CN110386575B - 自动升降搬运车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动升降搬运车，包括：设有移动机构（1）的支撑框架（2）、安装于所述支撑框架（2）的升降架（3）、带动该升降架（3）向上或向下移动的牵拉机构、设在所述升降架（3）上的承托机构（5）、以及控制系统；所述牵拉机构包括：两个设有变频器的第一电机（41）、分别安装在所述支撑框架（2）左右两侧的主动轮（42）、连接所述主动轮（42）和升降架（3）的拉索组件；所述主动轮（42）通过联轴器（44）与第一电机（41）的输出端实现动力连接，每个第一电机（41）的输出端均设有第一编码器。本发明的自动升降搬运车在安全性、可操控性和精度方面具有很大的提升，且自动化程度更高，大大提高了工作效率。

Description

自动升降搬运车

技术领域

本发明涉及一种搬运设备，尤其涉及一种简易的地面上使用的搬运车。

背景技术

传统的地面上使用的搬运设备，当搬运尺寸和重量较小的物品时，一般是采用叉车，当搬运混凝土预制件及其范本等大型的构件时，通常是采用行吊来吊运，但这种吊运方式属于高空作业，存在较大安全隐患，危险系统较高，其次起吊前后都需要工作人员从旁协助，比较耗费时间和人力资源。为此，在公开号为108358084A的中国发明专利中，申请人公开了一种升降搬运车，该搬运车设有底部带滚轮的支撑架，滚轮由电机带动实现搬运车的前后移动，支撑架上设有四个电机分别带动四根拉绳牵拉着升降框架使其向上或向下移动，升降框架上设有可伸出或收回的若干个托臂，通过控制升降框架和托臂可将需搬运的物品移动至需要的位置。但是这种搬运车的精度较低，且四个电机带动升降框架升降有可能会出现不同步的现象，且电机起步和停止接段会出抖动现象，被搬运的物品会因此发生倾斜甚至掉落，存在安全风险。此外，这种搬运车在整个搬运过程的每一步都需要较多的人工进行干预，自动化程度较低，也无法及时发现搬运车周边不同位置或轨道上等可能出现的障碍物或工作人员，存在一定的安全隐患。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种精度、安全性和自动化程度更高的自动升降搬运车。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是，设计一种自动升降搬运车，包括：设有移动机构的支撑框架、安装于所述支撑框架的升降架、带动该升降架向上或向下移动的牵拉机构、设在所述升降架上的承托机构、以及控制系统；

所述牵拉机构包括：两个设有变频器的第一电机、分别安装在所述支撑框架左右两侧的主动轮、连接所述主动轮和升降架的拉索组件；所述主动轮通过联轴器与第一电机的输出端实现动力连接，每个第一电机的输出端均设有第一编码器；

要带动所述升降架向上或向下移动时，控制系统输出两组完全相同的脉冲信号到两台变频器的输入端，该变频器的输出端连接所述第一电机，所述第一编码器的输出信号连接到所述变频器中用作回输信号，通过该变频器内的控制器将所述回输信号与输入的脉冲信号作比较和调节而达到输入和输出一致。

所述支撑框架的左右两侧的上部各设有前后两个主动轮，两个第一电机分别设在支撑框架的前部和后部，每个第一电机设有左右两个输出端分别与左右两侧各一个主动轮动力连接。

所述升降架两侧各设置有一个水平仪，在升降架上下移动的过程中，控制系统不断读取两侧水平仪产生的水平参数，在该水平参数超出设定值时，控制系统调节所述变频器的速度直至所述水平仪的参数小于设定值以控制升降架两侧的水平。

两侧的所述主动轮上安装有与所述联轴器直接连接的第二编码器，在升降架上下移动的过程中，控制系统不断比较前后两侧的第二编码器的参数，在两侧参数差值超出设定值时，控制系统根据逻辑设定选择发出报警信号停机或者调节所述变频器的速度直至所述差值小于设定值。

所述拉索组件包括：分别安装在所述支撑框架左右两侧上部的第一被动轮、分别安装在所述升降架左右两侧的第二被动轮、安装在所述主动轮旁侧的转向轮以及拉索；所述拉索一端连接所述升降架一侧后依次绕过同侧的所述第一被动轮、第二被动轮、主动轮后经所述转向轮绕出。

所述拉索组件还包括：配重装置、分别设置在支撑框架左右两侧上部的若干第三被动轮以及设置在下方的所述配重装置上的若干第四被动轮，从所述转向轮绕出的拉索绕经所述第三被动轮和第四被动轮后连接于所述支撑框架。

所述拉索采用双排的金属链条，所述第一被动轮、第二被动轮、主动轮、转向轮、第三被动轮和第四被动轮采用双排链轮结构。

所述支撑框架上设有垂直导轨，所述升降架上设有与所述垂直导轨滑动配合的滑槽。

所述升降架上在垂直导轨和滑槽配合处外侧、以及所述拉索与升降架连接处的外侧固设有防护网。

所述支撑框架为方形的框架结构。

所述移动机构包括设置在所述支撑框架底部的滚轮以及控制该滚轮转动的第二电机，所述滚轮的转轴与第三编码器连接。

所述支撑框架左右两侧的内侧垂直设置有一对用于检测待搬运物品高度和卸除物品高度的区域传感器。

所述搬运车前端和后端的底部两侧安装有超声波传感器。

所述支撑框架上部位于所述升降架移动上限位置的下方安装有二维激光扫描仪。

所述搬运车四个角部内侧的顶部和底部安装有4对上下相对的对射传感器。

所述升降架包括左右两根水平横梁以及连接该两根水平横梁的两根以上纵向连接杆，所述承托机构设在左右两侧的水平横梁上。

所述承托机构设有四组，分别设在左右两侧水平横梁的前部和后部，每组承托机构包括：托臂、控制该托臂向前伸出或向后收回的第三电机。

所述支撑框架顶部的前端和后端以及所述升降架左右两侧安装有监控探头。

还包括与控制系统连接的操控台，所述操控台上设有显示屏和操作按钮。

同现有技术相比较，本发明的自动升降搬运车在安全性和可操控性方面具有很大的提升，牵拉机构采用两个电机牵拉拉索组件来带动升降架的升降，电机输出端设有编码器，能有效减少电机出现异步的情况，且增加变频器控制电机，起步阶段有加速度，提高搬运机的工作效率，变频器在电机的起步和停止阶段还能有效防止出现抖动情况，使搬运机运动更加柔顺；另外升降架两侧设有水平仪、主动轮上设有编码器，两者均可在两电机出现异步或升降架发生倾斜时通过控制系统自动调整升降架的水平，防止所搬运的对象发生倾斜，这对搬运车的运作和安全十分重要。此外，本发明的搬运车还设置有区域传感器、超声波传感器、二维激光扫描仪、对射传感器、监控探头等装置，可检测到搬运车工作区域内的障碍物，大大增加了安全性，减少了意外的发生；操控更简便，能基本上实现搬运车的自动化工作，提高工作效率。在保证安全的情况下，搬运机的精度也有很大的提高，前后移动的误差在50MM以内，上下移动搬运的误差在20MM以内。

附图说明

图1为本发明自动升降搬运车的结构示意图；

图2为所述支撑框架2的分解图；

图3为所述支撑框架2的顶框的分解图；

图4为所述支撑框架2的左侧或右侧顶框横梁211处的结构示意图；

图5为所述升降架3的结构示意图；

图6为所述升降架3左侧或右侧水平横梁33处的分解图；

图7为所述拉索组件的结构示意图；

图8为所述支撑框架2上安装二维激光扫描仪82的结构示意图；

图9为所述支撑框架2上安装对射传感器83的结构示意图；

图10为所述承托机构5的结构示意图；

图11为所述操控台91的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图所示之最佳实施例作进一步详述。

如图1所示，本发明的自动升降搬运车主要包括：设有移动机构1的支撑框架2、安装于所述支撑框架2的升降架3、带动该升降架3向上或向下移动的牵拉机构、设在所述升降架3上的承托机构5、以及控制系统。

所述支撑框架2要根据所搬运的对象的形状大小等设计成相配合的形状和大小。本实施例中，本发明的自动升降搬运车用于搬运建筑模板，因此如图1和图2所示，所述支撑框架2设计成方形的框架结构，主要由位于顶部水平设置的顶框21、分别位于左右两侧垂直设置的两个侧框22连接而成。每个侧框22设有前后两根立柱221以及连接该两立柱221的水平杆件和斜向杆件。如图3所示，所述顶框21的左右两侧设有顶框横梁211，左右两根顶框横梁211之间连接有纵向和横向水平杆件以及斜向杆件。

所述移动机构1设在支撑框架2四角的底部，其包括：滚轮11以及控制该滚轮11转动的第二电机12，此外，所述滚轮11的转轴与第三编码器连接，由此可以精确测量出搬运车移动的距离，通过该第三编码器回馈的数据可以知道搬运车是否到达指定位置。

如图5所示，所述升降架3包括左右两根水平横梁33以及连接该两根水平横梁33的两根以上纵向连接杆34。本实施例中，所述纵向连接杆34设有三根，其形状呈C形拱起设于两根水平横梁33之上。左右两侧的水平横梁33的前后两端面上设有垂直的滑槽32，如图2，所述支撑框架2角部的四根立柱221上对应设有垂直导轨24，四角的垂直导轨24分别与升降架3四角设置的滑槽32滑动配合，由此该升降架3可沿着垂直导轨24上、下滑动。

所述承托机构5设有四组，分别安装在升降架3左右两侧水平横梁33的前部和后部，并随着升降架3的升降而同步移动，如图10所示，每组承托机构5包括：托臂51、第三电机52、皮带55、同步轮56、托臂转轴57以及安装架58。所述托臂51水平设置，其中部与托臂转轴57固定连接，所述同步轮56同步连接于托臂转轴57上方，第三电机52通过皮带55带动同步轮56及托臂转轴57顺时针或逆时针转动，由此相应带动托臂51顺时针或逆时针转动从而向前伸出或向后收回，所述安装架58用于将承托机构5安装在水平横梁33上。

如图3所示，所述牵拉机构包括：第一电机41、安装在所述支撑框架2上的主动轮42、连接所述主动轮42和升降架3的拉索组件。所述第一电机41设有两个，均设有变频器控制电机，起步阶段有加速度，能提高搬运车的工作效率，且变频器在电机的起步和停止阶段能有效防止出现抖动情况，使搬运车运动更加平稳柔顺。两个第一电机41分别安装在所述顶框21的前端部和后端部中间的位置，每个第一电机41均设有左右两个输出端，且该输出端均设有第一编码器。所述主动轮42设有四个，分别安装在左右两侧顶框横梁211的前部和后部，并通过四根联轴器44分别与两个第一电机41的共四个输出端实现动力连接。两个第一电机41通过联轴器44带动四个主动轮42转动，该四个主动轮42则通过拉索组件牵拉升降架3使之向上或向下滑动。

所述拉索组件也设有四组，分别设置在接近四根立柱221的四个角部处，如图7所示，每组拉索组件主要包括：第一被动轮431、第二被动轮432、转向轮433以及拉索434。其中，所述第一被动轮431安装在顶框横梁211上并位于主动轮42旁边，所述第二被动轮432安装在位于第一被动轮431和主动轮42下方的升降架3的水平横梁33上。所述拉索434一端连接所述升降架3水平横梁33，然后依次绕过同侧的所述第一被动轮431、第二被动轮432、主动轮42后经所述转向轮433向外绕出。主动轮42正向或反向转动时会带动拉索43正向或反向移动从而牵拉着升降架3使之上升或下降。这里设置第一被动轮431和第二被动轮432是为了增加每组拉索组件的负载能力，每组拉索组件相当于由3条拉索牵拉着升降架3，可以提供3倍的负载能力，但相应地第一电机41也需要3倍的转速才能达到升降速度的要求。

为了防止从转向轮433向外绕出的拉索434因堆积而导致打结的现象，每组拉索组件还包括：配重装置435、安装在支撑框架2上部的两个第三被动轮436、安装在下方的所述配重装置435上的两个第四被动轮437。从所述转向轮433绕出的拉索434绕经所述第三被动轮436和第四被动轮437后连接于所述支撑框架2。在配重装置435的自重作用下，经转向轮433向外绕出的拉索434会被拉直，避免了打结的现象。该配重装置435的另一个作用是可以减少电机在加速特别是升起负载物和有负载物慢速时的电机能耗。

为了防止配重装置435在升降过程中受到外物如工人的身体或其它对象的干扰，避免出现安全事故，如图1和图7所示，在安装配重装置435处设置有垂直的方形保护筒体23，所述配重装置435、第三被动轮436、第四被动轮437及绕其该两被轮的拉索434均被包围在该保护筒体23的内腔中。

本实施例中，如图6所示，所述拉索434采用双排的金属链条，相应地，所述第一被动轮431、第二被动轮432、主动轮42、转向轮433、第三被动轮436和第四被动轮437采用双排链轮结构。此双排链条的设计可提高安全性，在出现某一条链条断裂的情况下，另一条链条能起到保护作用。

为了防止所搬运的模板出现倾斜的情况、提高安全性，本发明的自动升降搬运车采用了主动方式和被动方式来确保升降架3在上下移动的过程保持水平。

主动方式是通过控制系统和变频器的配合来控制两台第一电机41的同步运作。本发明选择了能够向两台第一电机41输出两轴同步信号的控制系统并选择了一种可以通过回输信号控制电机的变频器。当控制系统收到指令后会输出两组完全相同的脉冲信号到两台变频器的输入端，该变频器的输出端连接所述第一电机41，所述第一编码器的输出信号连接到所述变频器中用作回输信号，通过该变频器内的控制器将所述回输信号与输入的脉冲信号作比较和调节而达到输入和输出一致。因控制系统输出的是两组完全相同的信号，所以两台第一电机41的运作也接近相同。

因为升降架3及其上安装的托臂51的水平对设备的运作和安全十分重要，理论上上述主动方式已经能达到设备运作所需要的水平要求，但为了提供更安全和稳定的运作，本发明还采用了通过设置水平仪和编码器来检测升降架3水平的被动方式。如图6和图8所示，所述升降架3左右两侧的水平横梁33中部各设置有一个水平仪31，在升降架3上下移动的过程中，控制系统不断读取两侧水平仪31产生的水平参数，在该水平参数超出设定值时，控制系统调节所述变频器的速度直至所述水平仪31的参数小于设定值以控制升降架3两侧的水平。如图4所示，左右两侧的四个主动轮42上安装有与所述联轴器44直接连接的第二编码器45，在升降架3上下移动的过程中，控制系统不断比较前后两侧的第二编码器45的参数，在两侧参数差值超出设定值时，控制系统根据逻辑设定选择发出报警信号停机或者调节所述变频器的速度直至所述差值小于设定值，由此实现升降架3的水平调节。水平仪和编码器这两种检测方法也会互相比较，如果两者的差值超出设定值，设备会马上停止工作并发出报警信号。此外，该第二编码器45还能精确测量升降架3是否到达指定高度，提高了搬运车的精度。

如图2所示，所述支撑框架2左右两侧框22的内侧中部垂直设置有一对用于检测待搬运物品高度和卸除物品高度的区域传感器7。通过该对区域传感器7可以检测模板的迭板数量，及时了解迭板的高度，使搬运车能自动识别需要搬运的高度，并进行模板的取放，大大提高了工作效率。

工作时，移动机构1带动支撑框架2移动至待搬运的范本处，牵拉机构牵引着升降架3下降直至承托机构5的托臂51低于范本底面，第三电机52带动托臂51向前伸出后，第一电机41通过主动轮42和拉索组件带动升降架3承托着模板向上升至上限位，然后移动机构1带动支撑框架2移动至卸除范本处，升降架3下降将所搬运的模板放置于下层模板上，之后升降架3再下降一定距离后将托臂51向后收回，搬运车再次移动至待搬运的模板处进行下一轮的搬运工作。

如图6所示，所述水平横梁33上每个托臂51旁边都安装有一个接近开关传感器35用于检测托臂51是处于向前伸出还是向后收回的状态。所述水平横梁33的底部还安装有光电传感器36，该光电传感器36的感应范围与托臂51顶面处于同一平面，用于检测和判断托臂51顶面是否已经位于待搬运模板底面之下可以向前伸出。此外，如图10所示，托臂51表面开设的凹槽内还安装有小型接近开关传感器53用于感应托臂51是否成功负载到模板。托臂51底面还安装有光电传感器54，用来检测卸除范本后，托臂51再下降时是否接近下层范本顶面，能避免升降架3及其托臂51过度下降而顶到下层范本。

此外，本发明的搬运车还设置了多种安全检测装置，在安全性方面也有很大的提升。

如图1和图5所示，所述升降架3的左右两侧水平横梁33上在垂直导轨24和滑槽32配合处外侧、以及所述拉索434与水平横梁33连接处的外侧固设有防护网6，可防止工人的手接触到会移动的地方而造成伤害。

如图1所示，搬运车前端和后端的底部两侧安装有超声波传感器81，本实施例中，超声波传感器81安装在搬运车最外围的四角，也即四角底部的移动机构1处，可用于检测轨道上是否有障碍物，当障碍物或工作人员靠近搬运车前进方向时，超声波传感器会发出启动信号，当控制系统收到信号后就会控制变频器将第二电机12停止工作，使搬运机停止前进，提高安全性，当障碍物离开后搬运车继续未完成的工作。

如图8所示，所述支撑框架2上部位于所述升降架3移动上限位置的下方安装有二维激光扫描仪82，主要功能是当搬运车向前或向后移动时探测前方或后方高处位置是否有障碍物，当检测到障碍物时，该二维激光扫描仪82会发出信号至控制系统，由控制系统控制搬运车停止移动、发出警报通知操作员、或者在障碍物离开后控制搬运车继续移动。

如图9所示，搬运车四个角部内侧的顶部和底部安装有4对上下相对的对射传感器83，主要用来检测待搬运的模板上的对象有没有超出模板的外周边而影响升降架3的运作。当出现障碍物挡住对射传感器83发出的红外线时，这表明待搬运模板上有对象超出了模板，对射传感器83再收不到对射信号，控制系统就会控制搬运车停止前进并发出报警信号。因为对射传感器83安装在最前方和最后方的位置，离升降架3还有一段距离，所以搬运车停止后超出模板范围的对象不会损坏搬运车。

如图1和图6所示，所述支撑框架2顶框21的前端和后端以及所述升降架3左右两侧的水平横梁33上安装有监控探头84，可以监控搬运车前后移动方向是否有工作人员以及监控托臂51的工作状态。当有障碍物或移动的工作人员进入搬运车工作区域内，监控探头会发出警报信号，搬运机停止工作。

在搬运车工作区域的旁侧还可以设置有与控制系统连接的操控台91。如图11所示，所述操控台91上设有显示屏911和操作按钮912，是搬运车的操控中心，可通过操控台91的显示屏911观察四个监控探头84的监控情况，通过操控面板的操作按钮912可实现搬运车的手动模式、自动模式的自由操控；通过操控面板上设置的触摸屏可以监控第一电机41和第二电机12的运行状态，以及选定搬运车到达指定位置，使用简单、方便，便于及时了解搬运车的生产状态。

如图1和图9所示，所述支撑框架2的一侧侧框22外固定有总电箱92，该总电箱92上也安装有超声波传感器。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种自动升降搬运车，包括：设有移动机构（1）的支撑框架（2）、安装于所述支撑框架（2）的升降架（3）、带动该升降架（3）向上或向下移动的牵拉机构、设在所述升降架（3）上的承托机构（5）、以及控制系统；其特征在于，

所述牵拉机构包括：两个设有变频器的第一电机（41）、分别安装在所述支撑框架（2）左右两侧的主动轮（42）、连接所述主动轮（42）和升降架（3）的拉索组件；所述主动轮（42）通过联轴器（44）与第一电机（41）的输出端实现动力连接，每个第一电机（41）的输出端均设有第一编码器；

要带动所述升降架（3）向上或向下移动时，控制系统输出两组完全相同的脉冲信号到两台变频器的输入端，该变频器的输出端连接所述第一电机（41），所述第一编码器的输出信号连接到所述变频器中用作回输信号，通过该变频器内的控制器将所述回输信号与输入的脉冲信号作比较和调节而达到输入和输出一致；

所述支撑框架（2）的左右两侧的上部各设有前后两个主动轮（42），两个第一电机（41）分别设在支撑框架（2）的前部和后部，每个第一电机（41）设有左右两个输出端分别与左右两侧各一个主动轮（42）动力连接；

所述升降架（3）两侧各设置有一个水平仪（31），在升降架（3）上下移动的过程中，控制系统不断读取两侧水平仪（31）产生的水平参数，在该水平参数超出设定值时，控制系统调节所述变频器的速度直至所述水平仪（31）的参数小于设定值以控制升降架（3）两侧的水平；

两侧的所述主动轮（42）上安装有与所述联轴器（44）直接连接的第二编码器（45），在升降架（3）上下移动的过程中，控制系统不断比较前后两侧的第二编码器（45）的参数，在两侧参数差值超出设定值时，控制系统根据逻辑设定选择发出报警信号停机或者调节所述变频器的速度直至所述差值小于设定值；

所述拉索组件包括：分别安装在所述支撑框架（2）左右两侧上部的第一被动轮（431）、分别安装在所述升降架（3）左右两侧的第二被动轮（432）、安装在所述主动轮（42）旁侧的转向轮（433）、拉索（434）、配重装置（435）、分别设置在支撑框架（2）左右两侧上部的若干第三被动轮（436）以及设置在下方的所述配重装置（435）上的若干第四被动轮（437）；所述拉索（434）一端连接所述升降架（3）一侧后依次绕过同侧的所述第一被动轮（431）、第二被动轮（432）、主动轮（42）后经所述转向轮（433）绕出，从所述转向轮（433）绕出的拉索（434）绕经所述第三被动轮（436）和第四被动轮（437）后连接于所述支撑框架（2）；

所述移动机构（1）包括设置在所述支撑框架（2）底部的滚轮（11）以及控制该滚轮（11）转动的第二电机（12），所述滚轮（11）的转轴与第三编码器连接；

所述支撑框架（2）左右两侧的内侧垂直设置有一对用于检测待搬运物品高度和卸除物品高度的区域传感器（7）；所述支撑框架（2）上部位于所述升降架（3）移动上限位置的下方安装有二维激光扫描仪（82）；所述支撑框架（2）顶部的前端和后端以及所述升降架（3）左右两侧安装有监控探头（84）；

所述搬运车前端和后端的底部两侧安装有超声波传感器（81），所述搬运车四个角部内侧的顶部和底部安装有4对上下相对的对射传感器（83）。

2.根据权利要求1所述的自动升降搬运车，其特征在于，所述拉索（434）采用双排的金属链条，所述第一被动轮（431）、第二被动轮（432）、主动轮（42）、转向轮（433）、第三被动轮（436）和第四被动轮（437）采用双排链轮结构。

3.根据权利要求1所述的自动升降搬运车，其特征在于，所述支撑框架（2）上设有垂直导轨（24），所述升降架（3）上设有与所述垂直导轨（24）滑动配合的滑槽（32）。

4.根据权利要求3所述的自动升降搬运车，其特征在于，所述升降架（3）上在垂直导轨（24）和滑槽（32）配合处外侧、以及所述拉索（434）与升降架（3）连接处的外侧固设有防护网（6）。

5.根据权利要求1所述的自动升降搬运车，其特征在于，所述支撑框架（2）为方形的框架结构。

6.根据权利要求5所述的自动升降搬运车，其特征在于，所述升降架（3）包括左右两根水平横梁（33）以及连接该两根水平横梁（33）的两根以上纵向连接杆（34），所述承托机构（5）设在左右两侧的水平横梁（33）上。

7.根据权利要求6所述的自动升降搬运车，其特征在于，所述承托机构（5）设有四组，分别设在左右两侧水平横梁（33）的前部和后部，每组承托机构（5）包括：托臂（51）、控制该托臂（51）向前伸出或向后收回的第三电机（52）。

8.根据权利要求1所述的自动升降搬运车，其特征在于，还包括与控制系统连接的操控台（91），所述操控台（91）上设有显示屏（911）和操作按钮（912）。