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陈照强
张鹏
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Abstract

本发明涉及物流仓储设备，尤其涉及一种沿交叉轨道行走的穿梭车。由车体、纵向行走机构、升降机构、横向行走机构、载物装置和电气系统组成；车体为安装固定各构件的基础构件，纵向行走机构安装在车体上，升降机构分别安装在车体和纵向行走机构的纵向轮轴上，横向行走机构安装在升降机构的升降架上，载物装置安装在车体上，电气系统与各机构的伺服电机相连接安装在车体和升降架内部的空间之内。本发明穿梭车具有沿交叉轨道行走的功能，应用在仓储物流系统中简化了系统结构，可以节省占地面积，提高作业效率；采用伺服驱动技术，数字化控制，定位准确；采用充电电池组作为动力源，实现无线行驶，移动方便灵活，具有广泛的应用前景。

Description

一种沿交叉轨道行走的穿梭车
一、技术领域
本发明涉及物流仓储设备，尤其涉及一种沿交叉轨道行走的穿梭车。
二、背景技术
穿梭车是仓储物流系统中一种重要的搬运车辆。穿梭车在工作时沿固定的轨道运行，将货物运送至指定地点。目前市面上已有的各种类型穿梭车只有一套行走轮系统，只能在水平面内的直线轨道上往复行驶、或沿具有一定转弯半径的圆弧轨道转弯行驶。这种穿梭车用于地面X、Y两个方向上运送货物时，需要占用较大的转弯半径面积，输送线路布置不够紧凑；如果要在贯通式货架的通道内使用这种穿梭车，由于在巷道内无法布置转弯轨道，当需要将穿梭车从一个通道转移到平行的另一个通道内时，就需要借助堆垛机或叉车对其进行转移搬运，影响了系统的作业效率。
三、发明内容
本发明目的是克服现有穿梭车在行驶方向上的局限性，提供一种可以在水平面内垂直交叉轨道上行走的穿梭车。
本发明的基本构思是由车体、纵向行走机构、升降机构、横向行走机构、载物装置和电气系统组成；车体为安装固定各构件的基础构件，纵向行走机构安装在车体上，升降机构分别安装在车体和纵向行走机构的纵向轮轴上，横向行走机构安装在升降机构的升降架上、并能随升降机架一起升降，载物装置安装在车体上、并能被升降机构的顶板顶起，电气系统与各机构的伺服电机相连接，安装在车体和升降架内部的空间之内。
纵向行走机构由伺服电机A、电机链轮A、链条A、纵向驱动链轮、纵向轮轴、纵向轮轴轴承座、纵向行走轮和纵向导向轮组构成；纵向轮轴通过纵向轮轴轴承座安装在车体的两侧板上，在纵向轮轴的两端安装纵向行走轮；在其中一纵向轮轴的轴颈上安装纵向驱动链轮，在车体内安装伺服电机A，在伺服电机A的输出轴上安装电机链轮A，电机链轮A和纵向驱动链轮之间用链条A相连接；纵向导向轮组安装在与纵向行走轮同侧的车体外面；
升降机构由丝杠轴、丝母、丝杠轴轴承座、伺服电机B、电机链轮B、链条B、丝杠轴驱动链轮、套筒、套筒轴承、摆臂、拨叉、摆臂销轴、滚轮、顶板和升降架构成；丝杠轴上加工有旋向相反的两段螺纹，每段螺纹上配合安装一个丝母，丝杠轴两端分别通过丝杠轴轴承座安装在车体上，在丝杠轴两段旋向相反的螺纹之间安装丝杠轴驱动链轮；伺服电机B安装在车体内，在伺服电机B的输出轴上安装电机链轮B，电机链轮B和丝杠轴驱动链轮之间用链条B相连接；套筒通过套筒轴承装在纵向轮轴上，在套筒的两端各固定安装一个摆臂，两个摆臂相位角一致，在两个摆臂的端部安装摆臂销轴，在摆臂销轴上安装滚轮，在套筒一端摆臂的外侧还固定安装一对拨叉跨装在丝母两边，拨叉上与摆臂成90度角的方向上开有长槽，丝母侧面所带的两个圆轴卡在拨叉的长槽之内；两个套筒上摆臂和拨叉呈镜像对称安装；在升降架的纵向两边的两端各有两个腰型孔，摆臂端部位置的四个滚轮分别嵌套在升降架的四个腰型孔内，两组顶板分别安装在升降架的上平面上；
横向行走机构由横向行走轮、横向轮轴、横向轮轴轴承座、伺服电机C、蜗轮蜗杆减速器和扭力臂固定座构成；横向轮轴通过横向轮轴轴承座安装在升降架上，横向轮轴的方向与纵向轮轴成90度角交叉，在横向轮轴的轴端安装横向行走轮；伺服电机C安装在蜗轮蜗杆减速器的输入端，蜗轮蜗杆减速器的输出轴孔套装在其中一根横向轮轴上，蜗轮蜗杆减速器的扭力臂与扭力臂固定座相连，扭力臂固定座安装在升降架上；
载物装置由载物台板、导向轴、导向轴固定座、导向座、减震垫构成；四个导向座垂直安装在车体内两侧板上，载物台板的载物面朝上，其背面安装四个导向轴固定座，每个导向轴固定座上垂直向下安装导向轴，载物台板通过四个导向轴插入四个导向座的轴孔内，四个减震垫安装在车体两侧板的上边沿上；
电气系统由电控箱、充电电池组、电流逆变器以及它们之间与各电机相连接的接线和控制软件组成；电控箱和电流逆变器安装在车体内部两端的空间内，充电电池组安装在升降架内部两根横向轮轴之间的空间位置。
本发明的工作原理：纵向行走机构和横向行走机构分别提供穿梭车能沿平面内互相垂直的两个方向行走的功能；升降机构通过升降架带动横向行走机构的升降，实现穿梭车的纵、横向行走机构在轨道交叉处的转换；升降机构带动载物台板的升降，实现取放货物的功能；采用充电电池组作为动力源，电流逆变器将直流电转换为工频交流电供给伺服电机，电控箱为伺服电机提供驱动控制信号，同时与仓储系统的上位计算机相连接。
应用效果：本发明穿梭车具有沿交叉轨道行走的功能，应用在仓储物流系统中能简化系统结构，可以节省占地面积，提高作业效率；采用伺服驱动技术，数字化控制，定位准确；采用充电电池组作为动力源，实现无线行驶，移动方便灵活，具有广泛的应用前景。
四、附图说明
图1为本发明结构示意图的俯视图；
图2为图1的A-A剖视图；
图3为图1的B-B剖视图；
图4为升降架和安装在其上的横向行走机构的结构示意图；
图5为展示本发明内部结构的轴测图；
图6为升降架上升将货物顶起时的机构位置示意图；
图7为升降架带动横向行走机构下降到最低位置示意图。
附图标记：
1、车体 2、纵向行走机构 2-1、伺服电机A、2-2、电机链轮A、2-3、链条A、2-4、纵向驱动链轮、2-5、纵向导向轮组2-6、纵向行走轮2-7、纵向轮轴2-8、纵向轮轴轴承座 3、升降机构 3-1、升降架 3-2、丝杠轴 3-3、丝母 3-4、丝杠轴轴承座 3-5、伺服电机B 3-6、电机链轮B 3-7、链条B 3-8、丝杠轴驱动链轮 3-9、拨叉 3-10、摆臂、3-11、套筒 3-12、滚轮 3-13、摆臂销轴 3-14、套筒轴承 3-15、顶板 3-16、腰形孔 4、横向行走机构 4-1、横向行走轮 4-2、横向轮轴、4-3、横向轮轴轴承座、4-4、伺服电机C 4-5、扭力臂固定座 4-6、蜗轮蜗杆减速器 5、载物装置 5-1、载物台板 5-2、减震垫 5-3、导向轴 5-4、导向轴固定座 5-5、导向座 6、电气系统 6-1、充电电池组6-2、电控箱 6-3、电流逆变器 7、货物
五、具体实施方式
下面结合附图详细叙述本发明的具体实施过程，如图1～图7所示。
本发明由车体1、纵向行走机构2、升降机构3、横向行走机构4、载物装置5和电气系统6组成。
车体1的结构为金属薄板和型材用焊接或螺栓连接固定方式组装而成，为安装固定各构件的基础框架体。在纵向行走机构2中，纵向轮轴2-7通过两端的纵向轮轴轴承座2-8安装在车体1的两侧板上，其轴端伸出到车体之外，在轴端上安装纵向行走轮2-6；在其中一根纵向轮轴的轴颈上安装纵向驱动链轮2-4，在同侧的车体内安装伺服电机A2-1，在伺服电机的输出轴上安装电机链轮A2-2，电机链轮和纵向驱动链轮之间用链条A2-3相连接；四个纵向导向轮组2-5分别安装在与四个纵向行走轮2-6相对应的车体外侧(图1～图3)。在升降机构3中，丝杠轴3-2上加工有旋向相反的两段螺纹，每段螺纹上配合安装一个丝母3-3，丝母3-3的外形为方形，侧面带有两个突出的圆轴；丝杠轴3-2的两端分别通过丝杠轴轴承座3-4安装在车体1的一个侧板的内侧，在丝杠轴3-2两段螺纹之间与电机链轮3-6对应的位置安装丝杠轴驱动链轮3-8；伺服电机B3-5安装在车体内与丝杠轴3-2同侧的位置，在伺服电机B3-5的输出轴上安装电机链轮B3-6，电机链轮3-6和丝杠轴驱动链轮3-8之间用链条B3-7相连接；套筒3-11通过两端的套筒轴承3-14套装在纵向轮轴2-7上，与纵向轮轴之间可以相对转动；在套筒3-11的两端各用焊接工艺固定安装一个摆臂3-10，两个摆臂相位角一致，在两个摆臂相对的内侧端部安装摆臂销轴3-13，在摆臂销轴上安装滚轮3-12，在套筒一端的摆臂外侧还用焊接工艺固定安装一对拨叉3-9，跨装在丝母3-3两边，拨叉上与摆臂成90度角的方向上开有长槽；分别套装在两个纵向轮轴上的两个套筒，其上的摆臂和拨叉呈镜像对称位置焊装；升降架3-1为一个矩形结构的框架，上面固定安装两个顶板3-15，在升降架的纵向两边的两端各有两个腰型孔3-16，在封闭在两个伸出端之内的边框上开有安装横向轮轴轴承座4-3的槽孔；上述两个套筒上成镜像对称位置的四个滚轮3-12分别嵌套在升降架3-1的四个腰型孔3-16内；装配时使上述丝母3-3位于一对拨叉3-9之间，丝母3-3侧面的两个圆轴正好卡在拨叉3-9的长槽之内，这样，当丝杠轴3-2正反向转动时，通过两端的螺纹分别推动两个丝母3-3相对或相背移动，丝母3-3通过卡在拨叉3-9长槽之内的圆轴推动两个套筒3-11分别绕两根纵向轮轴2-7反向转动，通过安装在摆臂3-10上的滚轮3-12在腰型孔3-16内移动，带动升降架3-1上下运动(图1、图4)。横向行走机构中，每根横向轮轴4-2通过两端的横向轮轴轴承座4-3安装在升降架3-1的带有槽孔的边框上，横向轮轴4-2的方向与纵向轮轴2-7成90度角交叉，在横向轮轴4-2的轴端安装横向行走轮4-1；伺服电机C4-4安装在蜗轮蜗杆减速器4-6的输入端，蜗轮蜗杆减速器4-6的输出端轴孔套装在一根横向轮轴4-2上，蜗轮蜗杆减速器4-6的扭力臂与扭力臂固定座4-5相连，扭力臂固定座安装在升降架的边框上(图4)。载物装置中，四个导向座5-5分别垂直安装在车体1两侧板内侧靠近四个角的位置，载物台板5-1的载物面朝上，其背面与四个导向座5-5相对应的位置分别安装四个导向轴固定座5-4，在每个导向轴固定座5-4上垂直向下安装导向轴5-3，载物台板5-1通过四个导向轴5-3插入四个导向座5-5的轴孔内，可以相对导向座上下滑动；四个减震垫5-2安装在车体1两侧板的上边沿上，每边两个，载物台板5-1落下时正好支撑在这四个减震垫上(图1、图3)。电气系统的电控箱6-2和电流逆变器6-3安装在车体内部两端的空间位置，电池组6-1安装在升降架3-1内部两根横向轮轴4-2之间的空间位置(图2、图4)。
应用时，将本发明的电气系统与仓储物流系统的控制系统相连接。当需要穿梭车沿纵向(图1中X方向)行驶时，升降架3-1处于中位(图2所示位置)，安装在升降架3-1上的横向行走机构缩回在车体内，纵向行走轮2-6落在纵向轨道上，仓储物流系统的控制系统发出指令，伺服电机A2-1启动，通过电机链轮A2-2、链条A2-3、纵向驱动链轮2-4和纵向轮轴2-7带动纵向行走轮2-6转动，使穿梭车沿纵向轨道行驶；
穿梭车沿纵向行驶时，可以自动存取纵向储货通道内的单元货物，取货方式为：穿梭车行驶到指定货位下面停住(对货位的寻址靠控制系统对伺服电机A输出转数的控制信号来实现)，伺服电机B3-5启动，通过电机链轮B3-6、链条B3-7和丝杠轴驱动链轮3-8带动丝杠轴3-2转动，丝杠轴3-2推动两个丝母3-3背向移动，丝母3-3通过拨叉3-9推动两个套筒3-11分别绕两根纵向轮轴2-7反向转动，通过安装在摆臂3-10上的滚轮3-12带动升降架3-1上升，升降架3-1上的顶板3-15将载物台板5-1顶起，从而将货物7从货位上抬起，载物台板5-1下面的导向轴5-3起到对载物台板定位的作用(图6)；然后穿梭车反向行驶从储货通道内退出，将货物取出。往纵向储货通道内存放货物的程序与上述取货程序相反。
当需要穿梭车沿横向(图1中Y方向)行驶时，首先使穿梭车沿纵向轨道停止在纵横轨道的交叉口位置，对轨道交叉口的寻址靠控制系统对伺服电机A输出转数的信号控制来实现；升降机构按与上述取货作业相反的程序动作，使升降架3-1降到最低位置，此时横向行走轮4-1落到横向轨道上，而纵向行走轮2-6被从纵向轨道上抬起；伺服电机C4-4启动，通过蜗轮蜗杆减速器4-6、横向轮轴4-2带动横向行走轮4-1转动，使穿梭车沿横向轨道行驶(图7)。在横向行驶过程中，载物台板5-1将始终落在减震垫5-2上不能执行升降动作，因此穿梭车不能自动取放货物，需要借助外来的器具实现往载物台板5-1上取放货物的功能。
充电电池组6-1向电控箱6-2和电流逆变器6-3提供直流电，电流逆变器6-3将直流电转换为工频交流电供给伺服电机A、伺服电机B和伺服电机C，电控箱6-2为三台伺服电机提供驱动控制信号，同时与仓储系统的上位计算机进行通讯。

Claims (2)

1.一种沿交叉轨道行走的穿梭车，其特征为由车体、纵向行走机构、升降机构、横向行走机构、载物装置和电气系统组成；车体为安装固定各构件的基础构件；纵向行走机构由伺服电机A、电机链轮A、链条A、纵向驱动链轮、纵向轮轴、纵向轮轴轴承座、纵向行走轮和纵向导向轮组构成；纵向轮轴通过纵向轮轴轴承座安装在车体的两侧板上，在纵向轮轴的两端安装纵向行走轮；在其中一纵向轮轴的轴颈上安装纵向驱动链轮，在车体内安装伺服电机A，在伺服电机A的输出轴上安装电机链轮A，电机链轮A和纵向驱动链轮之间用链条A相连接；纵向导向轮组安装在与纵向行走轮同侧的车体外面；升降机构由丝杠轴、丝母、丝杠轴轴承座、伺服电机B、电机链轮B、链条B、丝杠轴驱动链轮、套筒、套筒轴承、摆臂、拨叉、摆臂销轴、滚轮、顶板和升降架构成；丝杠轴上加工有旋向相反的两段螺纹，每段螺纹上配合安装一个丝母，丝杠轴两端分别通过丝杠轴轴承座安装在车体上，在丝杠轴两段旋向相反的螺纹之间安装丝杠轴驱动链轮；伺服电机B安装在车体内，在伺服电机B的输出轴上安装电机链轮B，电机链轮B和丝杠轴驱动链轮之间用链条B相连接；套筒通过套筒轴承装在纵向轮轴上，在套筒的两端各固定安装一个摆臂，两个摆臂相位角一致，在两个摆臂相对的内侧端部安装摆臂销轴，在摆臂销轴上安装滚轮，在套筒一端摆臂的外侧还固定安装一对拨叉跨装在丝母两边，拨叉上与摆臂成90度角的方向上开有长槽，丝母侧面所带的两个圆轴卡在拨叉的长槽之内；两个套筒上的摆臂和拨叉呈镜像对称位置固定安装；在升降架的纵向两边的两端各有两个腰型孔，摆臂端部位置的四个滚轮分别嵌套在升降架的四个腰型孔内，两组顶板分别安装在升降架的上平面上；横向行走机构由横向行走轮、横向轮轴、横向轮轴轴承座、伺服电机C、蜗轮蜗杆减速器和扭力臂固定座构成；横向轮轴通过横向轮轴轴承座安装在升降架上，横向轮轴的方向与纵向轮轴成90度角交叉，在横向轮轴的轴端安装横向行走轮；伺服电机C安装在蜗轮蜗杆减速器的输入端，蜗轮蜗杆减速器的输出轴孔套装在其中一根横向轮轴上，蜗轮蜗杆减速器的扭力臂与扭力臂固定座相连，扭力臂固定座安装在升降架上；载物装置由载物台板、导向轴、导向轴固定座、导向座、减震垫构成；四个导向座垂直安装在车体内两侧板上，载物台板的载物面朝上，其背面安装四个导向轴固定座，每个导向轴固定座上垂直向下安装导向轴，载物台板通过四个导向轴插入四个导向座的轴孔内，四个减震垫安装在车体两侧板的上边沿上。
2.根据权利要求1所述的一种沿交叉轨道行走的穿梭车，其特征为所述的电气系统由电控箱、充电电池组、电流逆变器以及它们之间与各电机相连接的接线和控制软件组成；电控箱和电流逆变器安装在车体内部两端的空间内，充电电池组安装在升降架内部两根横向轮轴之间的空间位置。
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