CN112125231A - 一种三自由度叉车 - Google Patents

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Abstract

一种三自由度叉车，属于一种货物搬运类设备，以解决现有的叉车在搬运货物时存在货物容易发生倾斜，转向不够灵活及安全性差，影响搬运和卸货效率的问题。本发明包括货叉、液压组件、门架、底盘、滑移机构、驱动部、电机和四个车轮，底盘上转动设置有四个车轮，每个车轮通过电机驱动，货叉设置在门架上，门架上设置有液压组件并驱动货叉在门架上能够升降移动，门架通过滑移机构与底盘连接，门架与底盘之间通过驱动部驱动使货叉从底盘一侧伸出，所述底盘上设有码货平台，所述四个车轮均为麦克纳姆轮，且底盘前后左右相邻的两个麦克纳姆轮旋向相反。本发明使用范围广，可取代普通叉车，更加适用于空间狭小的场合使用。

Description

一种三自由度叉车
技术领域
本发明涉及一种叉车，具体涉及一种可灵活转向和移动的叉车。
背景技术
工业搬运车辆广泛应用于港口、车站、机场、货场、工厂车间、仓库、流通中心和配送中心等，在船舱、车厢和集装箱内进行托盘货物的装卸、搬运作业，是托盘运输、集装箱运输中必不可少的设备。
叉车在企业的物流系统中扮演着非常重要的角色，是物料搬运设备中的主力军。广泛应用于车站、港口、机场、工厂、仓库等国民经济中的各个部门。第二次世界大战期间，叉车得到发展。中国从20世纪50年代初开始制造叉车。特别是随着中国经济的快速发展，大部分企业的物料搬运已经脱离了原始的人工搬运，取而代之的是以叉车为主的机械化搬运。而叉车在搬运尺寸较长较宽的货物时，平衡难度大，搬运过程中货物容易发生倾斜，堆垛安全性差，不够稳定，并且在库房中通常没有天车，为了提高库房空间利用率，库房通道较窄，一般的叉车搬运较长的货物很难通过，在搬运一般货物时叉车也难以在通道中灵活转向，使搬运货物时极为不方便，影响搬运和卸货效率。
发明内容
本发明为了解决现有的叉车在搬运货物时存在货物容易发生倾斜，转向不够灵活及安全性差，影响搬运和卸货效率的问题，而提供一种三自由度叉车。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：
一种三自由度叉车，包括货叉、液压组件、门架、底盘、滑移机构、驱动部、电机和四个车轮，底盘上转动设置有四个车轮，每个车轮通过电机驱动，货叉设置在门架上，门架上设置有液压组件并驱动货叉在门架上能够升降移动，门架通过滑移机构与底盘连接，门架与底盘之间通过驱动部驱动使货叉从底盘一侧伸出，所述底盘上设有码货平台，所述四个车轮均为麦克纳姆轮，且底盘前后左右相邻的两个麦克纳姆轮旋向相反。
优选地，所述滑移机构包括两组导向轮和两组承重轮，门架两侧分别设置有一组导向轮和一组承重轮，所述底盘上设有两个导向槽，每组导向轮和每组承重轮分别设置在每个导向槽内，使门架横向移动并从底盘一侧伸出。
优选地，所述驱动部包括液压缸，门架和底盘之间通过液压缸连接，门架通过液压缸移动。
优选地，驱动四个车轮的电机均为伺服电机。
优选地，所述码货平台位于左右两组车轮之间。
优选地，所述底盘上设有搬运货物时保持叉车平衡的配重块。
优选地，一种三自由度叉车，还包括用于驱动车轮的四个电机电池。
优选地，一种三自由度叉车，还包括四套减震系统，每套减震系统包括轴承座、导向机构、安装座和弹性减震部件，所述轴承座通过导向机构与安装座连接并能上下滑动，安装座固定在底盘上，安装座上还设有弹性减震部件，轴承座与弹性减震部件相顶，每个车轮上的转轴通过轴承设置在轴承座内。
优选地，导向机构包括两个直线导轨和两个滑块，其中两个直线导轨与轴承座固定连接，并对此设置在转轴的两侧，滑块与安装座固定连接，每个滑块滑动设置在每个直线导轨上。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
一、本发明在底盘上设置四个麦克纳姆轮，并通过电机驱动控制各个车轮的转速和转向，可实现车轮的前进、平移和原地旋转，使叉车搬运货物时在狭窄空间内行走更加灵活，并且将货叉设置在叉车的一侧，在搬运宽度较大长度较长的货物时，使货物的长度与叉车行走方一致，可在狭窄的空间内穿行，并且本发明在底盘上设置了码货平台，通过货叉将货物搬运到叉车的码货平台上，使叉车搬运行走更加稳定安全，避免传统的货叉在搬运较长的货物时出现倾斜，使重心发生偏移，造成叉车行走不稳定的问题。
二、本发明码货平台位于前后两车轮正上方，叉车的重心位于前后两轮中心平面上，使叉车车轮受力更加均匀，增加车轮与地面的静摩擦力。
附图说明
图1是本发明的主视图；
图2是本发明不含码货平台的俯视图,图中箭头为货叉1的移动方向；
图3是本发明货叉1伸出时的主视图；
图4是本发明减震系统的示意图；
图5是门架3上的滑移机构的示意图；
图中的附图标记：1、货叉；2、液压组件；3、门架；4、底盘；5、电机；6、车轮；7、导向轮；8、液压缸；9、轴承座；10、导向机构；11、安装座；12、弹性减震部件；13、转轴；14、轴承；15、承重轮；10-1、直线导轨；10-2、滑块；4-1、码货平台。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案的前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
实施例1：结合图1-图5来说明本实施例，本实施例涉及一种三自由度叉车，包括货叉1、液压组件2、门架3、底盘4、滑移机构、驱动部、电机5和四个车轮6，底盘4上转动设置有四个车轮6，每个车轮6通过电机5驱动，货叉1设置在门架3上，门架3上设置有液压组件2并驱动货叉1在门架3上能够升降，门架3通过滑移机构与底盘4连接，门架3与底盘4之间通过驱动部驱动使货叉1从底盘4一侧伸出，所述底盘4上设有码货平台4-1，所述四个车轮6均为麦克纳姆轮，且底盘4前后左右相邻的两个麦克纳姆轮旋向相反。
液压组件2包括顶升液压缸，为了使货叉1将货物抬起，将顶升液压缸固定设在门架3上，顶升液压缸执行端与货叉固定连接，货叉1在门架3上滑动设置以起到导向作用，其具体的连接结构与现有的叉车上的连接结构相同，在此不再赘述。
四个车轮6均为麦克纳姆轮，为了实现叉车的向前、横向及原地旋转运动，每个车轮6均采用一个电机5单独控制转速和转向，以使车轮6与地面接触时产生单独向前的驱动力、横向力及力偶。具体地，所述电机5为伺服电机。
现有技术中叉车的货叉通常设置在前端，在搬运较长货物时，将货物横放，在较窄的通道行走，会遇到阻碍，并且货叉调节的宽度有限，搬运行走时货物容易发生倾斜，使重心偏移造成叉车搬运货物温稳定性差，容易出现倾覆。
本实施例为了使叉车在搬运货物行走时能节省空间，将货叉1设置成可伸缩的形式，并且货叉1位于底盘4的一侧，使货叉1在搬运货物时伸出，叉车行走时货叉1处于收缩状态，位于叉车底部，并将货物放置到码货平台4-1上，以使本发明叉车在行走时既能节省空间，同时也保持稳定性。通常情况下，本实施例叉车在卸货时由于货叉1在叉车的一侧，不必转向，更加方便卸货，提高装卸效率。
当搬运货物时，叉车重心向一侧偏移，将货物搬运到码货平台4-1上，叉车重心与四轮中心相近，以使行走过程中保持稳定性，
货叉1的伸缩是通过滑移机构和驱动部来实现的。具体地，所述滑移机构包括两组导向轮7和两组承重轮15，门架3两侧分别设置有一组导向轮7和一组承重轮15，所述底盘4上设有两个导向槽，每组导向轮7和每组承重轮15分别设置在每个导向槽内，使门架3横向移动并从底盘4一侧伸出。
如图5所示，为滑移机构示意图，可选地，底盘4两侧焊接有两个对称布置的槽钢，槽钢的槽口作为导向槽，槽钢的槽口朝向内相对设置，为了增强底盘4与门架3连接处的承载能力，将两组承重轮15设置在槽钢的槽内，并且承重轮15的轴线水平设置，每组承重轮15的数量可以为2-3个，并尽可能增大两个承重轮15的间距。每组导向轮7设置在每个槽钢的槽口内并与槽口的底部相贴，每组导向轮7的数量可以为2个。
所述驱动部包括液压缸8，门架3和底盘4之间通过液压缸8连接，门架3通过液压缸8移动。
如图4所示，为驱动部的一种结构，也可将驱动部设置成与现有技术中折叠液压升降机上的折叠液压升降机构相同的结构。
为了保持叉车搬运货物的稳定性，在搬运货物时尽可能地在搬运货物时叉车的中心位于四轮之间，因此，所述码货平台4-1位于左右两组车轮6之间，并且将货叉1设置在码货平台4-1之间，以保持叉车装货、搬运及卸货时平稳性。
为了使叉车行驶过程中能够平稳，将叉车的每个车轮6上均设置了一套减震系统，如图4所示，为一套减震系统的示意图，每套减震系统包括轴承座9、导向机构10、安装座11和弹性减震部件12，所述轴承座9通过导向机构10与安装座11连接并能上下滑动，安装座11固定在底盘4上，安装座11上还设有弹性减震部件12，轴承座9与弹性减震部件12相顶，每个车轮6上的转轴13通过轴承14设置在轴承座9内。
为了提高叉车在行走过程中的承载力及力矩，可选地，导向机构10包括两个直线导轨10-1和两个滑块10-2，其中两个直线导轨10-1与轴承座9固定连接，并对此设置在转轴13的两侧，滑块10-2与安装座11固定连接，每个滑块10-2滑动设置在每个直线导轨10-1上。
可选地，所述弹性减震部件12为弹簧钢板，可与车辆中的减震钢板结构相同。所述弹性减震部件12也可以为减震器。
为方便装卸货物并使叉车行走的更加平稳，并保证搬运货物前和搬运货物后叉车的重心沿着前轮和后轮中心平面移动，叉装货物时和搬运货物行走后重心均没有超出叉车车体外，使四个车轮6受力更加均匀，增加车轮6与地面的静摩擦力，可选地，货叉1从叉车的左侧或右侧伸出，当货叉1未伸出时，叉车的俯视投影为“]”形。
所述底盘4上设有搬运货物时保持叉车平衡的配重块8，将配重块8设置在与码货平台4-1相对的一侧，以增加叉车的平衡性，并保持一定的静摩擦力。
本实施例还包括为四个车轮6上的电机5供电的电池9。
本实施例中也可将叉车的前端设置避障雷达，避障雷达可以采用激光雷达。叉车上设有控制器，避障雷达与车上的控制器输入端口连接，以躲避前方的障碍物。当前方有障碍物使，避障雷达输出信号给叉车内的控制器，控制器则输出信号给电机，以使车绕过障碍物。
本实施例中的叉车可以通过人或遥控的方式控制行走。当采用遥控器控制车行走时，叉车上设有遥控接收器，遥控接收器与控制器遥控输入端口连接，由人按压遥控器产生的信号通过无线传输的方式发射到遥控接收器，并有遥控接收器传递给控制器，控制器将输出信号给驱动器，使驱动器控制电机的行走。
实施例2：本发明含货叉的外廓尺寸为：长×宽×高为3500mm×3650mm×2096mm。货仓的通道的宽度为4200mm，如果搬运的是长5m成捆的管材，则普通叉车很难通过，而发明的叉车搬运货物后的宽度保持不变，不受货物长度的限制，因此很容易从货仓的通道穿过。
本发明虽然已经通过一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种三自由度叉车，包括货叉(1)、液压组件(2)、门架(3)、底盘(4)、电机(5)和四个车轮(6)，底盘(4)上转动设置有四个车轮(6)，每个车轮(6)通过电机(5)驱动，货叉(1)设置在门架(3)上，门架(3)上设置有液压组件(2)并驱动货叉(1)在门架(3)上能够升降，其特征在于，还包括滑移机构和驱动部，门架(3)通过滑移机构与底盘(4)连接，门架(3)与底盘(4)之间通过驱动部驱动使货叉(1)从底盘(4)一侧伸出，所述底盘(4)上设有码货平台(4-1)，所述四个车轮(6)均为麦克纳姆轮，且底盘(4)前后左右相邻的两个麦克纳姆轮旋向相反。
2.根据权利要求1所述的一种三自由度叉车，其特征在于：所述滑移机构包括两组导向轮(7)和两组承重轮(15)，门架(3)两侧分别设置有一组导向轮(7)和一组承重轮(15)，所述底盘(4)上设有两个导向槽，每组导向轮(7)和每组承重轮(15)分别设置在每个导向槽内，使门架(3)横向移动并从底盘(4)一侧伸出。
3.根据权利要求1所述的一种三自由度叉车，其特征在于：所述驱动部包括液压缸(8)，门架(3)和底盘(4)之间通过液压缸(8)连接，门架(3)通过液压缸(8)移动。
4.根据权利要求1所述的一种三自由度叉车，其特征在于：驱动四个车轮(6)的电机(5)均为伺服电机。
5.根据权利要求1所述的一种三自由度叉车，其特征在于：所述码货平台(4-1)位于左右两组车轮(6)之间。
6.根据权利要求1所述的一种三自由度叉车，其特征在于：所述底盘(4)上设有搬运货物时保持叉车平衡的配重块。
7.根据权利要求1所述的一种三自由度叉车，其特征在于：还包括为四个车轮(6)上的电机(5)供电的电池。
8.根据权利要求1所述的一种三自由度叉车，其特征在于：还包括四套减震系统，每套减震系统包括轴承座(9)、导向机构(10)、安装座(11)和弹性减震部件(12)，所述轴承座(9)通过导向机构(10)与安装座(11)连接并能上下滑动，安装座(11)固定在底盘(4)上，安装座(11)上还设有弹性减震部件(12)，轴承座(9)与弹性减震部件(12)相顶，每个车轮(6)上的转轴(13)通过轴承(14)设置在轴承座(9)内。
9.根据权利要求8所述的一种三自由度叉车，其特征在于：所述弹性减震部件(12)为弹簧钢板。
10.根据权利要求8所述的一种三自由度叉车，其特征在于：导向机构(10)包括两个直线导轨(10-1)和两个滑块(10-2)，其中两个直线导轨(10-1)与轴承座(9)固定连接，并对此设置在转轴(13)的两侧，滑块(10-2)与安装座(11)固定连接，每个滑块(10-2)滑动设置在每个直线导轨(10-1)上。
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