CN112047269A - 双向货叉式重载型堆垛agv及其操作方法 - Google Patents

双向货叉式重载型堆垛agv及其操作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双向货叉式重载型堆垛AGV及其操作方法，其属于无人搬运技术领域。它解决了现有技术中传统叉车式AGV存在的进叉空间及转弯调整空间较大而浪费仓储区域大量场地空间的缺陷。其主体结构包括底盘，底盘上设有行走轮，所述底盘的两侧设有前端车头和后端车头，前端车头与后端车头之间的底盘上设有前提升门架和后提升门架，所述前提升门架和后提升门架之间设有货叉。本发明主要用于智能取放物料。

Description

双向货叉式重载型堆垛AGV及其操作方法
技术领域：
本发明属于无人搬运技术领域，具体地说，尤其涉及一种双向货叉式重载型堆垛AGV及其操作方法。
背景技术：
随着经济的发展，社会的进步，各企业在物流仓储方面逐步向自动化、智能化方向发展，特别体现在物料的自动出库、自动入库、自动化仓储方面。
在自动仓储行业中，可以通过立体仓库实现物料的自动出库、自动入库，但使用立体仓库时，一般要求货架的层数较多，货架总体较高，这就要求仓库厂房中有足够的高度空间。同时，每个货架巷道都需配置一套堆垛机，以实现自动仓储，但堆垛机采购成本高昂，导致企业实现自动化仓储的经济成本过高。
在自动仓储行业中，还可以通过叉车式AGV实现物料的自动出库、自动入库，但叉车式AGV需要前端叉齿正对物料托盘进行取料，物料入库时也需要叉车式AGV前端叉齿正对货架，需要给叉车式AGV留出足够的进叉空间以及转弯调整空间，因此，叉车式AGV给企业浪费了大量的场地空间。
发明内容：
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种双向货叉式重载型堆垛AGV及其操作方法，其可以沿垂直于AGV前行方向进行进叉的取放料，简化现有叉车式AGV取料时需调整车身角度的动作流程，提升了取放料效率，缩小AGV取放料时对仓储场地的占用，提升了仓储场地的利用率。
为了实现上述目的，本发明是采用以下技术方案实现的：
一种双向货叉式重载型堆垛AGV，包括底盘，底盘上设有行走轮，所述底盘的两侧设有前端车头和后端车头，前端车头与后端车头之间的底盘上设有前提升门架和后提升门架，所述前提升门架与后提升门架之间设有货叉。
优选地，所述前端车头和/或后端车头上设有安全触边和激光避障，所述货叉为双向货叉。
优选地，所述前提升门架和后提升门架的结构相同，均包括内移动门架、外固定门架和滑架，所述内移动门架分别与外固定门架和滑架连接。
优选地，所述内移动门架包括内门架主体，内门架主体上设有链轮、滑架导向板、内门架导向轮组和内门架导向板。
优选地，所述外固定门架包括外门架主体，外门架主体上设有顶升油缸和外门架导向板，所述顶升油缸的缸体安装在外门架主体的下端，活塞杆与内门架主体连接；所述外门架导向板与内门架导向板之间设有内门架导向轴承组。
优选地，所述内门架主体的两侧设有第一H型钢，外门架主体的两侧设有第二H型钢，所述内门架导向轮组包括轴心相互垂直的大导向轮和小导向轮，大导向轮和小导向轮均安装在第一H型钢和第二H型钢之间。
优选地，所述滑架包括滑架主体，滑架主体上设有槽钢、中间导向轴承和侧导向轴承组。
优选地，所述侧导向轴承组安装在滑架主体和内门架主体上的第一H型钢之间，侧导向轴承组包括上下两组导向轮组A和轴承A，导向轮组A包括轴心相互垂直的大导向轮A和小导向轮A。
优选地，所述滑架主体上设有高度超限传感器、侧面超限传感器和物料检测传感器，槽钢上设有一个及以上的进叉检测传感器。
一种操作方法，包括上述的双向货叉式重载型堆垛AGV，具体包括以下步骤：
步骤一：当进叉检测传感器检测到货架指定位置上有摆放的货物时，顶升油缸的活塞杆伸出，带动滑架上的双向货叉升高，提升到物料检测位置，将双向货叉调整到合适的进叉高度，同时通过进叉检测传感器进行检测，确保进叉方向不存在货叉与托盘干涉的情况，确保进叉安全；
步骤二：双向货叉伸出，完成进叉，将物料托盘托起，并向系统反馈到位信号，顶升油缸的活塞杆继续伸出，带动滑架上的双向货叉提升一定高度，使物料托盘脱离货架；
步骤三：维持步骤二的高度不变，双向货叉收缩回到中位，系统接收到双向货叉中位到位信号，同时，通过滑架主体两侧的侧面超限传感器进行检测，检测物料托盘没有超出滑架主体；
步骤四：顶升油缸的活塞杆缩回，带动滑架上的双向货叉下降到底部，双向货叉式重载型堆垛AGV按照调度系统规划路径，到达出库物料架；
步骤五：顶升油缸的活塞杆再次伸出，带动滑架上的双向货叉提升到一定高度，通过高度超限传感器检测出库物料架上有无物料堆积，进叉方向上有无空间上的干涉；
步骤六：双向货叉调整到一定高度，伸出货叉，随后顶升油缸的活塞杆再次缩回，使双向货叉下降到一定高度，同时，通过物料检测传感器检测到托盘与货叉脱离；
步骤七：双向货叉收缩回到中位，顶升油缸的活塞杆缩回到底端，双向货叉下降到滑架的最底端复位；
步骤八：按照调度系统路径规划，双向货叉式重载型堆垛AGV行驶至下一个位置等待命令。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明采用双舵轮进行驱动，大幅降低AGV的转弯半径，提升仓库场地的可利用率，使用双门架和4根顶升油缸升降，可实现重载货物的自动化仓储，使用双向货叉，AGV进入巷道后不需再调整AGV姿态，提升仓储场地利用率，提升出库、入库效率；
2、本发明可以沿垂直于AGV前行方向进行进叉的取放料，简化现有叉车式AGV取料时需调整车身角度的动作流程，提升了取放料效率，缩小AGV取放料时对仓储场地的占用，提升了仓储场地的利用率。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的底部结构示意图；
图3为本发明中前提升门架和后提升门架连接的结构示意图；
图4为本发明中前提升门架或后提升门架的结构示意图；
图5为本发明中内移动门架的结构示意图；
图6为本发明中外固定门架的结构示意图；
图7为图6中D处的局部放大图；
图8为本发明中滑架的结构示意图；
图9为图8中K处的局部放大图；
图10为本发明中滑架连接及传感器布置的结构示意图。
图中：1、前提升门架；2、后提升门架；3、双向货叉；4、前端车头；5、后端车头；6、安全触边；7、激光导航；8、天线；9、激光避障；10、舵轮；11、内移动门架；12、外固定门架；13、滑架；14、拖链；15、万向脚轮；16、底盘；41、高度超限传感器；42、侧面超限传感器；43、物料检测传感器；44、进叉检测传感器；111、链轮；112、滑架导向板；113、链条；114、内门架主体；115、内门架导向轮组；116、大导向轮；117、小导向轮；118、第一H型钢；119、内门架导向板；121、第二H型钢；122、内门架导向轴承组；123、顶升油缸；124、外门架主体；125、固定轴；126、外门架导向板；131、槽钢；132、滑架主体；133、中间导向轴承；134、侧导向轴承组；135、导向轮组A；136、轴承A；137、大导向轮A；138、小导向轮A。
具体实施方式：
下面通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1：
如图1-2所示，一种双向货叉式重载型堆垛AGV，包括底盘16，底盘16上设有行走轮，行走轮包括四个万向脚轮15和两个舵轮10，所述底盘16的两侧设有前端车头4和后端车头5，前端车头4和后端车头5以装配的形式与底盘16连接，前端车头4与后端车头5之间的底盘16上设有前提升门架1和后提升门架2，所述前提升门架1与后提升门架2之间设有货叉。其中，货叉为双向货叉3，可双向伸缩的双向货叉3在伸缩的方向与车身长度方向垂直。
实施例2：
一种双向货叉式重载型堆垛AGV，所述前端车头4和/或后端车头5上设有安全触边6和激光避障9，前提升门架1上设有激光导航7和天线8，通过激光导航7和天线8获得命令、实现路径规划，确保本发明到达指定位置。本发明中AGV的路径规划采用激光导航7的形式，但AGV的路径规划方式不仅限于此，还可以通过磁条导航和二维码导航等其它导航形式实现。
如图3-4所示，包括前提升门架1和后提升门架2，前提升门架1和后提升门架2平行安装且二者之间通过螺钉、焊接或过渡件等固定连接，所述前提升门架1和后提升门架2的结构相同，均包括内移动门架11、外固定门架12和滑架13，所述内移动门架11分别与外固定门架12和滑架13连接。其中，前提升门架1比后提升门架2多一条走线用的拖链14，各个传感器的线缆通过拖链14走线，拖链14的一端与滑架13相连。
如图5所示，一种双向货叉式重载型堆垛AGV，所述内移动门架11包括内门架主体114，内门架主体114上设有链轮111、滑架导向板112、内门架导向轮组115和内门架导向板119。链条113的中间部分安装在链轮111上，链条113的一端固定在外固定门架12上，另一端固定在滑架13上，滑架13的行程为内移动门架11的行程的两倍。
如图6所示，所述外固定门架12包括外门架主体124，外门架主体124上设有顶升油缸123和外门架导向板126，所述顶升油缸123的缸体安装在外门架主体124的下端，活塞杆与内门架主体114的上端连接；所述外门架导向板126与内门架导向板119之间设有内门架导向轴承组122。内移动门架11向上运动时，内门架导向板119沿着外门架导向板126向上移动，内门架导向轴承组122起导向作用，防止载物时内移动门架11发生偏移。
如图7所示，所述内门架主体114的两侧设有第一H型钢118，外门架主体124的两侧设有第二H型钢121，所述内门架导向轮组115包括轴心相互垂直的大导向轮116和小导向轮117，大导向轮116和小导向轮117均安装在第一H型钢118和第二H型钢121之间。将大导向轮116和小导向轮117的轴心垂直设置，大导向轮116可确保内门架主体114和外门架主体124在竖直方向上避免偏移，小导向轮117可确保避免左右发生偏移。
如图8所示，所述滑架13包括滑架主体132，滑架主体132上设有槽钢131、中间导向轴承133和侧导向轴承组134。中间导向轴承133设有上下两组，每组分为左右两个轴承，左右两个轴承安装在滑架导向板112的两侧，起导向作用，防止载物时内移动门架11和滑架主体132之间发生偏移。双向货叉3向外伸出载物时，由于载重是偏载的，所以通过增加中间导向轴承133和侧导向轴承组134，使偏载时前提升门架1和后提升门架2不会变形太大。前提升门架1和后提升门架2之间的连接方式是通过螺钉将两个滑架13上的槽钢131固定连接，实现两个滑架13之间的机械固连。槽钢131固定有双向货叉3，双向货叉3由电机驱动，可沿两个方向进行进叉。
如图9所示，所述侧导向轴承组134安装在滑架主体132和内门架主体114上的第一H型钢118之间，侧导向轴承组134包括上下两组导向轮组A135和设于两组导向轮组A135之间的轴承A136，导向轮组A135包括轴心相互垂直的大导向轮A137和小导向轮A138。上下两组导向轮组A135和轴承A136对内门架主体114两侧的第一H型钢118进行导向，防止货物由于偏载使内门架主体114发生偏移，大导向轮A137可确保内门架主体114和滑架主体132在竖直方向上避免偏移，小导向轮A138可确保避免左右发生偏移。
如图10所示，所述滑架主体132上设有高度超限传感器41、侧面超限传感器42和物料检测传感器43，槽钢131上设有一个及以上的进叉检测传感器44，进叉检测传感器44为接近开关。上述传感器均为安全检测用传感器，其中，高度超限传感器41可检测物料是否高度超标，以保证物料入库后，高度方向上物料不会与货架干涉；侧面超限传感器42可检测物料是否从侧面超出车体，以保证AGV行走时，物料不会在车的侧面与外界物体发生干涉碰撞；进叉检测传感器44可检测进叉方向上是否存在物料，可对进叉方向上的物料进行检测，保障进叉的安全性。
所述外门架主体124的下端设有固定轴125，通过固定轴125卡在AGV本体上，与底盘固定连接。其他部分与实施例1相同。
实施例3：
一种操作方法，包括上述的双向货叉式重载型堆垛AGV，具体包括以下步骤：
步骤一：当进叉检测传感器44检测到货架指定位置上有摆放的货物时，顶升油缸123的活塞杆伸出，带动滑架13上的双向货叉3升高，提升到物料检测位置，将双向货叉3调整到合适的进叉高度，同时通过进叉检测传感器44进行检测，确保进叉方向不存在货叉与托盘干涉的情况，确保进叉安全；
步骤二：双向货叉3伸出，完成进叉，将物料托盘托起，并向系统反馈到位信号，顶升油缸123的活塞杆继续伸出，带动滑架13上的双向货叉3提升一定高度，使物料托盘脱离货架；
步骤三：维持步骤二的高度不变，双向货叉3收缩回到中位，系统接收到双向货叉3中位到位信号，同时，通过滑架主体132两侧的侧面超限传感器42进行检测，检测物料托盘没有超出滑架主体132；
步骤四：顶升油缸123的活塞杆缩回，带动滑架13上的双向货叉3下降到底部，双向货叉式重载型堆垛AGV按照调度系统规划路径，到达出库物料架；
步骤五：顶升油缸123的活塞杆再次伸出，带动滑架13上的双向货叉3提升到一定高度，通过高度超限传感器41检测出库物料架上有无物料堆积，进叉方向上有无空间上的干涉；
步骤六：双向货叉3调整到一定高度，伸出货叉，随后顶升油缸123的活塞杆再次缩回，使双向货叉3下降到一定高度，同时，通过物料检测传感器43检测到托盘与货叉脱离；
步骤七：双向货叉3收缩回到中位，顶升油缸123的活塞杆缩回到底端，双向货叉3下降到滑架13的最底端复位；
步骤八：按照调度系统路径规划，双向货叉式重载型堆垛AGV行驶至下一个位置等待命令。
本发明的工作原理为：
因为AGV分前端部分和后端部分，所以定义与AGV前端部分相连接的为前提升门架1，与AGV后端部分相连接的为后提升门架2，当AGV按照导航行至指定位置后，通过前提升门架1和后提升门架2，实现物料高度方向的调整动作，通过双向货叉3，完成物料的叉取或放置动作。
具体动作为：当需要提升货物时，四个顶升油缸123动作，活塞杆伸出，由于顶升油缸123的缸体安装在外门架主体124的下端，活塞杆与内门架主体114的上端固定连接，因此活塞杆推动内移动门架11向上运动，又由于链条113的中间安装在链轮111上，链轮111安装固定在内移动门架11上，而链条113的一端固定在外固定门架12上，另一端固定在滑架13上，因此内移动门架11向上运动带动滑架13上移，其中滑架13的行程为内移动门架11的行程的两倍。下降过程与上升过程正好相反。

Claims (10)

1.一种双向货叉式重载型堆垛AGV，包括底盘(16)，底盘(16)上设有行走轮，其特征在于：所述底盘(16)的两侧设有前端车头(4)和后端车头(5)，前端车头(4)与后端车头(5)之间的底盘(16)上设有前提升门架(1)和后提升门架(2)，所述前提升门架(1)与后提升门架(2)之间设有货叉。
2.根据权利要求1所述的双向货叉式重载型堆垛AGV，其特征在于：所述前端车头(4)和/或后端车头(5)上设有安全触边(6)和激光避障(9)，所述货叉为双向货叉(3)。
3.根据权利要求1或2所述的双向货叉式重载型堆垛AGV，其特征在于：所述前提升门架(1)和后提升门架(2)的结构相同，均包括内移动门架(11)、外固定门架(12)和滑架(13)，所述内移动门架(11)分别与外固定门架(12)和滑架(13)连接。
4.根据权利要求3所述的双向货叉式重载型堆垛AGV，其特征在于：所述内移动门架(11)包括内门架主体(114)，内门架主体(114)上设有链轮(111)、滑架导向板(112)、内门架导向轮组(115)和内门架导向板(119)。
5.根据权利要求4所述的双向货叉式重载型堆垛AGV，其特征在于：所述外固定门架(12)包括外门架主体(124)，外门架主体(124)上设有顶升油缸(123)和外门架导向板(126)，所述顶升油缸(123)的缸体安装在外门架主体(124)的下端，活塞杆与内门架主体(114)连接；所述外门架导向板(126)与内门架导向板(119)之间设有内门架导向轴承组(122)。
6.根据权利要求5所述的双向货叉式重载型堆垛AGV，其特征在于：所述内门架主体(114)的两侧设有第一H型钢(118)，外门架主体(124)的两侧设有第二H型钢(121)，所述内门架导向轮组(115)包括轴心相互垂直的大导向轮(116)和小导向轮(117)，大导向轮(116)和小导向轮(117)均安装在第一H型钢(118)和第二H型钢(121)之间。
7.根据权利要求6所述的双向货叉式重载型堆垛AGV，其特征在于：所述滑架(13)包括滑架主体(132)，滑架主体(132)上设有槽钢(131)、中间导向轴承(133)和侧导向轴承组(134)。
8.根据权利要求7所述的双向货叉式重载型堆垛AGV，其特征在于：所述侧导向轴承组(134)安装在滑架主体(132)和内门架主体(114)上的第一H型钢(118)之间，侧导向轴承组(134)包括上下两组导向轮组A(135)和轴承A(136)，导向轮组A(135)包括轴心相互垂直的大导向轮A(137)和小导向轮A(138)。
9.根据权利要求8所述的双向货叉式重载型堆垛AGV，其特征在于：所述滑架主体(132)上设有高度超限传感器(41)、侧面超限传感器(42)和物料检测传感器(43)，槽钢(131)上设有一个及以上的进叉检测传感器(44)。
10.一种操作方法，其特征在于：包括权利要求9所述的双向货叉式重载型堆垛AGV，具体包括以下步骤：
步骤一：当进叉检测传感器(44)检测到货架指定位置上有摆放的货物时，顶升油缸(123)的活塞杆伸出，带动滑架(13)上的双向货叉(3)升高，提升到物料检测位置，将双向货叉(3)调整到合适的进叉高度，同时通过进叉检测传感器(44)进行检测，确保进叉方向不存在货叉与托盘干涉的情况，确保进叉安全；
步骤二：双向货叉(3)伸出，完成进叉，将物料托盘托起，并向系统反馈到位信号，顶升油缸(123)的活塞杆继续伸出，带动滑架(13)上的双向货叉(3)提升一定高度，使物料托盘脱离货架；
步骤三：维持步骤二的高度不变，双向货叉(3)收缩回到中位，系统接收到双向货叉(3)中位到位信号，同时，通过滑架主体(132)两侧的侧面超限传感器(42)进行检测，检测物料托盘没有超出滑架主体(132)；
步骤四：顶升油缸(123)的活塞杆缩回，带动滑架(13)上的双向货叉(3)下降到底部，双向货叉式重载型堆垛AGV按照调度系统规划路径，到达出库物料架；
步骤五：顶升油缸(123)的活塞杆再次伸出，带动滑架(13)上的双向货叉(3)提升到一定高度，通过高度超限传感器(41)检测出库物料架上有无物料堆积，进叉方向上有无空间上的干涉；
步骤六：双向货叉(3)调整到一定高度，伸出货叉，随后顶升油缸(123)的活塞杆再次缩回，使双向货叉(3)下降到一定高度，同时，通过物料检测传感器(43)检测到托盘与货叉脱离；
步骤七：双向货叉(3)收缩回到中位，顶升油缸(123)的活塞杆缩回到底端，双向货叉(3)下降到滑架(13)的最底端复位；
步骤八：按照调度系统路径规划，双向货叉式重载型堆垛AGV行驶至下一个位置等待命令。
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