一种多功能穿梭车的制作方法

本发明涉及一种运输装置，具体地说是一种多功能穿梭车，属于物流设备技术领域。

背景技术：

穿梭车又称为轨道式自动导引车，是伴随着自动化物流系统和自动化仓库而产生的设备，常用穿梭车主要有车体、驱动电源装置、驱动装置、顶升装置、车上控制器、通讯装置及安全保护装置等部件组成。穿梭车作为物料输送的常用设备，它即可作为立体仓库的周边设备，也可作为独立系统。穿梭车主要用于物料输送、车间装配等，目前在仓储系统、物流行业中应用尤为广泛。

为保证物料运输的稳定性，穿梭车结构一般比较紧凑，高度低，外形尺寸小，常用额定承载量一般为1.2t～1.5t左右。但是目前常用穿梭车每次输送物料的实际具体重量或数量还需要通过人工方式进行统计计算，有些厂家实现了半自动化的称重统计，但基本上还是根据理重量论值进行的推理计算，精确度不是特别高。

同时，常用穿梭车仅仅实现了物料输送的目的，对于输送物料的位置准确性、输送物料有无溢出以及输送物料有无超出保质期等信息，无法进行准确判断，还需要人工进行检测，人工工作量较大。

技术实现要素：

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种多功能穿梭车，其不仅实现物料输送的目的，而且能够掌握运输物料的相关信息。

本发明解决其技术问题采取的技术方案是：一种多功能穿梭车，包括穿梭车车身和顶升台面，其特征是，还包括称重传感器、电位器、称重指示器、RFID读卡器和PLC控制器，在穿梭车车身与顶升台面之间对称设置有四只称重传感器，在穿梭车车身前侧下部位置设置有电位器和称重指示器，四只称重传感器分别与电位器连接，电位器的输出端与称重指示器连接，RFID读卡器设置在顶升台面底部；称重指示器分别与PLC控制器和RFID读卡器连接。

优选地，称重传感器设计成双孔平行梁式传感器，双孔平行梁式传感器的两端分别设置有固定孔，双孔平行梁式传感器的两端分别固定在穿梭车车身和顶升台面上，在双孔平行梁式传感器与穿梭车车身之间和双孔平行梁式传感器与顶升台面之间分别设置有垫板。

优选地，双孔平行梁式传感器的主视面由一条形通槽、位于条形通槽两端且比条形通槽大的两通孔构成为双孔平行梁结构，两对应变片分别粘贴在两通孔的弹性体上、下应变最大的两外侧表面，在应变片的外侧设置有密封胶层；双孔平行梁式传感器上的四个应变片组成惠斯登电桥电路，惠斯登电桥电路的输出端与电位器相连。

优选地，在连接双孔平行梁式传感器与顶升台面的垫板与顶升台面之间设置有加强板。

优选地，在穿梭车车身的顶部设置在凹槽，称重传感器设置在凹槽内且保持顶升台面的底部始终位于穿梭车车身的上方。

优选地，穿梭车车身采用钢结构车身，顶升台面采用钢板，称重传感器采用钢结构壳体。

优选地，称重指示器包括微处理器以及分别与微处理器STM32F103RBT6相连的AD转换模块、显示模块、存储单元和通讯模块，AD转换模块的输入端与电位器的输出端连接，AD转换模块的输出端与微处理器STM32F103RBT6的输入端连接，显示模块、存储单元和通讯模块分别与微处理器STM32F103RBT6连接。

优选地，称重指示器通过有线通讯方式或无线通信方式分别与PLC控制器和RFID读卡器连接，PLC控制器通过无线通信方式与上位机连接。

优选地，穿梭车车身上的行走机构包括四个以悬臂状态伸出于穿梭车车身两侧的车轮，前端两个车轮分别安装在两根由万向节连接的传动输出轴上，后端两个车轮分别安装在两根从动轴上；传动输出轴上安装有减速器，减速器与电机齿轮啮合，电机齿轮安装在减速伺服电机的动力输出端上；在传动输出轴和从动轴上分别安装同步链轮，传动输出轴和从动轴通过绕设在同步链轮上的同步链条连接在一起；在穿梭车车身的前、后两端的侧部分别安装有侧向导轮。

优选地，在同步链条上安装张紧机构，张紧机构包括张紧轮，张紧轮通过滚针轴承、推力轴承安装在张紧座上，张紧座由张紧螺栓张紧后，通过固定螺栓固定在穿梭车车身上。

本发明的有益效果是，

本发明设计专门了用于满足称重功能的穿梭车车体，在车身与顶升台面之间对称安装四只称重传感器，并能保证传感器正确受力，完成穿梭车对运输物品的准确称重；在穿梭车车身下部前侧位置安装称重指示器及电位器，四只称重传感器电缆线与电位器接线端子并联连接，电位器的加入可完成对传感器输出的四角误差调整，提高了称重准确度；电位器输出线与称重指示器连接，实现对穿梭车上运输物品的重量检测，并将重量数据发送至PLC控制器；RFID读卡器读取的标签数据传输至称重指示器，称重指示器将接收数据发送至PLC控制器，上位机通过获取PLC控制器存储的标签信息，可以完成输送物料理论重量与实际重量的比较判断，并将判断结果传递至PLC控制器,实现了对运输物料重量的精确测量和异常故障的准确判断，进一步提高了物品的出入库准确率和异常处理能力，使库存更加精准，大大方便了用户对仓存物品的控制与管理。

本发明的多功能穿梭车在进行物料输送时，可通过称重传感器称重、RFID读卡器理论数据传递、称重指示器对传输数据进行数据采集和控制，物料显示，实现输送物料的准确计量和相关信息采集，大大方便了仓存厂家对库存物料的管理，有效管控风险，降低了仓库人员的工作量。

本发明的行走机构采用车轮可以降低工作噪声，行走车轮的侧面设置导向轮，以保证行走的直线性，通过在同步链条上安装张紧机构，用于保证同步链条的正常张紧度，防止跳链。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明去掉顶升台面时的俯视图；

图3为本发明的电气结构示意图；

图4为本发明称重传感器的结构示意图；

图5为本发明称重传感器的一种安装示意图；

图6为本发明称重传感器的另一种安装示意图；

图7为本发明穿梭车车身的行走机构示意图；

图中，1穿梭车车身、11凹槽、12车轮、121传动输出轴、122从动轴、13万向节、14减速器、15电机齿轮、16减速伺服电机、17同步链轮、171同步链条、18侧向导轮、19张紧机构、2顶升台面、3称重传感器、31固定孔、32条形通槽、33通孔、34应变片、35密封胶层、4电位器、5称重指示器、6RFID读卡器、7垫板、8加强板。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。

为提高对穿梭车输送物料的计量准确率，确切的检测识别出穿梭车运输物料的重量、数量及其意外故障(物料超出保质期、物料溢出等)，进一步提高仓存系统的管理效果，本发明提供了一种新型的具有称重功能的多功能穿梭车。该多功能穿梭车使用后，可实现对输送物料的精确重量和数量统计、物料故障判断、单次存货、单次取货、连续自动取货、手动进退与升降、指定数量取货、自动理货或者移库、先进先出与先进后出切换等。

如图1、图2和图3所示，本发明的一种多功能穿梭车，包括穿梭车车身1和顶升台面2、称重传感器3、电位器4、称重指示器5、RFID读卡器6和PLC控制器，在穿梭车车身1与顶升台面2之间对称设置有四只称重传感器3，在穿梭车车身1前侧下部位置设置有电位器4和称重指示器5，四只称重传感器3分别与电位器4连接，电位器4的输出端与称重指示器5连接，RFID读卡器6设置在顶升台面底部；称重指示器5分别与PLC控制器和RFID读卡器6连接。

本发明设计专门了用于满足称重功能的穿梭车车体，在车身与顶升台面之间对称安装四只称重传感器，并能保证传感器正确受力，完成穿梭车对运输物品的准确称重；在穿梭车车身下部前侧位置安装称重指示器及电位器，四只称重传感器电缆线与电位器接线端子并联连接，电位器的加入可完成对传感器输出的四角误差调整，提高了称重准确度；电位器输出线与称重指示器连接，实现对穿梭车上运输物品的重量检测，并将重量数据发送至PLC控制器；RFID读卡器读取的标签数据传输至称重指示器，称重指示器将接收数据发送至PLC控制器，上位机通过获取PLC控制器存储的标签信息，可以完成输送物料理论重量与实际重量的比较判断，并将判断结果传递至PLC控制器,实现了对运输物料重量的精确测量和异常故障的准确判断，进一步提高了物品的出入库准确率和异常处理能力，使库存更加精准，大大方便了用户对仓存物品的控制与管理。

如图4、图5和图6所示，本发明的称重传感器3包括双孔平行梁式传感器，双孔平行梁式传感器的两端分别设置有若干固定孔31，双孔平行梁式传感器的两端分别固定在穿梭车车身1和顶升台面2上，在双孔平行梁式传感器与穿梭车车身之间和双孔平行梁式传感器与顶升台面之间分别设置有垫板7。

优选地，双孔平行梁式传感器的主视面由一条形通槽32、位于条形通槽两端且比条形通槽大的两通孔33构成为双孔平行梁结构，两对应变片34分别粘贴在两通孔33的弹性体上、下应变最大的两外侧表面，在应变片的外侧设置有密封胶层35；双孔平行梁式传感器上的四个应变片组成惠斯登电桥电路，惠斯登电桥电路的输出端与电位器4相连。

优选地，在连接双孔平行梁式传感器与顶升台面的垫板7与顶升台面2之间设置有加强板8。

称重传感器3可以设置在穿梭车车身1的顶部，如图5所示。为了减少本发明穿梭车的占用空间和增加稳定性，如图6所示，在穿梭车车身1的顶部设置在凹槽11，将称重传感器3设置在凹槽11内且保持顶升台面2的底部始终位于穿梭车车身1的上方。

优选地，穿梭车车身1采用钢结构车身，穿梭车车身1的底板采用钢板折弯成形，顶升台面2采用钢板，称重传感器3采用钢结构壳体。

优选地，称重指示器包括微处理器以及分别与微处理器STM32F103RBT6相连的AD转换模块、显示模块、存储单元和通讯模块，AD转换模块的输入端与电位器的输出端连接，AD转换模块的输出端与微处理器STM32F103RBT6的输入端连接，显示模块、存储单元和通讯模块分别与微处理器STM32F103RBT6连接。

优选地，称重指示器通过有线通讯方式或无线通信方式分别与PLC控制器和RFID读卡器连接，PLC控制器通过无线通信方式与上位机连接。

如图7所示，本发明穿梭车车身上的一种行走机构包括四个以悬臂状态伸出于穿梭车车身两侧的车轮12，前端两个车轮12分别安装在两根由万向节13连接的传动输出轴121上，后端两个车轮12分别安装在两根从动轴122上；传动输出轴121上安装有减速器14，减速器14与电机齿轮15啮合，电机齿轮15安装在减速伺服电机16的动力输出端上；在传动输出轴121和从动轴122上分别安装同步链轮17，传动输出轴121和从动轴122通过绕设在同步链轮上的同步链条171连接在一起，为不仅可以防止因轨道平面度误差而导致车轮悬空，引起穿梭车的行走定位差错，而且使安装于两组从动轴上的车轮也同时获得行走驱动力；在穿梭车车身1的前、后两端的侧部分别安装有侧向导轮18，能保证穿梭车正确行走于轨道上。

优选地，在同步链条171上安装张紧机构19，张紧机构19包括张紧轮，张紧轮通过滚针轴承、推力轴承安装在张紧座上，张紧座由张紧螺栓张紧后，通过固定螺栓固定在穿梭车车身上，用于保证同步链条的正常张紧度，防止跳链。

本发明具有以下特点：

1、穿梭车结构设计：对穿梭车车身及顶升台面结构进行专项设计，将穿梭车车体安装称重传感器部位设计成平面，且有足够的强度与刚度。确定称重传感器的安装连接位置，此位置安装称重传感器后，称重传感器通过加强板与顶升台面接触，实现称重传感器受力、称重的目的。并根据称重传感器外形与安装尺寸设计穿梭车车身的结构和尺寸，在车身承重面上和顶升台面下安装垫板和加强板，保证车身和顶升台面在与传感器连接处有足够的强度和刚度，车身安装称重传感器的平面部位和与称重传感器接触的顶升台面部位刚度均应保证在1/800以上，从而实现称重传感器安装牢靠，受力准确。

2、称重传感器设计：为满足传感器的低外形、高精度、耐疲劳、抗冲击、方便安装等要求，对称重传感器进行专项设计，设计成结构紧凑的双孔平行梁结构，弹性体材料为优质合金结构钢。本发明的称重传感器外形尺寸小、高度低，精度等级高，抗疲劳能力强，且使用稳定，方便安装。

3、RFID射频识别技术在穿梭车中的应用:在穿梭车车身上安装RFID读卡器，其功能主要是采集穿梭车上托盘芯片的物料数据，并将读取数据传递至称重指示器，称重指示器将接收数据发送至PLC控制器进行数据采集和控制。RFID读卡器灵敏度高，功耗低，对符合协议要求的电子标签进行读写操作，读卡速率快，准确性高。

4、电位器的应用：将四只传感器输入、输出信号线分别并联连接到电位器的对应接线柱上，通过调整电位器上不同接线柱处阻值，可实现对四只传感器的输出误差调整；同时传感器并联输出后，输出阻抗小，抗干扰能力强，提高了称重准确度。

5、电位器输出线与称重指示器连接，完成穿梭车上输送物料的重量检测，并在称重指示器上进行显示；称重指示器体积小、易安装，采用高精度AD转换，具有存储查询功能，数字校秤，性能稳定，操作简单。

6、RFID读卡器读取的标签数据传输至称重指示器，称重指示器将接收数据发送至PLC控制器，上位机通过获取PLC控制器存储的标签数据，完成输送物料理论重量与实际重量的比较判断及物料故障判断。

在实施过程中，使用Solidworks三维设计软件进行建模，采用COSMOS软件对数据模型进行有限元分析，对称重传感器弹性体进行应力应变分析，合理的设计弹性体的关键尺寸和安装尺寸，满足了称重传感器弹性体的应力、应变及安装要求。

为保证称重传感器的测量准确度，称重传感器安装使用时，在与穿梭车车体及车盖上下连接部位各安装一块垫板，垫板的厚度应≥3mm。

使用Solidworks三维设计软件进行建模，采用COSMOS软件对数据模型进行有限元分析，对穿梭车车身及顶升台面进行优化设计，保证了穿梭车车体及顶升面板的强度与刚度，同时满足了传感器的安装位置及受力要求。

RFID读卡器安装于顶升台面底部，穿梭车在行走时，通过RFID读卡器采集穿梭车上托盘芯片的物料数据，并将读取数据传递至称重指示器，方便了物料数据采集及称重判断。

对称重指示器采用标准的外壳专项设计，采用导轨安装方式，满足了安装要求，减小了空间占用，方便接口的对外输出。称重指示器内安装AD转换模块，进过AD模块数据转换和编程控制，实现了对检测数据的发送、接收和输送物料的信息显示。

本发明具有称重功能的多功能穿梭车在实施过程中，不仅提高了仓存系统出入库的准确率，使库存更加准确；通过对全过程称重数据实施采集并记录，并进行分析处理，完全实现了信息共享，大大减少了劳动环节。本发明的推广和应用，将为仓存系统的管理提供有力可靠的工具。

以上所述只是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视为本发明的保护范围。