску и лебедки. Стрела данного крана поворачивается вокруг оси башни, расположенной преимущественно вертикально. Known tower crane with a fixed tower and girder boom [Tower cranes: Textbook for environments. prof.-tech. schools / Nevzorov L. A., Pazelsky G. N., Romanyukha V. A. - 4th ed., revised. and additional - M .: Higher. school, 1980 - 326 p., fig. 1b, p. 6], containing a tower, an arrow, a cargo cart moving along the boom guides, a counterweight console, a counterweight, ballast, a running frame, running carts, a head, a cabin, a hook suspension and winches. The boom of this crane rotates around the axis of the tower, located mainly vertically.

Недостатками данного устройства являются: затрудненность или невозможность работы внутри закрытого складского помещения стеллажного типа вследствие гибкого канатного подвеса груза, из-за раскачивания груза вследствие гибкости подвеса последнего. Кран как свободностоящий объект имеет ограниченную устойчивость и может опрокинуться. Его использование обуславливает необходимость использования рельсовых путей с достаточно широкой колеей, которые уменьшают полезную площадь склада.The disadvantages of this device are: the difficulty or impossibility of working inside a closed rack-type warehouse due to the flexible cable suspension of the load, due to the rocking of the load due to the flexibility of the suspension of the latter. The crane as a free-standing object has limited stability and can tip over. Its use necessitates the use of rail tracks with a sufficiently wide gauge, which reduce the usable area of the warehouse.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому техническому эффекту к предлагаемой полезной модели является стеллажный кран-штабелер [Рачков Е. В. Специальное перегрузочное оборудование транспортных терминалов. Учебное пособие. Часть 1. – М.: Альтаир-МГАВТ, 2015. – 80 с., рис. 17а, с. 21], содержащий ходовую тележку, перемещающуюся по крановым путям в проходе между двумя рядами стеллажей, на которой жестко смонтирована вертикально расположенная неповоротная колонна. По колонне в вертикальном направлении перемещается грузовая каретка. На грузовой каретке установлено грузозахватное приспособление, которое может иметь различную конструкцию для захвата разных видов грузов. С его помощью осуществляется погрузка и разгрузка грузов на стеллажи обоих рядов. Ширина ходовой тележки не превышает ширину прохода между стеллажами. Ходовая тележка имеет минимум два колеса, которые катятся по рельсу. Колонна при этом имеет сверху ролики, опирающиеся на направляющие, смонтированные над стеллажами склада, чтобы кран-штабелер не потерял устойчивость в направлении, перпендикулярном направлению перемещения ходовой тележки.The closest in its technical essence and achieved technical effect to the proposed utility model is a rack stacker crane [Rachkov E. V. Special handling equipment for transport terminals. Tutorial. Part 1. - M.: Altair-MGAVT, 2015. - 80 p., fig. 17a, p. 21], containing a trolley moving along the crane tracks in the passage between two rows of racks, on which a vertically located fixed column is rigidly mounted. A cargo carriage moves along the column in the vertical direction. A load gripping device is installed on the cargo carriage, which can have a different design to capture different types of cargo. With its help, loading and unloading of goods on the racks of both rows is carried out. The width of the undercarriage does not exceed the width of the passage between the racks. The undercarriage has at least two wheels that roll on the rail. At the same time, the column has rollers on top, based on guides mounted above the warehouse racks, so that the stacker crane does not lose stability in the direction perpendicular to the direction of movement of the undercarriage.

Недостатками данного устройства являются: невозможность его использования внутри складского помещения, имеющего форму в виде полукруглого арочного ангара (когда стеллажи расположены вдоль свода), поскольку неповоротная колонна крана-штабелера имеет постоянную высоту и всегда ориентирована вертикально, сравнительно большие затраты энергии, возникающие при перемещении груза из ячейки входа в склад, которая обычно располагается на нижнем уровне в первом вертикальном ряду стеллажей, в целевую ячейку стеллажа, либо обратно. Любое перемещение в горизонтальном направлении требует перемещения ходовой тележки с колонной. Их масса сравнительно велика и составляет в среднем 1-3 т. Кроме того, для использования данного крана-штабелера необходима прокладка как минимум двух рельсовых путей – одного по полу склада и одного наверху над стеллажами. Это увеличивает стоимость строительства склада. Рельсовые пути необходимо постоянно поддерживать в состоянии, свободном от посторонних предметов и частиц, которые могут оказаться на нижних путях в том числе при возможном нарушении целостности упаковки грузов. Последнее требует дополнительных затрат времени, привлечения персонала либо специализированного оборудования. На время очистки путей работа крана-штабелера должна быть остановлена, что снижает его производительность, и, в конечном итоге, увеличивает себестоимость использования всего склада.The disadvantages of this device are: the impossibility of its use inside the warehouse, which is shaped like a semicircular arched hangar (when the racks are located along the arch), since the fixed column of the stacker crane has a constant height and is always oriented vertically, relatively high energy costs that occur when moving cargo from the warehouse entry bin, which is usually located at the bottom level in the first vertical row of racks, to the target bin of the rack, or vice versa. Any movement in the horizontal direction requires movement of the undercarriage with the column. Their mass is relatively large and averages 1-3 tons. In addition, to use this stacker crane, it is necessary to lay at least two rail tracks - one along the floor of the warehouse and one above the racks. This increases the cost of building a warehouse. Rail tracks must be constantly maintained in a state free from foreign objects and particles that may be on the lower tracks, including in the event of a possible violation of the integrity of the cargo package. The latter requires additional time, involvement of personnel or specialized equipment. During the cleaning of the tracks, the work of the stacker crane must be stopped, which reduces its productivity, and, ultimately, increases the cost of using the entire warehouse.

Задачей полезной модели является создание стеллажного крана-штабелера, имеющего возможность работать внутри складского помещения в форме полукруглого арочного ангара, уменьшение затрат энергии на погрузку и разгрузку грузов, упрощение конструкции крана, повышение производительности крана.The objective of the utility model is to create a rack stacker crane that can work inside a warehouse in the form of a semicircular arched hangar, reduce energy costs for loading and unloading cargo, simplify the design of the crane, and increase the productivity of the crane.

При этом достигаются следующие технические результаты: This achieves the following technical results:

1) возможность работы внутри складского помещения в форме полукруглого арочного ангара;1) the ability to work inside the warehouse in the form of a semicircular arched hangar;

2) уменьшение затрат энергии при перемещении груза из точки загрузки в целевую ячейку склада или обратно в стеллажном складе; 2) reduction of energy costs when moving cargo from the loading point to the target cell of the warehouse or back in the rack warehouse;

3) уменьшение количества подвижных соединений звеньев крана с неподвижными опорами и упрощение за счет этого его конструкции. Упрощение конструкции складского помещения за счет перехода к безрельсовой технологии складирования.3) reducing the number of movable joints of the crane links with fixed supports and simplifying its design due to this. Simplification of the structure of the warehouse due to the transition to railless storage technology.

4) повышение производительности крана за счет отсутствия рельсовых путей и необходимости их периодического осмотра и очистки. 4) increasing the productivity of the crane due to the absence of rail tracks and the need for their periodic inspection and cleaning.

Указанные технические результаты достигаются за счет того, что кран-штабелер содержит прямую стрелу, имеющую возможность поворота вокруг горизонтальной оси, на направляющих стрелы расположена подвижная грузовая каретка, на грузовой каретке располагается грузозахватное приспособление, на опорной поверхности которого может быть размещен груз, к стреле прикреплен нерастяжимый трос, соединяющий упругий элемент со стрелой и проходящий через просвет двух сопряженных между собой роликов, оси вращения которых неподвижны и расположены близко к окружности, описываемой точкой закрепления троса на стреле при повороте последней.These technical results are achieved due to the fact that the stacker crane contains a straight boom that can be rotated around a horizontal axis, a movable cargo carriage is located on the boom guides, a load gripping device is located on the cargo carriage, on the supporting surface of which a load can be placed, attached to the boom an inextensible cable connecting the elastic element with the boom and passing through the gap of two interconnected rollers, the rotation axes of which are fixed and located close to the circle described by the cable attachment point on the boom when the latter is rotated.

Полезная модель поясняется прилагаемыми чертежами и нижеследующим описанием, где на фигуре 1 приведен вид сбоку стрелового стеллажного крана-штабелера с упругим элементом. На фигуре 2 показаны два сопряженных ролика, образующих просвет с пропущенным через него тросом.The utility model is illustrated by the attached drawings and the following description, where figure 1 shows a side view of a jib stacker crane with an elastic element. The figure 2 shows two paired rollers forming a gap with a cable passed through it.

Стреловой стеллажный кран-штабелер содержит стрелу 1, грузовую каретку 2, грузозахватное приспособление 3, груз 4, трос 5, упругий элемент 6, два ролика 7 (фиг. 1).Boom rack stacker crane contains boom 1, cargo carriage 2, lifting device 3, load 4, cable 5, elastic element 6, two rollers 7 (Fig. 1).

В устройстве, включающем в себя поворотную стрелу 1 с возможностью поворота вокруг неподвижной горизонтальной оси, на поступательных направляющих стрелы 1 расположена грузовая каретка 2 с возможностью перемещения последней по направляющим. Ось вращения стрелы неподвижна и расположена горизонтально, в продольном направлении форма стрелы близка к прямолинейной. На направляющих каретки 2 расположено грузозахватное приспособление 3 с грузом 4 или без груза. В устройстве присутствуют нерастяжимый гибкий трос 5 и упругий элемент 6, которые последовательно соединяют стрелу 1 с неподвижной стойкой. Трос 5 при этом проходит через просвет между двумя сопряженными роликами 7, оси вращения которых неподвижны. Просвет двух роликов 7 расположен близко к окружности, описываемой точкой закрепления троса 5 на стреле при вращении последней. In the device, which includes a rotary boom 1 with the ability to rotate around a fixed horizontal axis, on the translational guides of the boom 1 there is a cargo carriage 2 with the ability to move the latter along the guides. The axis of rotation of the boom is fixed and located horizontally, in the longitudinal direction the shape of the boom is close to straight. On the rails of the carriage 2 there is a load gripping device 3 with or without a load 4. The device contains an inextensible flexible cable 5 and an elastic element 6, which in series connect the boom 1 with a fixed rack. In this case, the cable 5 passes through the gap between two mating rollers 7, the rotation axes of which are fixed. The clearance of two rollers 7 is located close to the circle described by the point of attachment of the cable 5 on the boom during the rotation of the latter.

Грузозахватное приспособление 3 имеет возможность поворота относительно горизонтальной оси грузовой каретки 2, а также поступательного перемещения по направляющим относительно грузовой каретки 2 в горизонтальном направлении, в обе стороны.The lifting device 3 has the ability to rotate about the horizontal axis of the cargo carriage 2, as well as translational movement along the guides relative to the cargo carriage 2 in the horizontal direction, in both directions.

Вертикальная плоскость возможных положений стрелы расположена между вертикальными плоскостями торцов двух стеллажей, обслуживаемых краном. Точка загрузки склада (точка ввода-вывода грузов) располагается максимально близко к оси вращения стрелы.The vertical plane of the possible positions of the boom is located between the vertical planes of the ends of the two racks serviced by a crane. The loading point of the warehouse (the point of input-output of goods) is located as close as possible to the axis of rotation of the boom.

Устройство стреловой стеллажный кран-штабелер работает следующим образом. При необходимости захвата груза 4 (либо наоборот, его выгрузки), если место расположения целевой ячейки стеллажа отличается от текущего расположения грузозахватного приспособления 3 и грузовой каретки 2, происходят в общем случае одновременно три движения: The device jib rack stacker crane operates as follows. If it is necessary to capture cargo 4 (or vice versa, unload it), if the location of the target cell of the rack differs from the current location of the load gripping device 3 and the cargo carriage 2, in general, three movements occur simultaneously:

1) поворот стрелы 1 вокруг своей оси вращения в новое положение; 1) rotation of the boom 1 around its axis of rotation to a new position;

2) перемещение грузовой каретки 2 вдоль стрелы в новое положение, при котором грузозахватное приспособление 3, расположенное на грузовой каретке 2, оказывается напротив целевой ячейки;2) moving the cargo carriage 2 along the boom to a new position, in which the load gripping device 3, located on the cargo carriage 2, is opposite the target cell;

3) поворот грузозахватного приспособления 3 (с грузом 4 или без последнего) вокруг горизонтальной оси грузовой каретки 2, чтобы опорная плоскость грузозахватного приспособления 3 была всегда ориентирована горизонтально. 3) rotation of the load handling device 3 (with or without load 4) around the horizontal axis of the load carriage 2 so that the support plane of the load handling device 3 is always oriented horizontally.

В частном случае некоторые из перечисленных движений могут отсутствовать, если в них нет необходимости. При повороте стрелы 1 упругий элемент 6 растягивается через трос 5, и меняет свою длину, что приводит к изменению создаваемого им вращающего момента, уравновешивающего моменты сил тяжести прочих подвижных элементов конструкции и груза 4.In a particular case, some of the listed movements may be absent if they are not necessary. When the boom 1 is rotated, the elastic element 6 is stretched through the cable 5 and changes its length, which leads to a change in the torque created by it, which balances the moments of gravity of other moving elements of the structure and load 4.

После перемещения к целевой ячейке, грузозахватное приспособление 3 захватывает из целевой ячейки груз 4, располагая его на своей опорной плоскости, либо напротив, выгружает груз 4 в целевую ячейку стеллажа. Далее описанный цикл повторяется.After moving to the target cell, the load handling device 3 captures the load 4 from the target cell, placing it on its reference plane, or, on the contrary, unloads the load 4 into the target cell of the rack. The described cycle is then repeated.

Использование новых элементов: стрелы поворотной конструкции, обеспечивает возможность применения устройства внутри складского помещения, имеющего форму в виде полукруглого арочного ангара, когда стеллажи, каждый из которых имеет переменную высоту и форму, близкую к полукруглой, располагаются вдоль арок ангара.The use of new elements: swivel booms, makes it possible to use the device inside the warehouse, which has the shape of a semicircular arched hangar, when the racks, each of which has a variable height and a shape close to a semicircular, are located along the arches of the hangar.

Использование новых элементов: стрелы, троса, роликов и упругого элемента, обеспечивает снижение энергетических затрат при периодических подъемах стрелы, грузовой каретки, грузозахватного приспособления и груза за счет уравновешивания сил тяжести последних, а также за счет замены поступательного перемещения массивной ходовой тележки с колонной у прототипа на вращательное движение уравновешенной стрелы сравнительно небольшой массы. Масса стрелы сопоставима с массой колонны у прототипа. Стеллажные краны-штабелеры как правило поднимают грузы сравнительно небольшой массы, которая существенно меньше массы ходовой тележки и меньше массы грузовой каретки. Самый массивный подвижный элемент прототипа – ходовая тележка – в устройстве отсутствует. Энергия на подъем общего центра масс всех подвижных звеньев крана с грузом может быть кратно снижена благодаря использованию упругого элемента с тросом. Коэффициент упругости упругого элемента может быть подобран таким образом, чтобы вращающий момент, создаваемый упругим элементом и приложенный к стреле, полностью уравновешивал момент силы тяжести стрелы при любых углах ее поворота.The use of new elements: an arrow, a cable, rollers and an elastic element, provides a reduction in energy costs during periodic lifting of the boom, cargo carriage, load gripping device and cargo by balancing the gravity of the latter, as well as by replacing the translational movement of a massive undercarriage with a column in the prototype on the rotational movement of a balanced boom of a relatively small mass. The mass of the arrow is comparable to the mass of the column of the prototype. Rack stacker cranes, as a rule, lift loads of relatively small mass, which is significantly less than the mass of the undercarriage and less than the mass of the cargo carriage. The most massive movable element of the prototype - the undercarriage - is absent in the device. The energy to lift the common center of mass of all moving parts of the crane with a load can be reduced by several times due to the use of an elastic element with a cable. The coefficient of elasticity of the elastic element can be selected in such a way that the torque generated by the elastic element and applied to the boom completely balances the moment of gravity of the boom at any angle of rotation.

Использование новых элементов: стрелы, обеспечивает уменьшение количества подвижных соединений звеньев крана с неподвижными опорами и упрощение за счет этого его конструкции. Отсутствие необходимости в рельсовых путях вызывает упрощение конструкции складского помещения за счет перехода к безрельсовой технологии складирования. The use of new elements: booms, reduces the number of movable connections of crane links with fixed supports and simplifies its design due to this. The absence of the need for rail tracks causes a simplification of the warehouse structure due to the transition to a railless storage technology.

Использование новых элементов: стрелы, обеспечивает повышение производительности крана за счет отсутствия необходимости использования рельсовых путей для функционирования крана, и значительного уменьшения вследствие этого частоты периодического осмотра и очистки поверхности рельсов (пола склада) от предметов, падающих сверху вследствие нарушения упаковки грузов, что сопряжено с остановкой работы крана-прототипа. The use of new elements: booms, provides an increase in the performance of the crane due to the absence of the need to use rail tracks for the operation of the crane, and as a result, a significant reduction in the frequency of periodic inspection and cleaning of the surface of the rails (warehouse floor) from objects falling from above due to a violation of the packaging of goods, which is associated with shutdown of the prototype crane.

Предлагаемая полезная модель – стреловой стеллажный кран-штабелер, может быть изготовлена промышленным способом из серийно выпускаемых узлов и агрегатов.The proposed utility model is a jib stacker crane that can be manufactured industrially from mass-produced units and assemblies.

Claims

Boom rack stacker crane with a cable mechanism and an elastic element, containing a cargo carriage and a load gripping device, made with the possibility of rotation about the horizontal axis of the cargo carriage, characterized in that the crane contains a straight boom, made with the possibility of rotation around a horizontal axis, with longitudinal guides for a cargo carriage, a cable connecting the boom and an elastic element, wherein the cable is passed through a gap formed by cutouts of two mating rollers with fixed axes of rotation, and the elastic element is stretchable and connects the cable and the fixed rack.