CN117142340A - 自动装卸机构及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动装卸机构及车辆，该机构也可单独应用于其他设备，包括行走机构、旋转机构、抓取机构、伸缩机构、控制机构，伸缩机构具有多级伸缩和多角度旋转；抓取机构具有间距和角度可调节的叉子；该车辆具有该自动装卸机构。本发明的机构可以应用各种类型的物流车辆，采用便于维护、保养或更换的可拆卸智能控制的机构来实现自动装卸货物，节约人力和物力，可大幅提高装卸货物的效率；在恶劣环境工作或者搬运危险品、油品等，均有高效率体现。

Description

自动装卸机构及车辆

技术领域

本发明属于自动装卸货物领域，涉及自动装卸机构以及具有该自动装卸机构的车辆。

背景技术

随着全球化进程的推进，物流市场需求不断扩大，越来越多的物流需求需要依靠装卸机械来完成。近年来，人工智能技术的应用使得装卸机械的自动化程度越来越高。

市场上的装卸机构仅仅只能替代人工的部分作业，多个运输环节还是要依靠人力去完成。这无形中增加了运输成本和降低运输效率。市场上多数的装卸机构应用场地局限，且占用了较多的车内空间；设备的整备质量大，价格昂贵。对于多数消费者来讲收益率不是太高。

目前市场上出现较多的是在车厢内部完成作业，对于车厢外部的区域就不能有效实现装卸。另外一种是采用多种设备相结合实现装卸，比如液压尾板搭配液压小车。整个工作过程需要人去在两套设备上来回切换。液压尾板自重较大，价格昂贵；液压小车升降的高度受限制，且液压小车在工作完成后存放的位置会占用车厢的一部分空间。整个装卸过程还需要人工去搬运和运输，不能有效的解脱双手提高效率。

鉴于此，设计一种可以应用在车辆上的自动装卸装置，可以大大的缓解劳动力，提高装卸效率是十分有必要的。

发明内容

本发明为了解决上述的技术问题，提出一种更经济，效率更高、使用范围更广的自动装卸装置以及具有该自动装卸装置的车辆。

本发明是通过以下技术方案实现的：

上述的自动装卸装置，包括行走机构、控制机构、旋转机构、抓取机构、伸缩机构；所述旋转机构装设在所述行走机构，包括止推轴承、传动齿轮；所述止推轴承外圈带齿，所述传动齿轮装配在所述旋转电机驱动轴，与所述止推轴承的外圈齿啮合；所述伸缩机构设置在所述旋转机构下部，具有多级伸缩和多角度旋转；所述抓取机构安装在所述伸缩机构的下端，具有间距和角度可调节的叉子；所述控制机构与所述的行走机构、旋转机构、抓取机构、伸缩机构电讯号连接。

所述的自动装卸机构，其中：所述伸缩机构包括伸缩臂、第二电动推杆、第二电动推杆及第三电动推杆；所述伸缩臂具有多级，包括第一臂、滑轮组；所述第一臂上端与所述旋转机构的止推轴承铰接，另一端通过所述滑轮组依次连接第二臂至末臂；所述第二电动推杆一端固定在所述止推轴承，另一端固定连接所述滑轮组，用于推动所述伸缩臂伸长或缩短；所述的第二电动推杆和第三电动推杆的一端分别通过铰接的第一连接臂和第二连接臂装配固定在所述止推轴承，另一端分别装配在所述伸缩臂下部的两侧；所述的第二电动推杆、第三电动推杆关于所述伸缩臂呈一定角度，所述第二电动推杆和第三电动推杆协同工作，使所述伸缩臂与地板面呈不同的夹角。

所述的自动装卸机构，其中：所述抓取机构还包括底座、丝杠、第五电动推杆；所述底座固定装配在所述伸缩机构的端部；所述丝杠的左右螺纹相反，通过两端的轴承座设置在所述底座的上端面两侧，由抓取电机驱动齿轮副带动转动；所述叉子具有一对，与所述丝杠相互垂直设置，一端与丝杠通过螺纹连接，另一端自由伸出；所述第五电动推杆一端固定在所述伸缩臂，另外一端固定在所述底座，用于调整所述的伸缩臂与叉子之间的夹角。所述叉子截面呈“Z”形结构。

所述的自动装卸机构，其中：所述行走机构包括纵向行走机构和横向行走机构；所述纵向行走机构包括包括一对纵向轨道、设置在所述纵向轨道的纵向滑块和纵向传动链条；所述纵向轨道具为可折叠轨道，包括固定轨道、折叠轨道、第一推杆；所述折叠轨道的一端铰接在所述固定轨道的一端部，另一端的端部设有链轮；所述第一电动推杆用于折叠轨道的收放，一端固定，另一端固定在所述折叠轨道；所述纵向滑块滑动装配在所述纵向轨道上；所述纵向传动链条与所述纵向滑块连接为一体，由纵向驱动电机驱动，设有涨紧机构；所述横向行走机构包括一对横轨、滑动托盘和横向传动链条；所述一对横轨的两端分别固定装配在所述纵向滑块两端；所述滑动托盘滑动设置在所述一对横轨之间，所述止推轴承装配在所述滑动托盘中部并可相对转动；所述横向传动链条与所述滑动托盘连接为一体，由横向驱动电机驱动横向移动。

所述的自动装卸机构，其中：所述纵向行走机构设有尾门，所述尾门通过连接杆与所述折叠轨道连接。

所述的自动装卸机构，其中：所述机构包括支撑架；所述支撑架为框架结构，具有对称设置在两侧的至少两组侧柱；所述纵向行走机构设置在所述支撑架上，所述固定轨道沿纵向安装固定在所述侧柱内侧靠近顶部的位置；所述纵向驱动电机安装固定在所述支撑架上部，位于所述固定轨道的另一端，通过连接轴连接所述纵向传动链条；所述传动轴横向设置在所述纵向驱动电机的下方，两端设有链轮并通过与所述支撑架装配连接定位；所述纵向传动链条通过所述连接轴的链轮和折叠轨道的端部链轮定位。

所述的自动装卸机构，其中：所述控制机构包括人机互动操纵装置、PLC；所述人机互动操纵装置与所述PLC信号连接；所述PLC接收所述人机互动操纵装置发出的信号，控制各个机构电机的转动。

上述的一种车辆，具有如上所述的自动装卸机构。所述自动装卸机构的支撑架固定安装在所述车辆的车厢，所述纵向行走机构具有尾门，所述尾门作为车厢后门，所述并与车厢之间设有电子插销。

有益效果

本发明的自动装卸机构，折叠轨道打开之后，纵向轨道可以延伸，利用涨紧装置，将链条拉紧，抓取机构可以在纵向轨道上由车内运动到车外，纵向轨道和后门联动可以节省开门关门的环节，大大节约人力；

伸缩机构两个电推杆推动伸缩臂，伸缩臂绕轴进行转动，以便适应不同位置和不同高度的货物，伸缩臂中的电推杆伸长或者缩回来控制整个伸缩臂的长度，结合绕轴的旋转，来满足不同位置的使用需求，伸缩臂的另外一个电推杆可以推动其中两个电推杆的的固定点，其一可以增加底座的刚度，其二，可以在收车的过程中折叠起来减少占用车内空间；

抓取机构由的驱动电机驱动齿轮带动滚珠丝杠运动，滑块可以左右移动，叉子固定在滑块上，通过滑块的运动来调整叉子的间距；旋转电机可以调整叉子与货物的夹角，确保货物在叉子上面可以稳定的搬运；旋转到一定角度后，此时电推杆会启动刹车装置，确保在工作时叉子的角度不发生变化；旋转电机在搬运工作结束后，会将底座转动至指定的位置，确保抓取机构体积最小，尽可能少占用车厢的容积；

控制机构的线路通过轨道和轴承的运动来实现机构各位置的通电，合理的布局和简单的输电方式使得在便捷输送电路的同时，又可以最大限度的减少线路的摩擦和折叠，以此伸缩电路的使用寿命，利用控制模块和直流调速器可以使电机平稳运行，各电器部件通过电脑输入特定的程序协同工作，提高工作效率，减少因为人为操作出现差错。

本发明采用便于维护、保养或更换的可拆卸的自动装卸装置，可有缓解劳动力，提高装卸效率；并且结构设计合理、紧凑，强度高，能满足多数货物的装卸，安装拆卸方便，可及时有效对设备进行维护，有效伸缩生产效率，降低用户对车辆维护成本。该装置相比其他的装卸装置，体积小，操作简单。工作范围广。该装置不局限于车辆上使用，其它地方也可以单独使用。

附图说明

图1为本发明自动装卸机构的结构示意图；

图2为本发明自动装卸机构的纵向行走机构结构示意图；

图3为本发明自动装卸机构的纵向行走机构纵向轨道折叠状态示意图；

图4为图1的A局部放大图；

图5为本发明自动装卸机构的横向行走机构结构示意图；

图6为本发明自动装卸机构的旋转机构结构示意图；

图7为本发明自动装卸机构的伸缩机构结构示意图；

图8为本发明自动装卸机构的伸缩机构装配示意图；

图9为本发明自动装卸机构的抓取机构结构示意图。

实施方式

如图1至图9所示，本发明的自动装卸机构，包括支撑架1、设置在支撑架1的纵向行走机构2、横向行走机构3、旋转机构4、抓取机构5、伸缩机构6、控制机构7。

支撑架1为框架结构，具有对称设置在两侧的至少两组侧柱11。

纵向行走机构2设置在支撑架1上，包括纵向轨道21、纵向驱动电机22、连接轴23、纵向滑块24、纵向传动链条25；

纵向轨道21具有一对，为可折叠轨道，包括固定轨道211、折叠轨道212、第一推杆213；

固定轨道211沿纵向安装固定在侧柱11内侧靠近顶部的位置；折叠轨道212的一端铰接在固定轨道211的一端部，另一端的端部设有链轮；第一电动推杆213用于折叠轨道212的收放，一端固定在支撑架1的底部，另一端固定在折叠轨道212；

纵向驱动电机22安装固定在支撑架1上部，位于固定轨道211的另一端；驱动端连接横向设置的连接轴23连接纵向传动链条24，以驱动纵向传动链条24转动；

传动轴23横向设置在纵向驱动电机22的下方，两端部通过与支撑架1装配连接定位；传动轴23的两端设有链轮；

纵向滑块24与纵向导轨21相匹配，具有一对，分别滑动装配在纵向轨道21上；

纵向传动链条25与纵向滑块24相匹配，具有一对，两端与纵向滑块24固定连接，沿纵向轨道21设置，并通过连接轴23的链轮和折叠轨道212的端部链轮定位；

为保证纵向传动链条25处于绷紧状态，纵向传动链条25设有涨紧机构26，可以是设置在固定轨道211和折叠轨道212之间的电推杆涨紧结构，也可以是设置在任何一个合适位置的弹簧涨紧结构；本实施例中采用的是弹簧涨紧结构，设置在纵向传动链条25的下方，包括涨紧轮261、涨紧弹簧262和一对导向轮263；涨紧轮261通过支架264铰接固定在支撑架1的侧柱11，压接纵向传动链条25；涨紧弹簧262设在涨紧轮261下方，一端固定在支撑架1，另一端固定在涨紧轮261，给涨紧轮261施加一个向下的涨紧力拉紧纵向传动链条25；一对导轮263分设在涨紧轮261的两边，固定在固定导轨211，对纵向传动链条25进行支撑导向；

根据需要，纵向行走机构2可以增加一个尾门27，尾门27通过连接杆271与折叠轨道212连接，当折叠轨道212打开，此时尾门27也处于打开状态。

横向行走机构3安装在纵向行走机构2，包括一对横轨31、滑动托盘32、横向驱动电机33、横向传动链条34；

一对横轨31的两端分别固定装配在纵向滑块24两端，从而实现与纵向传动链条25固定连接；滑动托盘32位于一对横轨31之间，两侧与一对横轨31滑动配合连接；横向驱动电机33安装固定在横轨31一端的纵向滑块24上，驱动横向传动链条34；横向传动链条34的两端固定连接滑动托盘32，通过对称设置在纵向滑块24的链轮341装配限位；与横向驱动电机33同侧的链轮341连接横向驱动电机33驱动端，由横向驱动电机33驱动转动，带动横向传动链条34向左右移动，带动滑动托盘32沿横轨31往复移动；

旋转机构4包括止推轴承41、旋转电机42、传动齿轮43；

止推轴承41外圈带齿，安装在滑动托盘32中部，可相对于滑动托盘32转动；旋转电机42安装在滑动托盘32上；传动齿轮43装配在旋转电机42的驱动轴，与止推轴承41啮合，旋转电机42驱动传动齿轮43带动止推轴承42相对于滑动托盘32转动。

伸缩机构5设置在旋转机构4下部，具有多级伸缩和多角度旋转，包括伸缩臂51、第二电动推杆52、第三电动推杆53及第四电动推杆54；

伸缩臂51具有多级，至少包括第一臂511、滑轮组（未图示）；第一臂511一端与旋转机构4的止推轴承41铰接，另一端通过滑轮组（未图示）依次连接第二臂至末臂512，滑轮组内设有涨紧结构；末臂512下端向下自由伸出；

第二电动推杆52固定在旋转机构4的止推轴承41，顶端固定连接伸缩臂51的滑轮组（未图示），用于推动伸缩臂51伸长或缩短；

第三电动推杆53和第四电动推杆54的一端分别通过铰接的第一连接臂531和第二连接臂541装配固定在止推轴承41，另一端分别装配在伸缩臂51下部的两侧；第三电动推杆53、第四电动推杆54关于伸缩臂51呈一定角度，第三电动推杆53和第四电动推杆54协同工作，使得伸缩臂51与地板面呈不同的夹角；第一连接臂531和第二连接臂541可以采取可调摆臂结构，以节省非工作状态时第三电动推杆53和第四电动推杆54占用的空间。

抓取机构6安装在伸缩机构5的下端，包括底座61、丝杠62、叉子63、第五电动推杆64；

底座61通过铰接件611铰接在伸缩机构5的末臂512的端部；

丝杠62的左右螺纹相反，通过两端的轴承座设置在底座61的上端面两侧，由抓取电机65驱动；抓取电机65通过齿轮副66连接丝杠62动力输入端，带动丝杠62转动；齿轮副66的主动齿轮连接抓取电机65的动力输出端，从动齿轮与丝杠62同轴；

叉子63具有一对，与丝杠62相互垂直设置，具有固定端和自由端；固定端与丝杠62通过螺纹连接，自由端沿着与丝杠62垂直的方向自由伸出；通过抓取电机65驱动驱动齿轮副66带动丝杠62调节叉子63之间的间距；叉子63截面呈“Z”形，既可以叉货物，也可以夹货物。

第五电动推杆64一端固定在伸缩臂51上，另外一端固定在底座61上，用于调整伸缩臂51与叉子63之间的夹角；叉子63与底座61保持平行，通过第五电动推杆65伸出的长度来调整伸缩臂51与叉子63之间的夹角。

控制机构7与纵向行走机构2、横向行走机构3、旋转机构4、抓取机构5、伸缩机构6通过线束71电讯号连接，包括PLC、遥控器或人机交互界面，设有一键收车功能；遥控器或人机交互界面与PLC信号连接，PLC接收遥控器或人机交互界面发出的信号，控制纵向行走机构2、横向行走机构3、旋转机构4、抓取机构5、伸缩机构6的各个机构电机转动；

控制机构7的运行过程：操作者通过操作遥控器或人机交互界面，发送信号给PLC，PLC根据接收的信号输出相应电机的通断信号，控制电机实现正转和反转及电机软启动调速；装卸工作完成之后，整个装置通过一键收车，抓取机构6停止在事先设定好的位置，此时伸缩机构和抓取机构状态处于一个体积最小的状态，然后涨紧机构松开，链条处于松弛状态，所有电机处于刹车状态，整个装卸过程结束。

本发明的一种车辆，具有上述的自动装卸机构，该自动装卸机构的支撑架1固定安装在车辆的车厢，纵向行走机构2具有尾门26，尾门26作为车厢后门，并与车厢之间设有插销，为便于智能控制，插销选择电子插销。

该车辆的工作过程：

车辆停稳后，电动插销松开后尾门，大电动推杆开始工作将折叠轨道打开至指定位置；折叠轨道与后尾门通过连接杆连接，轨道打开，此时后尾门也处于打开状态；在涨紧机构的作用下，纵向传动链条始终处于绷紧状态；

在装卸工作完成之后，整个装置通过一键收车，抓取机构6停止在事先设定好的位置，此时伸缩机构和抓取机构状态处于一个体积最小的状态，然后涨紧机构松开，链条处于松弛状态，后尾门和折叠导轨开始关闭，待后尾门完全关闭后，此时电动插销将门锁住，所有电机处于刹车状态，整个装卸过程结束。

本发明具有以下特点：

1、利用驱动电机搭配链条实现核心部分的移动，实现整个机构的平稳运行和精准定位；电机带动链条，链条带动托板，在托板上布置起吊机构，起吊机构便可以在平面内移动；通过电机带动外齿止推轴承实现旋转；抓取机构实现360°自由抓取；

2、多级伸缩采用电推杆与滑轮组相结合实现关节臂的伸长和收回，滑轮组均有涨紧机构，以免在运动过程中出现松动；

3、利用控制电推杆的行程来实现角度的控制；电推杆一端与伸缩臂相连，另一端与托盘相连；在多个方向均可以实现旋转；

4、抓取机构采用多个电机与齿轮及丝杠相配合，实现叉夹一体；

5、抓取机构的叉子可以根据货物的大小和形状通过调节叉子之间的间距和旋转叉子的角度达到装卸的效果；

6、控制机构包含线路的布置和电控的编程。线路通过轨道和轴承的运动来实现机构各位置的通电。电控通过编程实现各机构相关电机及控制器的协同工作，达到智能化控制。

Claims (10)

1.一种自动装卸机构，包括行走机构、控制机构；其特征在于：所述机构还包括旋转机构、抓取机构、伸缩机构；

所述旋转机构装设在所述行走机构，包括止推轴承、传动齿轮；所述止推轴承外圈带齿，所述传动齿轮装配在所述旋转电机驱动轴，与所述止推轴承的外圈齿啮合；

所述伸缩机构设置在所述旋转机构下部，具有多级伸缩和多角度旋转；

所述抓取机构安装在所述伸缩机构的下端，具有间距和角度可调节的叉子；

所述控制机构与所述的行走机构、旋转机构、抓取机构、伸缩机构电讯号连接。

2.如权利要求1所述的自动装卸机构，其特征在于：所述伸缩机构包括伸缩臂、第二电动推杆、第二电动推杆及第三电动推杆；

所述伸缩臂具有多级，包括第一臂、滑轮组；所述第一臂上端与所述旋转机构的止推轴承铰接，另一端通过所述滑轮组依次连接第二臂至末臂；

所述第二电动推杆一端固定在所述止推轴承，另一端固定连接所述滑轮组，用于推动所述伸缩臂伸长或缩短；

所述的第二电动推杆和第三电动推杆的一端分别通过铰接的第一连接臂和第二连接臂装配固定在所述止推轴承，另一端分别装配在所述伸缩臂下部的两侧；所述的第二电动推杆、第三电动推杆关于所述伸缩臂呈一定角度，所述第二电动推杆和第三电动推杆协同工作，使所述伸缩臂与地板面呈不同的夹角。

3.如权利要求1所述的自动装卸机构，其特征在于：所述抓取机构还包括底座、丝杠、第五电动推杆；

所述底座固定装配在所述伸缩机构的端部；

所述丝杠的左右螺纹相反，通过两端的轴承座设置在所述底座的上端面两侧，由抓取电机驱动齿轮副带动转动；

所述叉子具有一对，与所述丝杠相互垂直设置，一端与丝杠通过螺纹连接，另一端自由伸出；

所述第五电动推杆一端固定在所述伸缩臂，另外一端固定在所述底座，用于调整所述的伸缩臂与叉子之间的夹角。

4.如权利要求3所述的自动装卸机构，其特征在于：所述叉子截面呈“Z”形结构。

5.如权利要求1-3任一所述的自动装卸机构，其特征在于：所述行走机构包括纵向行走机构和横向行走机构；

所述纵向行走机构包括包括一对纵向轨道、设置在所述纵向轨道的纵向滑块和纵向传动链条；所述纵向轨道具为可折叠轨道，包括固定轨道、折叠轨道、第一推杆；所述折叠轨道的一端铰接在所述固定轨道的一端部，另一端的端部设有链轮；所述第一电动推杆用于折叠轨道的收放，一端固定，另一端固定在所述折叠轨道；所述纵向滑块滑动装配在所述纵向轨道上；所述纵向传动链条与所述纵向滑块连接为一体，由纵向驱动电机驱动，设有涨紧机构；

所述横向行走机构包括一对横轨、滑动托盘和横向传动链条；所述一对横轨的两端分别固定装配在所述纵向滑块两端；所述滑动托盘滑动设置在所述一对横轨之间，所述止推轴承装配在所述滑动托盘中部并可相对转动；所述横向传动链条与所述滑动托盘连接为一体，由横向驱动电机驱动横向移动。

6.如权利要求5所述的自动装卸机构，其特征在于：所述纵向行走机构设有尾门，所述尾门通过连接杆与所述折叠轨道连接。

7.如权利要求1-3任一所述的自动装卸机构，其特征在于：所述机构包括支撑架；

所述支撑架为框架结构，具有对称设置在两侧的至少两组侧柱；

所述纵向行走机构设置在所述支撑架上，所述固定轨道沿纵向安装固定在所述侧柱内侧靠近顶部的位置；所述纵向驱动电机安装固定在所述支撑架上部，位于所述固定轨道的另一端，通过连接轴连接所述纵向传动链条；所述传动轴横向设置在所述纵向驱动电机的下方，两端设有链轮并通过与所述支撑架装配连接定位；所述纵向传动链条通过所述连接轴的链轮和折叠轨道的端部链轮定位。

8.如权利要求2所述的自动装卸机构，其特征在于：所述控制机构包括人机互动操纵装置、PLC；所述人机互动操纵装置与所述PLC信号连接；所述PLC接收所述人机互动操纵装置发出的信号，控制各个机构电机的转动。

9.一种车辆，具有如权利要求1-8所述的自动装卸机构。

10.如权利要求9所述的车辆，其特征在于：所述自动装卸机构的支撑架固定安装在所述车辆的车厢，所述纵向行走机构具有尾门，所述尾门作为车厢后门，并与所述车厢之间设有电子插销。