CN212022310U - 一种剪叉维护作业装置的全方位驱动机构 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种剪叉维护作业装置的全方位驱动机构，包括底盘和四个电机驱动机构总成，底盘上设有四个转向架套管，电机驱动机构总成安装在转向架套管内；所述驱动机构还包括转向大齿轮和转向大齿轮固定法兰，转向大齿轮通过螺栓固定于转向大齿轮固定法兰上，转向大齿轮固定法兰与转向架套管的固定板连接，转向大齿轮啮合有电动驱动总成的转向小齿轮。具有以下优点：全方位驱动机构是指四个电动驱动总成机构安装于整机底盘上并通过控制系统控制四个电动驱动总成行走驱动电机及转向驱动电机的转动方向，最终实现整机的直线行走、斜线行走、横向行走和原地转向等四个自行走功能。

Description

一种剪叉维护作业装置的全方位驱动机构

技术领域

本实用新型是一种剪叉维护作业装置的全方位驱动机构，属于电机驱动技术领域。

背景技术

目前剪叉维护作业装置的自行走机构实现的功能单一，大部分以实现直线行走功能为主。其功能实现多以电液一体化控制为主，驱动多以前轮驱动、后轮转向或者前轮驱动与转向并存的方式为主。部分车型前轮采用液压或电驱动，后轮采用液压转向的结构实现运动控制。受结构局限性的限制，整机的转弯半径大，转场速度慢，作业环境存在单一性，作业效率低。

专利号“201910067037.9”、专利名称“轻量型小回转舵轮”的实用新型专利公开了一种轻量型小回转舵轮，包括驱动轮安装板、设置于驱动轮安装板上的驱动轮模块，驱动轮模块包括驱动装置、连接于驱动装置的驱动组件、以及连接于驱动组件的驱动轮；驱动组件上对应设置有回转机构，且驱动轮安装板上对应回转机构设置有转向驱动组件，驱动装置由电机构成，驱动组件包括驱动轮减速箱、连接于驱动轮减速箱的驱动轮输入轴，驱动轮直接连接于驱动轮减速箱，回转机构包括对应设置的回转机构外齿圈及回转机构内圈，转向驱动组件包括与回转机构外齿圈配合使用的转向齿轮，转向驱动组件还包括转向电机和转向减速机，驱动轮安装板上还设置有检测开关。

专利号“200910209832.3”、专利名称“结构紧凑型剪叉式高空作业举升车”的发明专利公开了一种结构紧凑型剪叉式高空作业举升车，包括：底盘总成，所述底盘总成具有一矩形主体，其中在所述底盘总成的矩形主体的一端设置有一对轮子，并在所述底盘总成的矩形主体的另一端设置有一对转向轮；剪臂总成，其具有一整体形状以嵌于所述底盘总成内部、并给该对转向轮预留一空间；平台总成，其置于所述剪臂总成的顶端并随所述剪臂总成一起运动；液压驱动装置，其铰接于所述剪臂总成内以驱动所述平台总成上下运动；转向系统，其与该对转向轮连接并置于所述剪臂总成的前端；以及凹坑保护安全支板开启装置，其置于所述底盘总成的至少一侧。其中，所述转向系统的转向油缸的轴线不与转向连杆铰接点直接相连并向前偏移一定距离，且所述转向系统设置有滑块-滑道弯矩消除装置。

专利号“201910067037.9” 所阐述的“轻量型小回转舵轮”主要用于AGV小车等轻量化的移动底盘上，从专利阐述的结构上可看出，其转向功能的实现是通过转向电机驱动齿轮副可实现360旋转，所述转向电机安装的位置为移动装备底盘固定板上，所述转向齿轮副的小齿轮安装于转向电机的转轴上，所述转向齿轮副的大齿轮安装于驱动轮的减速箱的箱体上，两者的配合实现整机转向的实现。其行走功能的实现是通过行走驱动电机驱动直角变向的齿轮副，将行走驱动电机的垂直方向驱动力转化为轮胎行走方向的水平驱动力，实现轮胎的转动驱动。此结构虽能实现转向与行走的功能融合，但存在3点不足：一是安装过程中，设备底盘需要留有足够的空间容纳转向驱动电机和行走驱动电机。二是行走驱动的直角齿轮副制作工艺复杂，成本较高，三是承载能力小，不易实现高载荷承载能力。

专利号“200910209832.3”所阐述的“结构紧凑型剪叉式高空作业举升车”转向功能是通过液压油缸驱动连杆机构实现整机的转向，此结构设计从转向角度上具有局限性，只能实现小范围角度的转向，导致整机转弯半径较大，不易在狭窄空间内作业。

针对以上不足，急需一种具有全方位驱动机构和控制系统来解决以上不足，以实现高效的作业要求。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种剪叉维护作业装置的全方位驱动机构，全方位驱动机构是指四个电动驱动总成机构安装于整机底盘上并通过控制系统控制四个电动驱动总成行走驱动电机及转向驱动电机的转动方向，最终实现整机的直线行走、斜线行走、横向行走和原地转向等四个自行走功能。

为解决以上技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种剪叉维护作业装置的全方位驱动机构，包括底盘和四个电机驱动机构总成，底盘上设有四个转向架套管，电机驱动机构总成安装在转向架套管内；

所述驱动机构还包括转向大齿轮和转向大齿轮固定法兰，转向大齿轮通过螺栓固定于转向大齿轮固定法兰上，转向大齿轮固定法兰与转向架套管的固定板连接，转向大齿轮啮合有电动驱动总成的转向小齿轮。

进一步的，所述电机驱动机构总成包括转向架总成，转向架总成的下方安装有车轮总成，车轮总成固定连接有行走驱动电机及减速机，车轮总成通过紧固件固定于行走驱动电机及减速机的法兰盘上。

进一步的，所述转向架总成上固定有转向驱动电机，转向驱动电机的转轴上装有转向小齿轮，转向小齿轮上安装有转向小齿轮保护罩。

进一步的，所述电机驱动机构总成还包括编码器和编码器固定法兰，编码器安装于编码器固定法兰上，编码器固定法兰安装在转向小齿轮保护罩上，编码器的转轴通过螺栓固定连接有编码器轴套，编码器轴套安装在转向小齿轮上。

进一步的，所述转向架总成包括转向架转轴，转向架转轴固定在转向架套管内，转向架转轴的顶端通过紧固件组件固定有转轴压盖，转向架转轴相对于转向架套管进行上下限位。

进一步的，所述转向架总成还包括转轴固定板，转向架转轴焊接于转轴固定板上，转轴固定板上设有转轴固定板加强筋，转轴固定板折弯后由转轴固定板加强筋连接折弯处达到加强作用。

进一步的，所述转向架总成还包括平行设置的转轴固定板连接板和行走驱动减速机固定板，转轴固定板连接板和行走驱动减速机固定板垂直于转轴固定板设置。

进一步的，所述行走驱动减速机固定板上固定有行走驱动电机及减速机，转轴固定板与转轴固定板连接板通过转向固定板加强筋板连接，转轴固定板连接板和行走驱动减速机固定板之间通过横向连接板连接于一体，行走驱动减速机固定板和横向连接板之间通过行走驱动减速机固定板加强筋连接。

进一步的，四个所述电机驱动机构总成分别为左后电机驱动机构总成、右前电机驱动机构总成、左前电机驱动机构总成、右后电机驱动机构总成，四个电机驱动机构总成结构相同，左前电机驱动机构总成和左后电机驱动机构总成安装方向一致，右前电机驱动机构总成和右后电机驱动机构总成安装方式一致，并与左后电机驱动机构总成对称安装。

进一步的，所述底盘上还设有左后行走驱动电机控制器、右后行走驱动电机控制器、后转向驱动电机控制器、自行走控制器、左前行走驱动电机控制器、右前行走驱动电机控制器、前转向驱动电机控制器。

本实用新型采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：

采用行走驱动电机和减速机实现驱动，采用转向电机实现车轮的摆动转向。转向大齿轮固定在车架上不动，转向电机及转向小齿轮固定在转向支架上，随着车轮旋转。

本实用新型专利所涉及到的全方位驱动机构，成功了实现了整机直线行走、斜线行走、横向行走和原地转向等四个自行走功能，满足多样化作业环境需求，缩短了转场作业时间，提高了作业效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1至图4为本实用新型中全方位电机驱动机构的结构示意图；

图5为本实用新型中电机驱动机构总成的结构示意图；

图6和图7为本实用新型中的电机驱动转向架总成的结构示意图；

图8为本实用新型电机驱动机构的控制系统的结构框图。

具体实施方式

实施例1，如图1至图4所示，一种剪叉维护作业装置的全方位驱动机构，包括底盘19，底盘19上设有四个转向架套管3，转向架套管3内部设有无油润滑轴承6，无油润滑轴承6的设计减少了电动驱动总成机构转轴的磨损。

所述驱动机构还包括转向大齿轮7和转向大齿轮固定法兰5，转向大齿轮7通过螺栓固定于转向大齿轮固定法兰5上，转向大齿轮固定法兰5与转向架套管3的固定板连接，转向大齿轮7啮合有电动驱动总成的小齿轮26，组成电动驱动总成机构的转向执行机构。

所述驱动机构还包括四个电机驱动机构总成，电机驱动机构总成安装在转向架套管3内，四个电机驱动机构总成分别为左后电机驱动机构总成4、右前电机驱动机构总成8、左前电机驱动机构总成17、右后电机驱动机构总成18，四个电机驱动机构总成结构相同，左前电机驱动机构总成17和左后电机驱动机构总成4安装方向一致，右前电机驱动机构总成8和右后电机驱动机构总成18安装方式一致，并与左后电机驱动机构总成4对称安装。

如图5所示，所述电机驱动机构总成包括转向架总成21，转向架总成21的下方安装有车轮总成22，车轮总成22固定连接有行走驱动电机及减速机23，车轮总成22通过紧固件固定于行走驱动电机及减速机23的法兰盘上。

所述转向架总成21上固定有转向驱动电机24，转向驱动电机24的转轴上装有转向小齿轮26，转向小齿轮26上安装有转向小齿轮保护罩25。

所述电机驱动机构总成还包括编码器29和编码器固定法兰28，编码器29安装于编码器固定法兰28上，编码器固定法兰28安装在转向小齿轮保护罩25上，编码器29的转轴通过螺栓固定连接有编码器轴套27，编码器轴套27安装在转向小齿轮26上。

如图6和图7所示，所述转向架总成21包括转向架转轴31，转向架转轴31固定在转向架套管3内，转向架转轴31的顶端通过紧固件组件1固定有转轴压盖2，转向架转轴31相对于转向架套管3进行上下限位。

所述转向架总成21还包括转轴固定板38，转向架转轴31焊接于转轴固定板38上，转轴固定板38上设有转轴固定板加强筋32，转轴固定板38折弯后由转轴固定板加强筋32连接折弯处达到加强作用。

所述转向架总成21还包括平行设置的转轴固定板连接板33和行走驱动减速机固定板34，转轴固定板连接板33和行走驱动减速机固定板34垂直于转轴固定板38设置，行走驱动减速机固定板34上固定有行走驱动电机及减速机23，转轴固定板38与转轴固定板连接板33通过转向固定板加强筋板37连接，转轴固定板连接板33和行走驱动减速机固定板34之间通过横向连接板36连接于一体，行走驱动减速机固定板34和横向连接板36之间通过行走驱动减速机固定板加强筋35连接。

所述底盘19上还设有左后行走驱动电机控制器10、右后行走驱动电机控制器11、后转向驱动电机控制器12、自行走控制器13、左前行走驱动电机控制器14、右前行走驱动电机控制器15、前转向驱动电机控制器16。

采用行走驱动电机和减速机实现驱动，采用转向电机实现车轮的摆动转向。转向大齿轮固定在车架上不动，转向电机及转向小齿轮固定在转向支架上，随着车轮旋转。

如图8所示，一种剪叉维护作业装置的全方位驱动机构的控制系统包括接口及CAN通讯模块、行车模式选择模块、功能模式选择模块、故障诊断模块、参数标定模块、底盘行走控制模块、驱动电机控制模块和转向电机控制模块组成，共同完成速度闭环控制、驻车、正反转、起步和减速过程平滑控制、转向过程两侧车轮差速控制等功能。

所述接口及CAN通讯模块主要用于对外通讯，具有以下功能：

接受急停信号用于实现升降车底盘系统的急停，切断驱动电机和转向电机的电源，并使制动器抱闸，安全停车；

（2）与整车仪表信号进行通讯，接收整车仪表的命令，例如控制模式、车速、正倒车、转向、停车等信号，也可以把底盘行走系统的相关信息传送到仪表，进行显示；

接收动力电池的信号，监控动力电池的状态，从而实现不同的控制策略；

驱动电机控制，给4台驱动电机控制信号，实现底盘的行走控制；

转向电机控制，给4台转向电机控制系统，实现转向。

所述行车模式选择模块根据仪表的指令，转化为底盘系统的前进、后退、停车制动模式。

所述功能模式选择模块根据仪表的指令，实现转向电机不同的控制模式，例如前轮转向、横向行走、原地转向、斜线行走。

所述底盘行走控制模块是核心，主要根据控制模式和仪表的指令，完成驱动电机目标转速的生成，目标转向位置的生成，根据动力电池组和停车状态，实现电机的抱闸控制，保证升降平台的安全。

所述驱动电机控制模块接收来自底盘行走控制模块的指令，对车速进行PID控制，并根据转向角度，实现两侧电机的速差控制，保证平台的运动协调。在加速、减速过程中，控制电机的转速升降斜率，达到平滑控制的目的，保证平台行走的舒适性。

所述转向电机控制模块接收来自底盘行走控制模块的指令，根据不同的转向模式，控制4个车轮的摆角，实现转向。转向的同步控制可实现4个车辆的同时动作，从而提高转向的效率。

所述故障诊断模块主要完成控制器的上电自检，运行过程中的各状态参数的监控，并根据报警阈值给出报警或者故障信号。上电自检包括：检查控制器各部分的功能、各物理连接的完备性等。故障报警模块内部包含一个底盘驱动的模型，通过实际运行各参数与模型参数的对边，并通过阈值控制，给出报警或错误信息。

所述参数及标定功能模块主要用来存储控制器的所有设定参数，并把参数按照参数性质进行分类存储，包括：实际运行参数组、输入/输出参数组、模式设定参数组、报警参数组、错误和故障参数组、整机设定参数组。所用参数均可以通过调试软件进行读取及设定，并实现参数的标定功能。

所述驱动机构具有四个行走模式，分别是直线行走模式、斜线行走模式、横向行走模式、原地转向模式，四个行走模式通过控制系统进行控制的具体实现过程如下：

直线行走模式：

所述直线行走模式，即四个电动驱动机构总成上的车轮总成驱动方向与整机长度方向一致，此时左侧两轮行走驱动电机旋向与右侧两轮行走驱动电机旋向相反，根据需求，可实现整机的前进与后退。行进过程中可采用前轮转向或后轮转向等两种转向模式进行方向调整，确保直线行走的可靠性。为实现转向，若采用前轮转向进行方向调整时，左右两轮的转向驱动电机旋转方向相反，比如实现向右转向，则左侧转向驱动电机顺时针旋转作业，左轮向右旋转，右侧转向驱动电机逆时针旋转作业，右轮向右旋转。反向转向时，左右电机正好旋转方向相反。

斜线行走模式：

所述斜线行走模式，即四个电动驱动机构总成上的车轮总成驱动方向与整机长度方向行成一定夹角进行行走作业模式。此时不允许在行进过程中出现转向现象。其控制方法根据需求，可实现左方向的斜向前进与后退，也可实现右方向的斜向前进与后退。在行进控制中，左侧两行走驱动电机的旋转方向一致，右侧两行走驱动电机的旋转方向与左侧想走驱动电机的旋转方向相反。车轮调整角度时，四个转向电机同时工作，左侧两转向电机旋转方向一致，右侧反之，根据世界行进方向，合理控制转向电机的方向调整，带调整至所需斜线行走角度时，转向电机自动停止工作，此时可进行斜线行走作业。

横向行走模式：

所述横向行走模式，即四个电动驱动机构总成上的车轮总成驱动方向垂直于整机长度方向行走作业模式。此时转向驱动电机的旋转方向是互为对角线的两个转向驱动电机的旋转作业方向一致。四个车轮同时向外旋转，直至旋转至整机长度方向垂直的状态下，转向驱动电机停止工作。前进或后退时，行走驱动电机的驱动方式为两后轮（前后区分与直线行走时标定一致）行走驱动电机作业旋转方向一致，两前轮行走驱动电机作业旋转方向一致并与两后轮行走驱动电机作业旋转方向相反。

原地转向模式：

所述原地转向模式，即四个电动驱动机构总成上的车轮总成驱动方向围绕与四个轮胎的相交线的焦点做回转运动的作业模式。此作业模式首先调整四个轮的相对于整机长度方向的角度。使四个车轮方向均处于回转圆的切线方向上。此调整过程中，四个车轮总成在转向驱动电机带动齿轮副的旋转均实现车轮向内侧旋转调整。待调整至原地转向轮胎角度时，控制四个行走驱动电机的旋转作业方向，实现原地转向的左转与后传。

本实用新型的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好的说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (10)

1.一种剪叉维护作业装置的全方位驱动机构，其特征在于：包括底盘（19）和四个电机驱动机构总成，底盘（19）上设有四个转向架套管（3），电机驱动机构总成安装在转向架套管（3）内；

所述驱动机构还包括转向大齿轮（7）和转向大齿轮固定法兰（5），转向大齿轮（7）通过螺栓固定于转向大齿轮固定法兰（5）上，转向大齿轮固定法兰（5）与转向架套管（3）的固定板连接，转向大齿轮（7）啮合有电动驱动总成的转向小齿轮（26）。

2.如权利要求1所述的一种剪叉维护作业装置的全方位驱动机构，其特征在于：所述电机驱动机构总成包括转向架总成（21），转向架总成（21）的下方安装有车轮总成（22），车轮总成（22）固定连接有行走驱动电机及减速机（23），车轮总成（22）通过紧固件固定于行走驱动电机及减速机（23）的法兰盘上。

3.如权利要求2所述的一种剪叉维护作业装置的全方位驱动机构，其特征在于：所述转向架总成（21）上固定有转向驱动电机（24），转向驱动电机（24）的转轴上装有转向小齿轮（26），转向小齿轮（26）上安装有转向小齿轮保护罩（25）。

4.如权利要求3所述的一种剪叉维护作业装置的全方位驱动机构，其特征在于：所述电机驱动机构总成还包括编码器（29）和编码器固定法兰（28），编码器（29）安装于编码器固定法兰（28）上，编码器固定法兰（28）安装在转向小齿轮保护罩（25）上，编码器（29）的转轴通过螺栓固定连接有编码器轴套（27），编码器轴套（27）安装在转向小齿轮（26）上。

5.如权利要求2所述的一种剪叉维护作业装置的全方位驱动机构，其特征在于：所述转向架总成（21）包括转向架转轴（31），转向架转轴（31）固定在转向架套管（3）内，转向架转轴（31）的顶端通过紧固件组件（1）固定有转轴压盖（2），转向架转轴（31）相对于转向架套管（3）进行上下限位。

6.如权利要求5所述的一种剪叉维护作业装置的全方位驱动机构，其特征在于：所述转向架总成（21）还包括转轴固定板（38），转向架转轴（31）焊接于转轴固定板（38）上，转轴固定板（38）上设有转轴固定板加强筋（32），转轴固定板（38）折弯后由转轴固定板加强筋（32）连接折弯处达到加强作用。

7.如权利要求6所述的一种剪叉维护作业装置的全方位驱动机构，其特征在于：所述转向架总成（21）还包括平行设置的转轴固定板连接板（33）和行走驱动减速机固定板（34），转轴固定板连接板（33）和行走驱动减速机固定板（34）垂直于转轴固定板（38）设置。

8.如权利要求7所述的一种剪叉维护作业装置的全方位驱动机构，其特征在于：所述行走驱动减速机固定板（34）上固定有行走驱动电机及减速机（23），转轴固定板（38）与转轴固定板连接板（33）通过转向固定板加强筋板（37）连接，转轴固定板连接板（33）和行走驱动减速机固定板（34）之间通过横向连接板（36）连接于一体，行走驱动减速机固定板（34）和横向连接板（36）之间通过行走驱动减速机固定板加强筋（35）连接。

9.如权利要求1所述的一种剪叉维护作业装置的全方位驱动机构，其特征在于：四个所述电机驱动机构总成分别为左后电机驱动机构总成（4）、右前电机驱动机构总成（8）、左前电机驱动机构总成（17）、右后电机驱动机构总成（18），四个电机驱动机构总成结构相同，左前电机驱动机构总成（17）和左后电机驱动机构总成（4）安装方向一致，右前电机驱动机构总成（8）和右后电机驱动机构总成（18）安装方式一致，并与左后电机驱动机构总成（4）对称安装。

10.如权利要求1所述的一种剪叉维护作业装置的全方位驱动机构，其特征在于：所述底盘（19）上还设有左后行走驱动电机控制器（10）、右后行走驱动电机控制器（11）、后转向驱动电机控制器（12）、自行走控制器（13）、左前行走驱动电机控制器（14）、右前行走驱动电机控制器（15）、前转向驱动电机控制器（16）。

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