CN108545668A - 一种agv叉车三向属具及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种AGV叉车三向属具，包括门架、升降组件、平移组件、摆动组件、货叉架和一对货叉，货叉架固连在摆动组件上，摆动组件连接在平移组件上，平移组件连接在升降组件上，升降组件固定于门架上，货叉安装于货叉架上，升降组件、平移组件、摆动组件与叉车的PLC控制系统电连接，货叉上设有压力传感器，货叉滑动连接在货叉架上，货叉架上设有货叉间距调节装置，货叉与货叉间距调节装置连接，压力传感器、货叉间距调节装置均与所述PLC控制系统电连接。本发明还公开了一种该AGV叉车三向属具的工作方法。本发明可提高AGV叉车作业效率、稳定性和安全性。

Description

一种AGV叉车三向属具及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种叉车配件及相关工作方法，更具体地说，它涉及一种AGV叉车三向属具及其工作方法。

背景技术

叉车属具又称多种装置，是发挥叉车一机多用的工具。随着经济的发展，土地成本也在高速上涨，所以要求尽可能在有限的面积上摆放较多的货架，尽量减小通道的宽度，因此对仓储叉车的转弯半径要求更小。针对这种需求，叉车生产企业开发出了叉车三向属具，这种属具可以使货架水平180°旋转以及左右侧移。叉车安装三向属具后可以在不转弯的情况下具备从侧面叉取货物的能力，实现叉车在窄道内搬运和堆垛货物的能力。此外，随着物流业的高速发展，物流企业对于空间利用率、装卸效率的要求越来越高，人工操作已越来越难以适应新的需要。在新的形势下，叉车制造领域也不断推陈出新，其中AGV叉车的推出，可以极大地改进装卸作业效率及精确度。AGV叉车是集液压升降和PLC控制的可编程无线调度的自动导引小车，采用电磁感应作为导航方式辅助RFID识别，可运行于复杂路径、多站点可靠循迹。目前，AGV叉车搬运规则堆码的货物没有问题，但在搬运一些特殊货物时，如大型构件部段、复杂设备分段总成等，货物重心可能偏置，而现有AGV叉车智能化程度有限，尚不能针对重心偏置的货物进行自动相应调整，这样货物在货叉上的受力结构均衡性、稳定性较差，在搬运过程中一旦急停或转向，货物极有可能倾倒。公开号为CN104442452B的发明专利于2017年4月5日公开了一种无人驾驶电动无轨三向堆垛叉车，具有车体和设于车体外侧的动力源，所述车体前端设有工作装置且工作装置上设有三向堆垛机头，所述车体驾驶室内设有控制单台无人驾驶车辆运行的车辆控制器PLC,所述车体顶平面左端设有车辆以太网无线信号接收器，所述车辆控制器PLC与车辆以太网无线信号接收器连接并进行数据通信，所述车辆控制器PLC与设于车体上的监测、检测、显示、驱动和控制车体运行状态的机构总成连接实现车体的自动化装卸。该发明结构设计简单紧凑，便于制造、安装和调试，充分考虑安全防护功能；叉车实现全自动无人驾驶控制和信息采集，电气设计可靠，对象过载特性良好；自动导航系统精度高，无需铺设轨道，运行稳定。但该发明也不具备针对重心偏置的货物进行自动相应调整的功能。

发明内容

现有的AGV叉车在搬运重心偏置的货物时不能针对货物的重心偏向进行自动货叉间距调整，货物在货叉上的受力结构均衡性、稳定性较差，容易倾倒，为克服这一缺陷，本发明提供了一种可针对重心偏置的货物进行自动货叉间距调整，提高搬运稳定性的AGV叉车三向属具。

本发明的技术方案是：一种AGV叉车三向属具，包括门架、升降组件、平移组件、摆动组件、货叉架和一对货叉，货叉架固连在摆动组件上，摆动组件连接在平移组件上，平移组件连接在升降组件上，升降组件固定于门架上，货叉安装于货叉架上，升降组件、平移组件、摆动组件与叉车的PLC控制系统电连接，货叉上设有压力传感器，货叉滑动连接在货叉架上，货叉架上设有货叉间距调节装置，货叉与货叉间距调节装置连接，压力传感器、货叉间距调节装置均与所述PLC控制系统电连接。本AGV叉车三向属具如同普通叉车三向属具一样，具有升降组件、平移组件、摆动组件，可进行货叉的整体升降、横移和旋转。除此之外，本发明还具有自动调节间距的功能。货物在被货叉挑起之前，静置于托盘上，或直接静置于地面上，由于托盘与地面间的支撑区域面积较大，通常可保证货物重心落于支撑区域面积之内。对于直接静置于地面上的货物而言，支撑面积则是无穷大。而叉车搬运货物时，货叉通常是插到托盘底部的货叉孔中支撑托盘，此时托盘的支撑体由地面转变为货叉，两个货叉的间距不可能超过托盘的宽度，因此货叉挑起托盘时，托盘连同货物的整体受支撑区域面积缩小了，如果此时托盘上货物的重心虽未超出托盘边缘，却越过了货叉外缘，那么货物就会失衡并倾倒。对于直接放在地面上的货物，由于难以知道货物的重心偏向，用货叉直接挑起时更容易发生货物倾倒。本发明通过压力传感器监测两个货叉所受的货物压力，如果两个货叉所受压力不同，即意味着货物处于易失衡的受力状态，在此情况下，一旦AGV叉车急停或转向，极易破坏本已不稳定的货物受力结构。为此，本发明还设置了货叉间距调节装置，压力传感器的监测数据作为输入信号输入PLC控制系统，PLC控制系统经过的一定的算法处理后向货叉间距调节装置输出控制信号，控制货叉自动进行间距调节，加宽货叉对托盘或货物的支撑区域，使货物形成更稳定的受力结构，更好地保持平衡，避免在急停、转向时发生失衡倾倒，从而确保货物被平稳、快速地搬运。

作为优选，所述货叉间距调节装置包括调节电机、一对调节螺杆和一对货叉驱动块，调节电机固设于货叉架上并与所述PLC控制系统电连接，调节螺杆转动连接在货叉架上，调节螺杆与调节电机的输出端通过双向离合器传动连接，双向离合器与所述PLC控制系统电连接，货叉驱动块与货叉一一对应固连同时又与对应的调节螺杆螺纹连接。PLC控制系统向调节电机输出控制信号后，调节电机输出扭矩，而双向离合器有两个输出端，分别与两根调节螺杆一一对应，PLC控制系统向双向离合器输出控制信号，选择两根调节螺杆之一与调节电机输出端形成传动连接，然后调节电机带动选中的调节螺杆转动，调节螺杆与货叉驱动块间的旋合运动转化为货叉驱动块的轴向推动力，推动货叉驱动块乃至货叉在货叉架上沿调节螺杆的轴向滑动，实现货叉的间距调节。

作为优选，货叉架为横断面呈矩形的柱体，货叉驱动块包括套框，套框适配滑动套接在货叉架周面上。柱形的货叉架构成一线性导轨，套框滑动套接在货叉架上，实现货叉在货叉架上的滑动连接。

作为优选，货叉架后面中部固设有传动箱，双向离合器固设于传动箱中，调节螺杆一端转动连接在货叉架上，调节螺杆另一端转动连接在传动箱上，调节螺杆靠传动箱的一端端面设有可与双向离合器输出端接合的传动头。传动箱可为双向离合器、调节螺杆提供安装支撑，使调节螺杆的传动更稳定可靠。

作为优选，调节电机位于传动箱外，调节电机的输出端与双向离合器的输入端传动连接。这样可以将调节电机与双向离合器、调节螺杆安装得相对分散，避免过度集中导致空间占用较大而无法在局部尺寸有限的货叉架上进行布置。

作为优选，双向离合器为液压离合器。叉车自身动力、传动系统中大量运用液压装置，采用液压离合器可充分利用既有配置，避免混用过多不同类型的动力、传动装置。

作为另选，双向离合器为电磁离合器。电磁离合器结构简单、动作较快、控制能量小、制动迅速且平稳。

作为优选，所述压力传感器嵌入安装在货叉顶面中部，压力传感器上方设有弹性压板，弹性压板一端铰接在货叉顶面，弹性压板与货叉顶面间设有顶簧。这样可避免货物直接作用于压力传感器，防止因货物滑动产生的切向力对压力传感器造成冲击损害，从而对压力传感器进行有效保护，

一种所述的AGV叉车三向属具的工作方法，包括以下步骤：

A.货叉升起，试举货物，获取两个货叉上压力传感器的采样数值；

B.以两个货叉3上压力传感器所测数值差与较高值的比值作为货物倾倒风险参数，与内存中设定操作安全阈值比较，判断货物重心偏向；

C.若货物倾倒风险参数超过设定操作安全阈值，则货叉降下，通过所述PLC控制系统控制所述货叉间距调节装置工作，驱动受压力较大的货叉运动，拉开与另一货叉的间距；若货物倾倒风险参数超过超过设定操作安全阈值，则无需启动所述货叉间距调节装置，直接执行后续搬运操作；

D.重复执行步骤A-C。

通过上述方法可实现货叉间距的自动调节，提高作业效率、稳定性和安全性。

本发明的有益效果是：

提高AGV叉车作业效率、稳定性和安全性。本发明可针对重心偏置的货物进行自动货叉间距调整，加宽货叉对托盘或货物的支撑区域，使货物形成更稳定的受力结构，更好地保持平衡，避免在急停、转向时发生失衡倾倒，从而确保货物被平稳、快速地搬运。

附图说明

图1为应用本发明的一种AGV叉车结构示意图；

图2为应用本发明的一种AGV叉车俯视结构示意图；

图3为本发明中货叉间距调节装置的一种结构示意图；

图4为本发明中货叉驱动块与货叉架的一种连接结构示意图；

图5为本发明中双向离合器与调节螺杆的一种配合结构示意图。

图中，1-门架，2-货叉架，3-货叉，4-调节电机，5-调节螺杆，6-货叉驱动块，7-双向离合器，8-传动箱，9-轴向凹槽，10-套框，11-螺母块，12-弹性压板，13-平移组件，14-摆动组件。

具体实施方式

下面结合附图具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

如图1至图5所示，一种AGV叉车三向属具，包括门架1、升降组件、平移组件13、摆动组件14、货叉架2和一对货叉3，货叉架2固连在摆动组件上，摆动组件连接在平移组件上，平移组件连接在升降组件上，升降组件固定于门架1上，货叉3安装于货叉架2上，升降组件、平移组件、摆动组件与叉车的PLC控制系统电连接，其特征是货叉3上设有压力传感器，货叉3滑动连接在货叉架2上，货叉架2上设有货叉间距调节装置，货叉3与货叉间距调节装置连接，压力传感器、货叉间距调节装置均与所述PLC控制系统电连接。所述货叉间距调节装置包括调节电机4、一对调节螺杆5和一对货叉驱动块6，调节电机4固设于货叉架2上与所述PLC控制系统电连接，调节螺杆5转动连接在货叉架2上，调节螺杆5与调节电机4的输出端通过双向离合器7传动连接，双向离合器7具有两个相对的输出端，分别与两根调节螺杆一一对应。货叉驱动块6与货叉3一一对应固连同时又与对应的调节螺杆5螺纹连接，双向离合器7与所述PLC控制系统电连接。货叉架2为横断面呈矩形的柱体，货叉架2内侧设有一左一右两段轴向凹槽9，轴向凹槽9所在的货叉架2区段的横断面呈侧立的凹字形，轴向凹槽9外端封闭。货叉驱动块6包括套框10和螺母块11，套框10适配滑动套接在货叉架2周面上，螺母块11通过螺栓固定在套框10内周面上并适配嵌入轴向凹槽9中，螺母块11上设有与调节螺杆5匹配的螺纹，并与调节螺杆5形成螺纹连接。货叉架2后面中部固设有传动箱8，两段轴向凹槽对称位于传动箱8两侧，传动箱8为长方体形状，调节螺杆5一端转动连接在货叉架2上轴向凹槽9的端壁上，调节螺杆5另一端转动连接在传动箱8侧面上，双向离合器7固设于传动箱8中，调节螺杆5靠传动箱8的一端端面设有可与双向离合器7输出端接合的传动头，传动头为摩擦传动盘。调节电机4位于传动箱8外，传动箱8的下方。调节电机4的输出端与双向离合器7的输入端通过蜗轮蜗杆机构传动连接，调节电机4的输出端键连接一蜗杆，蜗杆与一蜗轮啮合，该蜗轮处于双向离合器7中央，蜗轮的轮轴转动连接在一蜗轮座上，蜗轮座固定在传动箱8内的货叉架2上，蜗轮的轮轴在蜗轮两端各连接一输出轴且输出轴端头固定有与调节螺杆5的传动头对应的摩擦盘。传动箱8底面上开有一个开口，使得蜗轮、蜗杆可以啮合。双向离合器7为液压离合器。所述压力传感器嵌入安装在货叉3顶面中部，压力传感器上方设有弹性压板12，货叉3顶面开有一可容纳弹性压板12的浅槽，弹性压板12一端枢接在货叉3顶面，弹性压板12与货叉3间的连接枢轴埋于货叉3顶面之下，且位于弹性压板12上朝向货叉3自由端的一端，弹性压板12与货叉3顶面间设有顶簧。

PLC控制系统向调节电机4输出控制信号时，调节电机4输出扭矩，而PLC控制系统向双向离合器7输出控制信号，选择两根调节螺杆5之一与调节电机4输出端形成传动连接，然后调节电机4带动选中的调节螺杆5转动，调节螺杆4与货叉驱动块6间的旋合运动转化为货叉驱动块6的轴向推动力，推动货叉驱动块6乃至货叉3在货叉架2上沿调节螺杆的轴向滑动，实现货叉3的间距调节。

一种所述的AGV叉车三向属具的工作方法，包括以下步骤：

A.货叉3升起，试举货物，将货物连同托盘略挑离地面，获取两个货叉3上压力传感器的采样数值；

B.以两个货叉3上压力传感器所测数值差与较高值的比值作为货物倾倒风险参数，与内存中设定操作安全阈值比较，判断货物重心偏向，如果一个货叉3上压力传感器所测数值较大，则判定货物的重心偏向该货叉3，货物的重力线容易越过该货叉3的外缘而倾倒；

C.若货物倾倒风险参数超过超过设定操作安全阈值，则货叉3降下脱离与托盘或货物的接触，通过所述PLC控制系统控制所述货叉间距调节装置工作，驱动受压力较大的货叉3运动，拉开与另一货叉3即受压力较小的货叉3的间距，货叉3运动距离大小由PLC控制系统中预存程序决定，货叉3运动距离大小与货物倾倒风险参数的关系事先经过大量实验数据分析归纳而确定；若货物倾倒风险参数超过设定操作安全阈值，则无需启动所述货叉间距调节装置，直接执行后续搬运操作；

D.重复执行步骤A-C，直至两个货叉3所受货物压力接近，达到相对均衡的力学结构。

实施例2：

双向离合器7为电磁离合器。调节电机4的输出端与双向离合器7的输入端通过锥齿轮组传动连接。其余同实施例1。

Claims (9)

1.一种AGV叉车三向属具，包括门架（1）、升降组件、平移组件、摆动组件、货叉架（2）和一对货叉（3），货叉架（2）固连在摆动组件上，摆动组件连接在平移组件上，平移组件连接在升降组件上，升降组件固定于门架（1）上，货叉（3）安装于货叉架（2）上，升降组件、平移组件、摆动组件与叉车的PLC控制系统电连接，其特征是货叉（3）上设有压力传感器，货叉（3）滑动连接在货叉架（2）上，货叉架（2）上设有货叉间距调节装置，货叉（3）与货叉间距调节装置连接，压力传感器、货叉间距调节装置均与所述PLC控制系统电连接。

2.根据权利要求1所述的AGV叉车三向属具，其特征是所述货叉间距调节装置包括调节电机（4）、一对调节螺杆（5）和一对货叉驱动块（6），调节电机（4）固设于货叉架（2）上与所述PLC控制系统电连接，调节螺杆（5）转动连接在货叉架（2）上，调节螺杆（5）与调节电机（4）的输出端通过双向离合器（7）传动连接，货叉驱动块（6）与货叉（3）一一对应固连同时又与对应的调节螺杆（5）螺纹连接，双向离合器（7）与所述PLC控制系统电连接。

3.根据权利要求2所述的AGV叉车三向属具，其特征是货叉架（2）为横断面呈矩形的柱体，货叉驱动块（6）包括套框，套框适配滑动套接在货叉架（2）周面上。

4.根据权利要求2所述的AGV叉车三向属具，其特征是货叉架（2）后面中部固设有传动箱（8），双向离合器（7）固设于传动箱（8）中，调节螺杆（5）一端转动连接在货叉架（2）上，调节螺杆（5）另一端转动连接在传动箱（8）上，调节螺杆（5）靠传动箱（8）的一端端面设有可与双向离合器（7）输出端接合的传动头。

5.根据权利要求4所述的AGV叉车三向属具，其特征是调节电机（4）位于传动箱（8）外，调节电机（4）的输出端与双向离合器（7）的输入端传动连接。

6.根据权利要求2所述的AGV叉车三向属具，其特征是双向离合器（7）为液压离合器。

7.根据权利要求2所述的AGV叉车三向属具，其特征是双向离合器（7）为电磁离合器。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的AGV叉车三向属具，其特征是所述压力传感器嵌入安装在货叉（3）顶面中部，压力传感器上方设有弹性压板，弹性压板一端铰接在货叉（3）顶面，弹性压板与货叉（3）顶面间设有顶簧。

9.一种权利要求1所述的AGV叉车三向属具的工作方法，其特征是包括以下步骤：

A.货叉（3）升起，试举货物，获取两个货叉（3）上压力传感器的采样数值；

B.以两个货叉（3）上压力传感器所测数值差与较高值的比值作为货物倾倒风险参数，与内存中设定操作安全阈值比较，判断货物重心偏向；

C.若货物倾倒风险参数超过超过设定操作安全阈值，则货叉（3）降下，通过所述PLC控制系统控制所述货叉间距调节装置工作，驱动受压力较大的货叉（3）运动，拉开与另一货叉（3）的间距；若货物倾倒风险参数超过设定操作安全阈值，则无需启动所述货叉间距调节装置，直接执行后续搬运操作；

D.重复执行步骤A-C。