CN110370923B - 动力分配装置和自动导引运输车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种动力分配装置和自动导引运输车。该动力分配装置包括动力机构、第一传动机构和第二传动机构，所述动力机构包括旋转动力源和与所述旋转动力源连接的转轴。所述第一传动机构通过第一离合器与所述转轴连接，所述第一传动机构用于与驱动轮连接。所述第二传动机构通过第二离合器与所述转轴连接，所述第二传动机构用于与升降机构连接。上述动力分配装置中，同一个旋转动力源借助于第一离合器和第二离合器实现动力的合理分配，既可以驱动及控制驱动轮的运动状态，又可以驱动及控制升降机构的升降运动，满足所有的动力输出，大大减少驱动件的数量，从而精简了自动导引运输车的结构。

Description

动力分配装置和自动导引运输车

技术领域

本发明涉及自动导引运输机器人技术领域，特别是涉及一种动力分配装置和自动导引运输车。

背景技术

AGV是自动导引运输车(Automated Guided Vehicle)的英文缩写，是一种现已广泛用于现代化工厂部件、成品转运领域的自动化物流设备。AGV可以充分地体现其自动性和柔性，实现高效、经济、灵活的无人化生产，所以人们形象地把它称作是现代物流系统的动脉。

传统三轮结构形式的AGV，其行走驱动方式包括如下两种：

(1)单驱动：一个驱动兼转向轮，两个固定从动轮(分布在车体轴线的两边)。这种车型可以前进、后退及左右转弯(转角小于90°,转弯半径较大)，对地表面要求一般，适用于广泛的环境和场合。

(2)两轮差速驱动：将两独立驱动轮同轴平行地固定于车体中部，其它的自由万向轮起支撑作用，控制器通过调节两驱动轮的转速和转向，可以实现任意转弯半径的转向。这种车型可以前进、后退、左右转弯(转角大于90°)、原地自旋，转弯的适应性比单驱动强，若是三轮车型，对地表面的适用性和单驱动类似。

显然，两轮差速驱动优于单驱动，但是两轮差速驱动增加了一个电机，其成本和控制难度也提高了。目前AGV常见的运动控制装置比较复杂，AGV直线行驶时两独立驱动轮的同步驱动问题，都有相对的技术难点，控制系统需要通过安装在驱动轴上的编码器反馈来组成一个闭环系统，结合相应的算法来保证运动精度。

并且，物的运输过程需要实现将货物顶升到一定的高度后进行货物的存取，货物的顶升是通过自动导引运输车的顶升机构实现的。传统自动导引运输车的顶升机构通常包括梯形螺母和丝杠组成。传统的自动导引运输车还需要设置专门的升降驱动电机和齿轮组件。升降驱动电机驱动齿轮组件转动，齿轮组件带动螺母旋转，使得丝杆上下移动，承载货物的托盘放置在丝杠上，从而实现货物的提升。

因此，传统的自动导引运输车存在着结构复杂的问题，其需要配置与独立驱动轮一一对应的驱动电机，并通过复杂的控制装置对各个第一驱动电机进行同步控制，还需要配置专门的升降驱动电机和齿轮组件，用于对顶升机构提供动力，进一步加大了控制装置的复杂性。

发明内容

基于此，有必要针对结构复杂的问题，提供一种动力分配装置和自动导引运输车，该动力分配装置中，同一个旋转动力源借助于第一离合器和第二离合器实现动力的合理分配，满足所有的动力输出，大大减少驱动件的数量，从而精简了自动导引运输车的结构。

一种动力分配装置，应用于自动导引运输车，包括：

动力机构，所述动力机构包括旋转动力源和与所述旋转动力源连接的转轴；

第一传动机构，所述第一传动机构通过第一离合器与所述转轴连接，所述第一传动机构用于与驱动轮连接；及

第二传动机构，所述第二传动机构通过第二离合器与所述转轴连接，所述第二传动机构用于与升降机构连接；

所述第一离合器和所述第二离合器呈间隔套设在所述转轴上。

上述动力分配装置中，旋转动力源通过第一离合器控制第一传动机构运转，实现驱动及控制驱动轮的运动状态，同时，该旋转动力源还通过第二离合器控制第二传动机构的运转，实现驱动及控制升降机构的升降运动。如此，上述动力分配装置中，同一个旋转动力源借助于第一离合器和第二离合器实现动力的合理分配，既可以驱动及控制驱动轮的运动状态，又可以驱动及控制升降机构的升降运动，满足所有的动力输出，大大减少驱动件的数量，从而精简了自动导引运输车的结构。

在其中一个实施例中，所述第一传动机构包括第一中心轮和至少一个第一行星轮，所述第一中心轮设有供所述转轴穿过的第一穿孔，所述第一中心轮与所述第一离合器连接，所述第一行星轮与所述第一中心轮相啮合，所述第一行星轮的个数与所述驱动轮的个数对应，所述第一行星轮用于与所述驱动轮连接。

在其中一个实施例中，所述第一离合器为第一电磁离合器，所述第一电磁离合器包括被配置为可电磁吸附的第一静摩擦盘和第一动摩擦盘，所述第一静摩擦盘固定连接于所述第一中心轮，所述第一动摩擦盘固定连接于所述转轴。

在其中一个实施例中，所述第一中心轮为直齿轮，若干个所述第一行星轮沿所述直齿轮的周向均匀分布。

在其中一个实施例中，所述第二传动机构包括第二中心轮和第二行星轮，所述第二中心轮设有供所述转轴穿过的第二穿孔，所述第二中心轮与所述第二离合器连接，所述第二行星轮与所述第二中心轮相啮合，所述第二行星轮用于与所述升降机构连接。

在其中一个实施例中，所述动力分配装置还包括推力轴承，所述推力轴承的一侧抵触所述第一中心轮，另一侧抵触所述第二中心轮。

在其中一个实施例中，所述第一中心轮靠近所述推力轴承的一侧设有第一限位凸环，所述第一限位凸环套设所述推力轴承。

在其中一个实施例中，所述第二中心轮靠近所述推力轴承的一侧设有第二限位凸环，所述第二限位凸环套设所述推力轴承。

在其中一个实施例中，所述第二离合器为第二电磁离合器，所述第二电磁离合器包括被配置为可电磁吸附的第二静摩擦盘和第二动摩擦盘，所述第二静摩擦盘固定连接于所述第二中心轮，所述第二动摩擦盘固定连接于所述转轴。

在其中一个实施例中，所述第二中心轮为端面齿轮，所述第二行星轮为与所述端面齿轮啮合配合的圆锥直齿轮。

在其中一个实施例中，所述旋转动力源为驱动电机，所述驱动电机的输出轴通过联轴器与所述转轴固定连接。

一种自动导引运输车，包括底座、承载台、驱动轮、升降机构和上述动力分配装置，所述旋转动力源安装于所述底座，所述驱动轮与所述第一传动机构连接，且安装于所述底座的底部，所述升降机构分别与所述第二传动机构和所述承载台连接。

上述自动导引运输车采用同一个旋转动力源，通过第一离合器和第二离合器实现动力的合理分配，既可以驱动及控制驱动轮的运动状态，又可以驱动及控制升降机构及承载台的升降运动，满足所有的动力输出，大大减少驱动件的数量，结构更加精简。

附图说明

图1为本发明一实施例中自动导引运输车的结构示意图；

图2为图1中所述自动导引运输车的另一视角图；

图3为图1中所述自动导引运输车的内部结构图；

图4为图3中所述自动导引运输车的动力分配装置的结构示意图；

图5为图4中所述动力分配装置的另一视角图；

图6为图4中所述动力分配装置的爆炸图；

图7为图4中所述动力分配装置的第一中心轮的结构示意图；

图8为图4中所述动力分配装置的第二中心轮的结构示意图。

10、动力分配装置，100、动力机构，110、旋转动力源，120、转轴，130、联轴器，200、第一传动机构，211、第一静摩擦盘，212、第一动摩擦盘，220、第一中心轮，221、第一穿孔，222、第一限位凸环，223、第一连接孔，230、第一行星轮，240、第一紧固件，300、第二传动机构，310、第二离合器，311、第二静摩擦盘，312、第二动摩擦盘，320、第二中心轮，321、第二穿孔，322、第二限位凸环，323、第二连接孔，330、第二行星轮，340、第二紧固件，400、推力轴承，20、底座，30、驱动轮，40、升降机构，50、承载台，60、保护罩。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。本发明中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

图1显示一种自动导引运输车的结构示意图。结合图1至图3，该自动导引运输车包括底座20、承载台50、驱动轮30、升降机构40和动力分配装置10。可选地，底座20为底板，承载台50为顶板。

其中，一并参阅图4至图6，该动力分配装置10包括动力机构100、第一传动机构200和第二传动机构300。动力机构100包括旋转动力源110和与旋转动力源110连接的转轴120。第一传动机构200通过第一离合器(图未示)与转轴120连接，第一传动机构200用于与驱动轮30连接。第二传动机构300通过第二离合器310与转轴120连接，第二传动机构300用于与升降机构40连接。具体地，第二离合器310与第一离合器间隔套接于转轴120，第一离合器和第二离合器310可选用电磁离合器、磁粉离合器、摩擦式离合器和液力离合器中的一种。

上述动力分配装置10中，旋转动力源110通过第一离合器控制第一传动机构200运转，实现驱动该驱动轮30的运动状态，同时，该旋转动力源110还通过第二离合器310控制第二传动机构300的运转，实现驱动升降机构40的升降运动。如此，上述动力分配装置10中，同一个旋转动力源110与第一离合器和第二离合器310相配合，实现动力的合理分配，既可以驱动及控制驱动轮30的运动状态，又可以驱动及控制升降机构40的升降运动，满足所有的动力输出，大大减少驱动件的数量，从而精简了自动导引运输车的结构。

相应地，在上述自动导引运输车中，旋转动力源110安装于底座20，驱动轮30与第一传动机构200连接，且安装于底座20的底部，升降机构40分别与第二传动机构300和承载台50连接。承载台50用于放置货物。升降机构40包括相互铰接的两根连杆。升降机构40的一端连接第二传动机构300，另一端连接承载台50。连杆结构能够实现承载台50大幅度垂直升降。升降机构40在第二传动机构300传递扭矩的驱动下实现承载台50的升降，进而实现货物的顶升，便于货物的存取。

此外，上述自动导引运输车还包括设置在底座20上的保护罩60。第一传动机构200和第二传动机构300位于该保护罩60内。该保护罩60为透明罩。

表1为在旋转动力源110启动的情况下，第一离合器和第二离合器310的工作情况与自动导引运输车的工作情况的对应关系。其中，第一离合器开启，则动力机构100能够通过第一离合器和第一传动机构200驱动该驱动轮30转动，进而实现自动导引运输车行走。反之，第一离合器断开，则自动导引运输车停止行走。第二离合器310开启，则动力机构100能够通过第二离合器310和第二传动机构300驱动该升降机构40升降，进而实现承载台50升降。反之，第二离合器310断开，则承载台50不动。具体地，旋转驱动源可选为电机、旋转气缸或旋转油缸。具体地，旋转动力源110可选用伺服电机，控制更加精准便捷。旋转驱动源正转或反转，则相应地可实现驱动自动导引运输车前进或后退，以及可驱动承载台50上升或下降。

表1

从表1可以看出，上述动力分配装置10中，只需一旋转动力源110即可实现分别驱动该驱动轮30及升降机构40，在减少驱动部件的情况下，配合第一离合器和第二离合器310，大大降低了控制成本和控制难度，能够实现若干个驱动轮30(如图1所示，驱动轮30的个数为三个)的同步转动，同时简化升降机构40的控制。传统的两轮差速驱动，不仅增加了电机，而且在如何控制两个电机实现两个独立驱动轮30同步行走上存在较大难度。更不用说，当驱动轮30的个数超过两个，而且还需要对专门为升降机构40配置的电机进行控制，其控制难度和成本大大增加。

具体地，结合图4至图6，第一传动机构200包括第一中心轮220和至少一个第一行星轮230，第一中心轮220设有供转轴120穿过的第一穿孔221(参见图7)，第一中心轮220与第一离合器连接，第一行星轮230与第一中心轮220相啮合，第一行星轮230的个数与驱动轮30的个数对应，第一行星轮230用于与驱动轮30连接。至少一个第一行星轮230与同一第一中心轮220相啮合，当第一行星轮230为多个时，多个第一行星轮230及驱动轮30能够同步等速转动，大大降低了驱动轮30同步转动的控制难度。

本实施例中，第一行星轮230及驱动轮30均为三个，在其他实施例中，第一行星轮230及驱动轮30的个数可选为一个、两个、四个、五个等等，在此不作限定。比如，当第一行星轮230及驱动轮30的个数为一个时，该自动导引运输车还可配置两个辅助支撑万向轮。同理，第一行星轮230及驱动轮30的个数为两个时，可配置一个辅助支撑万向轮。因此，该自动导引运输车在采用上述动力分配装置10的基础上，可实现一轮驱动、两轮驱动或多轮驱动。

进一步地，结合图2、图4和图6，第一离合器为第一电磁离合器。第一电磁离合器包括被配置为可电磁吸附的第一静摩擦盘211和第一动摩擦盘212，第一静摩擦盘211固定连接于第一中心轮220，第一动摩擦盘212固定连接于转轴120。可选地，第一动摩擦盘212与转轴120之间通过销连接。第一电磁离合器通电后，第一静摩擦盘211与第一动摩擦盘212吸附，固定连接为一体，旋转动力源110的动力可带动第一中心轮220转动，与第一中心轮220相啮合的若干个第一行星轮230也随之转动，进而第一行星轮230驱动该驱动轮30转动，实现驱动轮30带动自动导引运输车运动。第一电磁离合器能够通断电进行控制，大大降低了动力分配装置10的控制成本和难度。

可选地，请一并结合图7，第一中心轮220设有第一连接孔223。第一传动机构200还包括第一紧固件240。第一紧固件240连接于第一静摩擦盘211上且插设于第一连接孔223内，实现第一静摩擦盘211与第一中心轮220的固定连接。

具体地，驱动轮30可选为与第一行星轮230间接连接。第一行星轮230和驱动轮30之间依次设置有蜗杆、蜗轮和驱动行星轮。第一行星轮230带动通过螺钉固定的蜗杆自转，驱动与该蜗杆配合的蜗轮及与蜗轮固连一起的驱动行星轮转动，最终驱动轮30带动小车运动。

进一步地，结合图2和图3，第一中心轮220为直齿轮，若干个第一行星轮230沿直齿轮的周向均匀分布。相应地，若干个驱动轮30沿直齿轮的轴心均匀分布于底座20的底部。直齿轮和若干第一行星轮230安装于同一平面，对应于若干个驱动轮30同一平面安装，有利于动力的有效传递以及节省结构的空间尺寸。

具体地，结合图2、图4和图6，第二传动机构300包括第二中心轮320和第二行星轮330，第二中心轮320设有供转轴120穿过的第二穿孔321(参见图8)，第二中心轮320与第二离合器310连接，第二行星轮330与第二中心轮320相啮合，第二行星轮330用于与升降机构40连接。借助于齿轮传动方式，实现动力稳定的传递。

其中，第二中心轮320和升降机构40可以为两个以上。两个以上升降机构40共同支撑承载台50，有利于承载台50平稳升降。

进一步地，结合图4和图6，动力分配装置10还包括推力轴承400，推力轴承400的一侧抵触第一中心轮220，另一侧抵触第二中心轮320。推力轴承400设置于第一中心轮220和第二中心轮320之间，对第一传动机构200和第二传动机构300起到沿转轴120的轴向支撑作用，避免二者相碰撞，使得二者能够相互独立。可选地，推力轴承400为推力球轴承。

进一步地，请一并参阅图7，第一中心轮220靠近推力轴承400的一侧设有第一限位凸环222。第一限位凸环222套设推力轴承400，第一限位凸环222对推力轴承400起到限位及定位的作用。

进一步地，请一并参阅图8，第二中心轮320靠近推力轴承400的一侧设有第二限位凸环322，第二限位凸环322套设推力轴承400，第二限位凸环322对推力轴承400起到限位及定位的作用。

具体地，第二离合器310为第二电磁离合器，第二电磁离合器包括被配置为可电磁吸附的第二静摩擦盘311和第二动摩擦盘312，第二静摩擦盘311固定连接于第二中心轮320，第二动摩擦盘312固定连接于转轴120。可选地，第二动摩擦盘312与转轴120之间通过销连接。第二电磁离合器通电后，第二静摩擦盘311与第二动摩擦盘312吸附，固定连接为一体，旋转动力源110的动力经过联轴器130带动第二中心轮320转动，与第二中心轮320相啮合的第二行星轮330也随之转动，带动升降机构40转动，进而驱动承载台50做升降运动。第二电磁离合器能够通断电进行控制，大大降低了动力分配装置10的控制成本和难度。

可选地，请一并结合图8，第二中心轮320设有第二连接孔323。第二传动机构300还包括第二紧固件340。第二紧固件340连接于第二静摩擦盘311上且插设于第二连接孔323内，实现第二静摩擦盘311与第二中心轮320的固定连接。

进一步地，第二中心轮320为端面齿轮，第二行星轮330为与端面齿轮啮合配合的圆锥直齿轮。端面齿轮和圆锥直齿轮呈高度分布，方便实现升降机构40的升降控制，节省结构的空间尺寸。

具体地，结合图6，旋转动力源110为驱动电机，驱动电机的输出轴通过联轴器130与转轴120固定连接。驱动电机的动力通过联轴器130有效地传递至转轴120。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种动力分配装置，应用于自动导引运输车，其特征在于，所述的动力分配装置包括：

动力机构，所述动力机构包括旋转动力源和与所述旋转动力源连接的转轴；

第一传动机构，所述第一传动机构通过第一离合器与所述转轴连接，所述第一传动机构用于与驱动轮连接；及

第二传动机构，所述第二传动机构通过第二离合器与所述转轴连接，所述第二传动机构用于与升降机构连接；

所述第一离合器和所述第二离合器呈间隔套设在所述转轴上。

2.根据权利要求1所述的动力分配装置，其特征在于，所述第一传动机构包括第一中心轮和至少一个第一行星轮，所述第一中心轮设有供所述转轴穿过的第一穿孔，所述第一中心轮与所述第一离合器连接，所述第一行星轮与所述第一中心轮相啮合，所述第一行星轮的个数与所述驱动轮的个数对应，所述第一行星轮用于与所述驱动轮连接。

3.根据权利要求2所述的动力分配装置，其特征在于，所述第一离合器为第一电磁离合器，所述第一电磁离合器包括被配置为可电磁吸附的第一静摩擦盘和第一动摩擦盘，所述第一静摩擦盘固定连接于所述第一中心轮，所述第一动摩擦盘固定连接于所述转轴。

4.根据权利要求2所述的动力分配装置，其特征在于，所述第一中心轮为直齿轮，若干个所述第一行星轮沿所述直齿轮的周向均匀分布。

5.根据权利要求2至4任意一项所述的动力分配装置，其特征在于，所述第二传动机构包括第二中心轮和第二行星轮，所述第二中心轮与所述第二离合器连接，所述第二行星轮与所述第二中心轮相啮合，所述第二行星轮用于与所述升降机构连接。

6.根据权利要求5所述的动力分配装置，其特征在于，所述动力分配装置还包括推力轴承，所述推力轴承的一侧抵触所述第一中心轮，另一侧抵触所述第二中心轮。

7.根据权利要求6所述的动力分配装置，其特征在于，所述第一中心轮靠近所述推力轴承的一侧设有第一限位凸环，所述第一限位凸环套设所述推力轴承。

8.根据权利要求6所述的动力分配装置，其特征在于，所述第二中心轮靠近所述推力轴承的一侧设有第二限位凸环，所述第二限位凸环套设所述推力轴承。

9.根据权利要求5所述的动力分配装置，其特征在于，所述第二离合器为第二电磁离合器，所述第二电磁离合器包括被配置为可电磁吸附的第二静摩擦盘和第二动摩擦盘，所述第二静摩擦盘固定连接于所述第二中心轮，所述第二动摩擦盘固定连接于所述转轴。

10.根据权利要求5所述的动力分配装置，其特征在于，所述第二中心轮为端面齿轮，所述第二行星轮为与所述端面齿轮啮合配合的圆锥直齿轮。

11.根据权利要求1所述的动力分配装置，其特征在于，所述旋转动力源为驱动电机，所述驱动电机的输出轴通过联轴器与所述转轴固定连接。

12.一种自动导引运输车，其特征在于，所述的自动导引运输车包括底座、承载台、驱动轮、升降机构和如权利要求1至11任一项所述的动力分配装置，所述旋转动力源安装于所述底座，所述驱动轮与所述第一传动机构连接，且安装于所述底座的底部，所述升降机构分别与所述第二传动机构和所述承载台连接。

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