CN110294054A - 新型电动剪叉举升机构及自动导引运输车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新型电动剪叉举升机构及自动导引运输车。该新型电动剪叉举升机构，包括底座(100)，设于所述底座(100)上的驱动结构(200)，与所述驱动结构(200)连接的丝杆螺母传动结构(300)，以及与所述丝杆螺母传动结构(300)铰接的举升架结构；所述举升架结构包括铰接于所述底座(100)上的举升架主体(500)，铰接于所述举升架主体(500)和所述丝杆螺母传动结构(300)之间的举升架推杆(400)，以及铰接于所述举升架主体(500)顶部的顶板(600)。本发明提供的方案，可实现结构的小型化、轻量化、静音环保的要求，可满足小型化集成的需求。

Description

新型电动剪叉举升机构及自动导引运输车
技术领域
本发明涉及自动运输设备技术领域，特别是涉及一种新型电动剪叉举升机构及自动导引运输车。
背景技术
剪叉举升机构中，大多利用液压推杆结构对剪叉臂杆进行举升。该类剪叉举升机构虽然举升力较强，但由于液压推杆结构需要有液压缸和管道配合，会导致结构庞大笨重，运行过程中噪音巨大，而且基本存在液压油渗漏的问题，无法解决小型化，轻量化，静音环保的要求，尤其满足不了当前智能AGV(Automated Guided Vehicle，自动导引运输车)小型集成化的需求。
发明内容
基于此，本发明提供一种新型电动剪叉举升机构及自动导引运输车，可实现结构的小型化、轻量化、静音环保的要求，可满足小型化集成的需求。
为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：
一种新型电动剪叉举升机构，包括底座，设于所述底座上的驱动结构，与所述驱动结构连接的丝杆螺母传动结构，以及与所述丝杆螺母传动结构铰接的举升架结构；
所述举升架结构包括铰接于所述底座上的举升架主体，铰接于所述举升架主体和所述丝杆螺母传动结构之间的举升架推杆，以及铰接于所述举升架主体顶部的顶板；
所述举升架主体包括铰接于所述底座上的主动剪叉臂杆，铰设于所述底座上的从动剪叉臂杆，以及铰接所述主动剪叉臂杆和所述从动剪叉臂杆的叉臂铰接轴，所述顶板铰接于所述主动剪叉臂杆顶部和所述从动剪叉臂杆顶部；
所述举升架推杆包括铰接于所述丝杆螺母传动结构上的叉臂推杆，以及铰接所述叉臂推杆和所述主动剪叉臂杆的推杆铰接轴；
其中，所述叉臂铰接轴的轴线位于所述主动剪叉臂杆的中心线的下侧和所述从动剪叉臂杆的中心线的下侧，所述推杆铰接轴位于所述主动剪叉臂杆的中心线的上侧。
可选地，所述主动剪叉臂杆包括主动杆主体，以及突出于所述主动杆主体上侧的第一连接凸起，所述推杆铰接轴设于所述第一连接凸起处。
可选地，所述主动剪叉臂杆还包括突出于所述主动杆主体下侧的第二连接凸起；
所述从动剪叉臂杆包括从动杆主体，以及突出于所述从动杆主体下侧的第三连接凸起，所述叉臂铰接轴设于所述第二连接凸起和所述第三连接凸起处。
可选地，当所述举升架结构处于折叠状态时，所述推杆铰接轴的轴线位于第一平面上；
其中，所述第一平面为铰接所述从动剪叉臂杆与所述顶板的铰接轴的轴线和铰接所述主动剪叉臂杆与所述顶板的铰接轴的轴线共同所在平面。
可选地，当所述举升架结构处于折叠状态时，所述叉臂铰接轴的轴线位于第二平面上；
其中，所述第二平面为铰接所述从动剪叉臂杆与所述底座的铰接轴的轴线和铰接所述主动剪叉臂杆与所述底座的铰接轴的轴线共同所在平面。
可选地，所述丝杆螺母传动结构包括设于所述底座上的支撑架，设于所述支撑架上、并与所述驱动结构连接的传动丝杆，以及与所述传动丝杆螺纹配合的驱动螺母，所述叉臂推杆铰接于所述驱动螺母。
可选地，所述举升架结构包括两套所述举升架推杆，以及与两套所述举升架推杆一一对应的两套所述举升架主体，两套所述举升架推杆的叉臂推杆分别铰接于所述驱动螺母的两侧，两套所述举升架主体的顶部分别铰接于所述顶板的两侧。
可选地，所述驱动结构设于所述顶板的正下方、并位于两套所述举升架主体之间，所述传动丝杆部分或全部位于所述顶板外侧。
可选地，两套所述举升架推杆及两套所述举升架主体均关于所述传动丝杆的中心轴线对称设置。
此外，本发明还提出一种自动导引运输车，包括如上所述的新型电动剪叉举升机构。
本发明提出的技术方案中，通过丝杆螺母传动结构对举升架结构进行驱动，相对于采用液压推杆结构对举升架结构进行推动，可以实现机构的小型化和轻量化，也可实现静音操作，而且不会存在油液泄漏的问题，具有良好的环保性能，而且还能满足AGV小型集成化的需求。而且，通过将叉臂铰接轴的轴线设于主动剪叉臂杆的中心线的下侧和从动剪叉臂杆的中心线的下侧，并将推杆铰接轴设于主动剪叉臂杆的中心线的上侧，可以增大丝杆螺母传动结构的推力，从而增大举升架结构的举升能力。
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示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明实施例所述新型电动剪叉举升机构(完全折叠状态时)的侧视结构示意图；
图2为本发明实施例所述新型电动剪叉举升机构的俯视结构示意简图；
图3为本发明实施例所述新型电动剪叉举升机构(完全展开状态时)的侧视结构示意简图；
图4为本发明实施例所述新型电动剪叉举升机构的物理简化模型示意简图；
图5为本发明实施例所述新型电动剪叉举升机构的数学简化模型示意简图；
图6为本发明实施例所述新型电动剪叉举升机构的数学简化模型的CD杆的受力分析示意简图；
图7为本发明实施例所述新型电动剪叉举升机构的数学简化模型的AD杆的受力分析示意简图；
图8为本发明实施例所述新型电动剪叉举升机构的数学简化模型的BC杆的受力分析示意简图；
图9为本发明实施例所述新型电动剪叉举升机构的数学简化模型的PE杆与底板间夹角为β时的受力分析示意简图；
图10为本发明实施例所述新型电动剪叉举升机构的数学简化模型的AD杆与底板夹角为α时的受力分析示意简图；
图11为本发明实施例所述新型电动剪叉举升机构的数学简化模型的BC杆与底板夹角为α时的受力分析示意简图；
图12为本发明实施例所述新型电动剪叉举升机构的数学简化模型的AD杆与底板夹角为α、PE杆与底板夹角为β时的状态示意简图；
图13为本发明实施例所述新型电动剪叉举升机构的优化后(即O点下移和P点上移时)的数学简化模型的示意简图；
图14为本发明实施例所述新型电动剪叉举升机构(完全折叠状态时)的优化后的侧视结构示意简图；
图15为本发明实施例所述新型电动剪叉举升机构(完全展开状态时)的优化后的侧视结构示意简图；
图16为本发明实施例所述新型电动剪叉举升机构的优化后(即O点下移和P点上移时)的数学简化模型的AD杆与底板(AB杆)夹角为γ时的受力分析示意简图；
图17为本发明实施例所述新型电动剪叉举升机构的优化后(即O点下移和P点上移时)的数学简化模型的BC杆与底板(AB杆)夹角为γ时的受力分析示意简图；
图18为本发明实施例所述新型电动剪叉举升机构的优化后(即O点下移和P点上移时)的数学简化模型的BC杆与底板(AB杆)夹角为γ、P’E杆与底板夹角为β时的状态分析示意简图；
图19为本发明实施例所述新型电动剪叉举升机构的优化后(即O点位于AB杆上和P点位于CD杆上时)的物理简化模型。
附图标号说明：
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
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、完整地描述，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶、底……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
如图1至图3所示，本发明提出一种新型电动剪叉举升机构，包括底座100，设于底座上的驱动结构200，与驱动结构200连接的丝杆螺母传动结构300，以及与丝杆螺母传动结构300铰接的举升架结构。通过设置底座100，可为驱动结构200、丝杆螺母传动结构300及举升架结构提供安装基础；通过驱动结构200可驱动丝杆螺母传动结构300直线运动，使得丝杆螺母传动结构300可对举升架结构进行推动，使举升架结构展开升高或折叠下降，相对于传统技术中采用液压推杆结构对举升架结构进行推动，可以实现机构的小型化和轻量化，也可实现静音操作，而且不会存在油液泄漏的问题，具有良好的环保性能，而且还能满足AGV小型集成化的需求。
具体地，上述丝杆螺母传动结构300可包括设于底座100上的支撑架310，设于支撑架310上、并与驱动结构200连接的传动丝杆320，以及与传动丝杆320螺纹配合的驱动螺母330，举升架结构铰接于驱动螺母330上。通过支撑架310可对传动丝杆进320行支撑，使得驱动结构200可驱动传动丝杆320自由转动，以使得传动丝杆320可驱动驱动螺母330沿着传动丝杆320的轴向往复直线移动，可对与驱动螺母330铰接的举升架结构进行推动或拉动，从而可将举升架结构展开或折叠，以将举升架结构升起或降低，就可以将搁置于举升架结构上的重物举起或下降。此外，在本实施例中，驱动结构200可设为驱动电机。
而且，上述举升架结构可包括铰接于底座上的可折叠举升架主体500，铰接于举升架主体500和丝杆螺母传动结构300的驱动螺母330之间的举升架推杆400，以及铰接于举升架主体500顶部的顶板600。通过丝杆螺母传动结构300的驱动螺母330可以推动举升架推杆400移动，以推动举升架主体500展开或折叠，从而可以带动设于举升架主体500顶部的顶板600上升或下降，以对搁置于顶板600上的重物进行升降。
进一步地，上述举升架主体500可包括铰接于底座100上的主动剪叉臂杆510，铰设于底座100上的从动剪叉臂杆520，以及铰接主动剪叉臂杆510和从动剪叉臂杆520的叉臂铰接轴530，顶板600铰接于主动剪叉臂杆510顶部和从动剪叉臂杆520顶部。而且，上述举升架推杆400可包括铰接于丝杆螺母传动结构300的驱动螺母330上的叉臂推杆410，以及铰接叉臂推杆410和主动剪叉臂杆510的推杆铰接轴420。通过叉臂铰接轴530铰接在一起的主动剪叉臂杆510和从动剪叉臂杆520形成剪叉状的举升架主体，而通过与驱动螺母330铰接的叉臂推杆410可对主动剪叉臂杆510进行推动，从而使主动剪叉臂杆510和从动剪叉臂杆520发生相对转动，可将折叠在一起的主动剪叉臂杆510和从动剪叉臂杆520展开，以将顶板600及搁置于顶板600上的重物升起。
而且，为了便于对举升架主体500进行折叠和展开，还使得主动剪叉臂杆510一端固定铰接于顶板600上、另一端滑动铰接于底座100上，并使得从动剪叉臂杆520一端滑动铰接于底座100上、另一端固定铰接于顶板600上。具体地，上述底座100可包括底板，以及设于底板上的第一滑轨110；上述顶板600底部也可设置有第二滑轨。而且，上述举升架主体500可包括滑动设于第一滑轨110上的第一滑块512，还可包括滑动设于第二滑轨上的第二滑块524。此外，该举升架主体500还可包括第一铰接轴522、第二铰接轴514、第三铰接轴516及526，其中第一铰接轴522铰接于从动剪叉臂杆520的一端和底板上，第二铰接轴514铰接于主动剪叉臂杆510的一端和第一滑块512上，第三铰接轴516铰接于主动剪叉臂杆510的另一端和顶板600底部，而第四铰接轴526铰接于从动剪叉臂杆520和第二滑块524上。这样，在通过叉臂推杆410推动主动剪叉臂杆510时，主动剪叉臂杆510的一端可通过第一滑块512沿着第一滑轨110滑动、另一端可相对顶板600转动，而从动剪叉臂杆520的一端可相对底板600转动、另一端可通过第二滑块524沿着第二滑轨滑动，可使得主动剪叉臂杆510和从动剪叉臂杆520位于同侧的端部(即二者位于底板上的端部或二者位于顶板600上的端部)逐渐靠近，以将二者从折叠状态展开。
此外，丝杆螺母传动结构300配合驱动结构200使用能够满足剪叉举升机构小型化、轻量化、静音环保的要求，但是相较于传统的液压推杆结构，推力稍有不足。由于剪叉举升机构的特殊性，在小角度起推时需要叉臂推杆产生较大的推力，直接在剪叉举升机构上将液压推杆结构替换为丝杆螺母传动结构，而沿用其举升架结构等其余机构，由于丝杆螺母传动结构推力不足，不能在起推时产生与液压推杆结构相当的推力，会导致剪叉举升机构的举升能力较弱，因此需要对剪叉举升机构的结构进行优化，以实现在丝杆螺母传动结构推力较小的情况下可具有较大的举升能力。
为便于观察和计算，将上述剪叉举升机构在完全折叠状态下(此时所需推力最大)的模型进行精简，得到物理简化模型，简化后模型如图4所示。在图4中，AD杆即为主动剪叉臂杆510的力学简化模型杆，BC杆即为从动剪叉臂杆520的力学简化模型杆，PE杆即为叉臂推杆410的力学简化模型杆，举升重物放置在顶板600上。注意第二铰接轴514的中心点A点和叉臂推杆410与驱动螺母330的铰接点E点并不一定在同一水平面上，传动丝杠320在这里的理论计算中关联不大，暂时隐去。而且，其中A点为第一铰接轴522的中心点，即从动剪叉臂杆520与底板的铰接点；B点为第二铰接轴514的中心点，即主动剪叉臂杆510与第一滑块512的铰接点；C点为第三铰接轴516的中心点，即主动剪叉臂杆510与顶板600的铰接点；D点为为第四铰接轴526的中心点，即从动剪叉臂杆520与第二滑块524的铰接点；O点为叉臂铰接轴530的中心点，即主动剪叉臂杆510与从动剪叉臂杆520的铰接点；P点为推杆铰接轴420的中心点，即叉臂推杆410与主动剪叉臂杆510的铰接点；E点为叉臂推杆410与驱动螺母330的铰接点。而且，在该简化模型中，O点位于主动剪叉臂杆510的中心线和从动剪叉臂杆520的中心线上，P点位于主动剪叉臂杆510的中心线上。
如图5所示，为简便计算将此物理模型进一步简化为数学几何模型。上图5中，可设AD杆、BC杆长度为L，PE杆长度为L0，A铰接点与C铰接点及B铰接点与D铰接点间高度距离为h，在此数学模型中，h即为此状态下剪叉举升机构的举升高度，随剪叉举升机构的运动而变化，α为AD杆(或BC杆)与底板间的夹角，β为PE杆与底板间的夹角，可以看出α和β也随剪叉举升机构的运动而变化。假设顶板600上负载的重物质量为G，在剪叉举升机构随动平衡的运动学条件下，对剪叉举升机构各个杆进行力学分析。
如图6所示，假设举升重物重心位置位于DC杆(DC杆为D铰接点和C铰接点连接形成的虚拟杆)中间，设DC杆长度为LDC，对于DC杆，有如下关系式：
又由于D点位置在实际剪叉举升机构中为第二滑块524，所以有
FDX＝0
最终得到如下关系式：
此外，如图7所示，对于AD杆，力平衡下有如下关系式：
此外，如图8所示，B点位置在实际剪叉举升机构中为第一滑块512与主动剪叉臂杆510的铰接点(即第二铰接轴的中心点)，所以对于BC杆，力平衡下有如下关系式：
此外，如图9所示，P点和E点均为铰接点，此数学模型中暂不计连杆重量，所以PE杆即为二力轻质杆，对于二力杆，平衡状态下其受力方向必定沿杆方向，所以有如下关系式：
此外，如图10所示，以A点为旋转点，根据扭矩平衡，所以有如下关系式：
计算绕A点扭矩，需要将各点受力分解为沿杆方向和垂直于杆方向，原正交坐标系中力的矢量表示不再适用，图示中各点力的方向即为实际受力方向，所以上述公式中力只表示大小不表示方向，后面扭矩计算同理。
此外，如图11所示，P铰接点在BC杆上OC段内，设BP长度为a·L(0.5<a≤1)，以B点为旋转点，根据扭矩平衡，所以有
综合上述各式，可得
E铰接点为驱动螺母330与叉臂推杆410的铰接点，所以FEX的大小即为传动丝杆320所需要提供给驱动螺母330的推力。
观察式(1)可知，在举升相同重量物体的情况下，驱动螺母330的推力FEX取决于a、α、β三个参数的值。出于减小剪叉举升机构占用空间的考虑，决定P点位置的a的值并不能随意变化，因此在这里先视其为定值，α和β的构成如图12所示。
由图12可以得到如下关系式：
观察式(2)可知，剪叉举升机构高度越低，h值越小，那么α值越小，同理，β值也随h值减小而减小，因此结合式(1)，得到剪叉举升机构在最低点时，驱动螺母330的推力FEX取达到最大值，记为FEX max，此时α和β的值均为最小值(剪叉举升机构处于完全折叠状态时的α值和β值)，记为剪叉起始角αmin和叉臂推杆起始角βmin。
再次观察式(1)，为减小FEX max的值，分子G为举升重物重量，相对不变，因此必须增大式(1)中分母的值，分母有两项，其中(a-1)·tanα为负值，所以需要减小αmin的值，a·tanβ为正值，所以需要增大βmin，如此才能减小FEX max的值。
为将剪叉起始角αmin减小，将叉臂推杆起始角βmin增大，可将叉臂铰接轴的中心点即O点向下移动到O’点，距离AB杆(A铰接点和B铰接点连接形成的虚拟杆)高度为h2，将叉臂推杆410与主动剪叉臂杆510的铰接点(即推杆铰接轴420的中心点)即P点垂直于BC斜向上移动ΔL至P’点，如图13所示。而且，由图13可以看出，由于O点下移，从动剪叉臂杆520、主动剪叉臂杆510与底板间夹角由原来的α变为更小的γ，由于P点上移，β也相应增大，可以视为达到了上文需求，即可以减小FEX max的值，从而可以减小在推举同等重量的重物时所需的推力。
因此，如图14至图15所示，为了减小FEX max的值即减小在推举同等重量的重物时所需的推力增大叉臂推杆410的推力，可使得叉臂铰接轴530的轴线位于主动剪叉臂杆510的中心线的下侧(是指主动剪叉臂杆510靠近底板的一侧)和从动剪叉臂杆520的中心线的下侧(是指从动剪叉臂杆520靠近底板的一侧)，推杆铰接轴420位于主动剪叉臂杆510的中心线的上侧(是指主动剪叉臂杆510靠近顶板600的一侧)。通过将叉臂铰接轴530的轴线设于主动剪叉臂杆510的中心线的下侧和从动剪叉臂杆520的中心线的下侧，即将叉臂铰接轴530铰接于主动剪叉臂杆510的中心线下侧和从动剪叉臂杆520的中心线下侧，相当于将叉臂铰接轴530的中心点即O点下移到O’点，可以减小从动剪叉臂杆520、主动剪叉臂杆510与底板间的夹角α(即夹角由原来的α变为更小的γ)，就可以减小FEX max的值；通过将推杆铰接轴420设于主动剪叉臂杆510的中心线的上侧，即将推杆铰接轴420的中心点从P点上移至P’点，可以增大β值，就可以减小FEX max的值。而且，可以单独对α值进行减小或对β值进行增大，也可同时对α值进行减小并对β值进行增大。这样，可以减小在推举同等重量的重物时所需的推力，相对来说就可以增大丝杆螺母传动结构300的推力，从而增大举升架结构的举升能力。
而且，上述主动剪叉臂杆510可包括主动杆主体，以及突出于主动杆主体上侧(指主动剪叉臂杆510靠近顶板600的一侧)的第一连接凸起517，推杆铰接轴420设于第一连接凸起517处。通过在主动杆主体中心线上侧设置用于铰接推杆铰接轴420的第一连接凸起517，可以使得推杆铰接轴420的中心点P点上移的位置更高，可以将β值增大更多，就可以将FEX max值减小更多。此外，上述主动剪叉臂杆510还可包括突出于主动杆主体下侧(指主动剪叉臂杆510靠近底板的一侧)的第二连接凸起518；而上述从动剪叉臂杆520可包括从动杆主体，以及突出于从动杆主体下侧(指从动剪叉臂杆520靠近底板的一侧)的第三连接凸起528，叉臂铰接轴530设于第二连接凸起518和第三连接凸起528处。同理，可通过在主动杆主体中心线下侧设置用于铰接叉臂铰接轴530的第二连接凸起518，并在从动杆主体中心线下侧设置用于铰接叉臂铰接轴530的第三连接凸起528，可将叉臂铰接轴530的中心点O点下移的位置更低，从而可以将α值减小得更多，就可以FEX max值减小更多。
参照上述结构算法，可在平衡状态下重新进行力学分析，分析方法与上述方法相同，不再赘述。对转矩平衡重新进行分析，得出驱动螺母330及叉臂推杆410的新的推力表达公式。
而且，如图16所示，这里设AO’＝BO’＝L1，以A点为旋转点，根据扭矩平衡，所以有如下关系式：
FDY·cosα·L+FOX·sinγ·L1＝FOY·cosγ·L1
此外，如图17所示，以B点为旋转点，根据扭矩平衡，所以有如下关系式：
FCY·cosα·L+FOX·sinγ·L1+FOY·cosγ·L1+FPY·sinα·ΔL＝FPX·sinα·a·L+FPX·cosα·ΔL+FPY·cosα·a·L
综合上述各式，可得
为将上式与式(1)比较，将式(1)和式(3)再次简化，分别得到
优化后的剪叉举升机构中，α、β和γ的构成如图16所示。
由图18，可以得到
观察上式(6)，可以看出，β的增大量取决于ΔL值的大小，但是其变化不能超过剪叉举升机构本身的限制，即在举升机构最低点时，P’点高度不能超出CD杆高度，在限制范围内，ΔL值越大，β值越大，结合式(5)，FEX max越小。γ值和L1值取决于h2值的大小，同样，在剪叉举升机构最低点时，O’点最低也不能低于AB底面，在限制范围内，h2值越小，γ值和L1值越小，结合式(5)，FEX max越小。
因此，观察以式(5)和式(4)，显然，共有参数值相同的情况下，式(5)中分母值要大于式(4)中分母值，FEX max也会更小。所以得出结论，调整结构后的剪叉举升机构，举升相同重量物体，其驱动螺母330所需的最大推力，比一般结构形式的剪叉举升机构的驱动螺母330所需的最大推力要小很多。
可以看出，限制条件下，在P’点位于CD杆上，h2＝0即O’点位于AB底面时，FEX max达到最小，物理模型如图19所示。因此，当举升架结构处于折叠状态时，推杆铰接轴420的轴线位于第一平面上，其中第一平面为铰接从动剪叉臂杆520与顶板600的铰接轴(即第四铰接轴526)的轴线和铰接主动剪叉臂杆510与顶板600的铰接轴(即第三铰接轴516)的轴线共同所在平面。即将推杆铰接轴420的中心点(即P’点)设置在第三铰接轴516的中心点(C点)与第四铰接轴526的中心点(D点)的连线(即CD杆)上，此时β值达到最大值(因为P’点的位置不能高于CD杆的高度位置)。而且，当举升架结构处于折叠状态时，叉臂铰接轴530的轴线位于第二平面上，其中第二平面为铰接从动剪叉臂杆520与底座的底板的铰接轴(即第二铰接轴514)的轴线和铰接主动剪叉臂杆510与底座的底板的铰接轴(即第一铰接轴522)的轴线共同所在平面。即将叉臂铰接轴530的中心点(即O’点)设置在第一铰接轴522的中心点(A点)和第二铰接轴514的中心点(B点)的连线(即AB杆)上，此时α值达到最小值(因为O’点的位置不能低于AB杆的位置)。这样，就可以使得FEX max达到最小。
如图19所示，将实际应用场景中主动剪叉臂杆和从动剪叉臂杆的长度L，剪叉举升机构最低时的高度h等实际数据代入式(5)和式(4)进行计算，优化前剪叉举升机构中FEX max≈7.6G，优化后的剪叉举升机构中FEX max≈3.8G，优化后的剪叉举升机构的驱动螺母所需提供的最大推力约小了一半，效果十分明显。
此外，上述举升架结构可包括两套举升架推杆400，以及与两套举升架推杆400一一对应的两套举升架主体500，两套举升架推杆400的叉臂推杆410分别铰接于驱动螺母330的两侧，两套举升架主体500的顶部分别铰接于顶板600的两侧。即通过在丝杆螺母传动结构300的驱动螺母330两侧分别设置一套举升架推杆400和举升架主体500(即一套举升架结构)，可从两侧对顶板600以及搁置于顶板600上的重物进行升降，稳定可靠。此外，也可设置两套驱动结构200和一一对应的两套丝杆螺母传动结构300，分别与两套举升架推杆400及两套举升架主体500对应，分别对两套举升架推杆400及两套举升架主体500进行推动。
而且，上述驱动结构200可设于顶板600的正下方、并位于两套举升架主体500之间，传动丝杆320可部分或全部位于顶板600外侧。通过将驱动结构200(驱动电机)设于顶板600下方的两套举升架主体500之间，可减小底板的长度，可以节约驱动结构200所占用的空间，便于实现剪叉举升机构的小型化。而且，两套举升架推杆400及两套举升架主体500均关于传动丝杆320的中心轴线对称设置。通过将举升架结构对称设置，可以使得举升架结构及顶板600在升降过程中的受力更加均匀，升降过程更加稳定可靠。
此外，本发明还提出一种自动导引运输车，包括如上所述的新型电动剪叉举升机构。可利用新型电动剪叉举升机构对货物进行升降，而利用自动导引运输车可对货物进行移动。
本发明提出的技术方案中，使用丝杆螺母传动结构代替原有中的液压推杆结构，设计了一种新型的电动剪叉举升机构，解决了采用液压推杆结构导致机构庞大笨重、噪音巨大、液压油渗漏的问题。此外，还改善设计了剪叉举升机构，在相同的起推高度、举升同等的货物重量时，丝杆螺母传动结构需要产生的最大推力可减少一半，有效提升了剪叉举升机构的举升能力，提升了驱动电机的利用效率。从而使得本发明提出的新型电动剪叉举升机构，在体积、噪声和环保方面相对于液压举升机构具有巨大优势；而且，通过对剪叉举升机构进行分析优化，根据力学分析结果，设计出优化后的剪叉举升机构，大幅增强了其举升能力；并推导给出了一般化的优化算法，可供各类特定场景设计使用。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种新型电动剪叉举升机构，其特征在于，包括底座(100)，设于所述底座(100)上的驱动结构(200)，与所述驱动结构(200)连接的丝杆螺母传动结构(300)，以及与所述丝杆螺母传动结构(300)铰接的举升架结构；
所述举升架结构包括铰接于所述底座(100)上的举升架主体(500)，铰接于所述举升架主体(500)和所述丝杆螺母传动结构(300)之间的举升架推杆(400)，以及铰接于所述举升架主体(500)顶部的顶板(600)；
所述举升架主体(500)包括铰接于所述底座(100)上的主动剪叉臂杆(510)，铰设于所述底座(100)上的从动剪叉臂杆(520)，以及铰接所述主动剪叉臂杆(510)和所述从动剪叉臂杆(520)的叉臂铰接轴(530)，所述顶板(600)铰接于所述主动剪叉臂杆(510)顶部和所述从动剪叉臂杆(520)顶部；
所述举升架推杆(400)包括铰接于所述丝杆螺母传动结构(300)上的叉臂推杆(410)，以及铰接所述叉臂推杆(410)和所述主动剪叉臂杆(510)的推杆铰接轴(420)；
其中，所述叉臂铰接轴(530)的轴线位于所述主动剪叉臂杆(510)的中心线的下侧和所述从动剪叉臂杆(520)的中心线的下侧，所述推杆铰接轴(420)位于所述主动剪叉臂杆(510)的中心线的上侧。
2.根据权利要求1所述的新型电动剪叉举升机构，其特征在于，所述主动剪叉臂杆(510)包括主动杆主体，以及突出于所述主动杆主体上侧的第一连接凸起(517)，所述推杆铰接轴(420)设于所述第一连接凸起(517)处。
3.根据权利要求2所述的新型电动剪叉举升机构，其特征在于，所述主动剪叉臂杆(510)还包括突出于所述主动杆主体下侧的第二连接凸起(518)；
所述从动剪叉臂杆(520)包括从动杆主体，以及突出于所述从动杆主体下侧的第三连接凸起(528)，所述叉臂铰接轴(530)设于所述第二连接凸起(518)和所述第三连接凸起(528)处。
4.根据权利要求1所述的新型电动剪叉举升机构，其特征在于，当所述举升架结构处于折叠状态时，所述推杆铰接轴(420)的轴线位于第一平面上；
其中，所述第一平面为铰接所述从动剪叉臂杆(520)与所述顶板(600)的铰接轴的轴线和铰接所述主动剪叉臂杆(510)与所述顶板(600)的铰接轴的轴线共同所在平面。
5.根据权利要求4所述的新型电动剪叉举升机构，其特征在于，当所述举升架结构处于折叠状态时，所述叉臂铰接轴(530)的轴线位于第二平面上；
其中，所述第二平面为铰接所述从动剪叉臂杆(520)与所述底座(100)的铰接轴的轴线和铰接所述主动剪叉臂杆(510)与所述底座(100)的铰接轴的轴线共同所在平面。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的新型电动剪叉举升机构，其特征在于，所述丝杆螺母传动结构(300)包括设于所述底座(100)上的支撑架(310)，设于所述支撑架(310)上、并与所述驱动结构(200)连接的传动丝杆(320)，以及与所述传动丝杆(320)螺纹配合的驱动螺母(330)，所述叉臂推杆(410)铰接于所述驱动螺母(330)。
7.根据权利要求6所述的新型电动剪叉举升机构，其特征在于，所述举升架结构包括两套所述举升架推杆(400)，以及与两套所述举升架推杆(400)一一对应的两套所述举升架主体(500)，两套所述举升架推杆(400)的叉臂推杆(410)分别铰接于一个所述驱动螺母(330)的两侧，两套所述举升架主体(500)的顶部分别铰接于所述顶板(600)的两侧。
8.根据权利要求7所述的新型电动剪叉举升机构，其特征在于，所述驱动结构(200)设于所述顶板(600)的正下方、并位于两套所述举升架主体(500)之间，所述传动丝杆(320)部分或全部位于所述顶板(600)外侧。
9.根据权利要求7所述的新型电动剪叉举升机构，其特征在于，两套所述举升架推杆(400)及两套所述举升架主体(500)均关于所述传动丝杆(320)的中心轴线对称设置。
10.一种自动导引运输车，其特征在于，包括如权利要求1至9中任意一项所述的新型电动剪叉举升机构。
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