CN220098451U - 双电机同轴的一体化重载立式动力轮和应用其的无人叉车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双电机同轴的一体化重载立式动力轮，并公开了具有双电机同轴的一体化重载立式动力轮的无人叉车，其中双电机同轴的一体化重载立式动力轮包括：伺服电机模组包括竖直延伸的驱动长轴；关节模组包括水平转向机构，伺服电机模组固定安装在关节模组上，驱动长轴贯穿关节模组并同轴穿设于水平转向机构，水平转向机构的旋转方向与驱动长轴的轴向相互垂直并且两者之间能够相对转动；变速模组的外壳与水平转向机构固定连接，驱动长轴的端部穿出关节模组并与变速模组的变速齿轮组连接；以及滚轮；一体化设计集成程度高，深度方向小，直径方向体积小且更加轻薄，大大简化安装复杂程度，集成快，占用体积少，免维护，应用场景广泛。

Description

双电机同轴的一体化重载立式动力轮和应用其的无人叉车

技术领域

本实用新型涉及动力轮，特别涉及一种双电机同轴的一体化重载立式动力轮和应用其的无人叉车。

背景技术

无人叉车一般需要使用立式舵轮或卧式舵轮进行移动。传统的卧式舵轮旋转半径大，导致无人叉车需要较大宽度空间的作业通道进行转弯变向。传统的立式舵轮，其行走驱动电机和转向电机为分体式安装，转向电机偏置安装在行走驱动电机的一侧，导致整个立式舵轮的径向体积大，占用空间大；分体式的安装结构在装配、接线时十分繁琐。传统的立式舵轮和卧式舵轮，难以在狭小的作业通道进行转向移动，无人叉车受作业场地空间影响大。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的上述技术问题之一。为此，本实用新型提出一种双电机同轴的一体化重载立式动力轮。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

本实用新型还提出一种具有上述双电机同轴的一体化重载立式动力轮的无人叉车。

根据本实用新型的第一方面实施例的双电机同轴的一体化重载立式动力轮，包括：

伺服电机模组，所述伺服电机模组包括竖直延伸的驱动长轴；

关节模组，所述关节模组包括水平转向机构，所述伺服电机模组固定安装在所述关节模组上，所述驱动长轴贯穿所述关节模组并同轴穿设于所述水平转向机构，所述水平转向机构的旋转方向与所述驱动长轴的轴向相互垂直并且两者之间能够相对转动；

变速模组，所述变速模组的外壳与所述水平转向机构固定连接，所述驱动长轴的端部穿出所述关节模组并与所述变速模组的变速齿轮组连接；

滚轮，所述变速齿轮组带动所述滚轮转动。

根据本实用新型实施例的双电机同轴的一体化重载立式动力轮，至少具有如下有益效果：一体化设计集成程度高，深度方向小，直径方向体积小且更加轻薄，大大简化安装复杂程度，集成快，占用体积少，免维护，应用场景广泛。

根据本实用新型的一些实施例，所述水平转向机构包括无框力矩电机、谐波减速机和输出组件，所述无框力矩电机的定子安装在所述关节模组的前盖内，所述无框力矩电机的转子与所述谐波减速机的输入端连接，所述输出组件与所述谐波减速机的输出端连接，所述输出组件与所述外壳连接，所述驱动长轴穿过所述无框力矩电机和所述谐波减速机并穿设于所述输出组件。

根据本实用新型的一些实施例，所述输出组件包括中空轴和第一法兰，所述第一法兰与所述谐波减速机的输出端连接，所述中空轴同轴穿过所述无框力矩电机，所述驱动长轴同轴穿设于所述中空轴并且两者相对转动，所述中空轴的一端固定在所述第一法兰上，所述第一法兰与所述外壳连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述中空轴和所述驱动长轴之间安装有辅助轴承，所述辅助轴承靠近于所述变速模组。

根据本实用新型的一些实施例，所述关节模组还包括连接法兰和推力球轴承，所述连接法兰与所述前盖连接，所述推力球轴承连接在所述第一法兰和所述连接法兰之间，所述谐波减速机安装在所述连接法兰、所述推力球轴承和所述第一法兰所形成的空间内。

根据本实用新型的一些实施例，所述关节模组还包括第一编码器组和第二编码器组，所述第一编码器组与所述谐波减速机的输入端连接，所述第二编码器组与所述中空轴连接。

根据本实用新型的一些实施例，还包括集线器，所述集线器安装在所述伺服电机模组或所述关节模组上，所述伺服电机模组的第一电源线和第一信号线从端盖穿出连接至所述集线器，所述关节模组的第二电源线和第二信号线从尾盖穿出连接至所述集线器。

根据本实用新型的一些实施例，所述变速齿轮组包括一级输入齿轮、一级输出齿轮、二级正交输入齿轮和二级正交输出齿轮，所述一级输入齿轮与所述驱动长轴的端部同轴固定连接，所述一级输入齿轮和所述一级输出齿轮啮合，所述一级输出齿轮和所述二级正交输入齿轮同轴固定连接，所述二级正交输出齿轮和所述二级正交输入齿轮正交啮合，所述滚轮和所述二级正交输出齿轮同轴固定连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述变速模组还包括配对角接触球轴承和配对圆锥滚子轴承，所述二级正交输入齿轮与所述配对角接触球轴承的内圈同轴连接，所述配对角接触球轴承的外圈与所述外壳连接；所述滚轮和所述二级正交输出齿轮之间通过轮芯连接，所述配对圆锥滚子轴承套接在所述轮芯上，所述配对圆锥滚子轴承的外圈与所述外壳连接。

根据本实用新型的第二方面实施例的无人叉车，应用双电机同轴的一体化重载立式动力轮。

根据本实用新型实施例的无人叉车，至少具有如下有益效果：车体的转弯半径更小，车能在狭窄通道作业的概率高，空间利用率高。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1的结构分解示意图；

图3是图1的内部结构示意图；

图4是伺服电机模组和关节模组的装配结构内部示意图。

附图标记：伺服电机模组100；驱动长轴110；端盖120；关节模组200；无框力矩电机210；定子211；转子212；谐波减速机220；输出组件230；中空轴231；第一法兰232；辅助轴承233；前盖240；尾盖241；连接法兰250；推力球轴承260；第一编码器组270；第二编码器组280；变速模组300；外壳310；一级输入齿轮320；一级输出齿轮330；二级正交输入齿轮340；二级正交输出齿轮350；配对角接触球轴承360；配对圆锥滚子轴承370；滚轮400；轮芯410；集线器500。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型涉及一种双电机同轴的一体化重载立式动力轮，包括伺服电机模组100、关节模组200、变速模组300和滚轮400。

如图1、图2和图3所示，伺服电机模组100、关节模组200、变速模组300和滚轮400由上至下竖直依次连接。伺服电机模组100包括驱动长轴110，伺服电机模组100固定安装在关节模组200的顶部，驱动长轴110竖直向下延伸，驱动长轴110向下穿入关节模组200后连接到变速模组300。关节模组200包括水平转向机构，水平转向机构可以沿水平方向进行360°旋转。驱动长轴110贯穿关节模组200的同时穿设于水平转向机构，驱动长轴110的轴向垂直于水平转向机构的旋转方向，驱动长轴110和水平转向机构之间能够相对转动。变速模组300连接在关节模组200的底部并与水平转向机构连接。变速模组300包括变速齿轮组，驱动长轴110的一端穿出关节模组200后与变速齿轮组连接。滚轮400的轴向为水平朝向，滚轮400与变速模组300连接，通过变速齿轮组带动滚轮400转动。本实施例中，变速齿轮组为减速齿轮组，伺服电机模组100控制驱动长轴110转动，驱动长轴110通过变速齿轮组对滚轮400进行减速驱动。水平转向机构带动变速模组300和滚轮400沿水平方向进行任意角度的转动。对比传统的立式舵轮，一体化重载立式动力轮具有更高的集成程度，深度方向(径向)更小，应用于无人叉车，车体的转弯半径更小。该巧妙的设计可以有效减小动力轮在深度方向占用的体积，这部分的体积对于无人叉车AGV的转弯半径来说有着极其重要的意义，无人叉车AGV的转弯半径越小，意味着无人叉车可以在狭窄通道作业的概率就越高，空间利用率就越高。相对卧式舵轮本体旋转半径更小，相对于传统立式舵轮，由于没有偏置的转向电机以及减速机，直径方向体积更小更轻薄。

在本实用新型的一些具体实施例中，如图3和图4所示，水平转向机构包括无框力矩电机210、谐波减速机220和输出组件230。关节模组200包括前盖240和尾盖241。无框力矩电机210的转子212固定在前盖240内部，无框力矩电机210的定子211通过传动轴套与谐波减速机220的输入端连接。输出组件230与谐波减速机220的输出端连接，输出组件230与变速模块的外壳310连接。驱动长轴110穿过无框力矩电机210和谐波减速机220，并且驱动长轴110穿设于输出组件230。无框力矩电机210与谐波减速机220配合，驱动输出组件230转动，进而带动变速模组300整体转动。采用无框力矩电机210配合谐波减速机220，具有很高的转向精度，对于无人叉车领域的重复定位精度有着很重要的意义；同时密封性好，免维护。转向重复精度高达1弧分以内，传统方案起码30弧分起步。其中，输出组件230包括中空轴231和第一法兰232。如图3和图4所示，中空轴231竖直设置，中空轴231穿设于无框力矩电机210与谐波减速机220。第一法兰232与谐波减速机220的输出端连接。驱动长轴110同轴穿设于中空轴231并且两者相对转动。中空轴231的下端固定在第一法兰232上，第一法兰232与所述外壳310连接。谐波减速机220带动第一法兰232在水平方向上转动。中空轴231的上端可延伸至关节模组200的尾盖241上，并且通过滚动轴承连接。伺服电机模组100和无框力矩电机210构成双电机同轴传动模式，动力轮可以无限旋转，无惧缠线风险困扰，从根本上避免磨线风险。

进一步的，在中空轴231的下端内部安装有辅助轴承233，辅助轴承233靠近于变速模组300所在位置。辅助轴承233可选用滚动轴承等。驱动长轴110向下穿设并连接到辅助轴承233的内圈上。辅助轴承233用来辅助驱动长轴110的转动和定位，控制减少驱动长轴110在高速转动时产生的挠性跳动。

其中，关节模组200还包括连接法兰250和推力球轴承260。连接法兰250位于前盖240的下方并与前盖240连接。推力球轴承260连接在第一法兰232和连接法兰250之间。推力球轴承260的上端面与连接法兰250接触，下端面与第一法兰232连接。通过第一法兰232和连接法兰250对推力球轴承260进行上下夹持限位。连接法兰250、推力球轴承260和第一法兰232之间构成一个密闭的内部空间，谐波减速机220安装在该空间内。通过该结构极大增加关节模组200的轴向载荷。连接法兰250上可安装连接板，通过连接板将一体化重载立式动力轮安装到无人叉车上使用。整体具有超大轴向负载能力，动力轮本身单轮可支撑吨级负载。

在本实用新型的一些具体实施例中，关节模组200还包括第一编码器组270和第二编码器组280。第一编码器组270与谐波减速机220的输入端连接，第二编码器组280与中空轴231连接。第一编码器组270和第二编码器组280构成双编码器结构，开机可以通过通信直接读取绝对位置方向，解决传统方案需要限位开关每次开机都要找零点，需要控制器控制回零的问题；解决传统方案需要加装多圈式编码器的问题，同时需要控制器读取位置的问题；解决传统方案需要另外加装编码器电池，时间长了电池没电需要更换维护的问题；同时解决了以上所有传统方案，繁琐接线，控制器需要介入复杂使用的问题。开机即知道滚轮400所指朝向。

在本实用新型的一些实施例中，还包括集线器500。集线器500安装在伺服电机模组100或关节模组200上。如图1和图2所示，集线器500安装在伺服电机模组100的外部。伺服电机模组100的第一电源线和第一信号线从其端盖120穿出连接至集线器500。关节模组200的第二电源线和第二信号线从其尾盖241穿出连接至集线器500。最终集线器500组合成4根线：电源+、电源-、通信线CANH和通信线CANL，解决以往传统方案繁琐的极限问题，以及简单控制的问题。

双电机同轴的一体化重载立式动力轮的整体结构，大大简化安装复杂程度，集成快，占用体积少，免维护，应用场景广泛，一站式解决无人叉车整车动力问题；驱电一体化，全伺服控制，高精度，免维护，简单使用，极大的减少组装以及维护的工作量，减少电机与驱动器之间的线束走线困扰，外露线缆少，避免磨线风险，整个动力轮仅仅需要4根线即可使用。

在本实用新型的一些实施例中，如图3所示，变速齿轮组包括一级输入齿轮320、一级输出齿轮330、二级正交输入齿轮340和二级正交输出齿轮350。一级输入齿轮320与驱动长轴110的端部同轴固定连接，一级输入齿轮320和一级输出齿轮330可通过斜齿啮合。一级输出齿轮330和二级正交输入齿轮340同轴固定连接，可以是二级正交输入齿轮340延伸处轴杆，一级输出齿轮330固定在该轴承上。二级正交输出齿轮350和二级正交输入齿轮340正交啮合，两者通常采用准双曲面齿轮或弧齿锥齿轮，即螺旋锥齿轮。滚轮400和二级正交输出齿轮350同轴通过轮芯410固定连接。滚轮400可采用包胶轮结构。进一步的，变速模组300还包括配对角接触球轴承360和配对圆锥滚子轴承370。二级正交输入齿轮340的轴杆与配对角接触球轴承360的内圈同轴连接，配对角接触球轴承360的外圈与外壳310连接。滚轮400和二级正交输出齿轮350之间通过轮芯410连接，配对圆锥滚子轴承370套接在轮芯410上，配对圆锥滚子轴承370的外圈与外壳310连接。驱动长轴110通过一级输入齿轮320传动到一级输出齿轮330，一级输出齿轮330与二级正交输入齿轮340同步转动，传动到二级正交输出齿轮350，最终传动到滚轮400，使滚轮400按照一定的减速比转动。

在本说明书的描述中，参考术语“一些具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种双电机同轴的一体化重载立式动力轮，其特征在于，包括：

伺服电机模组(100)，所述伺服电机模组(100)包括竖直延伸的驱动长轴(110)；

关节模组(200)，所述关节模组(200)包括水平转向机构，所述伺服电机模组(100)固定安装在所述关节模组(200)上，所述驱动长轴(110)贯穿所述关节模组(200)并同轴穿设于所述水平转向机构，所述水平转向机构的旋转方向与所述驱动长轴(110)的轴向相互垂直并且两者之间能够相对转动；

变速模组(300)，所述变速模组(300)的外壳(310)与所述水平转向机构固定连接，所述驱动长轴(110)的端部穿出所述关节模组(200)并与所述变速模组(300)的变速齿轮组连接；

滚轮(400)，所述变速齿轮组带动所述滚轮(400)转动。

2.根据权利要求1所述的双电机同轴的一体化重载立式动力轮，其特征在于：所述水平转向机构包括无框力矩电机(210)、谐波减速机(220)和输出组件(230)，所述无框力矩电机(210)的定子(211)安装在所述关节模组(200)的前盖(240)内，所述无框力矩电机(210)的转子(212)与所述谐波减速机(220)的输入端连接，所述输出组件(230)与所述谐波减速机(220)的输出端连接，所述输出组件(230)与所述外壳(310)连接，所述驱动长轴(110)穿过所述无框力矩电机(210)和所述谐波减速机(220)并穿设于所述输出组件(230)。

3.根据权利要求2所述的双电机同轴的一体化重载立式动力轮，其特征在于：所述输出组件(230)包括中空轴(231)和第一法兰(232)，所述第一法兰(232)与所述谐波减速机(220)的输出端连接，所述中空轴(231)同轴穿过所述无框力矩电机(210)，所述驱动长轴(110)同轴穿设于所述中空轴(231)并且两者相对转动，所述中空轴(231)的一端固定在所述第一法兰(232)上，所述第一法兰(232)与所述外壳(310)连接。

4.根据权利要求3所述的双电机同轴的一体化重载立式动力轮，其特征在于：所述中空轴(231)和所述驱动长轴(110)之间安装有辅助轴承(233)，所述辅助轴承(233)靠近于所述变速模组(300)。

5.根据权利要求3所述的双电机同轴的一体化重载立式动力轮，其特征在于：所述关节模组(200)还包括连接法兰(250)和推力球轴承(260)，所述连接法兰(250)与所述前盖(240)连接，所述推力球轴承(260)连接在所述第一法兰(232)和所述连接法兰(250)之间，所述谐波减速机(220)安装在所述连接法兰(250)、所述推力球轴承(260)和所述第一法兰(232)所形成的空间内。

6.根据权利要求3所述的双电机同轴的一体化重载立式动力轮，其特征在于：所述关节模组(200)还包括第一编码器组(270)和第二编码器组(280)，所述第一编码器组(270)与所述谐波减速机(220)的输入端连接，所述第二编码器组(280)与所述中空轴(231)连接。

7.根据权利要求1所述的双电机同轴的一体化重载立式动力轮，其特征在于：还包括集线器(500)，所述集线器(500)安装在所述伺服电机模组(100)或所述关节模组(200)上，所述伺服电机模组(100)的第一电源线和第一信号线从端盖(120)穿出连接至所述集线器(500)，所述关节模组(200)的第二电源线和第二信号线从尾盖(241)穿出连接至所述集线器(500)。

8.根据权利要求1所述的双电机同轴的一体化重载立式动力轮，其特征在于：所述变速齿轮组包括一级输入齿轮(320)、一级输出齿轮(330)、二级正交输入齿轮(340)和二级正交输出齿轮(350)，所述一级输入齿轮(320)与所述驱动长轴(110)的端部同轴固定连接，所述一级输入齿轮(320)和所述一级输出齿轮(330)啮合，所述一级输出齿轮(330)和所述二级正交输入齿轮(340)同轴固定连接，所述二级正交输出齿轮(350)和所述二级正交输入齿轮(340)正交啮合，所述滚轮(400)和所述二级正交输出齿轮(350)同轴固定连接。

9.根据权利要求8所述的双电机同轴的一体化重载立式动力轮，其特征在于：所述变速模组(300)还包括配对角接触球轴承(360)和配对圆锥滚子轴承(370)，所述二级正交输入齿轮(340)与所述配对角接触球轴承(360)的内圈同轴连接，所述配对角接触球轴承(360)的外圈与所述外壳(310)连接；所述滚轮(400)和所述二级正交输出齿轮(350)之间通过轮芯(410)连接，所述配对圆锥滚子轴承(370)套接在所述轮芯(410)上，所述配对圆锥滚子轴承(370)的外圈与所述外壳(310)连接。

10.一种无人叉车，其特征在于：应用权利要求1至9中任意一项所述的双电机同轴的一体化重载立式动力轮。