CN115158946B - 联动顶升与换向的四向穿梭车 - Google Patents
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Abstract
本发明所述的联动顶升与换向的四向穿梭车，提出一种采用同轴设置的内外凸轮传动结构，以期在有效降低车底高度、节约车内空间的前提下实现顶升与换向协同联动，有效地解决现有车体外形尺寸较大的问题。联动顶升与换向的四向穿梭车包括车架，在车架内设置有数组顶升导向套，每组顶升导向套中穿套有一组顶升导向轴，相邻两组顶升导向轴分别固定连接同一组顶升板；在车架内设置有至少一组伺服电机，伺服电机的输出端套设于驱动轴，在驱动轴两端分别套装有一组换向顶升凸轮和顶升凸轮。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用于货物输送的新型四向穿梭车，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。常见应用于自动化立体仓库的四向穿梭车，能够在交叉轨道上沿纵向或横向轨道换向行驶，从而按订单需求而到达仓库任意指定的货位、实现而密集存储与输送。
现有四向穿梭车配置的换向和顶升组件主要有三种：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***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；而且此类液压换向机构易漏油，对于烟草行业和其它对清洁度要求较高的行业无法实施；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；第三种采用机械传导式换向顶升机构，但此类机构外形尺寸较大、通常会超过180mm，导致车体尺寸明显地大于托盘，也不利于有效利用存储空间。
有鉴于此，特提出本专利申请。
发明内容
本发明所述的联动顶升与换向的四向穿梭车，在于解决上述现有技术存在的问题而提出一种采用同轴设置的内外凸轮传动结构，以期在有效降低车底高度、节约车内空间的前提下实现顶升与换向协同联动，有效地解决现有车体外形尺寸较大的问题。
为实现上述设计目的，本申请所述的联动顶升与换向的四向穿梭车包括车架，在车架的侧部分别轴设有数组直行轮组件和数组横行轮组件；在车架内设置有数组顶升导向套，每组顶升导向套中穿套有一组顶升导向轴，相邻两组顶升导向轴分别固定连接同一组顶升板；在车架内设置有至少一组伺服电机，伺服电机的输出端套设于驱动轴，在驱动轴两端分别套装有一组换向顶升凸轮和顶升凸轮；所述顶升板的底部与第二滚针轴承固定连接，第二滚针轴承沿垂向抵靠于顶升凸轮的外表面；与顶升凸轮同轴连接有偏心轴套，在偏心轴套的偏心轴上套装有第一滚针轴承，第一滚针轴承嵌套于换向顶升凸轮的换向槽；相邻两组横行轮组件的轴端固定连接横行轮连杆，每组换向顶升凸轮固定连接于横行轮连杆。
进一步地，在车架内设置一组伺服电机，伺服电机的输出端套设于一驱动轴，在驱动轴两端分别套装有一组换向顶升凸轮和顶升凸轮；在驱动轴上还套设有两组传动齿轮箱，每组传动齿轮箱分别传动连接于另一组换向顶升凸轮和顶升凸轮。
进一步地，所述顶升凸轮的外表面具有多组连续的弧形段，各弧形段距离顶升凸轮旋转中心的距离值并不相同。
进一步地，顶升凸轮具有轴向的带键槽通孔，带键槽通孔的圆心是顶升凸轮的旋转中心，顶升凸轮通过键沿周向固定穿套于驱动轴。
进一步地，所述的换向槽具有连续的圆弧段和直线段。
进一步地，所述的偏心轴套具有附带铣面的通孔，穿套于通孔的驱动轴相对应部位也具有铣面。
进一步地，所述的换向顶升凸轮固定连接换向导向套，换向导向套沿垂向穿套于换向导向轴，同时换向导向套与横行轮连杆垂向固定连接。
综上内容，本申请所述的联动顶升与换向的四向穿梭车具有以下优点：
1、本申请提出了一种紧凑型车体设计解决方案，通过同轴设置的内外凸轮传动结构，有效地实现顶升与换向控制的协同联动，顶升与换向组件可以共用一套伺服电机驱动机构，从而最大限度地节约车内空间，显著地降低穿梭车的外形尺寸与车重。
2、本申请采取的内外凸轮结构，利用轴承在凸轮外表面的滚动行走而减小两者之间的磨损，在提高顶升与换向灵活性的同时，降低工作噪声。
3、本申请可以采用一套伺服电机驱动机构，有效地利用穿梭车内部安装空间、相应地提高车载容积，节约制造成本和降低维护难度。
4、内外凸轮结构有利于提高顶升与换向控制组件的传动稳定性与方向控制精度，整体机构的能效比较高。
附图说明
现结合以下附图来进一步地说明本发明。
图1是本申请所述联动顶升与换向的四向穿梭车结构示意图；
图2是顶升换向机构的结构示意图；
图3是图2中内外凸轮示意图；
图4是偏心轴套与内凸轮示意图；
图5是顶升凸轮的结构示意图；
图6是偏心轴套的结构示意图；
图7至图9是从初始状态至完成顶升与换向控制的过程图；
上述附图中，100-直行轮组件，200-横行轮组件，300-车架，400-传动齿轮箱；201-伺服电机，202-换向顶升凸轮，203-偏心轴套，204-换向导向轴，205-换向导向套，206-第一滚针轴承，207-通孔，208-铣面，209-换向槽，2001-横行轮连杆，2031-偏心轴；301-驱动轴，302-顶升导向轴，303-顶升凸轮，304-顶升板，305-顶升连接板；306-第二滚针轴承，307-带键槽通孔，308-顶升导向套。
具体实施方式
实施例1，如图1至图7所示，一种新型联动顶升与换向的四向穿梭车，该四向穿梭车包括车架300，在车架300的侧部分别轴设有4组直行轮组件100和4组横行轮组件200。
在车架300内设置有4组顶升导向套308，每组顶升导向套308中穿套有一组顶升导向轴302，相邻两组顶升导向轴302分别通过螺栓固定连接同一组顶升板304。每组顶升板304带动两组顶升导向轴302沿顶升导向套308垂向升降，而顶升板304始终保持水平状态，两组顶升板304平行排列。
在车架300内设置有一组伺服电机201，伺服电机201的输出端套设于驱动轴301，在驱动轴301两端分别套装有一组换向顶升凸轮202和顶升凸轮303，在驱动轴301上套设有两组传动齿轮箱400，每组传动齿轮箱400传动连接于另一组换向顶升凸轮202和顶升凸轮303。
因此，一组伺服电机201通过一组驱动轴301、两组传动齿轮箱400同时驱动4组换向顶升凸轮202和顶升凸轮303，当伺服电机201输出动力时，4组换向顶升凸轮202和顶升凸轮303能够同步地顺时针或逆时针转动。
上述4组换向顶升凸轮202和顶升凸轮303分别地与4组横行轮组件200、两组顶升板304相邻设置。
所述顶升板304的底部通过顶升连接板305和螺栓与第二滚针轴承306固定连接，第二滚针轴承306沿垂向抵靠于顶升凸轮303的外表面，即顶升凸轮303依次通过第二滚针轴承306、顶升连接板305沿垂向向上支撑并承载顶升板304。
由于顶升凸轮303具有非圆、不规则的外轮廓曲线，当顶升凸轮303转动时，第二滚针轴承306的垂向高度相应地发生变化，则带动顶升板304沿垂向升降。
如图2、图3和图5所示，所述顶升凸轮303的外表面具有多组连续的弧形段，其中弧形段R1距离顶升凸轮303旋转中心的距离值最小，弧形段R2距离顶升凸轮303旋转中心的距离值最大。当第二滚针轴承306行走至弧形段R1时，第二滚针轴承306处于垂向低位，则顶升板304相对于车架300处于沿垂向下降的过程；当第二滚针轴承306行走至弧形段R2时，第二滚针轴承306处于垂向高位，则顶升板304相对于车架300处于沿垂向上升的过程，顶升板304可承载并输送货物。
进一步地，顶升凸轮303具有轴向的带键槽通孔307，带键槽通孔307的圆心即为顶升凸轮303的旋转中心，顶升凸轮303通过键(图中未示出)沿周向固定穿套于驱动轴301。键限制了顶升凸轮303与驱动轴301在周向上的相对运动，当驱动轴301转动时，顶升凸轮303能够同步地转动。
如图2、图4和图6所示，与顶升凸轮303同轴连接有偏心轴套203，在偏心轴套203的偏心轴2031上套装有第一滚针轴承206，第一滚针轴承206嵌套于换向顶升凸轮202的换向槽209，换向槽209具有连续的圆弧段和直线段；
进一步地，所述的偏心轴套203具有附带铣面208的通孔207，穿套于通孔207的驱动轴301相对应部位也具有铣面(图中未示出)，通过对应铣面的贴合，驱动轴301转动的同时，能够同步地带动偏心轴套203转动。
与偏心轴套203、换向顶升凸轮202嵌套连接结构相对应的是，相邻两组横行轮组件200的轴端固定连接横行轮连杆2001，每组换向顶升凸轮202固定连接换向导向套205，换向导向套205沿垂向穿套于换向导向轴204，同时换向导向套205与横行轮连杆2001垂向固定连接。
当四向穿梭车行走于直行轨(图中未示出)时，第一滚针轴承206处于换向顶升凸轮202的换向槽209的圆弧段，换向顶升凸轮202未受到垂向上的作用力，换向导向套205与横行轮连杆2001均处于垂向高位，则横行轮组件200未与横行轨接触；
当四向穿梭车从直行轨转向至横行轨(图中未示出)行走时，伺服电机201驱动所述的驱动轴301转动；偏心轴套203绕驱动轴301转动的同时，其偏心轴2031上套装的第一滚针轴承206移动至换向顶升凸轮202的换向槽209的直线段；驱动轴301继续转动，则第一滚针轴承206向换向顶升凸轮202施加垂向向下的作用力，该压力经换向导向套205传递至横行轮连杆2001，最终实现横行轮组件200下降而与横行轨接触、直行轮组件100脱离直行轨，四向穿梭车可沿横行轨行走；
当四向穿梭车从横行轨转向至直行轨行走时，伺服电机201反向驱动所述的驱动轴301转动；偏心轴套203绕驱动轴301转动的同时，其偏心轴2031上套装的第一滚针轴承206从换向顶升凸轮202的换向槽209的直线段移动至圆弧段；第一滚针轴承206不再向换向顶升凸轮202施加垂向向下的作用力，换向导向套205沿换向导向轴204向上移动，横行轮连杆2001带动两端的两组横行轮组件200同时上升而与横行轨脱离接触、直行轮组件100重新接触直行轨，四向穿梭车可沿直行轨行走。
本申请提出一种联动顶升与换向的四向穿梭车，顶升与换向控制采用一个伺服电机201同时驱动，顶升板302升降、直行轨与横行轨切换行走的控制过程包括以下阶段：
阶段1，如图7所示，初始状态，四向穿梭车处于直行轨行走过程，此时并未取货或载货输送，顶升板304位于垂向低位，横行轮组件200位于垂向高位而与横行轨脱离。
阶段2，如图8所示，第一状态，顶升凸轮303转动而将顶升板304沿垂向顶起，四向穿梭车处于取货或承载输送状态；此时偏心轴套203虽然转动，但是第一滚针轴承206始终处于换向槽209的圆弧段，换向顶升凸轮202未受到垂向向下的压力而不工作，使得横行轮组件200始终位于垂向高位而与横行轨脱离；当第一滚针轴承206行走至换向槽209的圆弧段与直线段的交界处时，四向穿梭车处于在直行轨行走并带货运行、或是从直行轨换轨至横行轨的等待状态。
阶段3，如图9所示，第二状态，顶升凸轮303继续转动，第一滚针轴承206仍然处于垂向高位而维持顶升板304升起状态；此时，偏心轴套203继续转动，第一滚针轴承206行走至换向槽209的直线段，换向顶升凸轮202持续受到垂向向下的压力而带动横行轮组件200不断下降直至与横行轨接触，四向穿梭车处于在横行轨行走并带货运行、或在横行轨取货状态。
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 (6)
1.一种联动顶升与换向的四向穿梭车，其特征在于：包括车架，在车架的侧部分别轴设有数组直行轮组件和数组横行轮组件；
在车架内设置有数组顶升导向套，每组顶升导向套中穿套有一组顶升导向轴，相邻两组顶升导向轴分别固定连接同一组顶升板；
在车架内设置有至少一组伺服电机，伺服电机的输出端套设于驱动轴，在驱动轴两端分别套装有一组换向顶升凸轮和顶升凸轮；
所述顶升板的底部与第二滚针轴承固定连接，第二滚针轴承沿垂向抵靠于顶升凸轮的外表面；
与顶升凸轮同轴连接有偏心轴套，在偏心轴套的偏心轴上套装有第一滚针轴承，第一滚针轴承嵌套于换向顶升凸轮的换向槽；
相邻两组横行轮组件的轴端固定连接横行轮连杆，每组换向顶升凸轮固定连接于横行轮连杆；
所述的换向槽具有连续的圆弧段和直线段，驱动轴转动时，顶升凸轮与偏心轴套同步地转动；
当四向穿梭车行走于直行轨时，第一滚针轴承处于换向槽的圆弧段，换向顶升凸轮未受到垂向上的作用力，横行轮组件未与横行轨接触；
当四向穿梭车从直行轨转向至横行轨时，偏心轴套绕驱动轴转动的同时，第一滚针轴承从换向槽的圆弧段移动至直线段；驱动轴继续转动，第一滚针轴承向换向顶升凸轮施加垂向向下的作用力，该作用力经换向导向套传递至横行轮连杆，横行轮组件下降而与横行轨接触、同时直行轮组件脱离直行轨，四向穿梭车沿横行轨行走；
当四向穿梭车从横行轨转向至直行轨行走时，偏心轴套绕驱动轴转动的同时，第一滚针轴承从换向槽的直线段移动至圆弧段；第一滚针轴承不再向换向顶升凸轮施加垂向向下的作用力，换向导向套沿换向导向轴向上移动，横行轮连杆带动两端的两组横行轮组件同时上升而与横行轨脱离接触、直行轮组件（100）重新接触直行轨，四向穿梭车沿直行轨行走。
2.根据权利要求1所述的联动顶升与换向的四向穿梭车，其特征在于：在车架内设置一组伺服电机，伺服电机的输出端套设于一驱动轴，在驱动轴两端分别套装有一组换向顶升凸轮和顶升凸轮；
在驱动轴上还套设有两组传动齿轮箱，每组传动齿轮箱分别传动连接于另一组换向顶升凸轮和顶升凸轮。
3.根据权利要求2所述的联动顶升与换向的四向穿梭车，其特征在于：所述顶升凸轮的外表面具有多组连续的弧形段，各弧形段距离顶升凸轮旋转中心的距离值并不相同。
4.根据权利要求3所述的联动顶升与换向的四向穿梭车，其特征在于：顶升凸轮具有轴向的带键槽通孔，带键槽通孔的圆心是顶升凸轮的旋转中心，顶升凸轮通过键沿周向固定穿套于驱动轴。
5.根据权利要求1或2所述的联动顶升与换向的四向穿梭车，其特征在于：所述的偏心轴套具有附带铣面的通孔，穿套于通孔的驱动轴相对应部位也具有铣面。
6.根据权利要求1所述的联动顶升与换向的四向穿梭车，其特征在于：所述的换向顶升凸轮固定连接换向导向套，换向导向套沿垂向穿套于换向导向轴，同时换向导向套与横行轮连杆垂向固定连接。
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