CN113928771B - 顶升装置的自锁机构、顶升装置及搬运机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种顶升装置的自锁机构、顶升装置及搬运机器人，其中自锁机构包括滑座、齿条与驱动单元；齿条上具有挡齿；滑座上滑动安装有过渡块与驱动块；过渡块上滑动安装有限位块；限位块具有正向齿部，正向齿部与挡齿在配合状态下能够阻挡滑座向第一方向运动，且不阻挡滑座向第二方向运动；驱动单元通过驱动块驱动过渡块升降以使限位块与齿条在配合状态及脱离状态之间切换。本发明通过在升降机构的驱动端与原动件之间设置特殊结构的自锁机构，使得滑座在每个挡齿位置均能进行位置锁定，升降机构能够将货物稳定保持在很多高度位置，且自锁机构与升降机构共享同一动力源，不会增加系统的控制复杂度。

Description

顶升装置的自锁机构、顶升装置及搬运机器人

技术领域

本发明涉及仓储搬运机器人技术领域，特别是涉及一种顶升装置的自锁机构、顶升装置及搬运机器人。

背景技术

搬运机器人现已广泛用于仓储物流领域，其用于对仓储物资进行搬运，可大幅提升物资流转效率。顶升装置是仓储机器人的核心部件，现有技术中，顶升装置一般只能实现将顶升的重物保持在一个固定的顶升高度且在该顶升高度下维持稳定。有的顶升装置（如剪叉式顶升装置）虽然能调节顶升高度，但是需要液压缸等执行元件提供保持力，一旦系统失电或产生故障，对顶升装置的保持力失效会导致危险，如果要将剪叉式顶升装置这类的顶升装置在多位置进行锁定，也需要另外设置电动锁定机构，这种方式需要另外增加执行元件，控制上的复杂度增加，且故障率也会升高。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种能够使顶升装置锁定在多个高度位置且不需要另外增加执行元件的顶升装置的自锁机构、顶升装置及搬运机器人。

技术方案：为实现上述目的，本发明的顶升装置的自锁机构，其包括滑座、齿条与驱动单元；所述滑座能够横向滑动；所述齿条具有横向直线阵列排布的挡齿；

所述滑座滑动能够使所述顶升装置中升降机构执行升降动作，且所述升降机构对所述滑座的作用反力始终具有向着第一方向的分力；所述第一方向的反方向为第二方向，两者均平行于所述滑座的滑动路线；

所述滑座上滑动安装有过渡块与驱动块；所述过渡块及驱动块两者相对于所述滑座的滑动路线分别为竖向以及横向，且两者运动具有关联；

所述过渡块上滑动安装有限位块，两者相对竖向滑动；所述限位块具有正向齿部，所述正向齿部与所述挡齿在配合状态下能够阻挡所述滑座向所述第一方向运动，且不阻挡所述滑座向所述第二方向运动；

所述驱动单元通过所述驱动块驱动所述过渡块升降，以使所述限位块与所述齿条在配合状态及脱离状态之间切换，并分别在配合状态及脱离状态时通过所述驱动块与所述过渡块驱动所述滑座向所述第二方向及所述第一方向滑动。

进一步地，所述挡齿与所述正向齿部均为一侧斜面一侧直面的结构；所述限位块与所述过渡块之间具有第一弹簧。

进一步地，所述驱动块上形成有斜槽；所述过渡块上具有置于所述斜槽内并能沿着所述斜槽滑动的随动部。

进一步地，所述驱动单元通过能相对于所述驱动块横向平移的连接块连接所述驱动块；所述连接块相对于所述驱动块的滑动局限两个限位之间；

所述驱动块上形成有位于所述斜槽的上端的、用于供所述随动部停留的暂留平台，所述暂留平台的远离所述斜槽的一端具有挡边；

所述驱动块上安装有阻挡机构；所述随动部处于所述暂留平台上时，所述阻挡机构不阻止所述驱动块向所述第一方向运动，但阻止所述驱动块向所述第二方向运动；所述随动部处于所述斜槽底部时，所述阻挡机构解除阻挡作用。

进一步地，所述阻挡机构包括挡块以及解锁机构，所述挡块具有反向齿部；所述反向齿部与所述挡齿共同阻止所述驱动块向所述第二方向运动；

所述挡块滑动安装在所述驱动块上，滑动方向为竖向，且两者之间安装有第二弹簧；所述解锁机构包括转动安装在所述驱动块上的翘板；所述翘板的一端作用于所述挡块，另一端置于所述斜槽的底部。

进一步地，所述正向齿部与所述反向齿部均为一侧斜面一侧直面的结构，且两者具有斜面的侧部相反；

每个所述挡齿均具有配合所述正向齿部使用的正向挡齿部以及配合所述反向齿部使用的反向挡齿部。

进一步地，所述驱动块与所述过渡块之间设有第三弹簧，所述第三弹簧对所述驱动块施加的力向着所述第二方向。

顶升装置，其包括上述的自锁机构，还包括升降机构与原动件；所述原动件与所述驱动单元驱动连接。

进一步地，所述升降机构为剪叉式升降机构。

搬运机器人，其包括移动底盘、功能组件以及上述的顶升装置，所述顶升装置安装在所述移动底盘上，所述功能组件安装在所述顶升装置的顶部。

有益效果：本发明的顶升装置的自锁机构、顶升装置及搬运机器人，通过在升降机构的驱动端与原动件之间设置特殊结构的自锁机构，使得滑座在每个挡齿位置均能进行位置锁定，升降机构能够将货物稳定保持在很多高度位置，且自锁机构与升降机构共享同一动力源，不会增加系统的控制复杂度。

附图说明

图1为顶升装置的结构图；

图2为图1中C部分的放大结构图；

图3为第一实施例之自锁机构的第一状态图；

图4为第一实施例之自锁机构的第二状态图；

图5为第二实施例之自锁机构的第一状态图；

图6为图5中D部分的放大结构图；

图7为第二实施例之自锁机构的第二状态图；

图8为第二实施例之自锁机构的第三状态图；

图9为第二实施例之自锁机构的第四状态图；

图10为图9中E部分的放大结构图；

图11为第三实施例之搬运机器人的结构图。

图中：A-第一方向；B-第二方向；1-自锁机构；11-滑座；12-齿条；121-挡齿；b-正向挡齿部；c-反向挡齿部；13-过渡块；14-限位块；141-正向齿部；15-驱动块；151-斜槽；152-暂留平台；16-驱动单元；17-第一弹簧；18-连接块；19-阻挡机构；191-挡块；a-反向齿部；192-第二弹簧；193-翘板；110-第三弹簧；2-升降机构；21-驱动端；3-原动件；31-丝杠；4-移动底盘；5-功能组件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

本发明之自锁机构1用于如图1所示的顶升装置中，如附图1所示的顶升装置中，自锁机构1安装在升降机构2与用于驱动升降机构2作升降运动的原动件3之间，本实施例中，原动件3为电机，在其他实施例中，原动件3也可以是液压缸等形式。自锁机构1具有滑座11，升降机构2的驱动端21连接滑座11，滑座11能够横向滑动，且滑座11滑动能够使顶升装置中升降机构2执行升降动作，升降机构2对滑座11的作用反力始终具有向着第一方向A的分力；第一方向A的反方向为第二方向B，第一方向A与第二方向B两者均平行于滑座11的滑动路线。

本发明中，凡是能以滑座11作为驱动件，并对滑座11的反作用力始终具有向着第一方向A的分力的升降机构2，均能应用本申请之自锁机构1。为了叙述方便与描述清楚直观，本申请中采用剪叉式升降机构为例进行说明。

此外，应当理解，本发明中涉及的“横向”、“纵向”、“上”、“下”及其他方位词仅是为了描述方便而采用的，这些方位词不用于限制本发明结构的使用状态，实际使用中，用户可根据实际需要调节自锁机构1的姿态。

实施例一

如附图3-4所示的自锁机构1，其除了滑座11外还包括齿条12、过渡块13、限位块14、驱动块15与驱动单元16（驱动单元16在图3-4中未示出）；齿条12固定安装，其上具有横向直线阵列排布的挡齿121。如图2所示，驱动单元16被原动件3通过丝杠31驱动作平移运动。

滑座11上滑动安装有过渡块13与驱动块15；过渡块13及驱动块15两者相对于滑座11的滑动路线分别为竖向以及横向，且两者运动具有关联。

过渡块13上滑动安装有限位块14，两者相对竖向滑动；限位块14具有正向齿部141，正向齿部141与挡齿121在配合状态下能够阻挡滑座11向第一方向A运动，且不阻挡滑座11向第二方向B运动；具体地，挡齿121与正向齿部141均为一侧斜面一侧直面的结构；限位块14与过渡块13之间具有第一弹簧17，第一弹簧17使限位块14具有向下运动的趋势。

驱动单元16通过驱动块15驱动过渡块13升降以使限位块14与齿条12在配合状态及脱离状态之间切换，并分别在配合状态及脱离状态时通过驱动块15与过渡块13驱动滑座11向第二方向B及第一方向A滑动。具体地，为了实现驱动块15与过渡块13的联动，驱动块15上形成有斜槽151；过渡块13上具有置于斜槽151内并能沿着斜槽151滑动的随动部131。

采用上述结构，如图3所示，自锁机构1将升降机构2锁定时，限位块14与齿条12处于配合状态，限位块14处于最低位置，上述作用反力的分力使正向齿部141的直面抵靠在其所在位置处挡齿121的直面上，因此，滑座11无法向第一方向A运动。

当需要使滑座11向第一方向A运动使升降机构2作下降运动时，驱动单元16驱使驱动块15向第一方向A运动，运动过程中，第一阶段，由于正向齿部141被挡齿121挡住，因此，滑座11无法运动，驱动块15运动会使随动部131沿着斜槽151攀升，如此过渡块13带着限位块14向上运动，直至正向齿部141脱离挡齿121（如图2所示，此时限位块14与齿条12处于脱离状态），自锁机构1的自锁作用被解除，此后的第二阶段中，驱动单元16驱使驱动块15继续运动即可驱动滑座11向第一方向A使升降机构2作下降运动。

当需要使滑座11向第二方向B运动使升降机构2作上升运动时，驱动单元16驱使驱动块15向第二方向B运动，过渡块13及限位块14跟随向第二方向B运动，过程中，正向齿部141每运动至一个挡齿121处时，正向齿部141的斜面与挡齿121的斜面接触，在驱动块15的挤压作用下，两者的斜面相对滑移，使得限位块14克服第一弹簧17的压力上升，直至正向齿部141跨过挡齿121，如此往复，直至到达目标高度，驱动单元16驱使驱动块15向第一方向A运动一小段距离，使得限位块14上正向齿部141的直面抵住最近的挡齿121的直面，即完成自锁。

实施例二

实施例一中，在驱动滑座11向第一方向A运动时，有一个问题，即滑座11每移动一个齿距（相邻两个挡齿121之间的间距），限位块14在重力及第一弹簧17的推力下复位重新将滑座11挡住使其无法运动，因此，滑座11的目标运动距离大于齿距时，每经过一个挡齿121就要经历一次解锁过程，导致运动过程不是很连续，为了解决该技术问题，在实施例一的基础上，本实施例作出了一些改进。

如图5与图7所示，本实施例中，自锁机构1的齿条12、过渡块13、限位块14、驱动块15这些部分之间的连接方式与实施例一相同，此处不多赘述，以下对改进的点说明如下：

本实施例中，驱动单元16不是直接连接驱动块15，而是通过能相对于驱动块15横向平移的连接块18连接驱动块15；连接块18相对于驱动块15的滑动局限两个限位（以下按照附图称为左限位与右限位）之间；连接块18固定在驱动单元16上，附图5-9中，驱动单元16未示出。

另外，驱动块15上形成有位于斜槽151的上端的、用于供随动部131停留的暂留平台152，所述暂留平台152的远离所述斜槽151的一端具有挡边。驱动块15上安装有阻挡机构19；随动部131处于暂留平台152上时，阻挡机构19不阻止驱动块15向第一方向A运动，但阻止驱动块15向第二方向B运动；随动部131处于斜槽151底部时，阻挡机构19解除阻挡作用。

具体地，如图6所示，阻挡机构19包括挡块191以及解锁机构，挡块191具有反向齿部a；反向齿部a与挡齿121共同阻止驱动块15向第二方向B运动；挡块191滑动安装在驱动块15上，滑动方向为竖向，且两者之间安装有第二弹簧192；解锁机构包括转动安装在驱动块15上的翘板193；翘板193的一端作用于挡块191，另一端置于斜槽151的底部。

上述正向齿部141与反向齿部a均为一侧斜面一侧直面的结构，且两者具有斜面的侧部相反；每个挡齿121均具有配合正向齿部141使用的正向挡齿部b以及配合反向齿部a使用的反向挡齿部c，正向挡齿部b为一侧斜面一侧直面的结构；反向挡齿部c为双侧直面结构，或也为一侧斜面一侧直面的结构，本实施例中采用的是双侧直面结构，另外反向挡齿部c位于正向挡齿部b的上侧。正向齿部141与正向挡齿部b要么两者直面互相抵靠，要么两者斜面互相接触。

通过上述结构，自锁机构1将升降机构2锁定时，如图5与图6所示，限位块14与齿条12处于配合状态，随动部131处于斜槽151的底部，挡块191处于高位不与齿条12接触，驱动端21对滑座11的作用反力的分力使正向齿部141的直面抵靠在其所在位置处挡齿121的直面上，因此，滑座11无法向第一方向A运动。

当需要使滑座11向第一方向A运动使升降机构2作下降运动时，驱动单元16带动连接块18向第一方向A运动，首先连接块18相对于驱动块15移动至右限位（如图7所示），此后，连接块18继续运动时，由于正向齿部141被正向挡齿部b挡住，因此，滑座11无法运动，驱动块15运动会使随动部131沿着斜槽151攀升，如此过渡块13带着限位块14向上运动，直至正向齿部141脱离挡齿121，同时，随动部131到达暂留平台152的边缘（如图8所示），在上述驱动端21对滑座11反作用力的分力的作用下，随动部131横向沿着暂留平台152运动至暂留平台152的挡边处并同时与连接块18接触时停止（过渡块13与滑座11之间可采用阻尼滑动连接，滑座11对过渡块13的阻尼作用使得过渡块13带着随动部131横向移动时不会下落），如图9-10所示，此时，由于随动部131离开了斜槽151的底部，第二弹簧192使挡块191降下；此后，限位块14与齿条12两者一直保持脱离状态，连接块18继续往右运动，滑座11会跟着往右运动。当升降机构2到达目标高度，驱动单元16带动连接块18向第二方向B运动，运动过程中，首先，挡块191的反向齿部a被反向挡齿部c挡住，导致驱动块15无法继续向第二方向B运动，而连接块18继续运动作用于随动部131并将随动部131推入斜槽151，随动部131到达斜槽151的底部后，作用于翘板193使挡块191上升并脱离挡齿121，最后，在驱动端21对滑座11的作用反力的分力的作用下，正向齿部141的直面与就近的挡齿121的直面抵靠完成锁定。

当需要使滑座11向第二方向B运动使升降机构2作上升运动时，驱动单元16带动连接块18向第二方向B运动，首先连接块18相对于驱动块15移动至左限位，然后，连接块18继续运动即可使驱动块15一起移动，后续过程中，正向齿部141每运动至一个挡齿121处时，正向齿部141的斜面与正向挡齿部b的斜面接触，在驱动块15的挤压作用下，两者的斜面相对滑移，使得限位块14克服第一弹簧17的压力上升，直至正向齿部141跨过挡齿121，如此往复，直至到达目标高度，驱动单元16驱使连接块18向第一方向A运动一小段距离，使得限位块14上正向齿部141的直面抵住最近的正向挡齿部b的直面，即完成自锁。

优选地，为了防止随动部131沿着暂留平台152运动至暂留平台152的挡边处的过程中驱动块15相对于滑座11横向滑动，驱动块15与过渡块13之间设有第三弹簧110，第三弹簧110对驱动块15施加的力向着第二方向B。

实施例三

本实施例提供了一种搬运机器人，如图11所示，其包括移动底盘4、功能组件5以及上述的顶升装置，顶升装置包含的自锁机构1可以是实施例一种的自锁机构1也可以是实施例二中的自锁机构1，顶升装置安装在移动底盘4上，功能组件5安装在顶升装置的顶部。图示功能组件5是用于获取货物的伸缩叉体，在其他实施例中，功能组件5还可以是托盘、输送辊等，功能组件5可按需配置，由于其不是本发明的保护重点，此处不对其做过多介绍。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.顶升装置的自锁机构，其特征在于，其包括滑座、齿条与驱动单元；所述滑座能够横向滑动；所述齿条具有横向直线阵列排布的挡齿；

所述滑座滑动能够使所述顶升装置中升降机构执行升降动作，且所述升降机构对所述滑座的作用反力始终具有向着第一方向的分力；所述第一方向的反方向为第二方向，两者均平行于所述滑座的滑动路线；

所述滑座上滑动安装有过渡块与驱动块；所述过渡块及驱动块两者相对于所述滑座的滑动路线分别为竖向以及横向，且两者运动具有关联；

所述过渡块上滑动安装有限位块，两者相对竖向滑动；所述限位块具有正向齿部，所述正向齿部与所述挡齿在配合状态下能够阻挡所述滑座向所述第一方向运动，且不阻挡所述滑座向所述第二方向运动；

所述驱动单元通过所述驱动块驱动所述过渡块升降，以使所述限位块与所述齿条在配合状态及脱离状态之间切换，并分别在配合状态及脱离状态时通过所述驱动块与所述过渡块驱动所述滑座向所述第二方向及所述第一方向滑动；

所述驱动块上形成有斜槽；所述过渡块上具有置于所述斜槽内并能沿着所述斜槽滑动的随动部；

所述驱动单元通过能相对于所述驱动块横向平移的连接块连接所述驱动块；所述连接块相对于所述驱动块的滑动局限两个限位之间；

所述驱动块上形成有位于所述斜槽的上端的、用于供所述随动部停留的暂留平台，所述暂留平台的远离所述斜槽的一端具有挡边；

所述驱动块上安装有阻挡机构；所述随动部处于所述暂留平台上时，所述阻挡机构不阻止所述驱动块向所述第一方向运动，但阻止所述驱动块向所述第二方向运动；所述随动部处于所述斜槽底部时，所述阻挡机构解除阻挡作用。

2.根据权利要求1所述的顶升装置的自锁机构，其特征在于，所述挡齿与所述正向齿部均为一侧斜面一侧直面的结构；所述限位块与所述过渡块之间具有第一弹簧。

3.根据权利要求1所述的顶升装置的自锁机构，其特征在于，所述阻挡机构包括挡块以及解锁机构，所述挡块具有反向齿部；所述反向齿部与所述挡齿共同阻止所述驱动块向所述第二方向运动；

所述挡块滑动安装在所述驱动块上，滑动方向为竖向，且两者之间安装有第二弹簧；所述解锁机构包括转动安装在所述驱动块上的翘板；所述翘板的一端作用于所述挡块，另一端置于所述斜槽的底部。

4.根据权利要求3所述的顶升装置的自锁机构，其特征在于，所述正向齿部与所述反向齿部均为一侧斜面一侧直面的结构，且两者具有斜面的侧部相反；

每个所述挡齿均具有配合所述正向齿部使用的正向挡齿部以及配合所述反向齿部使用的反向挡齿部。

5.根据权利要求1所述的顶升装置的自锁机构，其特征在于，所述驱动块与所述过渡块之间设有第三弹簧，所述第三弹簧对所述驱动块施加的力向着所述第二方向。

6.顶升装置，其特征在于，其包括如权利要求1-5任一项所述的自锁机构，还包括升降机构与原动件；所述原动件与所述驱动单元驱动连接。

7.根据权利要求6所述的顶升装置，其特征在于，所述升降机构为剪叉式升降机构。

8.搬运机器人，其特征在于，其包括移动底盘、功能组件以及如权利要求6-7任一项所述的顶升装置，所述顶升装置安装在所述移动底盘上，所述功能组件安装在所述顶升装置的顶部。

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