CN114803360A - 一种轨道运行小车的换轨机构及使用方法 - Google Patents

Abstract

一种轨道运行小车的换轨机构及使用方法。由多个滚轮和换轨机构组成，包括电磁铁、高刚度弹簧、预紧螺母、换轨摇臂及两侧光电检测传感器、摆动限位装置、动力驱动电机、移动滑轨、轨道贴合滚轮、小车轨道组成。小车运行时，在轨道上由电机驱动小车前进，小车轨道贴合滚轮在预紧高刚度弹簧的作用下紧贴轨道内壁滚动，当抵达轨道分岔需要换轨时，通过两个推拉拉力较强的电磁铁共同驱动换轨摇臂进行动作，检测传感器检测换轨可以检测换轨电磁铁是否成功动作，更改两侧贴合滚轮的距离实现换轨的操作，直至小车的车尾部分通过整个岔道路口。本发明提供的一种轨道运行小车的换轨方式，能够在减少机械转向机构的复杂程度同时实现稳定换轨的操作。

Description

一种轨道运行小车的换轨机构及使用方法

技术领域

本发明涉及换轨机构领域，具体为一种轨道运行小车的换轨机构及使用方法。

背景技术

在目前的无人物流行业中，主要有采取的有轨道和无轨道小车这两种小车，其中有轨道小车的应用主要是工厂中，轨道搭建在空中时，车身的自重增加产生会影响到其负载和行驶的最大速度，造成的能耗损失使得有轨道小车的续航减少等负面影响，而转向机构是小车整体重量中不可忽略的一部分，目前主流采用的球面蜗杆滚轮式、凸轮插销式、循环球式和齿轮齿条式等结构较为复杂且自重往往较大，因此，设计一种能够满足有轨小车对转向的需求，减少机构重量和能效友好的换向机构是小车换向机构的设计趋势。

发明内容

针对以上问题，本申请提出了一种轨道运行小车的换轨机构及使用方法，其可以在预紧弹簧和贴壁运行的滚轮联合作用下完成换向的有轨道运行小车的导轨换向机构，从而能够解决换轨机构复杂且自重较大、成本高的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种轨道运行小车的换轨机构，包括动力传动机构、轨道力学自锁机构、换轨摇臂机构、平衡辅助机构和车身框架，所述动力传动机构位于轨道运行小车驱动部的底部包括动力驱动电机，和轨道运行小车的输出轮之间是通过减速器来进行动力的传递，所述轨道力学自锁机构位于轨道运行小车的顶部分别固定在车身框架上，所述轨道力学自锁机构有弹簧通过弹簧将力传递到轨道运行小车两侧的滑动滚轮上，所述换轨摇臂机构位于轨道力学自锁机构的前方，所述换轨摇臂机构由电磁铁、连接杆、滑块、移动滑轨、摆动限位装置和摇臂组成，位于整个轨道小车后端边缘的两个电磁铁相对固定在车身框架上，通过连接杆与滑块相连，所述移动滑轨位于滑块下方，所述摆动限位装置安装在车身框架上，将摇臂包围在中间，所述摇臂通过旋转副与滑块相连接，所述滑块固定在移动滑轨上，在两个电磁铁的作用下沿着移动滑轨运动，从而带动摇臂运动，两个电磁铁通过连接杆连接到滑块，在需要换轨的时候，给两个电磁铁通电，牵引移动滑轨上固定的滑块移动，所述滑块与摇臂相连，牵引轨换轨摇臂机构的摇臂向左或向右进行摆动，直至碰到摆动限位装置，使得轨道力学自锁机构的弹簧进行压缩或者自然伸长，实现换轨的操作，所述平衡辅助机构位于轨道运行小车驱动部的后方。

作为本发明进一步改进，所述动力传动机构由动力电机、支撑板、减速器、主动力轴和主驱动轮组成，所述动力电机的位于整个动力传动机构的前端，通过联轴器和减速器在支撑板内部连接，所述减速器通过主动力轴将动力传递到主驱动轮上，所述主驱动轮有两个，所述动力电机为整个驱动部分提供前进的动力，通过一个联轴器将动力传递到减速器进行减速增矩，所述减速器将动力电机的动力通过主动力轴传递给两个主驱动轮上，两个主驱动轮在轨道上进行滚动，驱动小车向前运动。

作为本发明进一步改进，所述轨道力学自锁机构由调节预紧螺母、调节螺杆、弹簧、连接板、轨道滑轨和侧边轮组成，所述调节螺杆通过前端螺纹固定在车身框架上，所述弹簧穿在调节螺杆上，所述调节预紧螺母锁定在调节螺杆前端提供预紧力，两个连接板同时和相对应的轨道滑轨连接，所述侧边轮安装在与两个连接板的固定板的末端，两个光电传感器固定在车身框架上，所述调节预紧力螺母通过调节弹簧的压缩长度，将预紧力通过两个连接板传递到两个侧边轮上，两个侧边轮的连接件底部集成有轨道滑轨，两个侧边轮在预紧力的作用下紧贴着轨道滑轨内部进行运动，在水平面内给小车在空中的轨道上弹性约束。

作为本发明进一步改进，所述轨道力学自锁机构还有光电传感器，所述光电传感器有2个固定在车身框架上，对换轨摇臂的状态进行检测。

作为本发明进一步改进，所述平衡辅助机构由连接块和辅助轮组成，所述连接块将辅助轮与轨道运行小车的车身框架固定在一起，同时辅助轮和轨道底部接触，轨道运行小车的驱动部分通过辅助轮受力平衡从而保持平稳。

本发明提供一种轨道运行小车的换轨机构的使用方法，包括以下步骤:

步骤一、轨道运行小车处于直线运行状态时，此时，轨道运行小车的动力传动机构驱动轨道运行小车在轨道上运行，其轨道力学自锁机构的侧边轮贴着轨道竖直内壁滚动，提供轨道中轨道运行小车的水平力的支撑，使得轨道运行小车平稳运行，轨道运行小车的换轨摇臂机构位于轨道运行小车的左侧或者右侧，通过两侧的光电传感器检测换轨摇臂的状态；

步骤二、当轨道运行小车到达岔道轨道时，两侧的电磁铁一推一拉将换轨摇臂拉到中间时，挤压与之接触的滑块沿着调节螺杆向着弹簧压缩的方向运行，此时轨道运行小车的轨道力学自锁机构的侧边轮和轨道的竖直内壁脱离接触，此时轨道运行小车由于前进方向上的底部轨道作用下可以沿着预定的轨道进入到岔道中，完成整个换轨的操作，整个过程中电磁铁需要保持通电状态；

步骤三、当轨道运行小车离开岔道时，电磁铁停止通电，换轨摇臂机构的移动滑轨在预紧弹簧力的作用下重新和轨道竖直壁面接触，保证轨道运行小车的水平稳定，从而保证轨道运行小车运动换轨完成后的稳定；

步骤四、当换轨完成时，轨道运行小车的光电传感器能够重新检测到信号，同时摆动限位机构能够限制换轨摇臂的过度摆动损坏电磁铁和移动滑轨，后端的平衡辅助机构的辅助轮在这之中主要起到的保持小车运动平衡的作用。

本发明的有益效果是：

本发明提出的换轨机构相较于传统的换轨机构重量在整车占比更低，可以提高负载，多个滚轮综合作用能够提高小车运行时的稳定性，且在能源消耗方面更低。

附图说明

图1是本发明一种轨道运行小车换轨机构的整体结构示意图；

图2是本发明的一种轨道运行小车换轨机构的动力传动机构的结构示意图；

图3是本发明的一种轨道运行小车换轨机构的轨道力学自锁机构的结构示意图；

图4是本发明的一种轨道运行小车换轨机构的换轨摇臂机构的结构示意图；

图5是本发明的一种轨道运行小车换轨机构的平衡辅助机构的结构示意图；

说明书附图中图1至图5各部件的标记如下：

1、动力传动机构；101、动力电机；102、支撑板；103、减速器；104、主动力轴；105、主驱动轮；2、轨道力学自锁机构；201、调节预紧螺母；202、调节螺杆；203、弹簧；204、连接板；205、轨道滑轨；206、侧边轮；207、光电传感器；3、换轨摇臂机构；301、电磁铁；302、连接杆；303、滑块；304、移动滑轨；305、摆动限位装置；306、摇臂； 4、平衡辅助机构； 401、连接块；402，辅助轮；5、车身框架。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

下面结合具体实施实例和说明书附图对本发明做进一步的描述。可以理解是此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。请参阅图1至图5，本发明实施例包括：

如图1所示是轨道运行小车换轨机构的整体结构，包括轨道运行小车的动力传动机构1、轨道力学自锁机构2、换轨摇臂机构3、平衡辅助机构4、车身框架5组成的一种换轨机构。 轨道运行小车的动力传动机构1位于小车驱动部的底部，轨道力学自锁机构2位于小车的顶部分别固定在车身框架5上，换轨摇臂机构3位于轨道力学自锁机构2的前方，平衡辅助机构4位于小车驱动部分的后方。

如图2所示是轨道运行小车的动力传动机构1，主要由动力电机101、支撑板102、减速器103、主动力轴104、主驱动轮105组成，动力电机101的位于整个动力传动机构的前端，通过联轴器和减速器103在支撑板102内部连接，减速器103通过主动力轴104将动力传递到两个主驱动轮105上。

如图3所示是轨道运行小车的轨道力学自锁机构由调节预紧螺母201、调节螺杆202、高刚度弹簧203、连接板204、轨道滑轨205、侧边轮206、光电传感器207组成，调节螺杆202通过前端螺纹固定在车身框架5上，高刚度弹簧203穿在调节螺杆上，调节预紧螺母201锁定在调节螺杆202前端提供预紧力，两个连接板204同时和相对应的轨道滑轨205连接，侧边轮206安装在与两个连接板204的固定板的末端，两个光电传感器207固定在车身框架5上。

如图4所示是轨道运行小车的轨换轨摇臂机构由电磁铁301、连接杆302、滑块303、移动滑轨304、摆动限位装置305、摇臂306等组成。位于整个轨道小车后端边缘的两个电磁铁301相对固定在车身框架5上，通过连接杆302与滑块303相连，移动滑轨304位于滑块303下方，摆动限位装置305安装在车身框架5上，将摇臂306包围在中间，摇臂306通过旋转副与滑块303相连接，滑块303固定在移动滑轨304上，可以在两个电磁铁301的作用下沿着移动滑轨304运动，从而带动摇臂306运动。

如图5所示是轨道运行小车的轨道平衡辅助机构由连接块401，辅助轮402组成，连接块401将辅助轮与小车车身框架5固定在一起，同时辅助轮402和轨道底部接触。

一种使用如上述的轨道小车的换轨机构，包括以下步骤:

步骤一、轨道运行小车处于直线运行状态时，此时，轨道运行小车的动力传动机构1驱动轨道运行小车在轨道上运行，其轨道力学自锁机构2的侧边轮206贴着轨道竖直内壁滚动，提供轨道中轨道运行小车的水平力的支撑，使得轨道运行小车平稳运行，轨道运行小车的换轨摇臂机构3位于轨道运行小车的左侧或者右侧，通过两侧的光电传感器207检测换轨摇臂的状态；

步骤二、当轨道运行小车到达岔道轨道时，两侧的电磁铁301一推一拉将换轨摇臂306拉到中间时，挤压与之接触的滑块303沿着调节螺杆202向着弹簧203压缩的方向运行，此时轨道运行小车的轨道力学自锁机构2的侧边轮206和轨道的竖直内壁脱离接触，此时轨道运行小车由于前进方向上的底部轨道作用下可以沿着预定的轨道进入到岔道中，完成整个换轨的操作，整个过程中电磁铁301需要保持通电状态；

步骤三、当轨道运行小车离开岔道时，电磁铁301停止通电，换轨摇臂机构3的移动滑轨304在预紧弹簧力的作用下重新和轨道竖直壁面接触，保证轨道运行小车的水平稳定，从而保证轨道运行小车运动换轨完成后的稳定；

步骤四、当换轨完成时，轨道运行小车的光电传感器207能够重新检测到信号，同时摆动限位机构能够限制换轨摇臂的过度摆动损坏电磁铁301和移动滑轨304，后端的平衡辅助机构4的辅助轮402在这之中主要起到的保持小车运动平衡的作用。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种轨道运行小车的换轨机构，包括动力传动机构（1）、轨道力学自锁机构（2）、换轨摇臂机构（3）、平衡辅助机构（4）和车身框架（5），其特征在于，所述动力传动机构（1）位于轨道运行小车驱动部的底部包括动力驱动电机，和轨道运行小车的输出轮之间是通过减速器来进行动力的传递，所述轨道力学自锁机构（2）位于轨道运行小车的顶部分别固定在车身框架（5）上，所述轨道力学自锁机构（2）有弹簧（203）通过弹簧将力传递到轨道运行小车两侧的滑动滚轮上，所述换轨摇臂机构（3）位于轨道力学自锁机构（2）的前方，所述换轨摇臂机构（3）由电磁铁（301）、连接杆（302）、滑块（303）、移动滑轨（304）、摆动限位装置（305）和摇臂（306）组成，位于整个轨道小车后端边缘的两个电磁铁（301）相对固定在车身框架（5）上，通过连接杆（302）与滑块（303）相连，所述移动滑轨（304）位于滑块（303）下方，所述摆动限位装置（305）安装在车身框架（5）上，将摇臂（306）包围在中间，所述摇臂（306）通过旋转副与滑块（303）相连接，所述滑块（303）固定在移动滑轨（304）上，在两个电磁铁（301）的作用下沿着移动滑轨（304）运动，从而带动摇臂（306）运动，两个电磁铁（301）通过连接杆（302）连接到滑块（303），在需要换轨的时候，给两个电磁铁（301）通电，牵引移动滑轨（304）上固定的滑块（303）移动，所述滑块（303）与摇臂（306）相连，牵引轨换轨摇臂机构的摇臂（306）向左或向右进行摆动，直至碰到摆动限位装置（305），使得轨道力学自锁机构（2）的弹簧（203）进行压缩或者自然伸长，实现换轨的操作，所述平衡辅助机构（4）位于轨道运行小车驱动部的后方。

2.根据权利要求1所述的一种轨道运行小车的换轨机构，其特征在于：所述动力传动机构（1）由动力电机（101）、支撑板（102）、减速器（103）、主动力轴（104）和主驱动轮（105）组成，所述动力电机（101）的位于整个动力传动机构的前端，通过联轴器和减速器（103）在支撑板（102）内部连接，所述减速器（103）通过主动力轴（104）将动力传递到主驱动轮（105）上，所述主驱动轮（105）有两个，所述动力电机（101）为整个驱动部分提供前进的动力，通过一个联轴器将动力传递到减速器（103）进行减速增矩，所述减速器（103）将动力电机（101）的动力通过主动力轴（104）传递给两个主驱动轮（105）上，两个主驱动轮（105）在轨道上进行滚动，驱动小车向前运动。

3.根据权利要求1所述的一种轨道运行小车的换轨机构，其特征在于：所述轨道力学自锁机构（2）由调节预紧螺母（201）、调节螺杆（202）、弹簧（203）、连接板（204）、轨道滑轨（205）和侧边轮（206）组成，所述调节螺杆（202）通过前端螺纹固定在车身框架（5）上，所述弹簧（203）穿在调节螺杆（202）上，所述调节预紧螺母（201）锁定在调节螺杆（202）前端提供预紧力，两个连接板（204）同时和相对应的轨道滑轨（205）连接，所述侧边轮（206）安装在与两个连接板（204）的固定板的末端，两个光电传感器（207）固定在车身框架（5）上，所述调节预紧力螺母（201）通过调节弹簧（203）的压缩长度，将预紧力通过两个连接板（204）传递到两个侧边轮（206）上，两个侧边轮（206）的连接件底部集成有轨道滑轨（205），两个侧边轮（206）在预紧力的作用下紧贴着轨道滑轨（205）内部进行运动，在水平面内给小车在空中的轨道上弹性约束。

4.根据权利要求3所述的一种轨道运行小车的换轨机构，其特征在于：所述轨道力学自锁机构（2）还有光电传感器（207），所述光电传感器（207）有2个固定在车身框架上，对换轨摇臂的状态进行检测。

5.根据权利要求1所述的一种轨道运行小车的换轨机构，其特征在于：所述平衡辅助机构（4）由连接块（401）和辅助轮（402）组成，所述连接块（401）将辅助轮（402）与轨道运行小车的车身框架（5）固定在一起，同时辅助轮（402）和轨道底部接触，轨道运行小车的驱动部分通过辅助轮（402）受力平衡从而保持平稳。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种轨道运行小车的换轨机构的使用方法，包括以下步骤，其特征在于:

步骤一、轨道运行小车处于直线运行状态时，此时，轨道运行小车的动力传动机构（1）驱动轨道运行小车在轨道上运行，其轨道力学自锁机构（2）的侧边轮（206）贴着轨道竖直内壁滚动，提供轨道中轨道运行小车的水平力的支撑，使得轨道运行小车平稳运行，轨道运行小车的换轨摇臂机构（3）位于轨道运行小车的左侧或者右侧，通过两侧的光电传感器（207）检测换轨摇臂的状态；

步骤二、当轨道运行小车到达岔道轨道时，两侧的电磁铁（301）一推一拉将换轨摇臂（306）拉到中间时，挤压与之接触的滑块（303）沿着调节螺杆（202）向着弹簧（203）压缩的方向运行，此时轨道运行小车的轨道力学自锁机构（2）的侧边轮（206）和轨道的竖直内壁脱离接触，此时轨道运行小车由于前进方向上的底部轨道作用下可以沿着预定的轨道进入到岔道中，完成整个换轨的操作，整个过程中电磁铁（301）需要保持通电状态；

步骤三、当轨道运行小车离开岔道时，电磁铁（301）停止通电，换轨摇臂机构（3）的移动滑轨（304）在预紧弹簧力的作用下重新和轨道竖直壁面接触，保证轨道运行小车的水平稳定，从而保证轨道运行小车运动换轨完成后的稳定；

步骤四、当换轨完成时，轨道运行小车的光电传感器（207）能够重新检测到信号，同时摆动限位机构能够限制换轨摇臂的过度摆动损坏电磁铁（301）和移动滑轨（304），后端的平衡辅助机构（4）的辅助轮（402）在这之中主要起到的保持小车运动平衡的作用。

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