CN112173527A - 一种重载四向穿梭车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种重载四向穿梭车，包括车架，安装在车架上的Y向行走机构，X向行走机构和换向机构，两套行走机构均具有主、从动轮结构；通过换向机构Y向行走机构能在上车架上实现上下升降，以控制Y向行走机构的主、从动轮在升、降下和X向行走机构在路面之间产生的高低差变化，以实现行进过程中的换向；上车架上安装有能载物并能升降的货物升降机构。本发明整体结构上简化机构，组件多集成功能，单个零件体积不变的情况下，集成几个零件的功能，省掉其他零件，从而压缩体积，在保证小车体积不变的情况下增大负载；且具有同步升降的技术效果，升降同步性高、反馈及时、承载重量大。

Description

一种重载四向穿梭车

技术领域

本发明涉及运载车技术领域，特别是用于重载货物，能换向行走的一种重载四向穿梭车。

背景技术

穿梭车是一种智能机器人，可以编程实现取货、运送、放置等任务，并可与上位机或WMS系统进行通讯，结合RFID、条码等识别技术，实现自动化识别、存取等功能。穿梭车在仓储物流设备中主要有两种形式：穿梭车式出入库系统和穿梭车式仓储系统，以往复或者回环方式，在固定轨道上运行的台车，将货物运送到指定地点或接驳设备。配备有智能感应系统，能自动记忆原点位置，自动减速系统。

目前市面上的穿梭车都是在单个货物巷道内往复跑动，自动化程度低，智能化就更加谈不上。这样对使用方来说是不理想的，虽然减少了人工，但是没有完全取代人，引进了设备但是没有最大化节约运营成本。所以开发四向穿梭车十分有必要，因为四向穿梭车能实现同层货物的跨巷道运输，能把货物运输到同层任意货位，自动化程度更高。

因行业的不同，导致货物的重量不一样，有的行业一托货物比较重，开发重载穿梭车迫在眉睫，不过负载变大后，对应的行走机构，换向机构，货物升降机构的体积也会增大，但是小车的整体体积不能增大，这就存在一个矛盾，机构体积尽量小运输负载尽量大，这就是需要解决的问题。

发明内容

为解决上述现有技术存在的不足和缺陷，发明人经过研发设计后，通过结构上的新设计，解决了提高负载水平的同时，保持机构体积不变的行业难题。具体的，本发明是这样实现的：

一种重载四向穿梭车，包括车架，安装在车架上的Y向行走机构，X向行走机构和换向机构，车架包括作为车板的下车架以及安装在下车架四周上方的上车架，Y向行走机构为两套，分别安装在上车架两侧相对的位置下方；X向行走机构为两套，分别安装在下车架另外两端的侧面上；两套行走机构均具有主、从动轮结构，主动轮均由独立电机驱动且轮内集成减速机；Y向行走机构还包括安装在主动轮与从动轮之间的换向机构，换向机构为丝杆升降装置，通过换向机构Y向行走机构能在上车架上实现上下升降，以控制Y向行走机构的主、从动轮在升、降下和X向行走机构在路面之间产生的高低差变化，以实现行进过程中的换向；上车架上安装有能载物并能升降的货物升降机构。

进一步的，所述Y向行走机构包括横向放置的一段换向支架，主动轮和从动轮分别安装在换向支架的两端，丝杆升降装置为两个分别靠近主动轮和从动轮安装在上车架上，其升降方向与换向支架的分布方向相垂直，两个丝杆升降装置之间传动连接安装有换向双出轴电机，换向双出轴电机的两端通过联轴器分别传动连接至两个丝杆升降装置，上车架和换向支架之间在丝杆升降装置和主动轮、从动轮的间隙区域处均安装有一根沿升降方向分布的导杆。

进一步的，所述X向行走机构包括一根横向立面分布的安装板，安装板安装固定在下车架的端面上，主动轮和从动轮分别安装在安装板外侧面的两端，驱动电机传动连接至主动轮，在安装板的两端安装有向外侧延伸安装的导向轮，导向轮的转动方向与主动轮的转向方向相垂直。

进一步的，所述货物升降机构包括位于车架上方顶部的顶升板，安装在上车架上的数台丝杆升降机，丝杆升降机通过丝杆连接安装至顶升板的底面，丝杆升降机之间通过一部升降双出轴电机传动连接实现对顶升板的同步升降。

进一步的，所述顶升板为两段平行分布的条状平板，分别位于整个四向穿梭车顶部的两侧上，每个条状平板的中部下方均对应分布有一对丝杆升降机，所述升降双出轴电机安装在其中一对丝杆升降机之间，升降双出轴电机的两端均通过联轴器连接至两个丝杆升降机，其中一个丝杆升降机通过联轴器和传动轴横向传动至另一对丝杆升降机中的一个上，另一对丝杆升降机之间通过两个联轴器和一根传动轴连接，每个条状平板的底面与下车架之间垂直安装有至少两根导杆。

本发明的工作原理介绍：本重载四向穿梭车四周都具有一组主、从动轮，相对的两侧的两组构成一套行走机构，一套为沿横向移动的X向行走机构，另一套为沿纵向移动的Y向行走机构，每套机构都能正反转转动，从而能实现四个方向的运动，并通过换向机构实现横纵方向之间的切换，换向机构通过设计在Y向行走机构上的丝杆升降装置实现，其能够带动Y向行走机构上的主、从动轮相对于整个车架实现上下升降的高度差，该高度差介于X向行走机构之间，当Y向行走机构上的主、从动轮被丝杆顶升起来后，整个车架连同X向行走机构相对于Y向行走机构上的主、从动轮上升一段距离，使得仅有Y向行走机构接触行走面，而X向行走机构的主、从动轮悬空，此时重载四向穿梭车能沿纵向移动；当Y向行走机构上的主、从动轮被丝杆缩回收缩时，整个车架连同X向行走机构相对于Y向行走机构上的主、从动轮下降一段距离，使得仅有X向行走机构接触行走面，而Y向行走机构的主、从动轮悬空，此时重载四向穿梭车能沿横向移动，从而完成换向；行走机构主动轮集成减速机，省掉了减速机的空间；左右行走轮动力分开单独输入，通过电控上实现电机的同步行走，省掉动力传动轴，让空间更大，布局更灵活。换向机构选用换向双出轴的步进电机，直接和两个丝杆升降机直连，省掉动力中转机构；利用步进电机低速大扭矩的特点，不需再加减速机减速增距，省掉减速机；左右两套换向机构单独动力输入，电控上实现电机的同步换向，省掉中间的动力同步轴，让空间更大，布局更灵活。货物升降机构也是利用步进电机低速大扭矩的特点，省掉减速机，采用4个丝杆升降机动力串联的方式，一个电机带动4个丝杆升降机同步运动，减少电机数量，体积也减小。通过以上方式，集成和优化机构，从从而实现减小体积的目标。

本发明的有益效果：本发明通过增加换向机构和Y向行走机构，实现了Y方向的运动，让小车四个方面都能运动。随着机构的增多，负载的变大，通过集成机构和优化结构的方式，保持体积不增，从而让四方向行走和重载运输保持稳定的有益效果；整体结构上简化机构，组件多集成功能，单个零件体积不变的情况下，集成几个零件的功能，省掉其他零件，从而压缩体积，在保证小车体积不变的情况下增大负载；选择丝杆的升降方式，相比于液压系统而言可以避免漏油现象，使得本发明可以应用在对使用环境卫生要求的场景，相较于气压动力而言，能有效控制体积，缩降成本等优势，且具有同步升降的技术效果，升降同步性高、反馈及时、承载重量大。

附图说明

图1为一种重载四向穿梭车的俯视结构示意图；

图2为一种重载四向穿梭车的X向行走机构的结构示意图；

图3为一种重载四向穿梭车的Y向行走机构的结构示意图；

图4为一种重载四向穿梭车的货物升降机构的结构示意图；

图5为一种重载四向穿梭车的立体结构示意图；

图6为沿X向方向移动的重载四向穿梭车的侧面构示意图；

图7为换向机构升起后沿Y向方向移动的重载四向穿梭车的侧面构示意图；

图8为顶升板升起后的结构示意图；

图9为一种重载四向穿梭车的左视结构示意图；

其中：11—下车架、12—上车架、2—Y向行走机构、21—换向支架、22—换向双出轴电机、23—升降双出轴电机、24—丝杆升降装置、3—X向行走机构、31—安装板、32—驱动电机、33—导向轮、4—从动轮、5—主动轮、61—顶升板、62—丝杆升降机、7—联轴器、8—导杆、9—传动轴。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图1～9，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

车架呈平板状用于作为整个运载车的底盘，安装在车架上的Y向行走机构2具有驱动动力能够带动穿梭车沿纵向前进或后退，X向行走机构3则安装在与Y向行走机构2相垂直的方向上具备驱动动力能够带动穿梭车在横向方向上前进或后退，车架包括作为车板的下车架11以及安装在下车架11四周上方的上车架12，Y向行走机构2为两套，分别安装在上车架12两侧相对的位置下方；X向行走机构3为两套，分别安装在下车架11另外两端的侧面上；两套行走机构均具有主、从动轮4结构，主动轮5均由独立电机驱动且轮内集成减速机；Y向行走机构2还包括安装在主动轮5与从动轮4之间的换向机构，换向机构为丝杆升降装置24，通过换向机构Y向行走机构2能在上车架12上实现上下升降，以控制Y向行走机构2的主、从动轮4在升、降下和X向行走机构3在路面之间产生的高低差变化，以实现行进过程中的换向；例如：常规状态下，穿梭车沿横向方向在X向行走机构3的带动下行驶，当到达需要转弯换向的点位时停下，换向机构在控制器的控制下启动，丝杆升降装置24启动，将Y向行走机构2在垂直方向上顶升撑起，使得Y向行走机构2的主动轮5和从动轮4均接触行驶路面并将整个车架向上抬起，使得X向行走机构3的主动轮5和从动轮4与行驶路面分离，此时，仅有Y向行走机构2与行驶路面接触，随后Y向行走机构2启动，则带动整个穿梭车在纵向方向行驶，完成换向。上车架12上安装有能载物并能升降的货物升降机构，货物升降机构能承载货物，并具有一定的升降能力，能托举货物升降一定的高度。

具体的，每套Y向行走机构2包括横向放置的一段换向支架21，主动轮5和从动轮4分别安装在换向支架21的两端，丝杆升降装置24为两个分别靠近主动轮5和从动轮4安装在上车架12上，其升降方向与换向支架21的分布方向相垂直，两个丝杆升降装置24之间传动连接安装有换向双出轴电机22，换向双出轴电机22的两端通过联轴器7分别传动连接至两个丝杆升降装置24，上车架12和换向支架21之间在丝杆升降装置24和主动轮5、从动轮4的间隙区域处均安装有一根沿升降方向分布的导杆8。Y向行走换向机构行走电机和主动轮5采用直连方式。换向升降由换向双出轴电机22分别驱动两个丝杆，辅之两个导杆8进行导向来实现。优选地，X向行走机构3包括一根横向立面分布的安装板31，安装板31安装固定在下车架11的端面上，主动轮5和从动轮4分别安装在安装板31外侧面的两端，驱动电机32传动连接至主动轮5，在安装板31的两端安装有向外侧延伸安装的导向轮33，导向轮33的转动方向与主动轮5的转向方向相垂直。导向轮33靠着轨道上的导向板运动，防止跑偏，主动轮5集成减速机，省掉减速机，空间减小；动力传递级数减少，传递效率提高；选择双出轴电机，电机布局在2个丝杆升降机62中间，传动平顺，动力分配均匀；选择丝杆升降机62传动，传动效率高，定位精度高；主动轮5由电机直接传动，省掉传动轴9，空间减小，便于换向机构带动电机同升同降，不会产生干涉；导杆8设计在大负载时能保护丝杆，避免径向力憋坏丝杆升降机62。这样的结构设计，使得车架中部不会被传动轴9设备占用空间，从而可以缜密的集成安装各种零部件，例如激光测距传感器安装在X向行走机构3的安装板31中部，PLC控制器、wife通讯模块、电池组、遥控接收器、电机驱动器等等部件都可以安装在车架上，实现合理紧凑的布局安装，使得整个穿梭车内部结构紧凑有序，合理自恰。

优选地，所述货物升降机构包括位于车架上方顶部的顶升板61，安装在下车架11上的数台丝杆升降机62，丝杆升降机62通过丝杆连接安装至顶升板61的底面，丝杆升降机62之间通过一部升降双出轴电机23传动连接实现对顶升板61的同步升降。顶升板61为两段平行分布的条状平板，板面上安装防滑胶皮垫，分别位于整个四向穿梭车顶部的两侧上，每个条状平板的中部下方均对应分布有一对丝杆升降机62，所述升降双出轴电机23安装在其中一对丝杆升降机62之间，升降双出轴电机23的两端均通过联轴器7连接至两个丝杆升降机62，其中一个丝杆升降机62通过联轴器7和传动轴9横向传动至另一对丝杆升降机62中的一个上，另一对丝杆升降机62之间通过两个联轴器7和一根传动轴9连接，每个条状平板的底面与下车架11之间垂直安装有至少两根导杆8。货物升降机构由单个双出轴电机驱动四个丝杆升降机62联动，辅之四个导向杆实现举升货物的功能。四台升降机联动，机构紧凑，且能够同步升降，加导向杆，保证升降面的平稳的同时，实现大负载举升。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (5)

1.一种重载四向穿梭车，包括车架，安装在车架上的Y向行走机构(2)，X向行走机构(3)和换向机构，其特征在于，车架包括作为车板的下车架(11)以及安装在下车架(11)四周上方的上车架(12)，Y向行走机构(2)为两套，分别安装在上车架(12)两侧相对的位置下方；X向行走机构(3)为两套，分别安装在下车架(11)另外两端的侧面上；两套行走机构均具有主、从动轮(4)结构，主动轮(5)均由独立电机驱动且轮内集成减速机；Y向行走机构(2)还包括安装在主动轮(5)与从动轮(4)之间的换向机构，换向机构为丝杆升降装置(24)，通过换向机构Y向行走机构(2)能在上车架(12)上实现上下升降，以控制Y向行走机构(2)的主、从动轮(4)在升、降下和X向行走机构(3)在路面之间产生的高低差变化，以实现行进过程中的换向；上车架(12)上安装有能载物并能升降的货物升降机构。

2.根据权利要求1所述的一种重载四向穿梭车，其特征在于，所述Y向行走机构(2)包括横向放置的一段换向支架(21)，主动轮(5)和从动轮(4)分别安装在换向支架(21)的两端，丝杆升降装置(24)为两个分别靠近主动轮(5)和从动轮(4)安装在上车架(12)上，其升降方向与换向支架(21)的分布方向相垂直，两个丝杆升降装置(24)之间传动连接安装有换向双出轴电机(22)，换向双出轴电机(22)的两端通过联轴器(7)分别传动连接至两个丝杆升降装置(24)，上车架(12)和换向支架(21)之间在丝杆升降装置(24)和主动轮(5)、从动轮(4)的间隙区域处均安装有一根沿升降方向分布的导杆(8)。

3.根据权利要求1所述的一种重载四向穿梭车，其特征在于，所述X向行走机构(3)包括一根横向立面分布的安装板(31)，安装板(31)安装固定在下车架(11)的端面上，主动轮(5)和从动轮(4)分别安装在安装板(31)外侧面的两端，驱动电机(32)传动连接至主动轮(5)，在安装板(31)的两端安装有向外侧延伸安装的导向轮(33)，导向轮(33)的转动方向与主动轮(5)的转向方向相垂直。

4.根据权利要求1所述的一种重载四向穿梭车，其特征在于，所述货物升降机构包括位于车架上方顶部的顶升板(61)，安装在上车架(12)底部的数台丝杆升降机(62)，丝杆升降机(62)通过丝杆连接安装至顶升板(61)的底面，丝杆升降机(62)之间通过一部升降双出轴电机(23)传动连接实现对顶升板(61)的同步升降。

5.根据权利要求4所述的一种重载四向穿梭车，其特征在于，所述顶升板(61)为两段平行分布的条状平板，分别位于整个四向穿梭车顶部的两侧上，每个条状平板的中部下方均对应分布有一对丝杆升降机(62)，所述升降双出轴电机(23)安装在其中一对丝杆升降机(62)之间，升降双出轴电机(23)的两端均通过联轴器(7)连接至两个丝杆升降机(62)，其中一个丝杆升降机(62)通过联轴器(7)和传动轴(9)横向传动至另一对丝杆升降机(62)中的一个上，另一对丝杆升降机(62)之间通过两个联轴器(7)和一根传动轴(9)连接，每个条状平板的底面与下车架(11)之间垂直安装有至少两根导杆(8)。

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