CN113291726A - 一种六向穿梭车的三维运动机构及立体货架 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种六向穿梭车的三维运动机构及立体货架，包括车架，车架四周安装有行走驱动模块和换向模块，车架上安装有控制器；其中：所述行走驱动模块包括X向行走驱动模块和Y向行走驱动模块，X向行走驱动模块对称安装于车架两侧，Y向行走驱动模块对称安装于车架另两侧；用于完成穿梭车在立体货架上X、Y方向的行走；所述换向模块与行走驱动模块连接，包括用于行走驱动模块伸缩的伸缩机构和用于行走驱动模块升降的升降机构；所述控制器用于控制行走驱动模块和换向模块执行的动作。这种三维运动机构解决了提升机换向带来的成本高，结构复杂的弊端，使得穿梭车更加灵活。

Description

一种六向穿梭车的三维运动机构及立体货架
技术领域
本发明涉及仓储搬运穿梭车，具体涉及一种六向穿梭车的三维运动机构及立体货架。
背景技术
随着物流行业的快速发展，仓储搬运一直是人们着重研究的领域，穿梭车被很好的应用到仓储搬运中，现有的穿梭车多为四向穿梭车，仅能在水平轨道上运行及换向，而竖直方向的运行需要依靠外设提升机来实现，导致穿梭车不够灵活，并且增加成本以及系统的复杂度。
发明内容
本发明的目的在于提出一种可实现穿梭车在立体货架上六向运行的三维运动机构，达到使穿梭车在巷道中灵活换向，降低成本和系统复杂度，提高仓储货物搬运效率的目的。
实现本发明目的的技术方案：一种六向穿梭车的三维运动机构，包括车架，其特征在于，车架四周安装有行走驱动模块和换向模块，车架上安装有控制器；其中：
所述行走驱动模块包括X向行走驱动模块和Y向行走驱动模块，X向行走驱动模块对称安装于车架两侧，Y向行走驱动模块对称安装于车架另两侧；用于完成穿梭车在立体货架上X、Y方向的行走；
所述换向模块与行走驱动模块连接，包括用于行走驱动模块伸缩的伸缩机构和用于行走驱动模块升降的升降机构；
所述控制器用于控制行走驱动模块和换向模块执行的动作。
进一步的，所述行走驱动模块包括行走伺服电机、行走伺服减速器、车轮和驱动模块支架；X向行走驱动模块的车轮为X向车轮，Y向行走驱动模块的车轮为Y向车轮，所述行走伺服电机通过行走伺服减速器与车轮连接，行走伺服减速器固定在驱动模块支架上，驱动模块支架与换向模块连接。
进一步的，所述伸缩机构包括电推杆、滑块、光轴、横杆以及光轴支架；驱动模块支架和滑块连接，滑块套接在光轴上；光轴两端分别安装有光轴支架与丝杆滑台，丝杆滑台套接在升降机构的滚珠丝杠上，滚珠丝杠通过轴承固定在车架上，电推杆通过横杆与驱动模块支架固定连接；
所述升降机构包括换向伺服电机、换向伺服减速器、第一同步带轮、第二同步带轮、第三同步带轮、同步带、张紧轮、滚珠丝杠、丝杆滑台以及滑轨，换向伺服电机与第三同步带轮之间设有换向伺服减速器，滚珠丝杠与张紧轮、第一同步带轮、第二同步带轮和第三同步带轮之间为同步带传动；第一同步带轮和第二同步带轮均连接滚珠丝杠，第三同步带轮与换向伺服减速器连接；丝杆滑台两侧设有滑轨，滑轨固定在车架上。
进一步的，所述光轴为四根，四根光轴互相平行。
进一步的，所述行走伺服电机和换向伺服电机均为低压永磁同步电机。
进一步的，所述X向车轮与Y向车轮上均连接有齿轮，用于穿梭车竖直方向爬升。
进一步的，所述行走伺服减速器为行星齿轮直角减速器。
进一步的，所述行走伺服减速器与车轮键连接，第一同步带轮和第二同步带轮均键连接滚珠丝杠，第三同步带轮与换向伺服减速器连接。
进一步的，所述控制器为PLC，采用分布式控制行走伺服电机、电推杆和换向伺服电机。
一种用于包含所述三维运动机构的六向穿梭车运行的立体货架，包括货位、水平轨道、带有巷道的货架本体以及竖直轨道，所述货位位于货架本体巷道四周四个位置，所述水平轨道位于货架本体的最底层，所述竖直轨道为齿条结构，齿条固连在货架本体上，所述水平轨道用于六向穿梭车的X、Y向行走，所述竖直轨道用于六向穿梭车的垂直行走。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)本发明六向穿梭车的三维运动机构结构紧凑、占用空间小、灵活性强；(2)本发明通过所述伸缩机构与升降机构改变六向穿梭车的运动方向，实现变道，使六向穿梭车可以灵活的在货架上移动，提高货物搬运效率；(3)本发明通过分布式驱动的方式，改变穿梭车的运动方向，功耗分配均匀。
附图说明
图1为本发明中六向穿梭车三维运动机构结构示意图。
图2为本发明中六向穿梭车三维运动机构的俯视图。
图3为本发明中立体货架最小单元俯视图。
图4为本发明中立体货架最小单元侧视图。
图5为本发明中六向穿梭车X向运行示意图。
图6为本发明中六向穿梭车Y向运行示意图。
图7为本发明中六向穿梭车Z向运行示意图。
图中：1-光轴支架，2-驱动模块支架，3-Y向车轮，4-X向车轮，5-行走伺服减速器，6-行走伺服电机，7-光轴，8-电推杆，9-丝杆滑台，10-滑块，11-换向伺服减速器，12-张紧轮，13-换向伺服电机，14-同步带轮，15-同步带，16-滑轨，17-横杆，18-滚珠丝杠，19-PLC，20-车架，21-货位，22-穿梭车，23-水平轨道，24-竖直轨道。
具体实施方式
为了说明本发明的技术方案及技术目的，下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细的说明。
结合图1～图4，一种六向穿梭车的三维运动机构，由车架20、行走驱动模块、换向模块以及控制器组成，行走驱动模块和换向模块安装于车架20前后左右四侧。
所述行走驱动模块包括X向行走驱动模块和Y向行走驱动模块，X向行走驱动模块对称安装于车架20两侧，Y向行走驱动模块对称安装于车架20另两侧；所述的行走驱动模块用于完成穿梭车在货架上各个方向的行走。所述行走驱动模块包括行走伺服电机6、行走伺服减速器5、车轮和驱动模块支架2；X向行走驱动模块的车轮为X向车轮4，Y向行走驱动模块的车轮为Y向车轮3，所述行走伺服电机6通过行走伺服减速器5与车轮连接，行走伺服减速器5固定在驱动模块支架2上，驱动模块支架2与换向模块连接。所述X向车轮4与Y向车轮3上均连接有齿轮，用于穿梭车竖直方向爬升；所述行走伺服减速器5为行星齿轮直角减速器。
所述换向模块与行走驱动模块连接，用于完成穿梭车在X、Y、Z三个方向之间的换向，由伸缩机构和升降机构组成，伸缩机构用于行走驱动模块的伸缩，所述伸缩机构包括电推杆8、滑块10、光轴7、横杆17以及光轴支架1；驱动模块支架2和滑块10连接，滑块10套接在光轴7上；光轴7两端分别安装有光轴支架1与丝杆滑台9，丝杆滑台9套接在升降机构的滚珠丝杠18上，滚珠丝杠18通过轴承固定在车架20上，电推杆8通过横杆17与驱动模块支架2固定连接；升降机构用于行走驱动模块的升降，所述升降机构包括换向伺服电机13、换向伺服减速器11、第一同步带轮14-1、第二同步带轮14-2、第三同步带轮14-3、同步带15、张紧轮12、滚珠丝杠18、丝杆滑台9以及滑轨16，换向伺服电机13与第三同步带轮14-3之间设有换向伺服减速器11，滚珠丝杠18与张紧轮12、第一同步带轮14-1、第二同步带轮14-2和第三同步带轮14-3之间为同步带传动；第一同步带轮14-1和第二同步带轮14-2均键连接滚珠丝杠18，第三同步带轮14-3与换向伺服减速器11键连接；丝杆滑台9两侧设有滑轨16，滑轨16固定在车架20上。伸缩机构和升降机构在控制系统的逻辑控制下可完成穿梭车的三维换向；立体货架则配合三维运动机构设计，包括竖直和水平轨道。所述光轴7为四根，四根光轴7互相平行。
所述控制器用于控制行走驱动模块和换向模块执行的动作，控制器采用PLC。
所述车轮采用分布式驱动，即每个车轮都为驱动轮，以行走伺服电机作为动力驱动元件。
所述带有滚珠丝杠两侧的行走驱动模块可在升降机构作用下升降，光轴支架与丝杆滑台固连，另外两侧光轴支架与车架固连，无法升降。
所述行走伺服电机和换向伺服电机均为低压永磁同步电机。
车架20每侧的X向车轮4或Y向车轮3均为两个，X向车轮4中心轴平行，Y向车轮3中心轴平行。
结合图3～图7，一种用于包含上述三维运动机构的六向穿梭车运行的立体货架，包括货位21、水平轨道23、带有巷道的货架本体以及竖直轨道24，所述货位21位于货架本体巷道四周四个位置，所述水平轨道23位于货架本体的最底层，所述竖直轨道24为齿条结构，齿条固连在货架本体上，所述水平轨道23用于六向穿梭车的X、Y向行走，所述竖直轨道24用于六向穿梭车的垂直行走。
为实现穿梭车22在X向运行，由PLC19采用分布式控制行走伺服电机6，通过行走伺服减速器5减速后分别驱动四个X向车轮4以相同的转向与转速推动穿梭车22在水平轨道23上沿X向运行。
为实现穿梭车22在Y向行走，由PLC19采用分布式控制行走伺服电机6，通过行走伺服减速器5减速后分别驱动四个Y向车轮3以相同的转向与转速推动穿梭车22在水平轨道23上沿Y向运行。
为实现穿梭车22在Z向行走，由PLC19采用分布式控制行走伺服电机6，通过行走伺服减速器5减速后分别驱动四个X向车轮4以及四个Y向车轮3以相同的转速且每侧的两个车轮转向相反，推动穿梭车22在竖直轨道24上沿Z向运行。
为实现穿梭车22三维换向，PLC19中编写相应的逻辑控制程序控制电推杆8和换向伺服电机13，从而控制行走驱动模块的伸缩以及升降。
为实现穿梭车22的X\Y换向，仅仅通过升降机构实现，穿梭车从X向行走状态，由PLC19控制换向伺服电机13，由换向伺服减速器11以及同步带15，将动力传动至同步带轮14，与其键连接的滚珠丝杠18带动丝杆滑台9固连的X向行走驱动模块提升40mm，抬起X向车轮4使Y向车轮3着地，换向至Y向行走状态，完成X\Y换向。
为实现穿梭车22的Y\Z换向，通过升降机构和伸缩机构共同实现，穿梭车从Y向行走状态，首先由PLC19控制电推杆8带动与横杆17固连的驱动模块支架2，X向行走驱动模块又与驱动模块支架2固连，从而控制X向车轮4向内收缩22mm；其次由PLC19控制换向伺服电机13，由换向伺服减速器11以及同步带15，将动力传动至同步带轮14，与其键连接的滚珠丝杠18带动丝杆滑台9固连的X向行走驱动模块提升85mm，抬起X向车轮4，使得X向车轮4上的齿轮与竖直轨道24上的齿条啮合，由PLC19控制X向车轮3转速为0稳住穿梭车22；再由PLC19控制电推杆8带动与横杆17固连的驱动模块支架2，Y向行走驱动模块又与驱动模块支架2固连，从而控制Y向车轮3向内收缩22mm；最后由PLC19控制换向伺服电机13，由换向伺服减速器11以及同步带15，将动力传动至同步带轮14，与其键连接的滚珠丝杠18带动丝杆滑台9固连的X向行走驱动模块下降125mm，由于X向车轮由PLC19稳住不动，固相反将Y向行走驱动模块提升125mm，抬起Y向车轮3，使得Y向车轮3上的齿轮与竖直轨道24上的齿条啮合，换向至Z向行走状态，完成Y\Z换向。
为实现穿梭车22的X\Z换向，由前述X\Y换向以及Y\Z换向实现。
为实现穿梭车22的Y\X换向，由与前述X\Y换向相反的过程实现。
为实现穿梭车22的Z\Y换向，由与前述Y\Z换向相反的过程实现。
为实现穿梭车22的Z\X换向，由与前述X\Z换向相反的过程实现。
本发明的可以实现穿梭车在立体货架上三维运动及换向变道的一种六向穿梭车的三维运动机构，具有灵活、成本低、系统简单的特点，
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的索命，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (10)

1.一种六向穿梭车的三维运动机构，包括车架(20)，其特征在于，车架(20)四周安装有行走驱动模块和换向模块，车架(20)上安装有控制器；其中：
所述行走驱动模块包括X向行走驱动模块和Y向行走驱动模块，X向行走驱动模块对称安装于车架(20)两侧，Y向行走驱动模块对称安装于车架(20)另两侧；用于完成穿梭车(22)在立体货架上X、Y方向的行走；
所述换向模块与行走驱动模块连接，包括用于行走驱动模块伸缩的伸缩机构和用于行走驱动模块升降的升降机构；
所述控制器用于控制行走驱动模块和换向模块执行的动作。
2.根据权利要求1所述的三维运动机构，其特征在于，所述行走驱动模块包括行走伺服电机(6)、行走伺服减速器(5)、车轮和驱动模块支架(2)；X向行走驱动模块的车轮为X向车轮(4)，Y向行走驱动模块的车轮为Y向车轮(3)，所述行走伺服电机(6)通过行走伺服减速器(5)与车轮连接，行走伺服减速器(5)固定在驱动模块支架(2)上，驱动模块支架(2)与换向模块连接。
3.根据权利要求2所述的三维运动机构，其特征在于，所述伸缩机构包括电推杆(8)、滑块(10)、光轴(7)、横杆(17)以及光轴支架(1)；驱动模块支架(2)和滑块(10)连接，滑块(10)套接在光轴(7)上；光轴(7)两端分别安装有光轴支架(1)与丝杆滑台(9)，丝杆滑台(9)套接在升降机构的滚珠丝杠(18)上，滚珠丝杠(18)通过轴承固定在车架(20)上，电推杆(8)通过横杆(17)与驱动模块支架(2)固定连接；
所述升降机构包括换向伺服电机(13)、换向伺服减速器(11)、第一同步带轮(14-1)、第二同步带轮(14-2)、第三同步带轮(14-3)、同步带(15)、张紧轮(12)、滚珠丝杠(18)、丝杆滑台(9)以及滑轨(16)，换向伺服电机(13)与第三同步带轮(14-3)之间设有换向伺服减速器(11)，滚珠丝杠(18)与张紧轮(12)、第一同步带轮(14-1)、第二同步带轮(14-2)和第三同步带轮(14-3)之间为同步带传动；第一同步带轮(14-1)和第二同步带轮(14-2)均连接滚珠丝杠(18)；丝杆滑台(9)两侧设有滑轨(16)，滑轨(16)固定在车架(20)上。
4.根据权利要求3所述的一种六向穿梭车的三维运动机构，其特征在于，所述光轴(7)为四根，四根光轴(7)互相平行。
5.根据权利要求3所述的一种六向穿梭车的三维运动机构，其特征在于，所述行走伺服电机(6)和换向伺服电机(13)均为低压永磁同步电机。
6.根据权利要求3所述的一种六向穿梭车的三维运动机构，其特征在于，所述X向车轮(4)与Y向车轮(3)上均连接有齿轮。
7.根据权利要求3所述的一种六向穿梭车的三维运动机构，其特征在于，所述行走伺服减速器(5)为行星齿轮直角减速器。
8.根据权利要求3所述的一种六向穿梭车的三维运动机构，其特征在于，所述行走伺服减速器(5)与车轮键连接，第一同步带轮(14-1)和第二同步带轮(14-2)均键连接滚珠丝杠(18)，第三同步带轮(14-3)与换向伺服减速器(11)连接。
9.根据权利要求3～8任一所述的一种六向穿梭车的三维运动机构，其特征在于，所述控制器为PLC，采用分布式控制行走伺服电机(6)、电推杆(8)和换向伺服电机(13)。
10.一种用于包含权利要求1～9任一所述三维运动机构的六向穿梭车运行的立体货架，其特征在于，包括货位(21)、水平轨道(23)、带有巷道的货架本体以及竖直轨道(24)，所述货位(21)位于货架本体巷道四周四个位置，所述水平轨道(23)位于货架本体的最底层，所述竖直轨道(24)为齿条结构，齿条固连在货架本体上，所述水平轨道(23)用于六向穿梭车的X、Y向行走，所述竖直轨道(24)用于六向穿梭车的垂直行走。
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