CN110027361A - 一种定向、万向自动切换车轮装置及agv载物车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种定向、万向自动切换车轮装置，包括轨道、滑行组件及锁止机构，滑行组件包括滑块、通过回转轴转动连接于滑块的支撑架及滚动件；支撑架具有定向位和万向位，于定向位时，支撑架与锁止机构止转配合，轨道带动滚动件沿第一方向同步定向行驶；于万向位时，支撑架脱离锁止机构；于定向位时改变行进方向，轨道向第二方向移动，直至支撑架脱离锁止机构的锁止，滚动件可自定向位回转切换至万向位,此时滑块与第一支撑部相抵。本发明还公开了一种AGV载物车，包括车体，轨道可拆卸连接于车体的下方。本发明结构简单，在没有外部动力的驱动下可以在万向行驶状态和定向行驶状态之间自由切换，操作方便省力，灵活有效，行车精度高。

Description

一种定向、万向自动切换车轮装置及AGV载物车

技术领域

本发明属于自动搬运机器人领域，尤其是涉及一种定向、万向自动切换车轮装置及AGV载物车。

背景技术

目前随着自动化仓储系统，柔性制造系统，柔性搬运系统和柔性装备系统等物流的快速发展，现代化工厂对生产效率以及自动化程度要求越来越高，在这种环境下自动搬运机器人应运而生。在自动搬运机器人主流车体中，以模块化设计的独立驱动单元与车体柔性连接的车体结构最为实用和普及，这种车体以驱动单元的驱动轮提供动力和转向，车体四个轮支撑车体及货物重量，在单向行驶的车型中，车体前两轮为万向轮，后两轮为定向轮，驱动单元布置在前后轮中间位置，在前后进双向行驶车体中，车体前后四轮均为万向轮，为保证行驶稳定需配置两套驱动单元，这样不仅增加成本，增加机械电气故障率，而且车体庞大不适合在狭小空间运行。市场上有通过电气控制方法实现的定向万向切换轮，但是属于非标品很难普及应用广泛，为此设计研发一种机械式定向万向自动切换行车轮，并通过最经济适用工艺优化变成标准损耗品，非常适合目前市场需求。

发明内容

为了克服现有技术的不足,本发明提供一种无需附加的动力驱动就可以在定向行驶和万向行驶状态之间自由切换、操作方便、定位精准、灵活性好的定向、万向自动切换车轮装置及带有该装置的AGV载物车。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种定向、万向自动切换车轮装置，包括两端分别设有第一支撑部和第二支撑部的轨道、可沿轨道水平移动的滑行组件及锁止机构，所述滑行组件包括可沿轨道水平移动的滑块、通过回转轴转动连接于滑块的支撑架及连接于支撑架的滚动件；所述支撑架具有定向位和万向位，于定向位时，所述支撑架与锁止机构止转配合，轨道带动滚动件沿第一方向同步定向行驶；于万向位时，所述支撑架脱离锁止机构，滚动件可沿周向自由转动；于定向位时改变行进方向，轨道向与第一方向相反的第二方向移动，直至支撑架脱离锁止机构的锁止，滚动件可自定向位回转切换至万向位,此时滑块与第一支撑部相抵。

本发明中通过自动切换不同的推力支撑点，实现万向和定向的功能，即在定向位时第二支撑部作为支撑架的推力支撑点，定向推力支撑点接近与滚动件的轴线所在竖直平面，推力点分布在产品中心面两侧，定向推力支撑点与中心面间有一定的距离提供了一定的扭矩；在万向位时第一支撑部作为滑块的推力支撑点，滑块在滑行小段距离后被第一支撑部限位止动，推力受力在滑块上，支撑架被释放后可以围绕回转轴自由转动；万向功能是通过滑块释放回转空间自动解锁实现的，无需其它动力驱动。

进一步的，所述锁止机构包括设于轨道端部下方的锁止凸部，形成于锁止凸部上的限位槽，与支撑架相连的基座及设于基座内的弹性锁，所述锁止凸部的端面形成所述第二支撑部；于定向位时，所述弹性锁卡设于限位槽内。当弹性件滑入限位槽内，可以实现支撑架的限位，避免其绕着回转轴周向转动，操作灵活、便捷，锁止有效，不会轻易解除支撑架与轨道的止转配合。

进一步的，所述锁止凸部两侧壁形成便于弹性锁滑入限位槽的弧形面。弹性锁可以抵着弧形面向下滑入限位槽，整个动作过程省力、流畅，没有过多的干涉。

进一步的，所述锁止凸部底面凹陷形成便于弹性锁脱离限位槽的引导面，该引导面自限位槽靠近支撑架的端部向两侧扩张延伸。当滑块沿第二方向移动时，弹性锁从限位槽内脱出后，引导面抵着弹性锁，从而支撑架周向转动时，可以带着弹性锁顺利脱离锁止凸部。

进一步的，所述限位槽沿轨道的长度方向延伸贯穿锁止凸部。

进一步的，所述锁止机构包括设于支撑架圆形外壁上的定向受力部和设于轨道端部下方的锁止凸部，所述锁止凸部的端面形成所述第二支撑部，所述定向受力部与第二支撑部止转配合。由于滚轮与地面的滑动摩擦系数Cs＝0.8远大于滚动摩擦系数Cr＝0.02，在定向转弯时，由于定向受力部提供的定向推力未能及时让滚轮及时转向，而是让滚轮先滚动，故定向受力部与锁止凸部贴合不够紧密，也就是在定向转弯时，滚轮可以完成定向，但不够灵活；

如果同时存在定向受力部和弹性锁，弹性锁能提供较大的扭矩，此时弹性锁可以保证转动的灵活性。

定向受力部能提供定向推力扭矩，辅助滚轮摆正，弹性锁找正限位槽上锁，保证滚轮与轨道的平行度，降低定向拐弯时对弹性锁的依赖，延长机械寿命。

此时定向受力部可以就是圆形外壁上同一直线上的点，即为顺滑的圆弧曲面。

进一步的，所述定向受力部与轨道垂直设置，其所在的竖直平面靠近滚动件的轴线所在竖直平面设置。

进一步的，所述定向受力部为套设于支撑架圆形外壁上的回转体。回转体(可以是轴承)减小了支撑架与锁止凸部之间的摩擦，增加整个装置的顺滑性。

进一步的，所述第一方向为轨道向远离锁止凸部延伸的长度方向。滚动件和车体平行设置提高了行车精度，增加了使用寿命，降低使用成本。

进一步的，于定向位时，所述滚动件与轨道长度延伸方向平行。

进一步的，所述轨道包括连接板、设于连接板底部两侧呈C字型的滑道，所述滑块包括呈U字形的本体、横向穿过本体自由端的转轴及连接于转轴两端的滑轮，所述滑轮可于滑道内水平移动，所述本体和连接板上分别开设有供回转轴穿出的通孔。

本发明还公开了一种AGV载物车，包括车体、连接于车体的定向、万向自动切换车轮装置，所述轨道可拆卸连接于车体的下方。

本发明的有益效果是：结构简单，在没有外部动力的驱动下可以在万向行驶状态和定向行驶状态之间自由切换，操作方便省力，灵活有效，行车精度高。

附图说明

图1为本发明的分解结构示意图。

图2为本发明的立体结构示意图。

图3为本发明的正面结构示意图。

图4为本发明定向位时的剖面结构示意图。

图5为本发明万向位时的剖面结构示意图。

图6为本发明轨道的立体结构示意图。

图7为本发明轨道的主视结构示意图。

图8为本发明轨道的仰视结构示意图。

图9为本发明轨道的左视结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

如图1-9所示，一种定向、万向自动切换车轮装置，包括轨道1、可沿轨道1水平移动的滑行组件及锁止机构，轨道1的两端分别设有第一支撑部11和第二支撑部122，第一支撑部11为与轨道1相垂直的阻挡面，滑行组件包括滑块21、回转轴22、支撑架23及滚动件24。滑块21包括纵截面呈U字形的本体211、横向穿过本体211的上方自由端的两根平行转轴212及连接于转轴两端靠近本体211外壁的滑轮213，本体211的封闭端开设有供回转轴22穿出的通孔214。轨道1包括位于上方的连接板13、位于连接板13下方两侧纵截面呈C字型的滑道14及位于滑到14端部下方的锁止凸部12，所述第二支撑部122在锁止凸部12靠近滑行组件的端面上，连接板13上与通孔214正对的位置形成供回转轴22穿出的通孔131。从而滑轮213可以在滑到14内水平移动，移动行程为第一支撑部11和第二支撑部122之间的较短距离。

锁止凸部12的底面中心沿轨道1长度方向延伸形成限位槽121，锁止凸部12位于限位槽121两侧的侧壁形成弧形面123，该弧形面123自锁止凸部12靠近滑道14的一侧延伸至限位槽121的两侧。限位槽121的右端贯穿锁止凸部12设置，其左端向两侧扩张延伸形成引导面124，引导面124与限位槽121底面相垂直。

支撑架23上连接有连接有基座25，基座25上形成向下凹陷的槽体，槽体内防止有弹性锁26，弹性锁26包括置于槽体内的弹簧和套设在弹簧外侧的壳体，壳体在弹簧的作用下突出于槽体。从而锁止凸部12、限位槽121、基座25内的弹性锁26形成锁止机构。

支撑架23具有定向位和万向位，在定向位时，如图4所示，支撑架23与锁止机构止转配合，滚动件24沿第一方向定向行驶，即支撑架23与第二支撑部122相抵，同时弹性锁26卡设在限位槽121内实现径向限位，回转轴22无法带动支撑架23转动，支撑架23抵着锁止凸部12带动滚动件24向前行进，此时滚动件24的滚动方向与轨道1的长度延伸方向相同，且向右行驶；需要转弯时，改变滚动件24的行进方向，滚动件24朝着第二方向移动，第二方向为与第一方向相反的方向，即向左行驶，此时弹性锁26沿着限位槽121移动至其端部时，弹性锁26脱离限位槽121后，支撑架23可带动基座25周向转动，弹性锁26抵着引导面124逐渐脱离锁止凸部12，滚动件24可沿周向自由转动，如图5所示，处于万向位，此时滑块21一端与第一支撑部11相抵；当完成转弯后，需要从万向位切换至定向位时，由于轨道1的行程较短，改变行进方向，第一支撑部11可以将滑块21抵向锁止凸部12方向，当支撑架23与第二支撑部122相抵接后，支撑架23转动时，弹性锁26抵着锁止凸部12侧面的弧形面123滑入限位槽121内，再次回到定向位。

当然锁止机构除了包括锁止凸部12、限位槽121、基座25内的弹性锁26，还可以包括设于支撑架23圆形外壁上的定向受力部231，定向受力部231为与第二支撑部122相适配的平面或曲面，其与轨道1垂直设置。定向受力部231所在的竖直平面与滚动件24的轴线所在的竖直平面接近设置，从而该定向受力部231和第二支撑部122实现止转配合的同时，弹性锁26可以增加定向位和万向位之间切换的灵活性。

定向受力部231还可以是套设在支撑架23外周的回转体(即轴承)，此时当支撑架23与第二支撑部122相抵时，摩擦力较小，对装置的磨损减少。

一种AGV载物车，包括车体，车体的底面连接有上述的定向、万向自动切换车轮装置，具体的，轨道1的连接板13通过螺丝固定连接在车体底部。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种定向、万向自动切换车轮装置，其特征在于：包括两端分别设有第一支撑部(11)和第二支撑部(122)的轨道(1)、可沿轨道(1)水平移动的滑行组件及锁止机构，所述滑行组件包括可沿轨道(1)水平移动的滑块(21)、通过回转轴(22)转动连接于滑块(21)的支撑架(23)及连接于支撑架(23)的滚动件(24)；所述支撑架(23)具有定向位和万向位，于定向位时，所述支撑架(23)与锁止机构止转配合，轨道(1)带动滚动件(24)沿第一方向同步定向行驶；于万向位时，所述支撑架(23)脱离锁止机构，滚动件(24)可沿周向自由转动；于定向位时改变行进方向，轨道(1)向与第一方向相反的第二方向移动，直至支撑架(23)脱离锁止机构的锁止，滚动件(24)可自定向位回转切换至万向位,此时滑块(21)与第一支撑部(11)相抵；于万向位时改变行进方向，轨道(1)沿第一方向移动至支撑架(23)与第二支撑部(122)相抵，滚动件(24)沿回转轴(22)周向转动至平行于第一方向，支撑架(23)与锁止机构止转配合，回复定向位。

2.根据权利要求1所述的定向、万向自动切换车轮装置，其特征在于：所述锁止机构包括设于轨道(1)端部下方的锁止凸部(12)，形成于锁止凸部(12)上的限位槽(121)，与支撑架(23)相连的基座(25)及设于基座(25)内的弹性锁(26)，所述锁止凸部(12)的端面形成所述第二支撑部(122)；于定向位时，所述弹性锁(26)卡设于限位槽(121)内。

3.根据权利要求2所述的定向、万向自动切换车轮装置，其特征在于：所述锁止凸部(12)两侧壁形成便于弹性锁(26)滑入限位槽(121)的弧形面(123)。

4.根据权利要求2所述的定向、万向自动切换车轮装置，其特征在于：所述锁止凸部(12)底面凹陷形成便于弹性锁(26)脱离限位槽(121)的引导面(124)，该引导面(124)自限位槽(121)的端部向两侧扩张延伸。

5.根据权利要求1或2所述的定向、万向自动切换车轮装置，其特征在于：所述锁止机构包括设于支撑架(23)圆形外壁上的定向受力部(231)和设于轨道(1)端部下方的锁止凸部(12)，所述锁止凸部(12)的侧面形成所述第二支撑部(122)，所述定向受力部(231)与第二支撑部(122)止转配合。

6.根据权利要求5所述的定向、万向自动切换车轮装置，其特征在于：所述定向受力部(231)与轨道(1)垂直设置，其所在的竖直平面靠近滚动件(24)的轴线所在竖直平面设置。

7.根据权利要求5所述的定向、万向自动切换车轮装置，其特征在于：所述定向受力部(231)为套设于支撑架(23)圆形外壁上的回转体。

8.根据权利要求2所述的定向、万向自动切换车轮装置，其特征在于：所述第一方向为轨道(1)向远离锁止凸部(12)延伸的长度方向。

9.根据权利要求8所述的定向、万向自动切换车轮装置，其特征在于：于定向位时，所述滚动件(24)与轨道(1)长度延伸方向平行。

10.根据权利要求1所述的定向、万向自动切换车轮装置，其特征在于：所述轨道(1)包括连接板(13)、设于连接板(13)底部两侧呈C字型的滑道(14)；所述滑块(21)包括呈U字形的本体(211)、横向穿过本体(211)自由端的转轴(212)及连接于转轴(212)两端的滑轮(213)，所述滑轮(213)可于滑道(14)内水平移动，所述本体(211)和连接板(13)上分别开设有供回转轴(22)穿出的通孔(214、131)。

11.一种AGV载物车，其特征在于：包括车体、连接于车体的如权利要求1-10中任一项所述的定向、万向自动切换车轮装置，所述轨道(1)可拆卸连接于车体的下方。