CN111071129A - 一种共享单车搬运装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种共享单车搬运装置，包括机架、X向移动机构、Y向移动机构、Z向移动机构、安装板和用于抓取单车的夹具7，所述X向移动机构连接在机架上，安装板连接在X向移动机构，安装板在X向移动机构的驱动下沿X向移动，Y向移动机构、和Z向移动机构安装在安装板上。搬运装置还包括用于切换动力的离合器，所述离合器安装在安装板上，离合器的一侧与Y向移动机构连接，离合器的另一侧与Z向移动机构连接。本发明还提供了一种共享单车搬运装置的使用方法。

Description

一种共享单车搬运装置及其使用方法

技术领域

本发明属于搬运装置技术领域，具体涉及一种共享单车搬运装置及其使用方法。

背景技术

随着共享经济的快速发展，特别是对于爆炸式的发展的共享单车，管理和维修共享单车已成为社会难题。无法开锁直接导致共享单车不能自由搬运，紧靠人工手动推车，后轮胎直接着地，与地面发生干摩擦，将会严重损坏轮胎，影响自行车的使用寿命，亦或是手动长期抬起后轮仅靠前轮着地滚动搬运，又费时费力，效率低下。目前通常采用人工搬运共享单车，但是单车数量巨大搬运起来费时费力。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种结构简单、使用方便的共享单车搬运装置，将共享单车从地面搬运至车厢内；本发明还提供了一种共享单车搬运装置的使用方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种共享单车搬运装置，包括机架、X向移动机构、Y向移动机构、Z向移动机构、安装板和用于抓取单车的夹具，所述X向移动机构连接在机架上，安装板连接在X向移动机构，安装板在X向移动机构的驱动下沿X向移动，Y向移动机构、和Z向移动机构安装在安装板上。

进一步的，所述搬运装置还包括用于切换动力的离合器，所述离合器安装在安装板上，离合器的一侧与Y向移动机构连接，离合器的另一侧与Z向移动机构连接。

进一步的，所述机架包括用于放置单车的基座和基板，基板垂直连接在基座上。

进一步的，所述X向移动机构包括电机Ⅰ、链轮链条机构、丝杠，电机Ⅰ安装在基板上，电机Ⅰ的输出轴与链轮链条机构连接，丝杠与链轮链条机构连接，安装板上设有与丝杠配合的螺孔，安装板滑动连接在丝杠上。

进一步的，所述链轮链条机构包括主动链轮、从动链轮和链条，主动链轮连接在电机Ⅰ的输出轴上，主动链轮通过链条与从动链轮连接，主动链轮和从动链轮均与链条啮合，丝杠的一端与从动链轮连接，从动链轮转动带动丝杠转动。

进一步的，所述Z向移动机构包括主动齿轮、从动齿轮和齿轮齿条机构，所述主动齿轮与离合器连接，从动齿轮与主动齿轮啮合，主动齿轮通过转轴安装在安装板上，从动齿轮通过安装杆连接安装板上，齿轮齿条机构连接在安装板上。

进一步的，所述齿轮齿条机构包括齿条和齿轮Ⅰ，齿轮Ⅰ连接在安装杆上，齿条通过支架滑动连接在安装板上，齿条与齿轮Ⅰ啮合，夹具连接在齿条的底部。

进一步的，所述Y向移动机构包括正反向螺杆、齿轮Ⅱ和支架，齿轮Ⅱ安装在正反向螺杆的中部，齿轮Ⅱ与离合器连接，支架的一端连接在正反向螺杆上，支架的另一端设有滑槽，齿条卡接在滑槽中并沿滑槽滑动。

进一步的，所述离合器包括电机Ⅱ、移动齿轮、电磁铁和弹簧，电磁铁固定安装在安装板上，移动齿轮连接在电机Ⅱ的输出轴上，弹簧的一端与移动齿轮连接，弹簧的另一端固定连接在电机Ⅱ上。

基于上述一种共享单车搬运装置，本发明还提供了一种共享单车搬运装置的使用方法，其特征在于：所述使用方法包括：

a.X向移动过程：电机Ⅰ转动时主动链轮随之转动，进而带动链条运动，链条带动两侧的从动链轮转动，丝杠随从动链轮运动而运动，通过丝杠上的螺纹可使安装板在X方向移动，安装板通过齿条与夹具连接，进而带动共享单车在X方向移动；

b.离合器工作过程：弹簧位于移动齿轮的一侧，电磁铁位于移动齿轮的另一侧，电磁铁通电时，移动齿轮沿电机的输出轴滑动与电磁铁贴合，移动齿轮与齿轮Ⅱ啮合，电机Ⅱ转动齿轮Ⅱ随之转动；电磁铁断电时，移动齿轮在弹簧的作用下回缩，移动齿轮与主动齿轮啮合，电机Ⅱ转动主动齿轮随之转动；

c.Y向移动过程：电磁铁通电，电机Ⅱ带动齿轮Ⅱ转动，正反向螺杆的两侧分别与连接齿条的支架连接，齿轮Ⅱ带动正反向螺杆，则两端的支架相反或相向运动，齿条下端固定的夹具随之相反或相向移动，进而带动共享单车在Y方向移动；

d.Z向移动过程：电磁铁断电，电机Ⅱ带动主动齿轮转动，从动齿轮固定连接在安装杆上，齿轮Ⅰ安装在安装杆的两端，主动齿轮带动从动齿轮转动，从动齿轮带动安装杆转动进而带动齿轮Ⅰ转动，齿轮Ⅰ转动转动带动齿条在Z向移动，齿条下端固定的夹具随之移动，进而带动共享单车在Z方向移动。

采用本发明技术方案的优点为：

1、本发明以电机为动力通过控制电磁离合器状态可微调两夹具的距离，以适合于不同类型共享单车的搬运；通过链传动、齿轮齿条传动将两个电机的动力转化为夹具的同步运动；实现了单车在X、Y、Z三个方向的运动，进而可将单车搬运到车厢中，解放了人力。

2、本发明齿轮Ⅰ的两侧设有挡板，齿轮Ⅰ与齿条啮合时，挡板与齿条的侧部贴合，保证齿轮Ⅰ与齿条的精确啮合，防止两者之间发生窜动。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为本发明共享单车搬运装置的整体结构示意图。

图2为本发明Z向移动机构的结构示意图。

图3为本发明Y向移动机构和离合器结构示意图。

图4为本发明夹具的正面结构示意图。

图5为本发明夹具的反面结构示意图。

图6为本发明机架的结构示意图。

上述图中的标记分别为：1、机架；11、基座；12、基板；2、X向移动机构；21、电机Ⅰ；22、丝杠；23、主动链轮；24、从动链轮；25、链条；3、Y向移动机构；31、正反向螺杆；32、齿轮Ⅱ；4、Z向移动机构；41、主动齿轮；42、从动齿轮；43、安装杆；44、齿条；45、齿轮Ⅰ；46、支架；5、安装板；6、离合器；61、电机Ⅱ；62、移动齿轮；63、电磁铁；64、弹簧；7、夹具；71、夹爪；72、驱动齿轮Ⅰ；73、驱动齿轮Ⅱ；74、连杆；75、安装座。

具体实施方式

在本发明中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“平面方向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1至图6所示，一种共享单车搬运装置，包括机架1、X向移动机构2、Y向移动机构3、Z向移动机构4、安装板5和用于抓取单车的夹具7，所述X向移动机构2连接在机架1上，安装板5连接在X向移动机构2，安装板5在X向移动机构2的驱动下沿X向移动，Y向移动机构3、和Z向移动机构4安装在安装板5上。搬运装置还包括用于切换动力的离合器6，所述离合器6安装在安装板5上，离合器6的一侧与Y向移动机构3连接，离合器6的另一侧与Z向移动机构4连接。

机架1包括用于放置单车的基座11和基板12，基板12垂直连接在基座11上。机架1放置在车厢中，基座11上设有用于放置共享单车且对共享单车限位的车架14。

X向移动机构2包括电机Ⅰ21、链轮链条机构、丝杠22，电机Ⅰ21安装在基板12上，电机Ⅰ21的输出轴与链轮链条机构连接，丝杠22与链轮链条机构连接，安装板5上设有与丝杠22配合的螺孔，安装板5滑动连接在丝杠22上。链轮链条机构包括主动链轮23、从动链轮24和链条25，主动链轮23连接在电机Ⅰ21的输出轴上，主动链轮23通过链条25与从动链轮24连接，主动链轮23和从动链轮24均与链条25啮合，丝杠22的一端与从动链轮24连接，从动链轮24转动带动丝杠22转动。为加固安装板5与基板12的连接结构，防止安装板5的重量完全作用在丝杠22上，在安装板5与基板12之间还设有支撑杆13，支撑杆13的一端固定连接在板12上，安装板5通过安装孔滑动连接在支撑杆13上。为减少安装板5与支撑杆13之间的摩擦力，在安装板5与支撑杆13之间设有滚珠，滚珠滚动镶嵌在安装板5的安装孔中，使得安装板5与支撑杆13之间为滚动摩擦，从而减少摩擦力。

Z向移动机构4包括主动齿轮41、从动齿轮42和齿轮齿条机构，所述主动齿轮41与离合器6连接，从动齿轮42与主动齿轮41啮合，主动齿轮41通过转轴安装在安装板5上，安装板5上设有用于安装主动齿轮41的安装孔。从动齿轮42通过安装杆43连接安装板5上，安装杆43的两端通过安装板连接在安装板5上，齿轮齿条机构连接在安装板5上。

齿轮齿条机构包括齿条44和齿轮Ⅰ45，齿轮Ⅰ45连接在安装杆43上，齿条44通过支架46滑动连接在安装板5上，支架46上设有滑槽，齿条44上设有滑道，齿条44通过滑道与滑槽配合滑动连接在支架46上，支架46连接在安装板5上；优选的，滑槽燕尾槽，滑道为与燕尾槽适配的燕尾滑道。齿条44与齿轮Ⅰ45啮合，夹具7连接在齿条44的底部。齿轮Ⅰ45的两侧设有挡板，齿轮Ⅰ45与齿条44啮合时，挡板与齿条44的侧部贴合，保证齿轮Ⅰ45与齿条44的精确啮合，防止两者之间发生窜动。

所述Y向移动机构3包括正反向螺杆31、齿轮Ⅱ32和支架46，齿轮Ⅱ32安装在正反向螺杆31的中部，1.齿轮32的两侧正反向螺杆31的旋向相反，齿轮Ⅱ32与离合器6连接，支架46的一端连接在正反向螺杆31上，支架46的另一端设有滑槽，齿条44卡接在滑槽中并沿滑槽滑动。安装板5上设有供支架46穿过的通孔，支架46穿过安装板5，齿条44位于安装板5的一侧，正反向螺杆31位于安装板5的另一侧，即Z向移动机构4位于安装板5的一侧，Y向移动机构3位于安装板5的另一侧。

离合器6包括电机Ⅱ61、移动齿轮62、电磁铁63和弹簧64，电磁铁63固定安装在安装板5上，移动齿轮62连接在电机Ⅱ61的输出轴上，弹簧64的一端与移动齿轮62连接，弹簧64的另一端固定连接在电机Ⅱ61上。电磁铁63位于移动齿轮62的另一侧，电机Ⅱ61的输出轴远离电机Ⅱ61的一端的端部与电磁铁63接触，通电时，移动齿轮62沿电机的输出轴滑动与电磁铁63贴合，移动齿轮62与齿轮Ⅱ32啮合；断电时，移动齿轮62在弹簧力的作用下向靠近电机Ⅱ61的方向移动，移动齿轮62与Z向移动机构4的主动齿轮41啮合。

夹具7包括夹爪71和驱动夹爪运动的驱动机构，驱动机构包括驱动齿轮Ⅰ72、驱动齿轮Ⅱ73、连杆74和安装座75，安装座75固定连接在齿条44的底部，驱动齿轮Ⅰ72和驱动齿轮Ⅱ73均包括齿轮部和连杆部，齿轮部安装在安装座75上，连杆部与夹爪71连接，连杆74的一端连接在安装座75上，连杆74的另一端与夹爪71连接。夹具7还包括用于驱动夹爪开闭的舵机Ⅰ76和舵机Ⅱ77，驱动齿轮Ⅰ72与舵机Ⅰ76的输出轴连接，驱动齿轮Ⅱ73与舵机Ⅱ77的输出轴连接，舵机Ⅰ76顺时针旋转，舵机Ⅱ77逆时针旋转，带动驱动齿轮Ⅰ72和驱动齿轮Ⅱ73转动，进而带动连杆机构使夹爪张开与闭合，可以通过控制舵机的旋转情况来控制夹爪的开合角度。驱动齿轮Ⅰ72、驱动齿轮Ⅱ73、连杆74与安装座75和夹爪71之间的连接方式为铰接，舵机Ⅰ76和舵机Ⅱ77固定安装在安装座75上。

优选的，本发明中所使用的电机均为伺服电机，伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度。

基于上述共享单车搬运装置，本发明还涉及一种共享单车搬运装置的使用方法，所述使用方法包括：

a.X向移动过程：电机Ⅰ21转动时主动链轮23随之转动，进而带动链条25运动，链条25带动两侧的从动链轮24转动，丝杠22随从动链轮24运动而运动，通过丝杠22上的螺纹可使安装板5在X方向移动，安装板5通过齿条与夹具连接，进而带动共享单车在X方向移动；

b.离合器工作过程：弹簧64位于移动齿轮62的一侧，电磁铁63位于移动齿轮62的另一侧，电磁铁63通电时，移动齿轮62沿电机的输出轴滑动与电磁铁63贴合，移动齿轮62与齿轮Ⅱ32啮合，电机Ⅱ61转动齿轮Ⅱ32随之转动；电磁铁63断电时，移动齿轮62在弹簧64的作用下回缩，移动齿轮62与主动齿轮41啮合，电机Ⅱ61转动主动齿轮41随之转动；

c.Y向移动过程：电磁铁63通电，电机Ⅱ61带动齿轮Ⅱ32转动，正反向螺杆31的两侧分别与连接齿条44的支架46连接，齿轮Ⅱ32带动正反向螺杆31，则两端的支架46相反或相向运动，齿条下端固定的夹具随之相反或相向移动，进而带动共享单车在Y方向移动；

d.Z向移动过程：电磁铁63断电，电机Ⅱ61带动主动齿轮41转动，从动齿轮42固定连接在安装杆43上，齿轮Ⅰ45安装在安装杆43的两端，主动齿轮41带动从动齿轮42转动，从动齿轮42带动安装杆43转动进而带动齿轮Ⅰ45转动，齿轮Ⅰ45转动转动带动齿条在Z向移动，齿条下端固定的夹具随之移动，进而带动共享单车在Z方向移动。

本发明以电机为动力通过控制电磁离合器状态可微调两夹具的距离，以适合于不同类型共享单车的搬运；通过链传动、齿轮齿条传动将两个电机的动力转化为夹具的同步运动。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种共享单车搬运装置，其特征在于：包括机架(1)、X向移动机构(2)、Y向移动机构(3)、Z向移动机构(4)、安装板(5)和用于抓取单车的夹具(7)，所述X向移动机构(2)连接在机架(1)上，安装板(5)连接在X向移动机构(2)，安装板(5)在X向移动机构(2)的驱动下沿X向移动，Y向移动机构(3)、和Z向移动机构(4)安装在安装板(5)上。

2.如权利要求1项所述的一种共享单车搬运装置，其特征在于：所述搬运装置还包括用于切换动力的离合器(6)，所述离合器(6)安装在安装板(5)上，离合器(6)的一侧与Y向移动机构(3)连接，离合器(6)的另一侧与Z向移动机构(4)连接。

3.如权利要求2所述的一种共享单车搬运装置，其特征在于：所述机架(1)包括用于放置单车的基座(11)和基板(12)，基板(12)垂直连接在基座(11)上。

4.如权利要求3所述的一种共享单车搬运装置，其特征在于：所述X向移动机构(2)包括电机Ⅰ(21)、链轮链条机构、丝杠(22)，电机Ⅰ(21)安装在基板(12)上，电机Ⅰ(21)的输出轴与链轮链条机构连接，丝杠(22)与链轮链条机构连接，安装板(5)上设有与丝杠(22)配合的螺孔，安装板(5)滑动连接在丝杠(22)上。

5.如权利要求4所述的一种共享单车搬运装置，其特征在于：所述链轮链条机构包括主动链轮(23)、从动链轮(24)和链条(25)，主动链轮(23)连接在电机Ⅰ(21)的输出轴上，主动链轮(23)通过链条(25)与从动链轮(24)连接，主动链轮(23)和从动链轮(24)均与链条(25)啮合，丝杠(22)的一端与从动链轮(24)连接，从动链轮(24)转动带动丝杠(22)转动。

6.如权利要求4或5所述的一种共享单车搬运装置，其特征在于：所述Z向移动机构(4)包括主动齿轮(41)、从动齿轮(42)和齿轮齿条机构，所述主动齿轮(41)与离合器(6)连接，从动齿轮(42)与主动齿轮(41)啮合，主动齿轮(41)通过转轴安装在安装板(5)上，从动齿轮(42)通过安装杆(43)连接安装板(5)上，齿轮齿条机构连接在安装板(5)上。

7.如权利要求6所述的一种共享单车搬运装置，其特征在于：所述齿轮齿条机构包括齿条(44)和齿轮Ⅰ(45)，齿轮Ⅰ(45)连接在安装杆(43)上，齿条(44)通过支架(46)滑动连接在安装板(5)上，齿条(44)与齿轮Ⅰ(45)啮合，夹具(7)连接在齿条(44)的底部。

8.如权利要求7所述的一种共享单车搬运装置，其特征在于：所述Y向移动机构(3)包括正反向螺杆(31)、齿轮Ⅱ(32)和支架(46)，齿轮Ⅱ(32)安装在正反向螺杆(31)的中部，齿轮Ⅱ(32)与离合器(6)连接，支架(46)的一端连接在正反向螺杆(31)上，支架(46)的另一端设有滑槽，齿条(44)卡接在滑槽中并沿滑槽滑动。

9.如权利要求8所述的一种共享单车搬运装置，其特征在于：所述离合器(6)包括电机Ⅱ(61)、移动齿轮(62)、电磁铁(63)和弹簧(64)，电磁铁(63)固定安装在安装板(5)上，移动齿轮(62)连接在电机Ⅱ(61)的输出轴上，弹簧(64)的一端与移动齿轮(62)连接，弹簧(64)的另一端固定连接在电机Ⅱ(61)上。

10.如权利要求1至9所述的一种共享单车搬运装置的使用方法，其特征在于：所述使用方法包括：

a.X向移动过程：电机Ⅰ(21)转动时主动链轮(23)随之转动，进而带动链条(25)运动，链条(25)带动两侧的从动链轮(24)转动，丝杠(22)随从动链轮(24)运动而运动，通过丝杠(22)上的螺纹可使安装板(5)在X方向移动，安装板(5)通过齿条与夹具连接，进而带动共享单车在X方向移动；

b.离合器工作过程：弹簧(64)位于移动齿轮(62)的一侧，电磁铁(63)位于移动齿轮(62)的另一侧，电磁铁(63)通电时，移动齿轮(62)沿电机的输出轴滑动与电磁铁(63)贴合，移动齿轮(62)与齿轮Ⅱ(32)啮合，电机Ⅱ(61)转动齿轮Ⅱ(32)随之转动；电磁铁(63)断电时，移动齿轮(62)在弹簧(64)的作用下回缩，移动齿轮(62)与主动齿轮(41)啮合，电机Ⅱ(61)转动主动齿轮(41)随之转动；

c.Y向移动过程：电磁铁(63)通电，电机Ⅱ(61)带动齿轮Ⅱ(32)转动，正反向螺杆(31)的两侧分别与连接齿条(44)的支架(46)连接，齿轮Ⅱ(32)带动正反向螺杆(31)，则两端的支架(46)相反或相向运动，齿条下端固定的夹具随之相反或相向移动，进而带动共享单车在Y方向移动；

d.Z向移动过程：电磁铁(63)断电，电机Ⅱ(61)带动主动齿轮(41)转动，从动齿轮(42)固定连接在安装杆(43)上，齿轮Ⅰ(45)安装在安装杆(43)的两端，主动齿轮(41)带动从动齿轮(42)转动，从动齿轮(42)带动安装杆(43)转动进而带动齿轮Ⅰ(45)转动，齿轮Ⅰ(45)转动转动带动齿条在Z向移动，齿条下端固定的夹具随之移动，进而带动共享单车在Z方向移动。

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