CN110077995A - 智能叉车 - Google Patents

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CN110077995A CN201910298671.3A CN201910298671A CN110077995A CN 110077995 A CN110077995 A CN 110077995A CN 201910298671 A CN201910298671 A CN 201910298671A CN 110077995 A CN110077995 A CN 110077995A
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crossbeam
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王慰军
杨桂林
张驰
陈庆盈
方灶军
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Abstract

本申请公开了一种智能叉车，包括：车体和货叉，货叉包括：成对对称设置的叉臂，两叉臂相向或相远离移动，两所述叉臂在第一状态和第二状态间切换；两叉臂的受力面平行于车体的水平面时为第一状态，用于抬举货物；两叉臂的受力面垂直于车体的水平面时为第二状态，用于夹取货物。该叉车解决了传统叉车作业功能单一的问题，可根据需要实现抬举货物或夹取货物的作业方式，提高叉车适用范围及作业灵活性。

Description

智能叉车
技术领域
本申请涉及一种可叉取或夹取货物的智能叉车，该智能叉车具备全向移动与自动运行功能，属于叉车领域。
背景技术
传统的叉车一般使用货叉通过叉取货物的形式来进行物料的运送，但当货物的形状复杂或货物上没有可供叉取的结构时，传统叉车无法运送这类货物。此外，传统叉车需要通过左右两侧动力轮做差分运动来实现转向，这种运动方式的缺点是转弯半径较大，不适用于货架密集的狭小空间。
发明内容
根据本申请的一个方面，提供了一种智能叉车，该叉车解决了传统叉车作业功能单一的问题，可根据需要实现抬举货物或夹取货物的作业方式，提高叉车适用范围及作业灵活性。
所述智能叉车，其特征在于，包括：车体和货叉，所述货叉包括：成对对称设置的叉臂，两所述叉臂相向或相远离移动，两所述叉臂在第一状态和第二状态间切换；
两所述叉臂的受力面平行于所述车体的横向面时为所述第一状态，用于抬举货物；
两所述叉臂的受力面垂直于所述车体的横向面时为所述第二状态，用于夹取货物。
可选地，横梁，所述横梁设置于所述车体的取货面上并平行于所述车体的水平面；两所述叉臂沿所述横梁进行相向或相远离移动。
可选地，包括：导轨和滑块，所述导轨设置于所述横梁上；所述滑块设置于所述导轨上，并沿所述导轨滑动，所述货叉安装于所述滑块上。
可选地，所述导轨包括：第一导轨和第二导轨，所述第一导轨和所述第二导轨沿所述横梁纵向相互平行间隔设置；所述滑块跨设于所述第一导轨和所述第二导轨上。
可选地，第一行星减速器和第二行星减速器，所述第一行星减速器的输出轴与所述货叉转动连接，用于驱动所述货叉在所述第一状态和所述第二状态间切换；所述第二行星减速器的输出轴与所述货叉驱动连接，用于驱动两所述叉臂相向或相远离移动。
所述第一行星减速器的输出轴带动所述货叉翻转。
可选地，包括：齿轮、齿条和货叉安装座，所述叉臂安装于所述货叉安装座上；所述齿条安装于所述横梁上；所述第二行星减速器的输出轴与所述齿轮固定连接，所述齿轮与所述齿条啮合并带动所述货叉安装座沿所述齿条移动。
可选地，所述第一行星减速器安装于所述货叉安装座上。
可选地，包括：货叉翻转电机和货叉夹紧电机，所述货叉翻转电机的输出端与所述第一行星减速器输入端相连接；所述货叉夹紧电机输出端与所述第二行星减速器输入端相连接。
可选地，包括：立柱，所述立柱的一端设置于所述车体上为固定端，另一端向所述车体外延伸形成自由端；所述横梁与所述立柱为可移动连接，所述横梁沿所述立柱的纵向上、下移动；所述立柱的自由端绕所述固定端转动。
可选地，所述立柱的中心轴与所述车体的中心轴重合。
可选地，包括：平衡架，所述平衡架成对设置于所述车体的底部外侧面；所述平衡架的一端与所述车体相连接，另一端垂直所述车体向外延伸形成延伸端。
可选地，所述货叉设置于两所述平衡架之间。
可选地，包括：多个动力万向轮和多个辅助万向轮，所述动力万向轮和所述辅助万向轮相互间隔设置于所述车体底面上。
可选地，所述动力万向轮的安装位置构成三角形。
可选地，包括：成对设置的平衡架，所述平衡架一端与所述车体的底部外侧连接，另一端垂直所述车体向外延伸形成延伸端；至少2个所述辅助万向轮分别设置于所述平衡架的延伸端底面上。
可选地，至少2个所述辅助万向轮相对所述平衡架的延伸端对称地设置于所述车体的底面上。
可选地，所述动力万向轮包括：滚轮、轮座和轮架，所述滚轮安装于所述轮架的驱动轴上；所述轮架转动安装于所述轮座下；所述轮座与所述车体相连接；所述轮架的旋转面与所述轮座横向面平行。
可选地，包括：驱动传动系统和转向传动系统，所述驱动传动系统用于驱动所述滚轮转动；所述转向传动系统用于驱动所述滚轮转向。
可选地，所述叉臂包括第一叉臂和第二叉臂，所述第一叉臂和所述第二叉臂的横向移动范围在所述平衡架之间。
可选地，包括：处理模块、控制模块和测距传感器，所述控制模块设置于所述车体内，用于控制所述车体移动；所述测距传感器设置于所述车体外周缘，用于测量所述车体外缘与周围物体的距离；所述处理模块安装于所述车体内，用于根据所述距离向所述控制模块输出控制指令。
本申请能产生的有益效果包括：
1)本申请所提供的智能叉车，可根据货物结构形状调整作业部件，既能对货物实现夹取又能对货物进行叉取作业，能满足适应各种形状复杂货物的搬运。同时还具备全向移动功能，以适应货架密集、空间狭小的作业环境，并可以实现自动运行。
2)本申请所提供的智能叉车，货叉与车体左、右侧的间距可以自动调整，并且保证位置固定，有利于提高物流作业的工作效率。
3)本申请所提供的智能叉车，所用叉车动力轮为万向轮的形式，并且采用主动万向轮和辅助万向轮配合，既能保证叉车的稳定运行，并通过对主动万向轮的两个运动自由度进行协调控制，使得该叉车具备直行、侧行以及原地转向的运动能力，可在狭小空间环境下自由运行，避免与周围环境的碰撞。
4)本申请所提供的智能叉车，通过设置工控机、运动控制卡、激光和超声传感器等元器件实现该叉车无人化自动运行，减少人工控制操作，提高生产效率。
附图说明
图1为本申请一种实施方式中智能叉车立体结构示意图；
图2为本申请一种实施方式中智能叉车仰视示意图；
图3为本申请一种实施方式中货叉叉取货物使用状态示意图；
图4为本申请一种实施方式中货叉翻转90°后，横向夹持货物使用状态示意图；
图5为本申请一种实施方式智能叉车中动力万向轮主视示意图；
图6为本申请一种实施方式智能叉车中动力万向轮内动力传输结构示意图；
部件和附图标记列表：
部件名称 附图标记 部件名称 附图标记
车体 100 齿条 250
平衡架 110 货叉翻转电机 260
立柱 120 第一行星减速器 261
第一叉臂 212 货叉夹紧电机 270
第二叉臂 213 第二行星减速器 271
货叉安装座 211 动力万向轮 310
第一导轨 220 滚轮 311
第二导轨 230 轮座 312
齿轮 240 轮架 313
--- --- 辅助万向轮 332
具体实施方式
下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。
参见图1，本申请提供的智能叉车包括：车体100和货叉，货叉包括：成对对称设置的叉臂，两叉臂相向或相远离移动、在第一状态和第二状态间切换；两叉臂的受力面平行于车体100的水平面时为第一状态，用于抬举货物；两叉臂的受力面垂直于车体100的水平面时为第二状态，用于夹取货物。
参见图3，此时叉臂处于第一状态，可以用于抬举货物。
参见图4，此时叉臂处于第二状态，可以用于夹取货物。
本领域技术人员可根据需要按本领域常用结构设置该叉车的其他结构。在此不累述。
可选地，包括：横梁，横梁设置于车体100的取货面上并平行于车体100的水平面；两叉臂沿横梁进行相向或相远离移动。叉臂通过沿横梁移动，可根据取货需要调整间距，扩宽运用范围。
可选地，包括：导轨和滑块，导轨设置于横梁上；滑块设置于导轨上，并沿导轨滑动，叉臂安装于滑块上。通过设置滑块和导轨，提高叉臂的移动灵活性。
具体地，导轨包括：第一导轨220和第二导轨230，第一导轨220和第二导轨230沿横梁纵向相互平行间隔设置；滑块跨设于第一导轨220和第二导轨230上。
优选地，为了实现第一状态、第二状态的转换，以及叉臂间距的精准调整，包括：第一行星减速器261和第二行星减速器271，所述第一行星减速器261的输出轴与所述货叉转动连接，用于驱动所述货叉在所述第一状态和所述第二状态间切换；所述第二行星减速器271的输出轴与所述货叉驱动连接，用于驱动两所述叉臂相向或相远离移动。
可选地，包括：齿轮、齿条250、货叉安装座211、第一行星减速器261、第二行星减速器271，叉臂安装于货叉安装座211上；齿条250安装于横梁上；第二行星减速器271的输出轴与齿轮固定连接，齿轮与齿条250啮合并带动所述货叉安装座211沿所述齿条250。第二行星减速器271安装于第一行星减速器261外侧。
优选地，为了实现自动可控操作，采用货叉翻转电机260和货叉夹紧电机270，货叉翻转电机260的输出端与第一行星减速器261输入端相连接；货叉夹紧电机270输出端与第二行星减速器271输入端相连接。
可选地，包括：立柱120，立柱120的一端设置于车体100上为固定端，另一端向车体100外延伸形成自由端；横梁与立柱120为可移动连接，横梁沿立柱120的纵向上、下移动；立柱120的自由端绕固定端转动。为了保证叉车整体稳定性，立柱120的中心轴与车体100的中心轴重合。
可选地，为了提高叉车运行平稳性，防止取货后叉车上部重量过大，采用平衡架110，平衡架110成对设置于车体100的底部外侧面；平衡架110的一端与车体100相连接，另一端垂直车体100向外延伸形成延伸端。优选地，货叉设置于两平衡架110之间。
参见图2，优选地，为了提高叉车在狭小空间的运行灵活性，采用多个动力万向轮310和多个辅助万向轮332，动力万向轮310和辅助万向轮332相互间隔设置于车体100底面上。优选地，动力万向轮310的安装位置构成三角形。如图2所示，3个动力万向轮310的位置为等腰三角形。
可选地，成对设置的平衡架110，平衡架110一端与车体100的底部外侧连接，另一端垂直车体100向外延伸形成延伸端；至少2个辅助万向轮332分别设置于平衡架110的延伸端底面上。优选地，至少2个辅助万向轮332相对平衡架110的延伸端对称地设置于车体100的底面上。
参见图5，可选地，动力万向轮310包括：滚轮311、轮座312和轮架313，滚轮311安装于轮架313的驱动轴上；轮架313转动安装于轮座312下；轮座312与车体100相连接；轮架313的旋转面与轮座312横向面平行。
采用驱动传动系统和转向传动系统，驱动传动系统用于驱动滚轮311转动；转向传动系统用于驱动滚轮311转向。本领域技术人员可根据需要，采用本领域常用驱动传动系统和转向传动系统。具体参见图6。
可选地，为提高叉车的自动运行安全性及远程可控性，采用处理模块、控制模块和测距传感器，控制模块设置于车体100内，用于控制车体100移动；测距传感器设置于车体100外周缘，用于测量车体100外缘与周围物体的距离；处理模块安装于车体100内，用于根据距离向控制模块输出控制指令。
实施例
参见图1，一种多功能全向移动智能叉车，包括：车体100、第二导轨230、第一导轨220、齿轮240、齿条250、货叉翻转电机260、货叉夹紧电机270(或货叉间距调整电机)、行星减速器、立柱120、横梁、货叉、货叉安装座211、平衡架110、动力万向轮310和辅助万向轮332。
车体100作为该叉车的底座，为叉车运行提供稳定支撑。为保持叉车拾取货物后的运行平稳性，以下部件均相对立柱120左右对称设置。底座的第一侧面底部对称成对设置平衡架110。平衡架110一端安装于车体100第一侧面，另一端垂直车体100向外延伸。平衡架110延伸端长度长于货叉横向长度。立柱120的中轴线与车体100的纵向中轴线重合。立柱120通过连接件垂直地面安装于车体100上。
立柱120内部设置液压缸，液压缸的驱动力输出端活塞杆与横梁连接。在过液压缸的驱动下，横梁沿立柱120纵向进行往复运动，以改变横梁在立柱120纵向的位置，参见图3～4中的运动方向。同时液压缸驱动横梁进行卸货运动，例如后仰。
横梁朝外的面上设置齿条250、第一导轨220和第二导轨230。第一导轨220和第二导轨230上设置滑块，滑块沿第一导轨220和第二导轨230纵向滑动且跨设于第一导轨220和第二导轨230上。货叉安装座211安装在滑块外表面上，并随滑块沿第一导轨220和第二导轨230滑动。
为保证获取夹取、抬取的可靠性，货叉包括成对设置的第一叉臂212和第二叉臂213。第一叉臂212和第二叉臂213的形状、安装方式、运动方式相同，避免累述仅就第一叉臂212进行详细描述。第一叉臂212的第一面安装于货叉安装座211外端面上，第一叉臂212的第二面与第一面相对，第一叉臂212第二面的下端设置向外延伸的支撑条。支撑条垂直于货叉安装座211。
货叉安装座211包括成对对称设置的第一安装座和第二安装座。第一安装座和第二安装座的安装方式、运动方式相同，避免累述仅就第一安装座进行详细描述。第一安装座与行星减速器相连接。货叉翻转电机260输出端与行星减速器连接。
第一行星减速器261用于控制第一叉臂212进行垂直翻转运动(参见图4中第一叉臂212状态)，安装在第一安装座上。第一行星减速器261的输出轴与第一叉臂212为可转动连接，通过第一行星减速器261控制第一叉臂212绕输出轴转动。
第二行星减速器271用于控制第一叉臂212横向间距，实现对第一叉臂212和第二叉臂213的间距调整或夹紧松开状态调整。第二行星减速器271通过连接件安装在第一安装座上，第二行星减速器271的输出轴上通过连接件安装齿轮240并紧固，齿轮240与横梁表面的齿条250正确啮合。通过转动第二行星减速器271带动齿轮240沿齿条250运动。
第一行星减速器261、第二行星减速器271的输入端上通过连接件分别与货叉翻转电机260、货叉夹紧电机270的驱动输出端相连接。
参见图3～4，货叉翻转电机260用于转换货叉使用状态，叉取和夹取两种使用状态。货叉夹紧电机270用于驱动第一叉臂212、第二叉臂213相向运动或相互远离运动。
参见图2，叉车底部分别设置有3个动力万向轮310和4个辅助万向轮332。辅助万向轮332具有两个随动的运动自由度，可以保证叉车在运行过程中保持整体稳定。辅助万向轮332分别设置在平衡架110以及车体100的底面上，辅助万向轮332在平衡架110以及车体100的安装位置横向对称。在本实施例中，2个辅助万向轮332对称设置于平衡架110延伸端的底面上。另2个辅助万向轮332安装于车体100远离平衡架110延伸端的底面上。
动力万向轮310安装于车体100底面上位置关系构成三角形。本实施例中，2个动力万向轮310相对设置于平衡架110与车体100连接端附近，另一个动力万向轮310安装于车体100远离平衡架110端的中间。按本实施例中方式安装动力万向轮310和辅助万向轮332能有效保证叉车的运动安全性和灵活性。
动力万向轮310具有两个可以主动控制的运动自由度，可以为叉车运行提供动力并且切换运动方向。3个动力万向轮310结构相同，以下仅就其中一个结构进行详细描述。
参见图5～6，动力万向轮310包括：驱动电机、转向电机、滚轮311、转向传动系统、驱动传动系统、轮架313和轮座312。驱动电机、转向电机分别间隔安装于轮座312顶面上。滚轮311套设于轮座312下方的轮架313上。轮架313和轮座312为转动连接。
转向电机通过转向传动系统控制滚轮311转向。驱动电机通过驱动传动系统驱动滚轮311运动。参见图6，转向传动系统和驱动传动系统包括多个内部各传动齿轮240。驱动电机的输出轴与输出齿轮240连接，通过多个齿轮240相互配合，驱动电机产生的驱动力驱动滚轮311的动力输出轴转动。转向电机的输出轴与输出齿轮240连接，输出齿轮240与其他齿轮240配合，将转向电机的动力控制轮座312的转动。通过驱动电机和转向电机的协调控制，就可以使叉车实现直行、侧行、斜行和原定转向等运动。
在车体100内部设置有工控机、运动控制卡等元器件，车体100四周设置用于测量车体100与周围障碍物间距的超声传感器，后端设置有激光传感器。其中工控机和运动控制卡用于远程控制叉车运动和作业，使叉车具备自动运行的功能，超声传感器和激光传感器可以使叉车具备自主避障功能。
使用中，当需要实现传统叉车的叉取货物功能时，翻转电机控制货叉处于水平位置，间距调整电机根据货物具体尺寸大小控制货叉达到合适的间距，立柱120内部液压缸活塞杆调节货叉的高度及其与车体100的夹角。使横梁上升或下降到合适的高度，通过控制三个动力万向轮310选取最优的运动轨迹进而控制叉车移动到作业位置，对货物进行叉取作业。
当需要实现夹取货物的功能时，翻转电机控制货叉翻转90度，间距调整电机控制货叉左右移动到合适的尺寸，立柱120内部液压缸活塞杆的位置，使横梁上升或下降到合适的高度，通过控制三个动力万向轮310选取最优的运动轨迹进而控制叉车移动到作业位置，对货物进行夹取作业。
以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (10)

1.一种智能叉车，其特征在于，包括：车体和货叉，所述货叉包括：成对对称设置的叉臂，两所述叉臂相向或相远离移动，两所述叉臂在第一状态和第二状态间切换；
两所述叉臂的受力面平行于所述车体的水平面时为所述第一状态，用于抬举货物；
两所述叉臂的受力面垂直于所述车体的水平面时为所述第二状态，用于夹取货物。
2.根据权利要求1所述的智能叉车，其特征在于，包括：横梁，所述横梁设置于所述车体的取货面上并平行于所述车体的水平面；两所述叉臂沿所述横梁进行相向或相远离移动；
优选地，包括：平衡架，所述平衡架成对设置于所述车体的底部外侧面；所述平衡架的一端与所述车体相连接，另一端垂直所述车体向外延伸形成延伸端；
优选地，包括：多个动力万向轮和多个辅助万向轮，所述动力万向轮和所述辅助万向轮相互间隔设置于所述车体底面上；
优选地，包括：处理模块、控制模块和测距传感器，所述控制模块设置于所述车体内，用于控制所述车体移动；所述测距传感器设置于所述车体外周缘，用于测量所述车体外缘与周围物体的距离；所述处理模块安装于所述车体内，用于根据所述距离向所述控制模块输出控制指令。
3.根据权利要求2所述的智能叉车，其特征在于，包括：导轨和滑块，所述导轨设置于所述横梁上；
所述滑块设置于所述导轨上，并沿所述导轨滑动，所述货叉安装于所述滑块上；
优选地，包括：第一行星减速器和第二行星减速器，所述第一行星减速器的输出轴与所述货叉转动连接，用于驱动所述货叉在所述第一状态和所述第二状态间切换；
所述第二行星减速器的输出轴与所述货叉驱动连接，用于驱动两所述叉臂相向或相远离移动；
优选地，包括：立柱，所述立柱的一端设置于所述车体上为固定端，另一端向所述车体外延伸形成自由端；所述横梁与所述立柱为可移动连接，所述横梁沿所述立柱的纵向上、下移动；所述立柱的自由端绕所述固定端转动；
优选地，包括：成对设置的平衡架，所述平衡架一端与所述车体的底部外侧连接，另一端垂直所述车体向外延伸形成延伸端；至少2个所述辅助万向轮分别设置于所述平衡架的延伸端底面上；
优选地，所述动力万向轮的安装位置构成三角形；
优选地，所述动力万向轮包括：滚轮、轮座和轮架，所述滚轮安装于所述轮架的驱动轴上；所述轮架转动安装于所述轮座下；所述轮座与所述车体相连接；所述轮架的旋转面与所述轮座横向面平行。
4.根据权利要求3所述的智能叉车，其特征在于，所述导轨包括：第一导轨和第二导轨，所述第一导轨和所述第二导轨沿所述横梁纵向相互平行间隔设置；所述滑块跨设于所述第一导轨和所述第二导轨上。
5.根据权利要求3所述的智能叉车，其特征在于，包括：齿轮、齿条和货叉安装座，所述叉臂安装于所述货叉安装座上；
所述齿条安装于所述横梁上；
所述第二行星减速器的输出轴与所述齿轮固定连接，所述齿轮与所述齿条啮合并带动所述货叉安装座沿所述齿条移动；
优选地，包括：货叉翻转电机和货叉夹紧电机，所述货叉翻转电机的输出端与所述第一行星减速器输入端相连接；所述货叉夹紧电机输出端与所述第二行星减速器输入端相连接。
6.根据权利要求5所述的智能叉车，其特征在于，所述第一行星减速器安装于所述货叉安装座上。
7.根据权利要求3所述的智能叉车，其特征在于，所述立柱的中心轴与所述车体的中心轴重合；
优选地，所述货叉设置于两所述平衡架之间。
8.根据权利要求3所述的智能叉车，其特征在于，至少2个所述辅助万向轮相对所述平衡架的延伸端对称地设置于所述车体的底面上。
9.根据权利要求3所述的智能叉车，其特征在于，包括：驱动传动系统和转向传动系统，所述驱动传动系统用于驱动所述滚轮转动；所述转向传动系统用于驱动所述滚轮转向。
10.根据权利要求2所述的智能叉车，其特征在于，所述叉臂包括第一叉臂和第二叉臂，所述第一叉臂和所述第二叉臂的横向移动范围在所述平衡架之间。
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