一种智能空中轨道载物小车传输系统的制作方法

本实用新型公开一种智能空中轨道载物小车传输系统，按国际专利分类表(IPC)划分属于轨道物流传输技术领域，尤其是涉及一种有轨空中小车智能物流系统。

背景技术：

轨道式物流传输系统可应用在医院、工业、图书馆等场所、是在计算机控制下，利用智能载物轨道小车（TVS）在专用轨道上传输物品。现有一种轨道物流系统，通过自驱动的载物小车在一个由铝制轨道和转轨器组成的网络上运行从而完成物品的传送任务；轨道内的三根接触式铜条用以提供智能轨道载物小车的供电和通讯控制；轨道路径提供完整的载物小车行驶路径，包括转轨器、隔离门等，现有空中轨道小车传输系统的缺陷如下：

1.适用性差：目前，轨道小车载重量轻，一般只能到达10~15Kg；箱体体积小；在医院使用时，小车不能区分洁净物品和污染物品，容易造成二次污染；适应性差，小车不能实现水平和垂直方向上进行自动变速，以提供在垂直运输时需要大扭矩和水平方向需要高速的变换。

2.不安全：轨道布置在人员接触到的地方，容易造成人员触电，同时不能规避金属物品掉入轨道，造成系统短路故障；另外现有空中轨道为连续轨道，防火门和防风门不能完全封闭而达到防火标准要求，在水平轨道与垂直轨道结合时连接采用弯轨，弯轨连接占用空间大。

3.效率低：工作站进行货物的收发，小车需要等待操作人员卸完货才能进行下一个工作，不能实现多收和多发功能，小车的运行效率低。

4.不智能：不可以使小件物品实现全自动的输送，不可以从仓库自动提取通过轨道传输到收发站，不可以实现物料的智能传输和智能拣选功能。

5.不节能：采用低压直流电机，控制不精准，小车为一体式结构，空车运行时小车需要一直背负箱体的重量运行，不节能环保。

6.维护成本高：采用铜轨驱动及通讯，容易产生铜轨的磨损，产生大量灰尘，造成通讯故障和重金属污染，需要每周进行轨道清理和维护，维护成本高。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种智能空中轨道载物小车传输系统。

为达到上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种智能空中轨道载物小车传输系统，包括设置在空中的水平轨道和竖直轨道及轨道上配合的轨道小车，水平轨道为一层以上，竖直轨道将各层水平轨道连接形成传输路线，竖直轨道与每层水平轨道结合处设有垂直翻轨换轨器以使轨道小车在竖直轨道与水平轨道之间转换运输，所述的轨道小车包括底盘和箱体，箱体与底盘自动锁扣或解扣形成车箱分离结构，底盘上设有一级减速器和二级变速机构，一级减速器的一输出端连接水平驱动胶轮用于驱动轨道小车在水平方向上高速运行，一级减速器与二级变速机构连接实现两次减速，二级变速机构的输出端用于驱动竖直轨道上小车以提供大扭矩的驱动力。

进一步，所述轨道小车与水平轨道或竖直轨道采用滑触线直流供电，底盘上设有集电器、交流伺服电机及直流转交流的伺服驱动器，集电器从滑触线进行取电并通过直流转交流的伺服驱动器及控制主板控制交流伺服电机运转，输出恒定大扭矩，交流伺服电机的输出端连接一级减速器，一级减速器具有两个输出端，其中一个输出端连接水平驱动胶轮，一级减速器另一输出端连接二级变速机构。

进一步，所述底盘上设有车箱锁紧机构以与箱体锁扣连接，车箱锁紧机构解锁时箱体与底盘分离，底盘两侧设有四个承载导向轮来进行承载和导向，底盘前后端设有防撞机构，防撞机构弹力连接固定有底盘上，轨道小车的二级自动变速机构为齿轮组减速机构，齿轮组减速机构的输出齿轮与垂直轨道上的齿条啮合以驱动轨道小车实现大扭矩的动力供给。

进一步，所述垂直翻轨换轨器包括活动轨，活动轨与竖直轨道或水平轨道配合形成竖向位和水平位，竖直轨道的数量Ｍ>１根，水平轨道与竖直轨道对应布设，活动轨在竖向位和水平位切换完成翻轨作业，活动轨换轨是通过以下其中一种方式实现：

（１）、竖向位设有两个以上的工位，活动轨在竖向位的工位之间实现换轨并与相对应的竖轨配合；

（２）、水平位设有两个以上的工位，活动轨在水平位的工位之间实现换轨与对应的平轨配合。

进一步，所述竖直轨道设有第一竖轨和第二竖轨，水平轨道设有第一平轨和第二平轨并与竖轨对应配合，活动轨设有第一活动轨，竖向位设有两个以上工位分别与第一竖轨和第二竖轨配合成竖向轨道，第一活动轨通过中央控制系统控制在两工位换轨的同时进行翻轨切换到水平位以对接相配合的第一平轨或第二平轨，活动轨换轨和翻轨是通过相连接的横移机构和翻转机构实现。

进一步，所述活动轨为第一活动轨和第二活动轨，竖直轨道设有第一竖轨和第二竖轨，水平轨道设有第一平轨和第二平轨并与竖轨对应配合，竖向位设有三个工位，竖向位其中的两个工位分别与第一竖轨和第二竖轨配合成竖向轨道，竖向位的另一个工位是空补位，第一活动轨和第二活动轨通过中央控制系统控制在竖向位横移换轨的同时进行翻轨切换到水平位以对接相配合的第一平轨或第二平轨，活动轨横移换轨和翻轨是通过相连接的横移机构和翻转机构实现。

进一步，竖直轨道与每层水平轨道结合处水平位设有防火门，防火门关闭时确保活动轨处于竖向位，防火门对应的水平轨道设为安全区，轨道小车不能停在安全区以确保防火门在任何时间关闭，防火门的控制电源是备用电源。

进一步，所述水平轨道设置在楼层天花板下侧，水平轨道下面设有收发工作站用于自动多收多发轨道小车分离后箱体，该工作站包括上下货区和存储区，工作站内设有升降机构用于将车箱从轨道小车取下并输送到存储区叠放，车箱上设有身份识别标签，存储区设有标签读取器以读取车箱及箱内物品信息并传送给服务器，服务器的人机交互液晶屏设在收发工作站上用于查询和显示工作站内的箱体和箱体内物品信息，并能通过人机交互液晶屏进行任务的接收和发送任务请求。

进一步，所述收发工作站包括发送工作区和接收工作区，发送工作区和接收工作区内装有紫外线集中消毒装置，在发送工作区装有称重台防止小车超载，所述收发工作站设在水平轨道末端时，水平轨道末端的延长段作为临停或空车暂存区；收发工作站设置在水平轨道起端与末端之间作为通过站点，轨道小车的车箱实现即停即下货、即上货即走。

进一步，所述水平轨道配合有水平换轨器或水平旋移轨器用于将轨道小车切换到目标轨道，水平换轨器包括用于承载轨道小车的设备支架，设备支架上驱动电机通过传动机构与中继轨道的移动机构连接，轨道小车通过中继轨道实现换轨。

本实用新型轨道小车采用两级减速实现水平高速驱动和竖直大扭矩驱动的双重要求，水平轨道布置在天花板下方，轨道采用滑线式直流供电技术，维护保养便捷，安全性能高，；水平轨道配合的收发工作站，实现多收和多发功能，轨道小车永不停歇的进行物料的搬运，提高设备的运行效率。

附图说明

图1是本实用新型系统实施例示意图。

图2是本实用新型轨道小车底盘示意图。

图3是本实用新型轨道小车底盘结构图。

图4是本实用新型轨道小车底盘另一结构图。

图5是本实用新型垂直翻轨换轨器示意图。

图6是本实用新型收发工作站一示意图。

图7是本实用新型收发工作站另一示意图。

图8是本实用新型水平旋移轨器示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

实施例：请参阅图1至图７，一种智能空中轨道载物小车传输系统，包括水平轨道１和竖直轨道２及轨道上配合的轨道小车３，水平轨道１为一层以上，与应用楼层配合并设置于各楼层的空中即天花板下，一般是人够不到位置，可以一层、二层或多层，竖直轨道２将各层水平轨道连接形成传输路线，竖直轨道２与每层水平轨道１结合处设有垂直翻轨换轨器４以使轨道小车３在竖直轨道２与水平轨道１之间转换运输，所述的轨道小车３包括底盘31和箱体32或车箱，箱体32与底盘31自动锁扣或解扣形成车箱分离结构，底盘31上设有一级减速器33和二级变速机构34，一级减速器33的一输出端连接水平驱动胶轮35用于驱动轨道小车在水平方向上高速运行，一级减速器33与二级变速机构34连接实现两次减速，二级变速机构35的输出端用于驱动竖直轨道上小车以提供大扭矩的驱动力。如图２、３、４所示，轨道小车3与水平轨道或竖直轨道采用滑触线直流供电，底盘31上设有集电器36、交流伺服电机37及直流转交流的伺服驱动器38，集电器36从滑触线进行取电并通过直流转交流的伺服驱动器38及控制主板39控制交流伺服电机37运转，输出恒定大扭矩，交流伺服电机37的输出端连接一级减速器33，一级减速器具有两个输出端，其中一个输出端连接水平驱动胶轮，一级减速器另一输出端连接二级变速机构。底盘31上设有车箱锁紧机构310或磁力锁或智能锁以与车箱或箱体锁扣连接，车箱锁紧机构或磁力锁或智能锁解锁时车箱与底盘31分离，车箱锁紧机构可以是电控机械锁等，底盘31两侧设有四个承载导向轮311来进行承载和导向，底盘31前后端设有防撞机构312，防撞机构弹力连接固定有底盘上，轨道小车的二级变速机构34为齿轮组减速机构，齿轮组减速机构的输出齿轮与垂直轨道上的齿条啮合以驱动轨道小车实现大扭矩的动力供给。

请参阅图１及图５，本实用新型中采用的垂直翻轨换轨器４包括活动轨41，活动轨41与竖直轨道2或水平轨道1配合形成竖向位和水平位，竖直轨道的数量Ｍ>１根，实施例中为２根竖直轨道，分别为下行轨和上行轨，水平轨道与竖直轨道对应布设，活动轨41在竖向位和水平位切换完成翻轨作业，活动轨41换轨是通过以下其中一种方式实现：

（１）、竖向位设有两个以上的工位，活动轨在竖向位的工位之间实现换轨并与相对应的竖轨配合；

（２）、水平位设有两个以上的工位，活动轨在水平位的工位之间实现换轨与对应的平轨配合。

请参阅图５，本实用新型竖直轨道2设有第一竖轨21和第二竖轨22，水平轨道设有第一平轨11和第二平轨12并与竖轨对应配合，活动轨41设有第一活动轨，竖向位设有两个以上工位分别与第一竖轨和第二竖轨配合成竖向轨道，第一活动轨通过中央控制系统控制在两工位换轨的同时进行翻轨切换到水平位以对接相配合的第一平轨或第二平轨，活动轨41换轨和翻轨是通过相连接的横移机构和翻转机构实现。

根据设计不同，本实用新型的活动轨为第一活动轨和第二活动轨，竖直轨道设有第一竖轨和第二竖轨，水平轨道设有第一平轨和第二平轨并与竖轨对应配合，竖向位设有三个工位，竖向位其中的两个工位分别与第一竖轨和第二竖轨配合成竖向轨道，竖向位的另一个工位是空补位，第一活动轨和第二活动轨通过中央控制系统控制在竖向位横移换轨的同时进行翻轨切换到水平位以对接相配合的第一平轨或第二平轨，活动轨横移换轨和翻轨是通过相连接的横移机构和翻转机构实现。

请参阅图１，本实用新型竖直轨道２与每层水平轨道1结合处水平位设有防火门5或防风门，防火门5或防风门关闭时确保活动轨处于竖向位，防火\风门对应的水平轨道设为安全区，轨道小车3不能停在安全区以确保防火\风门在任何时间关闭，防火\风门的控制电源是备用电源。竖直轨道2设置在竖井6内，水平轨道1设置在楼层天花板下侧，水平轨道1下面设有收发工作站7用于自动多收多发轨道小车分离后箱体，收发工作站7包括上下货区和存储区，工作站内设有升降机71构用于将车箱从轨道小车取下并输送到存储区叠放，车箱或箱体32上设有身份识别标签，存储区设有标签读取器以读取车箱及箱内物品信息并传送给服务器，服务器的人机交互液晶屏72设在收发工作站一侧用于查询和显示工作站内的箱体和箱体内物品信息，并能通过人机交互液晶屏进行任务的接收和发送任务请求。

图６是一种收发混合设计方案，工作站顶部开口为上下货区，工作站侧面为带电子锁的开关门，工作站内升降机构71的工作台上设有电子称72，图７中收发区分离，即收发工作站包括发送工作区74和接收工作区75，发送工作区和接收工作区内装有紫外线集中消毒装置，在发送工作区装有称重台73防止小车超载，所述收发工作站7设在水平轨道末端时，水平轨道末端的延长段作为临停或空车暂存区701；收发工作站7设置在水平轨道起端与末端之间作为通过站点，轨道小车的车箱实现即停即下货、即上货即走。

本实用新型的水平轨道1配合有水平换轨器8或水平旋移轨器9用于将轨道小车切换到目标轨道。其中的水平换轨器可以是２位１轨或３位１轨或４位１轨等不同规格，水平换轨器包括用于承载轨道小车的设备支架，设备支架上驱动电机通过传动机构与中继轨道的移动机构连接，轨道小车通过中继轨道实现换轨。目前，在交叉路口处或十字路口需要4~6根轨道并排布置并采用水平换轨器及弯轨配合，从而产生空间安装尺寸大问题，而采用水平旋移轨器配合时，大大降低布置空间的宽度,如图１、图８所示。本实用新型水平旋移轨器9包括底座91，底座91上设有旋转盘92，旋转盘92通过横移机构93与中转轨94连接，底座具有四个侧面并配合相垂直的1或２根平轨，中转轨能旋转并平移而对接目标平轨实现垂直方向轨道间切换，旋转盘92是由旋转电机齿轮920带动，横移机构是丝杆与滑块配合，滑块与中转轨连接，丝杆由横移电机930驱动。

图１中示出的是一种空中轨道物流输送系统示意图，图中实线车箱为装物品料箱，虚线车箱为空箱。

本实用新型应用于医院智能轨道小车传输系统，通过特定的轨道连接设在各临床科室和各病区的物流传输站点，由运载小车沿着固定的轨道运输，实现临床科室之间、病区之间、医技科室之间、医院管理部门之间立体、点到点的物品传输。智能化的自驱动小车可以用来传送药品、IV输液包、血液、检验标本、组织切片、化验报告、X光片等, 真正做到了“人物分流”，优化了医院内部物流的管理，提高病患就医满意度。

本实用新型智能空中轨道载物小车系统是由收发站、轨道、水平换轨器、垂直换轨翻轨器、小车底盘、小车箱体、空载区、临停区、防火门和防风门等组成，通过中央控制系统进行小车路径规划和物品的传输。所有运行线路由运行轨道进行搭建，轨道上方开有口为安装小车的预留了空间，使得小车的安装方便，提高了安装的方便性；轨道布置在天花板的下端；轨道内部布置有滑触线供电线路，防止人员接触；在水平上的轨道由水平弯轨、水平直轨和水平换轨器组成；在垂直方向由直轨和垂直换轨翻轨器构成，通过翻轨器实现垂直轨道与水平轨道进行切换（可实现井道安装尺寸小的要求），小车在系统轨道内进行运行。

轨道小车的小车底盘由小车底座（机架）、无线发射模块、光电开关、限位开关、下位机控制模块、伺服电机驱动器、伺服电机、编码器、集电器等组成，小车底盘与车箱连接机构，小车底盘在轨道内进行运行，小车底盘的驱动伺服电机是带制动，可以在物品超载或者系统突然断电的情况下，小车仍然能停留在垂直轨道处，而不会在重力作用下滑落下来，避免造成不必要的事故。轨道小车采用感应开关在小车未接触障碍物的情况下就可以减速停止，尽可能避免撞击冲击力，对运输物品起到了很好的安全保护作用。

小车箱体或车箱是用于承载货物的载具，在箱体上布置有可读写的RFID芯片，方便识别箱体里面的物品及箱体信息。小车箱体装完货物后放入发送工作站，发送工作站通过升降机构，把箱体运送到小车底盘底部，通过小车底盘的锁紧机构把箱体固定在小车底盘上，上位机下达指令，通过无线信号传输到小车底盘的控制驱动模块，把小车运送到目的地接收站点，接收站点自动把箱体卸载存储。

换向器或水平换轨器：包括用于承载整个轨道小车的设备支架，设备支架上驱动电机通过传动机构与中继轨道的移动机构连接，小车通过中继轨道实现换轨。

工作站、空载区和临停区：接收工作站能够在垂直方向接收过来小车分离的箱体，能够连续多收；需要占用空间小；能够识别箱体的信息；发送工作站能够在垂直方向传输，发动工作站可以连续多发；能够识别箱体的信息。同时在发送工作站和接收工作站内装有紫外线集中消毒装置，在发送工作站装有称重台，防止小车超载。

防火和防风门：防火门的类型有单轨侧滑式，单轨下落式，双轨侧滑式和双轨下落式；在运作过程中，传输系统和防火门之间的相互作用必须确保防火门的关闭不会被通过的智能空中轨道载物小车所阻碍。为此，在防火门下方的一小段轨道被指定为安全区。安全区是指位于防火门前面和后面所包括的空间，运载小车在任何情况下都不可以停在安全区，确保防火门可以在任何时间关闭。安全区的控制有如下功能：在运载小车进入安全区之前，停下运载小车；分离运载小车，让它们一辆一辆地通过安全区；只要在安全区内有运载小车，就会延迟关闭防火门；如果运载小车有可能在安全区停下，它就会阻止该运载小车进入。防火门的控制电源是由备用电池提供的。万一中心电源停电，防火门区域由于有电池供应而不会出现中断。（电池处于充电状态）。这样可以确保支撑磁体不会释放防火门，而直到智能空中轨道载物小车安全通过才会关闭防火门。

本实用新型采用运行轨道和轨道小车底盘，智能载物箱与小车分离，采用低压直流供电交流伺服电机，低压直流小于120V，安全滑触线取电，可实现载重量大，体积大及运行速度快，本实用新型智能空中轨道载物小车特点：

a.安全：轨道布置在天花板下方，人员接触不到轨道，防止触电和设备短路；采用滑线式直流供电技术，维护保养便捷；采用车箱分离技术，避免箱体物品的交叉感染；采用站点集中消毒，使用更安全。

b.高效：自动收发工作站进行货物的收发，可实现多收和多发功能，小车永不停歇的进行物料的搬运，提高设备的运行效率；采用伺服驱动技术，提供大驱动力，可以运载额定载重30Kg；采用自动变速技术,水平额定车速1.5m/s,水平最大车速可达2m/s，垂直车速可达0.4m/s，运行速度快，效率高。

c.智能：可以实现静配和药品全自动化运送；智能储物箱从药房或静配中心等场所自动装卸物品，通过轨道传输到收发站，操作员通过指令从智能站点刷卡取出储物箱里所需物品（在工业领域，可以实现物料的智能传输和智能拣选功能）；采用自动升降技术，实现收发站实现自动多收和多发功能的应用；采用三维仿真与实时显示技术，实现模拟仿真和设备控制及调度。

d.柔性：传输轨道和收发工作站根据实际需求进行扩充和配置，也可与自动化药房和自动化静配进行无缝自动存取，适合柔性化的工作；采用自动翻轨技术，实现垂直轨道与水平轨道运输方式切换，解决井道安装尺寸大的问题；采用翻轨和自动开闭门技术，实现防火门与防风门的应用。

f.节能：采用交流伺服电机，控制精准，空车运行重量轻，节能环保。

g.技术领先：采用首创的技术方案，实现多项高新技术的应用与集成，解决目前轨道小车的载重量轻、等待时间长、洁净与污物箱体不能区分，交叉感染、成本高等痛点，提高用户体验满意度。

以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创作所做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。