CN115339829A - 直驱行走式四向穿梭车 - Google Patents

Abstract

本发明所述的直驱行走式四向穿梭车，提出一种紧凑型、小型化车体设计的四轮直驱式穿梭车新型结构，通过简化直行和横行四轮的驱传结构与方式、以及交叉连杆式升降组件，以期降低驱动组件之间复杂的结构设计和车体外型尺寸，相应地降低车重和提高升降作业的稳定与均衡性能。直驱行走式四向穿梭车包括固定车体和浮动车体，所述的固定车体具有框架式结构的固定车架，在固定车架的两侧设置有4组用于在竖轨上行走的竖行轮；每组竖行轮中至少有1个主动行走轮，主动行走轮连接直驱电机；所述的浮动车体具有两组浮动车架，两根横行轴分别通过横行轴承穿套于两组浮动车架，在横行轴的端部连接有用于在横轨上行走的横行轮。

Description

直驱行走式四向穿梭车

技术领域

本发明涉及一种应用于货物输送的直驱行走式四向穿梭车，属于物流仓储领域。

背景技术

目前在物流仓储领域，自动化与智能化控制技术得以快速发展，伴随工业和商业用地、人工成本的不断上升，密集型中转库因其能够充分利用空间效能、相应地减少人员劳动力需求而具备较高的作业效率。

现有常见的四向穿梭车主要驱动方式是采用伺服电机配备减速机，通过链条、齿轮或同步带传动机构以将动力传递给直行和横向车轮实现轨道上的行走与输送。此类传动方式的缺点是各个传递环节之间能效比较低，同时传动机构的部件复杂与精密，相应地要求车体与各组件的安装精度较高，不仅更换零部件步骤复杂、维护成本也高。

另外，现有穿梭车配备的顶升设备主要有两种：第一种采用液压式传动装置，由电机驱动定行程的液压缸实现顶升控制，同时配置相应的导向机构辅助液压缸，此种顶升装置的液压系统和电气部件外形尺寸较大，不利于整体装置的小型化设计，难以适应现有作业场地较小的现状。第二种采用电机驱动凸轮机构的顶升控制方式，通过导向机构限制顶升方向，但是此种方式受限于凸轮尺寸，相应地导致整个车体偏厚，同样不利于车体小型化设计，同时部件连接精细化和安装工艺要求较高，不利于控制制造成本。

有鉴于此，特提出本专利申请。

发明内容

本发明所述的直驱行走式四向穿梭车，在于解决上述现有技术存在的问题而提出一种紧凑型、小型化车体设计的四轮直驱式穿梭车新型结构，通过简化直行和横行四轮的驱传结构与方式、以及交叉连杆式升降组件，以期降低驱动组件之间复杂的结构设计和车体外型尺寸，相应地降低车重和提高升降作业的稳定与均衡性能。

为实现上述设计目的，本申请所述的直驱行走式四向穿梭车，包括固定车体和浮动车体，所述的固定车体具有框架式结构的固定车架，在固定车架的两侧设置有4组用于在竖轨上行走的竖行轮；每组竖行轮中至少有1个主动行走轮，主动行走轮连接直驱电机；所述的浮动车体具有两组浮动车架，两根横行轴分别通过横行轴承穿套于两组浮动车架，在横行轴的端部连接有用于在横轨上行走的横行轮；在固定车架内部设置有一组顶升电机、以及由该顶升电机驱动连接的4组顶升机构，每组顶升机构的固定端和升降端分别连接于固定于固定车体一侧的一组顶升连板、固定于浮动车体一侧的另一组顶升连板；在固定车架内部设置有一组托板顶升电机、以及由该托板顶升电机驱动连接的另外4组顶升机构，每组顶升机构的固定端安装于固定车架，相邻两组顶升机构的升降端同时连接于同一托板，两组托板平行设置。

进一步地，所述的浮动车体，其每组浮动车架上固定连接有两组顶升连板，在两根横行轴中的一根上套设有横行从带轮；在固定车体内部安装有横行电机，该横行电机的输出轴套装有横行主带轮，横行主带轮通过横行皮带连接横行从带轮，横行从带轮沿外向周向固定连接横行轴，在横行轴两端分别套装横向轮。

进一步地，位于固定车体一侧的顶升连板固定连接于固定车架，位于浮动车体一侧的顶升连板固定连接于浮动车架。

进一步地，所述的顶升机构包括上支座组件和下支座组件，在上支座组件和下支座组件之间连接有连杆组件；

所述的下支座组件包括支座框架和架设于支座框架的丝杠和丝母；所述的连杆组件包括丝母座、以及相互交叉连接的两组主动连杆和从动连杆，每组主动连杆和从动连杆进行铰接；丝母座套设并固定于丝母，丝母座的两端分别穿套于两组主动连杆的底端，一组轴承、轴挡和销钉从横向外侧固定丝母座的两端；一组移动轴的两端分别穿套于两组从动连杆的顶端，移动轴的中间设置有用于间隔开两侧从动连杆、凸出的环状台阶，在台阶两侧分别套设有一组轴承，一组轴挡和销钉从轴向外侧固定移动轴的轴端；两组主动连杆的顶端分别穿套于上支座组件，两组从动连杆的底端分别穿套于下支座组件。

进一步地，所述顶升机构的固定端是下支座组件，所述顶升机构的升降端是上支座组件。

进一步地，所述的下支座组件，由丝杠支板和一组下支板相互固定连接组成的支座框架，丝杠支座贯穿连接于丝杠支板，丝杠的轴端穿设于丝杠支座，下固定轴的两端分别穿套于两侧下支板。

进一步地，在两侧下支板上分别设置有一组下支板导向槽。

进一步地，所述的上支座组件包括一组上支板，上固定轴的两端分别穿套于两侧上支板，在上固定轴上套设一隔套，隔套将两侧上支板间隔开，上端盖和销钉从上固定轴轴端外侧进行固定。

进一步地，在两侧上支板上分别设置有一组上支板导向槽。

进一步地，所述的连杆组件，两组主动连杆的顶端分别穿套于上支座组件的上固定轴，两组从动连杆的底端分别穿套于下支座组件的下固定轴；两组轴承分别嵌套于上支板导向槽、下支板导向槽并分别沿上支板导向槽、下支板导向槽的槽内滚动。

综上内容，本申请所述直驱行走式四向穿梭车具有的优点是：

1、本申请提出一种紧凑型车体设计，通过四轮直驱方式简化传动环节，从而显著地提高车体内部空间利用率、相应地提高驱动力传输比。

2、通过紧凑的升降组件实现顶升功能而兼顾顶升和导向功能，从而能够提高车体内部组件的紧凑布置、相应地降低车重。

3、升降控制组件，在实现良好导向的前提下提供稳定与均衡地顶升传动与方向控制，轴向驱动力转化为垂向升降支撑作用力，在达到减小机构自身体积与重量的同时满足货物输送较大的升降载荷，整体机构的能效比较高。

4、本申请能够适应于不同场地条件、有限空间的使用需求。

5、本申请穿梭车整体结构组装较为简易，相应地降低制造、维护成本与难度。

附图说明

现结合以下附图来进一步地说明本发明。

图1是本申请所述直驱行走式四向穿梭车的结构示意图；

图2是固定车体的结构示意图；

图3是浮动车体的结构示意图；

图4是浮动车体与固定车体沿垂向连接的示意图；

图5是托板与顶升机构沿垂向连接的示意图；

图6是四向穿梭车驱动部分的结构示意图；

图7是四向穿梭车在横轨和竖轨上行走的示意图；

图8是浮动车体下降后在横轨上行走的示意图；

图9是浮动车体上升后在竖轨上行走的示意图；

图10是托板下降后的状态示意图；

图11是托板上升后的状态示意图；

图12是顶升机构的结构示意图；

图13是下支座组件分解示意图；

图14是连杆组件分解示意图；

图15是上支座组件分解示意图；

在上述附图中，1-固定车体；2-浮动车体；3-电池；4-驱动器；5-固定车架；6-托板；7-顶升连板；8-带轮组件板；9-竖行轮；10-横行轮；11-横行轴承；12-横行轴；13-横行从带轮；14-顶升皮带；15-顶升机构；16-顶升电机；17-张紧组件；18-联轴器；19-车体顶升带轮；20-车体顶升电机座；21-带轮组件；22-传动轴；23-托板顶升电机；24-托板顶升带轮；25-直驱电机；26-横行电机；27-竖行轴承；28-轴承座；29-直驱主轴；30-从动轴挡；31-无动力轴；32-横行主带轮；33-横行皮带；34-托板顶升电机安装座；35-浮动车架；

101-丝杠支座，102-丝杠支板，103-下支板，104-丝杠，105-丝母，106-下固定轴，107-下端盖，108-下支板导向槽；201-丝母座，202-主动连杆，203-轴承，204-轴挡，205-转轴，206-从动连杆，207-螺钉，208-移动轴；301-上支板，302-上端盖，303-上固定轴，304-隔套，305-上支板导向槽；

100-下支座组件，200-连杆组件，300-上支座组件，400-竖轨，500-横轨；

具体实施方式

实施例1，如图1至图15所示，本申请提出一种直驱行走式四向穿梭车，该四向穿梭车包括相互连接的固定车体1和浮动车体2，在固定车体1内部安装有供应电源的电池3和调节电气频率的驱动器4。

所述的浮动车体2具有两组浮动车架35，在每组浮动车架35上固定连接有两组顶升连板7，两根横行轴12分别通过横行轴承11穿套于两组浮动车架35，在横行轴12的端部连接有用于在横轨500上行走的横行轮10；在两根横行轴12中的一根上套设有横行从带轮13。

在固定车体1内部安装有横行电机26，该横行电机26的输出轴套装有横行主带轮32，横行主带轮32通过横行皮带33连接横行从带轮13、由横行从带轮13带动与之周向固定连接的横行轴12转动，横行皮带33穿过张紧组件17以对横行皮带33起到张紧作用；

横行轴12转动的同时，带动其两端套装的一对横向轮10转动，以实现在横轨500上的行走。如图6所示，未套装横行从带轮13的横行轴12，其两端安装的横向轮10伴随另一组主动行走轮而从动地在横轨500上行走。

所述的固定车体1具有框架式结构的固定车架5，在固定车架5的两侧设置有4组用于在竖轨400上行走的竖行轮9；

如图6所示，每组竖行轮9均设置有2个轮对，其中1个轮对是主动行走轮，另1个轮对是从动行走轮。具体地，每个主动行走轮均连接一直驱电机25，从而为竖向行走提供驱动力；直驱电机25安装于固定车架5上，其输出端的直驱主轴29穿套于竖行轴承27以支撑安装在轴承座28上，每个主动行走轮安装于直驱主轴29的端部；从动行走轮安装在无动力轴31的端部，无动力轴31穿套于另一组竖行轴承27并安装在28轴承座上。

在固定车架5内部设置有一组顶升电机16、以及由该顶升电机16驱动连接的4组顶升机构15，每组顶升机构15的固定端和升降端分别连接于固定于固定车体1一侧的一组顶升连板7、固定于浮动车体2一侧的另一组顶升连板7；

固定车体1一侧的顶升连板7固定连接于固定车架5，浮动车体2一侧的顶升连板7固定连接于浮动车架35，当顶升机构15的升降端相对于固定端沿垂向升降时，浮动车体2相对于固定车体1发生垂向上的位置变化，如图8和图9所示。

具体地，车体顶升电机座20安装在固定车架5内部，顶升电机16安装在车体顶升电机座20上，顶升电机16的输出轴上同时套装有两组车体顶升带轮19，每组车体顶升带轮19分别通过一组顶升皮带14传动连接对称分布的一组带轮组件21以传递旋转动力，两组带轮组件21分别通过侧向的两组传动轴22连接两组顶升机构15，最终将顶升电机16的驱动力传递至顶升机构15，顶升机构15将旋转动力转换为直线升降驱动力，最终实现浮动车体2的升降。

在图8中，当浮动车体2处于下降位置时，横行轮10与横轨500接触，竖行轮9与竖轨400脱离，穿梭车沿横轨500行走；在图9中，当浮动车体2处于上升位置时，竖行轮9与竖轨400接触，横行轮10与横轨500脱离，穿梭车沿竖轨400行走。

在固定车架5内部设置有一组托板顶升电机23、以及由该托板顶升电机23驱动连接的另外4组顶升机构15，每组顶升机构15的固定端安装于固定车架5，相邻两组顶升机构15的升降端同时连接于同一托板6，两组托板6平行设置；

具体地，托板顶升电机座34安装于固定车架5，托板顶升电机23安装在托板顶升电机座34上，托板顶升电机23的输出轴同时套装有两组托板顶升带轮24，每组托板顶升带轮24通过一组顶升皮带14传动连接对称分布的一组带轮组件21以传递旋转动力，两组带轮组件21分别通过侧向的两组传动轴22连接两组顶升机构15，以将托板顶升电机23的驱动力传递至顶升机构15，顶升机构15将旋转动力转换为直线升降驱动力，最终实现托板6的升降。

在图10中，托板6处于下降状态，此时托板6上无货物；在图11中，托板6处于上升状态，此时托板6上承载有货物。

如图12至图15所示，所述的顶升机构15包括上支座组件300和下支座组件100，在上支座组件300和下支座组件100之间连接有连杆组件200。所谓顶升机构15的固定端，在本实例例中指的是下支座组件100；所谓顶升机构15的升降端，在本实例例中指的是上支座组件300。

所述的上支座组件300既可固定连接托板6以支撑并承载货物，又可连接固定于浮动车体2一侧的另一组顶升连板7以升降控制浮动车体2的垂向位置。

上支座组件300包括一组上支板301，上固定轴303的两端分别穿套于两侧上支板301，在上固定轴303上套设一隔套304，隔套304将两侧上支板301间隔开，上端盖302和销钉从上固定轴303轴端外侧进行固定；在两侧上支板301上分别设置有一组上支板导向槽305。

所述的下支座组件100用于承接连杆组件200和安装驱动机构，以驱动连杆组件200沿水平方向交叉开合，从而带动上支座组件300托举货物升降。下支座组件100包括由丝杠支板102和一组下支板103相互固定连接组成的支座框架，丝杠支座101贯穿连接于丝杠支板102，丝杠104的轴端穿设于丝杠支座101，丝母105套设于丝杠104的螺旋部分；丝杠104作为主要动力输入源，其外部可以与电机直接或间接连接，图中未示出具体的连接结构。下固定轴106的两端分别穿套于两侧下支板103，下端盖107从下固定轴106轴端外侧通过螺钉进行固定；在两侧下支板103上分别设置有一组下支板导向槽108。

所述的连杆组件200包括丝母座201、以及相互交叉连接的两组主动连杆202、从动连杆206；

每组主动连杆202和从动连杆206之间的连接处，通过一组转轴205和螺钉207从横向侧进行铰接，从而构成了每组主动连杆202和从动连杆206的旋转中心；

丝母座201套设并固定于丝母105，丝母座201的两端分别穿套于两组主动连杆202的底端，一组轴承203、轴挡204和销钉从横向外侧固定丝母座201的两端；

一组移动轴208的两端分别穿套于两组从动连杆206的顶端，移动轴208的中间设置有用于间隔开两侧从动连杆206、凸出的环状台阶，在台阶两侧分别套设有一组轴承203，一组轴挡204和销钉从轴向外侧固定移动轴208的轴端；

上述两组轴承203分别嵌套于上支板导向槽305、下支板导向槽108，并分别可沿上支板导向槽305、下支板导向槽108的槽内滚动，从而带动主动连杆202的底端、从动连杆206的顶端同步地横向位移；

两组主动连杆202的顶端分别穿套于上支座组件300的上固定轴303，两组从动连杆206的底端分别穿套于下支座组件100的下固定轴106。

如上述顶升机构15，当丝杠104正向旋转时推动丝母105沿丝杠104轴向移动，从而带动丝母座201轴向移动，轴承203在下支板103的下支板导向槽108中滚动，相应地推动两组主动连杆202的角度发生变化，从动连杆206因此发生角度变化，移动轴208上的轴承203在上支板301的上支板导向槽305内滚动，主动连杆202和从动连杆206相对角度的变化，最终实现移动轴208产生一个向上的位移而带动上支板301上移达到上升状态，即实现与上支板301连接的托板6和/或浮动车体2沿垂向上升。基于相同的原理，当丝杠104反向旋转时，最终推动上支板301移动至下降状态，即实现托板6和/或浮动车体2沿垂向下降。

顶升电机16驱动顶升机构15以带动浮动车体2下降至如图8所示的状态，此时横行轮10与横轨500接触，横行电机26驱动横行轴12转动从而带动横行轮10转动，实现四向穿梭车沿着横轨500行走。

顶升电机16驱动顶升机构15以带动浮动车体2上升至如图9所示的状态，此时横行轮10与横轨500脱离，竖行轮9与竖轨400接触，直驱电机25驱动竖行轮9转动，实现四向穿梭车沿着竖轨400行走。

如图11所示，托板顶升电机23驱动顶升机构15上升，与之连接的托板6随之上升，托盘6从库位升起以承载货物；反之，如图10所示，托板6下降而返回库位。

如上内容，结合附图中给出的实施例仅是实现本发明目的的优选方案。对于所属领域技术人员来说可以据此得到启示，而直接推导出符合本发明设计构思的其他替代结构。由此得到的其他结构特征，也应属于本发明所述的方案范围。

Claims (10)

1.一种直驱行走式四向穿梭车，其特征在于：包括固定车体和浮动车体，所述的固定车体具有框架式结构的固定车架，在固定车架的两侧设置有4组用于在竖轨上行走的竖行轮；每组竖行轮中至少有1个主动行走轮，主动行走轮连接直驱电机；

所述的浮动车体具有两组浮动车架，两根横行轴分别通过横行轴承穿套于两组浮动车架，在横行轴的端部连接有用于在横轨上行走的横行轮；

在固定车架内部设置有一组顶升电机、以及由该顶升电机驱动连接的4组顶升机构，每组顶升机构的固定端和升降端分别连接于固定于固定车体一侧的一组顶升连板、固定于浮动车体一侧的另一组顶升连板；

在固定车架内部设置有一组托板顶升电机、以及由该托板顶升电机驱动连接的另外4组顶升机构，每组顶升机构的固定端安装于固定车架，相邻两组顶升机构的升降端同时连接于同一托板，两组托板平行设置。

2.根据权利要求1所述的直驱行走式四向穿梭车，其特征在于：所述的浮动车体，其每组浮动车架上固定连接有两组顶升连板，在两根横行轴中的一根上套设有横行从带轮；

在固定车体内部安装有横行电机，该横行电机的输出轴套装有横行主带轮，横行主带轮通过横行皮带连接横行从带轮，横行从带轮沿外向周向固定连接横行轴，在横行轴两端分别套装横向轮。

3.根据权利要求2所述的直驱行走式四向穿梭车，其特征在于：位于固定车体一侧的顶升连板固定连接于固定车架，位于浮动车体一侧的顶升连板固定连接于浮动车架。

4.根据权利要求1、2或3所述的直驱行走式四向穿梭车，其特征在于：所述的顶升机构包括上支座组件和下支座组件，在上支座组件和下支座组件之间连接有连杆组件；

所述的下支座组件包括支座框架和架设于支座框架的丝杠和丝母；

所述的连杆组件包括丝母座、以及相互交叉连接的两组主动连杆和从动连杆，每组主动连杆和从动连杆进行铰接；

丝母座套设并固定于丝母，丝母座的两端分别穿套于两组主动连杆的底端，一组轴承、轴挡和销钉从横向外侧固定丝母座的两端；

一组移动轴的两端分别穿套于两组从动连杆的顶端，移动轴的中间设置有用于间隔开两侧从动连杆、凸出的环状台阶，在台阶两侧分别套设有一组轴承，一组轴挡和销钉从轴向外侧固定移动轴的轴端；

两组主动连杆的顶端分别穿套于上支座组件，两组从动连杆的底端分别穿套于下支座组件。

5.根据权利要求4所述的直驱行走式四向穿梭车，其特征在于：所述顶升机构的固定端是下支座组件，所述顶升机构的升降端是上支座组件。

6.根据权利要求5所述的直驱行走式四向穿梭车，其特征在于：所述的下支座组件，由丝杠支板和一组下支板相互固定连接组成的支座框架，丝杠支座贯穿连接于丝杠支板，丝杠的轴端穿设于丝杠支座，下固定轴的两端分别穿套于两侧下支板。

7.根据权利要求6所述的直驱行走式四向穿梭车，其特征在于：在两侧下支板上分别设置有一组下支板导向槽。

8.根据权利要求7所述的直驱行走式四向穿梭车，其特征在于：所述的上支座组件包括一组上支板，上固定轴的两端分别穿套于两侧上支板，在上固定轴上套设一隔套，隔套将两侧上支板间隔开，上端盖和销钉从上固定轴轴端外侧进行固定。

9.根据权利要求8所述的直驱行走式四向穿梭车，其特征在于：在两侧上支板上分别设置有一组上支板导向槽。

10.根据权利要求9所述的直驱行走式四向穿梭车，其特征在于：所述的连杆组件，两组主动连杆的顶端分别穿套于上支座组件的上固定轴，两组从动连杆的底端分别穿套于下支座组件的下固定轴；

两组轴承分别嵌套于上支板导向槽、下支板导向槽并分别沿上支板导向槽、下支板导向槽的槽内滚动。

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