CN202279666U - 全方位叉车 - Google Patents

Abstract

一种全方位叉车，它包括车架及与车架相连接的门架系统、控制系统和行走系统，所述的车架为铰接式车架，所述的行走系统为麦克纳姆轮模块。采用上述技术方案的本实用新型，改变了传统叉车的行走方式，其全方位行走功能增强了叉车的灵活性、舒适性、及可操作性，降低了行走空间要求，提高了仓库等贮存空间的利用率。独特的铰接式车架保证了不平整路面上四个车轮的有效着地，降低了全方位叉车对地面平整度的要求，扩大了使用范围，具有较高的实用性。另外，全方位轮的模块化设计使整车结构简洁、紧凑，便于安装、拆卸及维护。

Description

全方位叉车

技术领域

本实用新型涉及一种物流机械，具体地说是一种无转向机构却能实现全方位运动的叉车。

背景技术

随着现代物流行业的突飞猛进，叉车在实际中的用处越来越大。传统叉车虽具有一定的机动性和灵活性，但也存在着自身不容忽视的缺点：比如转弯半径大，尤其在狭窄的空间（如仓库、甲板）环境中运动困难、转运效率低，以及进而导致的空间利用率不高等问题。

然而，瑞典工程师Bengt Ilon最初于1975年获得的美国专利“可在地面或类似平面上沿任意方向运动的稳定自驱车车轮”（U.S. Pat. No.3,876,255,“WHEELS FOR A STABLE SELFPROPELLING VEHICLE MOVABLE IN ANY DESIRED DIRECTION ON THE GROUND OR SOME OTHER BASE”）中发明了一种全方位轮（即麦克纳姆轮），基于它的运动设备除具有普通车辆的运行功能外，还具有横移、任意角度斜行、零半径旋转以及运动中横移、斜行、旋转等组合运动特性，特别适合狭窄和拥挤的环境。

随后，美国Airtrax公司对Bengt Lion发明的麦克纳姆轮进行了改进，设计了低振动全方位轮，并获得了相关专利：“低振动全方位轮”（U.S. Pat. No. 6,340,065, and 6,547,340“Low Vibration Omni-Directional Wheel”）、“低振动全方位轮的设计方法”（U.S. Pat. No. 6,796,618,“Method for Designing Low Vibration Omni-Directional Wheels”）以及“全方位地面搬运设备自驱车”（U.S. Pat. No. 5,701,966,“Omnidirectional Self-propelled Vehicle for Ground Handling of Equipment”）等。

发明内容

为了进一步扩展叉车的应用领域、提高工作效率及有限空间的最大利用率，使其充分适应现代物流行业的发展需求，本实用新型旨在将麦克纳姆轮与叉车进行充分结合，提供一种特别适合狭小空间且能实现全方位运动的新型叉车。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型包括车架及与车架相连接的门架系统、控制系统和行走系统，所述的车架为铰接式车架，所述的行走系统为麦克纳姆轮模块。

所述的铰接式车架包括前车架，前车架通过转盘轴承连接后车架；在前车架上上平行交错安装两个麦克纳姆轮模块，作为全方位叉车的前轮；后车架上安装两个麦克纳姆轮模块，作为全方位叉车的后轮。

所述的麦克纳姆轮模块包括麦克纳姆轮，麦克纳姆轮受减速机的控制，减速机连接行走电机和制动器。

所述的麦克纳姆轮包括轮毂，轮毂与滚子轴直接连接，且在轮毂上安装有滚子体，滚子体的外轮廓为圆弧段。

所述的滚子轴与轮毂采用焊接或螺纹连接。

采用上述技术方案的本实用新型，改变了传统叉车的行走方式，其全方位行走功能增强了叉车的灵活性、舒适性、及可操作性，降低了行走空间要求，提高了仓库等贮存空间的利用率。独特的铰接式车架保证了不平整路面上四个车轮的有效着地，降低了全方位叉车对地面平整度的要求，扩大了使用范围，具有较高的实用性。另外，全方位轮的模块化设计使整车结构简洁、紧凑，便于安装、拆卸及维护。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为本实用新型全方位叉车主体结构。

图3为本实用新型中前车架的结构示意图。

图4为本实用新型中后车架的结构示意图。

图5为本实用新型中麦克纳姆轮模块的结构示意图。

图6为本实用新型中麦克纳姆轮滚子的结构示意图。

图7为本实用新型的控制系统原理图。

具体实施方式

图1所示，本实用新型全方位叉车1主要由铰接式车架2及安装在其上的行走机构、门架系统4、控制系统5及附属设备6组成。为实现在狭小空间内的全方位运动，本实用新型中的行走机构为麦克纳姆轮模块3。

图2所示全方位叉车主体结构包括铰接式车架2主体部分和麦克纳姆轮模块3。上述的铰接式车架2包括前车架7，前车架7通过转盘轴承8连接后车架9。其中，前车架7体积及质量较大，是铰接式车架的主体，后车架9体积及质量较小，是全方位叉车的平衡机构。在不平整的地面上或需要跨越障碍时，后车架9会相对前车架7发生一定角度的旋转，但旋转角度会控制在一定的范围内，保证了整车的平稳性。

如图3所示，前车架7提供了全方位叉车1所需大部分的安装接口。转盘轴承大端安装孔12用于安装转盘轴承8的大端面，起基础作用。油箱13安装在前车架4的一侧，便于散热。门架转轴14一方面方便了门架的安装，另一方面提高了车架刚度。前轮安装孔15为麦克纳姆轮模块3提供了安装接口。全方位叉车1对蓄电池的装卸采用侧拉式装卸，车架加强梁16保证了车架的整体刚度，使前车架7满足全方位叉车1受到的各种复杂作用力。蓄电池接口17提供了蓄电池的安装空间。

图4所示后车架9中，后轮安装孔18用于安装全方位叉车1后面的麦克纳姆轮模块3，转盘轴承小端安装孔19用于安装转盘轴承8的另一端。

图5所示，全方位轮模块3两两平行交错布置在前车架4及后车架6上。麦克纳姆轮模块3由麦克纳姆轮20、减速机21、行走电机22及制动器23组成。

麦克纳姆轮20根据滚子24的布置方式分别形成了麦克纳姆轮Ⅰ10及麦克纳姆轮Ⅱ11。麦克纳姆轮Ⅰ10与麦克纳姆轮Ⅱ11按照图2所示的方式布置可以实现全方位叉车的任意方向运动。

减速机21与前车架7及后车架9通过螺栓连接，减速机输出端与麦克纳姆轮模块3相连，输入端连有行走电机22及制动器23。行走电机22与制动器23共用一个输入轴，与带制动器电机的功能等效。减速机21由行星减速及齿轮减速两部分组成，可以根据需要采取三级减速。制动器23可以根据需要采用电磁制动器或液压制动器。

图6所示滚子24由滚子体25、滚子轴26、圆锥滚子轴承Ⅰ28、圆锥滚子轴承Ⅱ29、螺母30组成，滚子24安装在轮毂27上。滚子轴26与轮毂27直接通过螺纹连接。圆锥滚子轴承Ⅰ28与圆锥滚子轴承Ⅱ29共同支撑滚子体25。滚子体25的外轮廓曲线可用近视的圆弧段代替。

图7是本实用新型用全方位叉车1行走及举升控制系统原理图。行走控制系统包括行走手柄、车载控制器及双路行走驱动器，举升控制系统包括举升控制器、液压阀组及升电机驱动器。全方位叉车行走控制系统车载控制器与行走驱动系统之间通过CAN总线通讯，车载控制器接收行走手柄输入的控制指令（方向、速度），并将控制指令按照一定的数学模型进行数学计算，并根据计算结果控制四套行走电机22运行。双路行走驱动器与相应的行走电机22间采用闭环速度控制，精确控制行走电机22转速及转向。操作人员通过行走手柄调节平台运行方向速度。全方位叉车举升控制系统用于控制门架的升降及倾斜运动。

以下结合具体实例说明全方位转运平台的运动特性。

全方位叉车1在实现行走时可通过行走手柄来控制整车运动。比如要实现车体横移，只需将行走手柄向一侧摆动一定角度，行走手柄产生的控制指令传递给车载控制器，车载控制器通过对全方位运动学方程进行求解，获得四个车轮的速度，接着车载控制器将各轮的速度值传递给双路行走驱动器，双路行走驱动器带动行走电机22转动，行走电机22经过减速机21的减速带动麦克纳姆轮20转动，此时车体一侧的麦克纳姆轮Ⅰ10、麦克纳姆轮Ⅱ11向车体外侧转动，另一侧的麦克纳姆轮Ⅰ10、麦克纳姆轮Ⅱ11向车体内侧转动，在四个麦克纳姆轮的合力作用下整车向车体一侧横移，方向由向外侧转动的麦克纳姆轮一侧朝向向内侧转动的麦克纳姆轮一侧。

当全方位叉车1在不平整的地面上行驶时，铰接式车架2会自动旋转以保证四个车轮的有效着地。

举升手柄控制门架系统4的升降、倾斜运动。比如向前方推动手柄，门架上升，向后推门架下降。

Claims (5)

1.一种全方位叉车，它包括车架（2）及与车架相连接的门架系统（4）、控制系统（5）和行走系统，其特征在于：所述的车架（2）为铰接式车架，所述的行走系统为麦克纳姆轮模块（3）。

2.根据权利要求1所述的全方位叉车，其特征在于：所述的铰接式车架（2）包括前车架（7），前车架（7）通过转盘轴承（8）连接后车架（9）；在前车架上（7）上平行交错安装两个麦克纳姆轮模块（3），作为全方位叉车（1）的前轮；后车架（9）上安装两个麦克纳姆轮模块（3），作为全方位叉车（1）的后轮。

3.根据权利要求2所述的全方位叉车，其特征在于：所述的麦克纳姆轮模块（3）包括麦克纳姆轮（20），麦克纳姆轮（20）受减速机（21）的控制，减速机（21）连接行走电机（22）和制动器（23）。

4.根据权利要求3所述的全方位叉车，其特征在于：所述的麦克纳姆轮（20）包括轮毂（27），轮毂（27）与滚子轴（26）直接连接，且在轮毂（27）上安装有滚子体（25），滚子体（25）的外轮廓为圆弧段。

5.根据权利要求4所述的全方位叉车，其特征在于：所述的滚子轴（26）与轮毂（27）采用焊接或螺纹连接。

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