一种具有顶升功能的全向车及控制方法与流程

1.本发明涉及仓储设备技术领域，尤其是一种应用于仓储设备中的全向车。


背景技术：

2.在现代物流仓储设备中，包括多层的货架和在货架上行走的穿梭车，其中，四向穿梭车是一种能够在田字形巷道内行走，在巷道的交叉路口部分能够自动换向而改变行走方向的自动化设备，用于行走至货物存放位置并自动对货物搬运存储。
3.在现有技术中，常见的全向车结构，如cn109665247a号专利申请、cn111332674a号专利申请或cn112793977a号专利申请中所示，均采用在车体的两端设置一组车轮、与该组车轮轴垂直设置在两侧的第二组车轮的驱动形式。当需要在交叉路口位置时换向行走时，本来在轨道上的第一组车轮被顶升，第二组车轮被放下，从而完成换向。同时，上述三件专利申请中的全向车均设置用于顶升货物的顶升板，cn109665247a号专利申请、cn111332674a号专利申请中采用液压升降方式以升降顶升板；cn112793977a号专利申请中采用凸轮机构的方式以升降顶升板。
4.该现有技术的全向车结构较为固定，两组车轮需要在车体内设置独立的驱动机构，同时车体内需要再留有设置顶升机构的空间以升降顶升板，故车体内部结构复杂，对装配要求较高。当需要维护时，需要将车体拆开后，才能对其中的驱动机构或者顶升机构进行维护，维护成本高且维护效率低。
5.故需要一种新的技术方案以解决上述技术问题。


技术实现要素：

6.本发明提供了一种具有顶升功能的全向车，用以解决车体内部结构复杂的问题，将顶升所用结构及换向所用结构位于车体之外。
7.为达到上述目的，本发明可采用如下技术方案：
8.一种具有顶升功能的全向车，包括车体、位于车体底部的若干组车轮组件；所述车轮组件包括位于顶部的第一轴承、连接于第一轴承下方的伸缩关节、位于伸缩关节下方的车轮支架、安装在车轮支架一侧的第一车轮、安装于车轮支架另一侧的第二车轮、连接车轮支架的第一电机支架、安装于第一电机支架并用于驱动第一车轮转动的第一电机、连接车轮支架的第二电机支架、安装于第二电机支架并用于驱动第二车轮转动的第二电机；所述伸缩关节包括位于上方的上臂、与上臂底部铰接的下臂、伸缩缸；车轮支架安装于下臂的底端；所述第一轴承的外圈或第一轴承的内圈固定于车体的底部；当第一轴承的外圈固定于车体的底部时，所述上臂的顶部安装固定于第一轴承的内圈下方；当第一轴承的内圈固定于车体的底部时，所述上臂的顶部安装固定于第一轴承的外圈下方；上臂自第一轴承倾斜向下延伸并与下臂之间形成夹角；所述伸缩缸的上端与上臂铰接，伸缩缸的下端与下臂铰接，伸缩缸的伸缩动作使车体相对于第一车轮、第二车轮上升或者下降；所述第一电机与第二电机分别独立驱动第一车轮及第二车轮转动；当第一电机与第二电机相互反转时，第一
车轮与第二车轮相互反转使第一轴承内圈相对于第一轴承外圈转动。
9.有益效果：相对于现有技术，本发明提供的全向车中，将仓储系统中要求全向车完成的顶升功能及转向功能均集成于车轮组件中，车体内不再设置顶升机构和转向机构。车轮组件通过轴承与车体连接，可以单独拆卸，不需要将车体全部拆开即可对产生顶升功能和转向功能的机构进行装配和维护。即通过将顶升所用结构及换向所用结构位于车体之外的方式简化了整体结构。车体顶面即作为货物承载面也作为顶升面，不再需要如现有技术中在车体上又单独设置升降的顶升平台，对货物的承载更加稳定。
10.进一步的，所述第一电机支架位于第一车轮内侧，第一电机安装于第一电机支架上且位于第一车轮与第二车轮之间，该第一车轮通过第二轴承可转动的安装于车轮支架一侧，且第一车轮的第一轮轴与第二轴承外圈同轴连接固定，第二轴承内圈固定于车轮支架侧面，第二轴承外圈或第一轮轴外圈设有链轮，第一电机的输出端同样设有链轮，且通过链条使第一电机驱动第一轮轴转动；
11.进一步的，所述第二电机支架位于第二车轮内侧，第二电机安装于电机支架上且位于第一车轮与第二车轮之间，该第二车轮通过第三轴承可转动的安装于车轮支架另一侧，且第二车轮的第二轮轴与第三轴承外圈同轴连接固定，第三轴承内圈固定于车轮支架侧面，第三轴承外圈或第二轮轴外圈设有链轮，第二电机的输出端同样设有链轮，且通过链条使第二电机驱动第二轮轴转动。
12.进一步的，所述车轮支架包括相互垂直的纵轴及安装于纵轴上的横架，所述纵轴的一端安装于下臂的底端且该纵轴的轴线与第一轴承的轴线垂直；第一车轮与第二车轮分别安装于横架的两端，且所述横架中间位置设有供纵轴穿过的轴孔，纵轴上设有限位横架的轴肩，横架相对纵轴可转动。
13.进一步的，所述第一轴承的外圈固定于车体的底部；所述第一轴承外圈的外围设置一圈外齿轮，所述伸缩关节上部向一侧延伸有编码器支架，所述编码器支架的前端设有贯穿该编码器支架的转轴、位于转轴顶部的小齿轮、位于转轴底部的编码器，所述小齿轮与外齿轮啮合，编码器通过小齿轮的转动角度获取车轮支架相对于第一轴承外圈转动的角度。
14.进一步的，所述车体包括车顶板、包围车顶板一圈的裙板，所述车顶板与裙板围成开口向下的收容空间，所述车顶板用以承载货物；第一轴承外圈固定于车顶板下方，上臂位于收容空间中。
15.进一步的，所述车轮组件包括至少四个，车体的每一侧设置至少两个车轮组件，所述收容空间的中间位置设有安装箱体，该安装箱体内包括控制单元、液压动力单元及液压油箱，所述液压动力单元用以控制伸缩缸的伸缩。
16.进一步的，所述伸缩缸内置压力传感器，当车体相对于第一车轮、第二车轮上升或下降时，每个伸缩缸内的压力传感器用以监测缸内压力是否到达预设压力值。
17.本发明还提供了上述具有顶升功能的全向车的控制方法的技术方案：
18.设置四组所述车轮组件，控制四组车轮组件形成四种模式，包括：
19.模式一，四个车轮组件中的车轮轮轴同向，全向车向第一方向移动；
20.模式二，将模式一中四个车轮组件中的车轮轮轴均转动90
°
，全向车向垂直于第一方向的第二方向移动；
21.模式三，将模式一中四个车轮组件中的车轮轮轴均转动同一个锐角角度，全向车向斜向于第一方向的第三方向移动；
22.模式四，将四个车轮组件中，位于对角线的两个车轮组件的车轮轮轴同向，另外两个车轮组件的车轮组件的轮轴垂直于前两个车轮轮轴；全向车原地转动。
23.全向车移动至指定位置时，控制四个车轮组件的伸缩关节伸长，使车体上升以取放货物，车体顶面为货物承载面。
24.有益效果：该控制方法将本发明中的全向车中所采用的集成顶升结构和换向结构的车轮组件可以实现的顶升功能及包括四种模式的行走方式，使该全向车在仓储系统内的活动自由度更高，相对于现有的全向车能够做出更多的动作。
附图说明
25.图1是本发明中实施例一全向车的立体图。
26.图2是本发明中实施例一全向车另一个角度的立体图。
27.图3是本发明中实施例一全向车的侧视图，并展示了车体相对于车轮上升后的状态。
28.图4是本发明中实施例一全向车的侧视图，并展示了车体相对于车轮下降后的状态。
29.图5是实施例一中车轮组件的立体图。
30.图6是实施例一中车轮组件的纵剖视图。
31.图7是实施例一中车轮组件的主视图。
32.图8是实施例一中车轮组件的横剖视图。
33.图9是车轮组件中横架相对于纵轴转动时的状态图。
34.图10是全向车沿第一方向移动时车轮组件的状态图。
35.图11是全向车沿垂直于第一方向的第二方向移动时车轮组件的状态图。
36.图12是全向车沿斜向于第一方向移动时车轮组件的状态图。
37.图13是全向车原地转动时车轮组件的状态图。
38.图14是实施例二中车轮组件的主视图。
39.图15是实施例二中车轮组件的俯视图。
40.图16是实施例二中车轮组件的仰视图。
41.图17是实施例二中全向车的立体图。
42.图18是实施例二中车轮组件中第一轴承与车体装配位置的剖视图。
43.图19是实施例二中第一链轮组的主视图。
44.图20是实施例二中张紧装置的主视图。
具体实施方式
45.实施例一
46.请结合图1至图2所示，本发明公开一种全向车，包括车体100、位于车体100底部的若干组车轮组件200。车体100包括车顶板101、包围车顶板101一圈的裙板102，所述车顶板101与裙板102围成开口向下的收容空间。所述车顶板101用以承载货物。所述车轮组件200
的上半部分位于收容空间内。所述车轮组件包括至少四个(为提高整体载重能力可选择六个或八个车轮组件等)，车体的每一侧设置至少两个车轮组件200。所述收容空间的中间位置设有安装箱体300，该安装箱300体内包括控制单元、液压动力单元及液压油箱。
47.请结合图5至图8所示，所述车轮组件200包括位于顶部的第一轴承210、连接于第一轴承210下方的伸缩关节220、位于伸缩关节220下方的车轮支架230、安装在车轮支架230一侧的第一车轮240、安装于车轮支架另一侧的第二车轮250、连接车轮支架230的第一电机支架260、安装于第一电机支架260并用于驱动第一车轮240转动的第一电机261、连接车轮支架230的第二电机支架270、安装于第二电机支架270并用于驱动第二车轮250转动的第二电机271。所述第一电机261与第二电机271分别独立驱动第一车轮240及第二车轮250转动。
48.所述伸缩关节220包括位于上方的上臂221、与上臂221底部铰接的下臂222、伸缩缸223。车轮支架230安装于下臂222的底端。
49.所述第一轴承210的外圈211或第一轴承210的内圈212固定于车体100的底部。均可以实现第一轴承210作为转动中介机构的作用。当第一轴承的外圈211固定于车体100的底部，即车顶板101的底部时，所述上臂221的顶部安装固定于第一轴承的内圈212下方；当第一轴承的内圈212固定于车体100的底部时，所述上臂221的顶部安装固定于第一轴承的外圈211下方。当第一电机261与第二电机271相互反转时，第一车轮240与第二车轮250相互反转使第一轴承内圈212相对于第一轴承外圈211转动。即通过第一电机261与第二电机271相互反转的方式能够使该全向车转向，如该全向车达到货架中巷道的交叉路口位置处需要从母道转向与母道垂直的子道继续移动，则可通过上述转向方式调整第一轴承内圈212相对于第一轴承外圈211转动90
°
以达到将车轮组件转向90
°
的目的，此时可以使全向车转到子道继续移动。在本实施方式选择将第一轴承外圈211通过螺栓固定于车体的底部，而第一轴承内圈212是可相对于车体100旋转的安装方式。所述第一轴承外圈211的外围设置一圈外齿轮，所述伸缩关节上部向一侧延伸有编码器支架280。所述编码器支架280的前端设有贯穿该编码器支架的转轴、位于转轴顶部的小齿轮281、位于转轴底部的编码器282。所述小齿轮281与第一轴承外圈211的外齿轮啮合，编码器282通过小齿轮281的转动角度获取车轮支架230相对于第一轴承外圈211转动的角度。
50.在本实施方式中，如前所述，由于选择将外圈211通过螺栓固定于车体的底部，而内圈212是可相对于车体100旋转的安装方式，上臂221位于收容空间中且上臂221的顶部安装固定于第一轴承的内圈212下方。
51.上臂221自第一轴承210倾斜向下延伸并与下臂222之间形成夹角。所述伸缩缸223的上端与上臂221铰接，伸缩缸223的下端与下臂222铰接。伸缩缸223伸长时，上臂221与下臂222之间的夹角变大，使车体100相对于第一车轮240、第二车轮250上升。伸缩缸223收缩时，上臂221与下臂222之间的夹角变小，使车体100相对于第一车轮240、第二车轮250下降。通过该方式能够实现对于全向车具有顶升功能的要求，当全向车承载着货物或者空载在轨道上移动时，此时一般车体100是处于下降状态的(如图4所示)；当全向车移动至货位需要进行存货或者取货时，需要将车体100上升至货物所在高度(如图3所示)。该伸缩缸223与液压动力单元连接，伸缩缸223内的液压油通过连接管路与液压油箱连通。液压动力单元用以控制伸缩缸223的伸缩。所述伸缩缸223内置压力传感器，当车体100相对于第一车轮240、第二车轮250上升或下降时，每个伸缩缸223内的压力传感器用以监测缸内压力是否到达预设
压力值。
52.在本实施方式的全向车中，伸缩缸223的第一个功能即为上述的使全向车具有顶升功能。同时，伸缩缸223作为一个可以通过液压油形成阻尼作用的部件，也能够为车轮组件提供减振的功能，当全向车在行走过程中，车轮碾压到异物时，可以通过伸缩缸223的减振功能提高车体的稳定性，避免翻车或者使货物掉落，该减振功能在现有技术的全向车中也不具备。
53.在本实施方式中，所述第一电机支架260位于第一车轮240内侧，第一电机261安装于电机支架260上且位于第一车轮240与第二车轮250之间。该第一车轮240通过第二轴承241可转动的安装于车轮支架230一侧，且第一车轮240的第一轮轴242与第二轴承外圈243同轴连接固定，第二轴承内圈固定于车轮支架230侧面。第一电机261通过链条传动对第一车轮240的驱动。为实现链条传动，在第二轴承外圈243或第一轮轴242外圈设有链轮(在本实施方式中，将链轮设置于第二轴承外圈243)，第一电机261的输出端同样设有链轮，且通过链条245使第一电机261驱动第二轴承外圈243及第一轮轴242转动。
54.第二电机271驱动第二车轮250的结构与第一电机261驱动第一车轮240的结构相同。第二车轮250通过第三轴承251可转动的安装于车轮支架230另一侧，且第二车轮250的第二轮轴252与第三轴承外圈253同轴连接固定。第三轴承内圈254固定于车轮支架230侧面，第三轴承外圈253或第二轮轴252外圈设有链轮(在本实施方式中，将链轮设置于第三轴承外圈253)，第二电机271的输出端同样设有链轮，且通过链条246使第二电机271驱动第二轮轴252转动。
55.上述结构在第一、第二车轮之间有限的空间内能够设置独立的电机分别带动第一、第二车轮独立转动，从而可以实现整个轮组相对于车体的转动。
56.如图8至图9所示，所述车轮支架230包括相互垂直的纵轴231及安装于纵轴231上的横架232。所述纵轴231的一端安装于下臂的底端且该纵轴231的轴线与第一轴承210的轴线垂直。第一车轮240与第二车轮250分别安装于横架232的两端，且所述横架232中间位置设有供纵轴231穿过的轴孔，纵轴231上设有限位横架的轴肩233，横架232相对纵轴231可转动。该车轮支架230中设置了横架232是可转动的，目的是在实际使用时对第一车轮240、第二车轮250可能出现的横向不平衡进行补偿。例如，当第二车轮250在行走时碾压到异物，而第一车轮240未遇到异物而正常行走时，第二车轮250产生的振动通过横架232相对于纵轴231的转动而部分补偿，使该第二车轮250产生的振动对第一车轮240的影响减小，从而对整体车轮组件的移动产生的影响减小。同时，配合前述的伸缩缸223的减振功能，进一步提高整体车轮组件在碾压到异物时的减振能力。
57.实施例二
58.本实施例提供实施例一中的全向车的控制方法的方案。
59.本实施方式中，将全向车中设置四组所述车轮组件，控制四组车轮组件形成四种模式，包括：
60.模式一，如图10所示四个车轮组件中的车轮轮轴同向，全向车向第一方向移动；
61.模式二，如图11所示将模式一中四个车轮组件中的车轮轮轴均转动90
°
，全向车向垂直于第一方向的第二方向移动；
62.模式三，如图12所示将模式一中四个车轮组件中的车轮轮轴均转动同一个锐角角
被包在安装板213’与第一轴承外圈211’之间的空间内。同样的，从动车轮组件300’的第四轴承410’也与第一轴承210’以相同的结构和装配方式与车体100’及伸缩关节320’装配连接。这样，当主动车轮组件200’通过第一车轮240’及第二车轮250’反转可以使车轮组件相对于车体通过第一轴承210’转动时，所产生的第一轴承外圈211的转动动作通过传动链轮组500’传递至第四轴承外圈411’，使从动车轮组件300’相对于车体100’的转动角度与主动车轮组件200’相对于车体100’的转动角度相同。故在本实施方式中，通过两组主动车轮组件200’即可实现如图10、图11、图12中四组车轮组件的转动方式，但本实施例无法实现图13中四组车轮组件的转动方式。
73.请再结合图16及图20所示，本实施例中的传动链轮组500’还设有用以张紧传动链条530’的张紧装置。该张紧装置包括固定于车体底部的安装座600’、自安装座向下延伸的两个张紧齿轮610’，两个张紧齿轮610’位于传动链条530中部的位置的两侧并分别与传动链条530’啮合，且两个张紧齿轮610’之间的距离小于第一齿轮511’的外径使得传动链条530’被两个张紧齿轮610’向内挤压从而达到对传动链条530’张紧的目的。
74.本实施例三通过设置主动车轮组件200’及从动车轮组件300’，在通过伸缩关节得到顶升功能的同时，同样能够实现全向车在货架中巷道的交叉路口位置处母道转向与母道垂直的子道的移动。
75.本发明具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，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，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。