CN110171301B - 一种精准归位的往返小车 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种精准归位的往返小车，包括车体，与车体结合设置的驱动组件、换向组件以及控制组件，控制组件与驱动组件及换向组件电连接，控制组件包括电源、开关组以及齿轮计数组件，开关组与换向组件及齿轮计数组件结合设置，齿轮计数组件与驱动组件结合设置，电源通过开关组与驱动组件电连接，换向组件与障碍物作用后，改变电源与驱动组件的电路连接，改变往返小车的运行方向，且齿轮计数组件控制往返小车的运行距离，保证往返小车精准归位。
Description
技术领域
本发明涉及机械自动化技术领域，更准确的说涉及一种精准归位的往返小车。
背景技术
在工业生产、科研教学等领域经常会遇到需要沿产线或设定路线往返的小车，例如产线上往返运送物料的小车，沿作用面往返清洁的清洁小车，教学中实验训练用的往返小车等。现有技术中为了实现小车的往复运动，通常采用铺设轨道，将小车与轨道结合设置，小车沿轨道往复运动的形式，这种方式广泛应用于生产加工领域，具有往返路径固定，不易产生偏差的优点，但是铺设轨道会造成制造维护成本的提高，轨道也会占用更多的空间，影响其他设备的设置以及人员的通行，此外，轨道结构限定了小车的行程，无法适应应用过程中行程的变动，适用性较差。现有技术中为了不使用轨道结构实现小车的往返，存在采用图像识别配合地表贴条的形式，小车上安装图像识别装置，地表沿小车的理想行进轨道贴有可被图像识别装置识别出的贴条，小车在行进过程中通过图像识别装置反馈的信息调整其行进方向，小车到达贴条尽头时转向返回。采用图像识别配合地表贴条的形式，能够避免因铺设轨道造成的空间占用及成本提高，但是图像识别算法复杂，图像识别装置成本较高，为了实现转向返回所需的算法更加复杂，且图像识别装置的形式在识别循迹过程中容易因贴条的污损等出现误判的情况，造成小车偏离轨道，运行过程稳定性无法保障。综上，现有技术的往返小车无法采用简单的结构实现平稳的运行和换向。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种精准归位的往返小车，包括车体，与车体结合设置的驱动组件、换向组件以及控制组件，控制组件与驱动组件及换向组件电连接，控制组件包括电源、开关组以及齿轮计数组件，开关组与换向组件及齿轮计数组件结合设置，齿轮计数组件与驱动组件结合设置，电源通过开关组与驱动组件电连接，换向组件与障碍物作用后，改变电源与驱动组件的电路连接，改变往返小车的运行方向，且齿轮计数组件控制往返小车的运行距离，保证往返小车精准归位。
为了达到上述目的，本发明提供一种精准归位的往返小车，包括一车体，与所述车体结合设置的一驱动组件、一换向组件以及一控制组件，所述控制组件与所述驱动组件电连接，所述车体包括一车板、一前轮组件以及一后轮组件，所述前轮组件和所述后轮组件安装在所述车板的同一面，且所述前轮组件与所述后轮组件平行设置，所述后轮组件与所述驱动组件结合设置，所述换向组件安装在所述车板远离所述前轮组件和所述后轮组件的一面，安装所述换向组件的车板面为顶面，安装所述前轮组件和所述后轮组件车板面为底面，所述控制组件包括一开关组以及一齿轮计数组件，所述开关组与所述换向组件及所述齿轮计数组件结合设置，且所述齿轮计数组件与所述驱动组件结合设置。
优选地，所述驱动组件包括一电机组件、一蜗杆轴支座、一联轴器、一主动齿轮以及一蜗杆组件，所述电机组件包括一电机支座和一电机，所述电机支座与所述底面固定连接，所述电机与所述电机支座固定连接，所述蜗杆轴支座与所述电机支座相邻设置，所述蜗杆轴支座和所述电机支座之间设置所述联轴器，所述联轴器连接所述电机和所述蜗杆组件，所述蜗杆组件包括一蜗杆轴和一蜗杆，所述蜗杆轴与所述联轴器连接，所述蜗杆轴上环绕设置所述主动齿轮和所述蜗杆，所述蜗杆设置在所述主动齿轮远离所述蜗杆轴支座的一端。
优选地，所述后轮组件包括两个后轴座、一后轮轴以及两个后轮，两个所述后轴座平行设置在所述车板侧部，所述后轮轴可转动的穿过两个所述后轴座，且所述后轮轴两端分别连接两个所述后轮，所述后轮轴上固定连接一从动齿轮，所述主动齿轮与所述从动齿轮啮合。
优选地，所述换向组件包括若干个结构相同的换向支座、一换向板、一换向主轴以及两个换向导柱，若干所述换向支座设置在所述顶面，所述换向主轴可滑动的穿过两个所述换向支座，所述换向主轴远离所述后轮组件的一端连接所述换向板的中部，所述换向板两端连接两个所述换向导柱，两个所述换向导柱与所述换向主轴平行，且两个所述换向导柱分别通过若干所述换向支座与所述车板可滑动的连接。
优选地，所述控制组件包括一电源组、一磁铁换向开关、一行程开关、一齿轮计数组件以及一总开关组，所述电源组设置在所述底面与所述车板连接，所述磁铁换向开关设置在所述顶面与所述车板连接，且所述磁铁换向开关与所述换向主轴结合设置，所述换向主轴运动过程中改变所述磁铁换向开关的状态，所述行程开关及所述齿轮计数组件均设置在所述车板底面与所述车板连接，且所述齿轮计数组件与所述行程开关结合设置，所述齿轮计数组件运行过程中改变所述行程开关的状态，所述齿轮计数组件与所述蜗杆结合设置，所述蜗杆旋转过程中改变所述齿轮计数组件的运行状态。
优选地，所述电源组包括一正转电源和一反转电源，所述正转电源及所述反转电源并联的与所述电机连接，所述正转电源及所述反转电源均通过所述总开关组及所述磁铁换向开关与所述电机连接，且所述反转电源还通过所述行程开关与所述电机连接。
优选地，所述磁铁换向开关包括一前板组件、一后板组件以及一导电片， 所述前板组件和所述后板组件平行设置，所述前板组件设置在所述换向板和所述后板组件之间，所述导电片设置在所述前板组件和所述后板组件之间，且所述导电片与所述前板组件及所述后板组件平行，所述换向主轴可滑动的穿过所述前板组件及所述后板组件中部，同时所述换向主轴穿过所述导电片的中部，且所述导电片与所述换向主轴固定连接，所述换向主轴滑动过程中，所述导电片在所述前板组件和所述后板组件之间移动。
优选地，所述前板组件朝向所述导电片的一面设置两个前板磁铁，所述后板组件朝向所述导电片的一面设置两个后板磁铁。
优选地，所述齿轮计数组件包括一蜗轮轴、一蜗轮以及一定距档杆，所述蜗轮轴可转动的设置在所述车板底面，所述蜗轮轴轴向与所述车板的平面平行，且所述蜗轮轴轴向与所述蜗杆轴的轴向垂直，所述蜗轮与所述蜗轮轴固定连接，所述蜗轮与所述蜗杆啮合设置，所述定距档杆与所述蜗轮轴平行，所述定距档杆与所述蜗轮连接，且所述定距档杆沿远离所述蜗轮的方向延伸，所述行程开关与所述定距档杆对位设置，所述定距档杆转动过程中压紧或松开所述行程开关，当所述定距档杆压紧所述行程开关时，所述行程开关断开，当所述定距档杆松开所述行程开关时，所述行程开关导通。
优选地，所述车板具有一通孔，所述通孔开口位置为所述蜗轮对应位置。
与现有技术相比，本发明公开的一种精准归位的往返小车的优点在于：小车通过机械检测的方式实现换向，运行和换向过程稳定的同时降低了生产成本；通过齿轮计数组件可以提高小车运行距离的测量精度，且通过设置定距档杆可以方便的实现小车运行归位，无需导轨即可实现小车的精准往返。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
如图1所示为本发明一种精准归位的往返小车的顶面视角结构示意图。
如图2所示为本发明一种精准归位的往返小车的底面视角结构示意图。
如图3所示为本发明一种精准归位的往返小车的驱动组件的底面视角结构示意图。
如图4所示为本发明一种精准归位的往返小车的驱动组件的顶面视角结构示意图。
如图5所示为本发明一种精准归位的往返小车的控制组件的电路连接示意图。
实施方式
结合图1和图2可见，本申请的一种精准归位的往返小车包括一车体10、一驱动组件20、一换向组件30以及一控制组件40，所述驱动组件20、所述换向组件30、所述控制组件40均与所述车体10结合安装。所述车体10进一步包括一车板11、一前轮组件12以及一后轮组件13，所述前轮组件12和所述后轮组件13安装在所述车板11的同一面，且所述前轮组件12与所述后轮组件13平行设置，所述后轮组件13与所述驱动组件20结合设置，所述驱动组件20驱动所述后轮组件13。所述换向组件30安装在所述车板11远离所述前轮组件12和所述后轮组件13的一面为所述车板11的顶面，安装所述前轮组件12和所述后轮组件13的一面为所述车板11的底面。
具体的，所述前轮组件12包括两个前轴座121、一前轮轴122以及两个前轮123，两个所述前轴座121平行设置在所述车板11侧部，所述前轮轴122可转动的穿过两个所述前轴座121，且所述前轮轴122两端分别连接两个所述前轮123。所述后轮组件13包括两个后轴座131、一后轮轴132以及两个后轮133，两个所述后轴座131平行设置在所述车板11侧部，所述后轮轴132可转动的穿过两个所述后轴座131，且所述后轮轴132两端分别连接两个所述后轮133。所述后轮轴132上固定连接一从动齿轮1321，所述从动齿轮1321位于两个所述后轴座131之间。所述驱动组件20与所述从动齿轮1321结合设置，所述驱动组件20通过所述从动齿轮1321驱动所述后轮轴132转动，进而驱动所述精准归位的往返小车运行。
结合图3和图4可见，所述驱动组件20包括一电机组件21、一蜗杆轴支座22、一联轴器23、一主动齿轮24以及一蜗杆组件25。所述电机组件21包括一电机支座211和一电机212，所述电机支座211与所述车板11的底面固定连接，所述电机212与所述电机支座211固定连接，且所述电机212的转轴与所述后轮轴132的转轴平行。所述蜗杆轴支座22与所述电机支座211相邻设置，所述蜗杆轴支座22和所述电机支座211之间设置所述联轴器23，所述联轴器23与所述蜗杆轴支座22及所述电机支座211连接，所述联轴器23连接所述电机212和所述蜗杆组件25，所述电机212通过所述联轴器23驱动所述蜗杆组件25转动。所述蜗杆组件25包括一蜗杆轴251和一蜗杆252，所述蜗杆轴251与所述电机212的转轴同轴，且所述蜗杆轴251与所述联轴器23连接。所述蜗杆轴251上环绕设置所述主动齿轮24和所述蜗杆252，所述主动齿轮24靠近所述蜗杆轴支座22设置，所述蜗杆252设置在所述主动齿轮24远离所述蜗杆轴支座22的一端。所述主动齿轮24与所述从动齿轮1321啮合，当所述主动齿轮24在所述电机212驱动下转动时，所述主动齿轮24驱动所述从动齿轮1321转动。
如图1所示，所述换向组件30包括若干个结构相同的换向支座31、一换向板32、一换向主轴33以及两个换向导柱34，若干所述换向支座31设置在所述车板11顶面的所述前轮组件12的一端。所述换向主轴33可滑动的穿过两个所述换向支座31，所述换向主轴33的滑动方向为所述精准归位的往返小车的移动方向。所述换向主轴33远离所述后轮组件13的一端连接所述换向板32的中部，所述换向板32两端连接两个所述换向导柱34，两个所述换向导柱34与所述换向主轴33平行设置，且两个所述换向导柱34分别通过若干所述换向支座31与所述车板11可滑动的连接。两个所述换向导柱34与所述换向板32同步移动，防止所述换向板32在移动过程中产生歪斜。
结合图1至图5，所述控制组件40包括一电源组41、一导线槽42、一磁铁换向开关43、一行程开关44、一齿轮计数组件45以及一总开关组46。所述电源组41设置在所述车板11底面与所述车板11连接；所述导线槽42设置在所述车板11底面与所述车板11连接；所述磁铁换向开关43设置在所述车板11顶面与所述车板11连接，且所述磁铁换向开关43与所述换向主轴33结合设置，所述换向主轴33运动过程中改变所述磁铁换向开关的状态；所述行程开关44及所述齿轮计数组件45均设置在所述车板11底面与所述车板11连接，且所述齿轮计数组件45与所述行程开关44结合设置，所述齿轮计数组件45运行过程中改变所述行程开关44的状态，所述齿轮计数组件45同时与所述蜗杆252结合设置，所述蜗杆252旋转过程中改变所述齿轮计数组件45的运行状态。
如图5所示，所述电源组41包括一正转电源411和一反转电源412，当所述正转电源411与所述电机212连通时，所述电机212正转，所述精准归位的往返小车沿从所述后轮组件13向所述前轮组件12的方向运动；当所述反转电源412与所述电机212连通时，所述电机212反转，所述精准归位的往返小车沿从所述前轮组件12向所述后轮组件13的方向运动。所述正转电源411及所述反转电源412通过导线并联的与所述电机212连接，所述正转电源411及所述反转电源412均通过所述总开关组46及所述磁铁换向开关43与所述电机212连接，且所述反转电源412还通过所述行程开关44与所述电机212连接。所述磁铁换向开关43具有两个静止状态，分别对应所述正转电源411与所述电机212连接以及所述反转电源412与所述电机212连接。所述总开关组46同时控制所述正转电源411及所述反转电源412与所述电机212连接。所述行程开关44仅控制所述反转电源412与所述电机212的连接。所述控制组件40中的导线均设置在所述导线槽42内部，保护导线，并防止导线掉落影响小车运行。
具体的，如图1所示，所述磁铁换向开关43包括一前板组件431、一后板组件432以及一导电片433， 所述前板组件431和所述后板组件432平行设置，所述前板组件431设置在所述换向板32和所述后板组件432之间，所述导电片433设置在所述前板组件431和所述后板组件432之间，且所述导电片433与所述前板组件431及所述后板组件432平行。所述换向主轴33可滑动的穿过所述前板组件431及所述后板组件432中部，同时所述换向主轴33穿过所述导电片433的中部，且所述导电片433与所述换向主轴33固定连接，所述换向主轴33滑动过程中，所述导电片433在所述前板组件431和所述后板组件432之间移动。所述前板组件431及所述后板组件432分别对应所述磁铁换向开关43控制所述正转电源411及所述反转电源412与所述电机212连接的通路。即当所述导电片433与所述前板组件431接触时，所述磁铁换向开关43控制所述正转电源411与所述电机212的连接通路导通，所述反转电源412与所述电机212的连接通路不通；当所述导电片433与所述后板组件432接触时，所述磁铁换向开关43控制所述反转电源412与所述电机212的连接通路导通，所述正转电源411与所述电机212的连接通路不通。更进一步的，所述前板组件431朝向所述导电片433的一面设置两个前板磁铁4311，所述后板组件432朝向所述导电片433的一面设置两个后板磁铁4321。通过设置所述前板磁铁4311及所述后板磁铁4321可以保证所述导电片433与所述前板组件431或所述后板组件432接触后不易脱离，保证了电路连接的稳定性，进而保证了所述精准归位的往返小车运行的稳定性。
参考图2至图4，所述行程开关44可转动的设置在所述车板11底面。所述齿轮计数组件45包括一蜗轮轴451、一蜗轮452以及一定距档杆453，所述蜗轮轴451通过所述蜗杆轴支座22可转动的设置在所述车板11底面，所述蜗轮轴451轴向与所述车板11的平面平行，且所述蜗轮轴451轴向与所述蜗杆轴251的轴向垂直。所述蜗轮452环绕所述蜗轮轴451与所述蜗轮轴451固定连接，所述蜗轮452与所述蜗杆252啮合设置，所述蜗杆252转动时，所述蜗轮452受其驱动转动，优选所述蜗轮452与所述蜗杆252的减速比为1：50。所述定距档杆453与所述蜗轮轴451平行，所述定距档杆453与所述蜗轮252连接，且所述定距档杆453沿远离所述蜗轮252的方向延伸。所述行程开关44与所述定距档杆453对位设置，所述定距档杆453转动过程中压紧或松开所述行程开关44，当所述定距档杆453压紧所述行程开关44时，所述行程开关44断开，当所述定距档杆453松开所述行程开关44时，所述行程开关44导通。且所述定距档杆453仅在一个固定点位压紧所述行程开关44。
更进一步的，所述车板11具有一通孔111，所述通孔111开口位置为所述蜗轮452对应位置，针对所述蜗轮452较大的情况，可保证所述蜗轮452顺畅转动。所述精准归位的往返小车中的非标异形件采用3D打印的尼龙材料制成。在减轻重量、降低成本、便于加工的同时也可以满足其的强度要求。
本申请的精准归位的往返小车在运行时，初始状态下所述导电片433与所述前板组件431连接，所述定距档杆453压紧所述行程开关44；此时导通所述总开关组46，所述正转电源411与所述电机212导通，所述电机212开始正转，带动所述后轮组件13同步转动，同时通过所述蜗杆组件25带动所述蜗轮452转动，所述定距档杆453松开所述行程开关44，并开始环绕所述蜗轮轴451转动；当所述往返小车通过所述换向组件30接触到障碍物时，所述换向板32在障碍物和小车推力的作用下向所述车板11方向移动，通过所述换向主轴33推动所述导电片433与所述后板组件432接触，导通所述反转电源412和所述电机，断开所述正转电源411与所述电机212的通路，所述电机212开始反转，带动所述后轮组件13同步转动，同时通过所述蜗杆组件25带动所述蜗轮452反向转动，直至所述定距档杆453转动至压紧所述行程开关44，断开所述反转电源412与所述电机212的通路，此时正转电源411及所述反转电源412均不与所述电机212连通，所述精准归位的往返小车停止运动，且由于所述定距档杆453正反向转动的距离相同，能够保证所述精准归位的往返小车正向和反向移动的距离相同。针对所述精准归位的往返小车往返距离长短的要求不同，可通过更换不同齿数的蜗轮来适配。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (5)
1.一种精准归位的往返小车，其特征在于，包括一车体，与所述车体结合设置的一驱动组件、一换向组件以及一控制组件，所述控制组件与所述驱动组件电连接，所述车体包括一车板、一前轮组件以及一后轮组件，所述前轮组件和所述后轮组件安装在所述车板的同一面，且所述前轮组件与所述后轮组件平行设置，所述后轮组件与所述驱动组件结合设置，所述换向组件安装在所述车板远离所述前轮组件和所述后轮组件的一面，安装所述换向组件的车板面为顶面，安装所述前轮组件和所述后轮组件车板面为底面，所述控制组件包括一开关组以及一齿轮计数组件，所述开关组与所述换向组件及所述齿轮计数组件结合设置，且所述齿轮计数组件与所述驱动组件结合设置；
所述驱动组件包括一电机组件、一蜗杆轴支座、一联轴器、一主动齿轮以及一蜗杆组件，所述电机组件包括一电机支座和一电机，所述电机支座与所述底面固定连接，所述电机与所述电机支座固定连接，所述蜗杆轴支座与所述电机支座相邻设置，所述蜗杆轴支座和所述电机支座之间设置所述联轴器，所述联轴器连接所述电机和所述蜗杆组件，所述蜗杆组件包括一蜗杆轴和一蜗杆，所述蜗杆轴与所述联轴器连接，所述蜗杆轴上环绕设置所述主动齿轮和所述蜗杆，所述蜗杆设置在所述主动齿轮远离所述蜗杆轴支座的一端；
所述换向组件包括若干个结构相同的换向支座、一换向板、一换向主轴以及两个换向导柱，若干所述换向支座设置在所述顶面，所述换向主轴可滑动的穿过两个所述换向支座，所述换向主轴远离所述后轮组件的一端连接所述换向板的中部，所述换向板两端连接两个所述换向导柱，两个所述换向导柱与所述换向主轴平行，且两个所述换向导柱分别通过若干所述换向支座与所述车板可滑动的连接；
所述控制组件包括一电源组、一磁铁换向开关、一行程开关、一齿轮计数组件以及一总开关组，所述电源组设置在所述底面与所述车板连接，所述磁铁换向开关设置在所述顶面与所述车板连接，且所述磁铁换向开关与所述换向主轴结合设置，所述换向主轴运动过程中改变所述磁铁换向开关的状态，所述行程开关及所述齿轮计数组件均设置在所述车板底面与所述车板连接，且所述齿轮计数组件与所述行程开关结合设置，所述齿轮计数组件运行过程中改变所述行程开关的状态，所述齿轮计数组件与所述蜗杆结合设置，所述蜗杆旋转过程中改变所述齿轮计数组件的运行状态；
所述磁铁换向开关包括一前板组件、一后板组件以及一导电片，所述前板组件和所述后板组件平行设置，所述前板组件设置在所述换向板和所述后板组件之间，所述导电片设置在所述前板组件和所述后板组件之间，且所述导电片与所述前板组件及所述后板组件平行，所述换向主轴可滑动的穿过所述前板组件及所述后板组件中部，同时所述换向主轴穿过所述导电片的中部，且所述导电片与所述换向主轴固定连接，所述换向主轴滑动过程中，所述导电片在所述前板组件和所述后板组件之间移动；
所述齿轮计数组件包括一蜗轮轴、一蜗轮以及一定距档杆，所述蜗轮轴可转动的设置在所述车板底面，所述蜗轮轴轴向与所述车板的平面平行，且所述蜗轮轴轴向与所述蜗杆轴的轴向垂直，所述蜗轮与所述蜗轮轴固定连接，所述蜗轮与所述蜗杆啮合设置，所述定距档杆与所述蜗轮轴平行，所述定距档杆与所述蜗轮连接，且所述定距档杆沿远离所述蜗轮的方向延伸，所述行程开关与所述定距档杆对位设置，所述定距档杆转动过程中压紧或松开所述行程开关，当所述定距档杆压紧所述行程开关时，所述行程开关断开，当所述定距档杆松开所述行程开关时，所述行程开关导通。
2.如权利要求1所述的精准归位的往返小车，其特征在于，所述后轮组件包括两个后轴座、一后轮轴以及两个后轮，两个所述后轴座平行设置在所述车板侧部，所述后轮轴可转动的穿过两个所述后轴座，且所述后轮轴两端分别连接两个所述后轮，所述后轮轴上固定连接一从动齿轮，所述主动齿轮与所述从动齿轮啮合。
3.如权利要求1所述的精准归位的往返小车，其特征在于，所述电源组包括一正转电源和一反转电源，所述正转电源及所述反转电源并联的与所述电机连接，所述正转电源及所述反转电源均通过所述总开关组及所述磁铁换向开关与所述电机连接，且所述反转电源还通过所述行程开关与所述电机连接。
4.如权利要求1所述的精准归位的往返小车，其特征在于，所述前板组件朝向所述导电片的一面设置两个前板磁铁，所述后板组件朝向所述导电片的一面设置两个后板磁铁。
5.如权利要求1所述的精准归位的往返小车，其特征在于，所述车板具有一通孔，所述通孔开口位置为所述蜗轮对应位置。
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