一种四向行走穿梭车的制作方法

本发明涉及智能仓储物流输送技术领域，具体涉及一种四向行走穿梭车。

背景技术：

市场上存储货架领域运输货物的穿梭车大都只能在巷道中做单向直线往复运动，不能跨巷道作业，因此单个穿梭车无法到达任意货位，需要多辆穿梭车共同协作才能完成存取任务，成本高，柔性低，路线规划、任务调度复杂，容易造成穿梭车堵塞、互锁等问题。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

技术实现要素：

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种四向行走穿梭车，包括主车体、副车体、设置在所述主车体四角上的换向机构和承载于所述换向机构上的载货台，所述主车体上设置有顶升换向系统和行走系统，所述主车体两侧分别有第一车轮，所述副车体两侧分别有第二车轮，所述第一车轮和所述第二车轮的朝向互相垂直，所述行走系统和所述第一车轮、所述第二车轮连接，所述顶升换向系统和所述换向机构连接，所述主车体和所述副车体通过直线导轨滑块组及弹簧组件连接。

较佳的，所述顶升换向系统包括换向电机、第一锥齿轮、第二锥齿轮、第一链轮、第一直齿轮、第二直齿轮、第二链轮，所述换向电机输出轴上固定的所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮啮合连接，所述第一链轮、所述第一直齿轮与所述第二锥齿轮设置同一转轴，所述第二直齿轮和所述第二链轮设置同一转轴，所述第一直齿轮和所述第二直齿轮啮合连接；所述换向机构包括同轴设置的第一轮齿和第二轮齿，所述第一链轮和所述第二链轮分别通过链条与一所述换向机构的所述第一轮齿连接，与所述第一链轮或所述第二链轮连接的所述换向机构通过所述第二轮齿经链条与相邻的所述换向机构连接。

较佳的，所述行走系统包括行走电机、第三链轮、第四链轮、长轴、变速箱、万向节；所述行走电机输出轴上设有所述第三链轮，所述长轴中间设有所述第四链轮，所述第三链轮和所述第四链轮之间设有第五链条传动，所述长轴两端各设有第五链轮，所述第五链轮通过第六链条与所述第一车轮连接。

较佳的，所述行走系统还包括变速箱、万向节；所述行走电机输出轴将动力传输至所述变速箱，所述变速箱两侧输出轴通过两个所述万向节将动力输出至所述副车体上的所述第二车轮。

较佳的，所述换向机构包括同轴的大凸轮、转向双排链轮、小凸轮，所述大凸轮、所述转向双排链轮、所述小凸轮固定连接，所述第一轮齿和所述第二轮齿形成所述转向双排链轮，所述大凸轮和所述小凸轮分别设置在所述转向双排链轮的上下两侧。

较佳的，所述大凸轮上端面设置有第一平面、第二平面和两个第一倾斜面，两所述第一倾斜面设置在所述第一平面和所述第二平面之间，所述第一倾斜面为所述第一平面向所述第二平面的过渡，所述第一平面和所述第二平面之间有高度差；所述小凸轮下端面设置有第三平面、第四平面和两个第二倾斜面，两所述第二倾斜面设置在所述第三平面和所述第四平面之间，所述第二倾斜面为所述第三平面向所述第四平面的过渡，所述第三平面和所述第四平面之间有高度差。

较佳的，所述大凸轮上端面表面标记a、b、c、d四点，ab、bc、cd、de四段圆弧在水平面投影均是四分之一圆弧，所述小凸轮下端面表面标记a、b、c、d四点，ab为所述第一平面，cd为所述第二平面，ab为所述第三平面，cd为所述第四平面，bc、ad为所述第一倾斜面，bc、ad为所述第二倾斜面，同轴的所述大凸轮和所述小凸轮在竖直方向上，a点对应b点，b点对应c点，c点对应d点，d点对应a点，ab低于cd，ab高于cd。

较佳的，所述载货台包括载货板、第一滚子、导向杆，所述第一滚子与所述大凸轮上端面接触，所述导向杆安装在所述载货板的下表面，并插设在所述主车体的直线轴承中。

较佳的，所述小凸轮的下方对应设置第二滚子，所述第二滚子设置在所述副车体的横梁上，所述横梁与所述副车体的侧板固联。

较佳的，在所述主车体的四角安装有导向轮。

与现有技术比较本发明的有益效果在于：1，本发明包含可以相互嵌入和分离的主、副车体，且主、副车体车轮的朝向互相垂直，当主、副车体相互嵌入时，主车体车轮着地，副车体车轮悬空，穿梭车沿左右方向行走，如果需要前后方向行走时，换向机构工作将主、副车体分离，副车体车轮着地，主车体车轮悬空；此结构可以在仓储货架轨道的十字路口自由换向，在智能仓储领域具有很高的应用价值；2，本发明利用弹簧和直线导轨滑块组将主副车体连接起来，还可以保证主副车体和换向机构紧密接触；3，相对于现有的穿梭车利用顶升连杆、顶升曲柄等组成的载货台顶升机构和平面盘型沟槽凸轮、滚子组成的换向机构，本发明的换向机构同时具有切换行走方向和顶升货物两种功能，组成的零部件少，顶升和换向更为平稳，负载能力更高，结构简单紧凑，稳定性高；4，本发明还在主车体四脚设置了导向轮，可以确保穿梭车沿着轨道运行，不发生偏移、卡顿现象；5，本发明有四种运动状态，即在前后和左右方向上都可以已实现存、取货物；6，本发明只用了两个电机驱动系统，行走电机驱动系统控制穿梭车两个方向的行走，换向电机用来控制换向和顶升，结构紧凑，传动效率高。

附图说明

图1为四向行走穿梭车的立体结构示意图；

图2为未安装载货台的四向行走穿梭车俯视图；

图3为四向行走穿梭车顶升换向电机传动结构示意图；

图4为四向行走穿梭车换向机构局部示意图；

图5为四向行走穿梭车左右方向非顶升状态的结构示意图；

图6为四向行走穿梭车前后方向非顶升状态的结构示意图；

图7为四向行走穿梭车前后方向顶升状态的结构示意图；

图8为四向行走穿梭车左右方向顶升状态的结构示意图。

图中数字表示：

1-主车体；2-副车体；3-载货台；4-换向机构；10-外框架；11-第一车轮；12-导向轮；13-换向电机；14-行走电机；15-长轴；16-第三链条；17-第一链条；18-第四链条；19-第二链条；20-侧板；21-第二车轮；22-直线导轨滑块组；23-弹簧组件；24-横梁；25-第二滚子；31-载货板；32-第一滚子；33-导向杆；41-大凸轮；42-转向双排链轮；43-小凸轮；101-直线轴承；111-行走双排链轮；112-第七链条；131-第一锥齿轮；132-第二锥齿轮；133-第一链轮；134-第一直齿轮；135-第二直齿轮；136-第二链轮；141-第三链轮；142-第五链条；143-变速箱；144-万向节；151-第四链轮；152-第五链轮；153-第六链条。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

实施例一

如图1所示，图1为四向行走穿梭车的立体结构示意图；本发明所述四向行走穿梭车包括主车体1、副车体2、安装在所述主车体1四角上的换向机构4和承载于所述换向机构4上的载货台3。

所述主车体1两侧分别有4组第一车轮11，所述第一车轮11包括2组主动主轮和2组从动主轮；所述副车体2两侧也有4组第二车轮21，所述第二车轮21包括2组主动副轮和2组从动副轮；所述第一车轮11和所述第二车轮21的朝向互相垂直，共16个车轮。所述主车体1和所述副车体2通过4个直线导轨滑块组22及8个弹簧组件23连接，分别位于两侧，其中所述直线导轨滑块组22的直线导轨固定在所述主车体1上，滑块固定在所述副车体2上。在所述主车体1的四角安装有导向轮12，用于引导纠正小车运动方向，所述弹簧组件23在所述主车体1和所述副车体2之间提供弹力，在弹力作用下所述主车体1的所述第一车轮11着地。利用弹簧和直线导轨滑块组将主副车体连接起来，还可以保证主副车体和换向机构紧密接触。

本发明所述四向行走穿梭车包括顶升换向系统和行走系统，所述顶升换向系统和所述行走系统均安装在所述主车体1上。

如图2、图3所示，所述顶升换向系统包括换向电机13、第一锥齿轮131、第二锥齿轮132、第一链轮133、第一直齿轮134、第二直齿轮135、第二链轮136。

具体的，所述换向电机13输出轴上固定的所述第一锥齿轮131与所述第二锥齿轮132啮合连接，所述第一链轮133、所述第一直齿轮134与所述第二锥齿轮132设置同一转轴，所述第二直齿轮135和所述第二链轮136设置同一转轴，所述第一直齿轮134和所述第二直齿轮135啮合连接。所述换向机构4设置有多个且所述换向机构4包括同轴设置的第一轮齿和第二轮齿，所述第一链轮133和所述第二链轮136分别通过链条与一所述换向机构4的所述第一轮齿连接，与所述第一链轮133或所述第二链轮136连接的所述换向机构4再通过所述第二轮齿经链条与相邻的所述换向机构4连接。

如图3所示，在本实施例中设置有4个所述换向机构4，4个所述换向机构4左右对称设置且在左右两侧分别设置有2个，且所述换向机构4大小结构完全相同，所述第一轮齿和所述第二轮齿形成转向双排链轮42，所述转向双排链轮42的下排轮齿为所述第一轮齿，所述转向双排链轮42的上排轮齿为所述第二轮齿。所述第一链轮133通过第一链条17带动左侧第一个所述换向机构4的下排轮齿，左侧第一个所述换向机构4的上排轮齿经第二链条19带动左侧第二个所述换向机构4转动；所述第二链轮136通过第三链条16与右侧第一个所述换向机构4的下排轮齿连接，右侧第一个所述换向机构4经第四链条18带动右侧第二个所述换向机构4旋转。通过所述换向电机13带动多个所述换向机构4的旋转从而实现所述副车体2和所述主车体1的相对直线移动，进而完成换向操作。

如图1、2所示，所述行走系统包括行走电机14、第三链轮141、第四链轮151、长轴15、变速箱143、万向节144；所述行走电机14输出轴上设有所述第三链轮141，所述长轴15中间设有所述第四链轮151，所述第三链轮141和所述第四链轮151之间设有第五链条142传动，从而带动所述长轴15转动。

所述长轴15两端各设有第五链轮152，所述主动主轮设置有行走双排链轮111，所述第五链轮152通过第六链条153与一所述主动主轮的所述行走双排链轮111上一排链轮连接，所述行走双排链轮111安装在行走轮轴上，两所述主动主轮通过第七链条112传动连接。由以上描述易得，图2所示安装在所述主车体1上的4组行走轮中，所述长轴15左侧的两组为所述主动主轮，右侧的两组为所述从动主轮。

如图2所示，所述行走电机14输出轴将动力传输至所述变速箱143，所述变速箱143两侧输出轴通过两个所述万向节144将动力输出至所述副车体2上的所述行走轮。与主车体行走轮类似，安装在所述副车体2上的4组所述行走轮中，所述行走电机14上方的两组为所述主动副轮，下方的两组为所述从动副轮。

如图2所示，4个所述换向机构4对称分布于所述四向行走穿梭车的四角，以图2中左上角的所述换向机构4为例来说明所述换向机构与所述主车体1、所述副车体2、所述载货台3之间的结构关系，内部的局部放大图如图4所示。

如图3所示，所述换向机构4包括同轴的大凸轮41、所述转向双排链轮42、小凸轮43，三者之间固联，所述大凸轮41和所述小凸轮43分别设置在所述转向双排链轮42的上下两侧，所述大凸轮41和所述小凸轮43除尺寸不同外，其余结构完全相同。

所述大凸轮41上端面设置有第一平面、第二平面和两个倾斜面，两所述倾斜面设置在所述第一平面和所述第二平面之间，所述倾斜面为所述第一平面向所述第二平面的过渡，所述第一平面和所述第二平面之间有高度差。为便于理解，所述大凸轮41上端面表面标记a、b、c、d四点，ab、bc、cd、de四段圆弧在水平面投影均是四分之一圆弧，垂直向下对应所述小凸轮43的a、b、c、d四点(图中未标出)，其中ab、ab分别是所述大凸轮41和所述小凸轮43的近端，cd、cd分别是所述大凸轮41和所述小凸轮43的远端。具体的，ab、ab为所述第一平面，cd、cd为所述第二平面，bc、ad、bc、ad为所述倾斜面。同轴的所述大凸轮41和所述小凸轮43在竖直方向上，a点对应b点，b点对应c点，c点对应d点，d点对应a点，ab低于cd，ab高于cd。

如图4所示，所述换向机构4安装在所述主车体1的外框架10上且仅可以绕轴向转动。所述大凸轮41的上方是所述载货台3，所述载货台3包括载货板31、第一滚子32、导向杆33，在重力的作用下，所述第一滚子32始终与所述大凸轮41上端面接触。所述导向杆33安装在所述载货板31的下表面，并插设在所述外框架10上的直线轴承101中，可以承受所述第一滚子32在与所述大凸轮41表面接触的过程中产生的横向力，保证所述载货台3仅可以做竖直方向的顶升下降运动。

如图4所示，所述小凸轮43的下方对应设置第二滚子25，所述第二滚子25的滚轴与所述第一滚子32的滚轴成空间垂直关系，所述第二滚子25安装在所述副车体2的横梁24上，所述横梁24与所述副车体2的侧板20固联。如前文所述，所述主车体1和所述副车体2是通过直线导轨滑块组和弹簧连接的，其中直线导轨固定在所述外框架10上，滑块固定在所述侧板20上。所以，在弹簧的作用下，所述第二滚子25与所述小凸轮43的表面abcd始终保持接触，并随着所述小凸轮43的转动，所述主车体1和所述副车体2发生竖直方向移动，从而切换运动方向。

现以图3中所标记的最左侧的换向机构4做顺时针转动为例来说明穿梭车运行的四种状态：

状态一如图5所示，此时所述大凸轮41的a点与所述载货台3的所述第一滚子32发生线接触，所述小凸轮43的b点与所述副车体2的所述第二滚子25发生线接触(图中未标记)，此时所述主车体1的4组车轮着地，所述载货台3处于低位，穿梭车沿左右方向运动；

状态二如图6所示，此时所述大凸轮41的b点与所述载货台3的所述第一滚子32发生线接触，所述小凸轮43的c点与所述副车体2的所述第二滚子25发生线接触，此时所述副车体2的4组车轮着地，所述载货台3处于低位，穿梭车沿前后方向运动；

状态三如图7所示，此时所述大凸轮41的c点与所述载货台3的所述第一滚子32发生线接触，所述小凸轮43的d点与所述副车体2的所述第二滚子25发生线接触，此时所述副车体2的4组车轮着地，同时，所述载货台3处于高位顶升，穿梭车沿前后方向运动；

状态四如图8所示，此时所述大凸轮41的d点与所述载货台3的所述第一滚子32发生线接触，所述小凸轮43的a点与所述副车体2的所述第二滚子25发生线接触，此时所述主车体1的4组车轮着地，同时，所述载货台3处于高位顶升，穿梭车沿左右方向运动。

本发明将换向机构安装固定在主车体上，换向机构的上下两端是两个圆柱端面凸轮，上端凸轮端面与载货台滚子保持接触，下端凸轮端面与副车体滚子保持接触。通过电机带动换向机构旋转，就可以使载货台顶升或下降，即当载货台滚子与换向器上端凸轮近端接触，载货台处于低位，当载货台滚子与换向器上端凸轮远端接触时，载货台处于高位顶升状态。换向机构旋转带动上端载货台升降的同时，与下端凸轮端面相接触的副车体滚子也随着凸轮的转动与主车体位置相互嵌入和分离，即当副车体滚子与换向机构下端凸轮近端接触时，主副车体相互嵌入，主车体两侧的8个车轮着地，副车体两侧的8个车轮悬空，穿梭车可以沿左右方向往复运动；当副车体滚子与换向机构下端凸轮远端接触时主副车体分离，副车体两侧的8个车轮着地，主车体两侧的8个车轮悬空，穿梭车可以沿前后方向往复运动。

即当主、副车体相互嵌入时，主车体车轮着地，副车体车轮悬空，穿梭车沿左右方向行走，如果需要前后方向行走时，换向机构工作将主、副车体分离，副车体车轮着地，主车体车轮悬空。此结构可以在仓储货架轨道的十字路口自由换向，在智能仓储领域具有很高的应用价值。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

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