一种机架升降行程大的四向搬运机器人的制作方法

1.本技术涉及一种机架升降行程大的四向搬运机器人，属于自动化仓储物流技术领域。


背景技术：

2.随着土地成本和人工成本的上涨，密集仓储这一概念越来越受到物流公司和电商公司的关注。自动化立体仓库由于具有很高的空间利用率、很强的出入库能力，已成为企业物流和生产管理不可缺少的仓储技术，在汽车、化工、电子、烟草等行业的应用逐年增长。未来几年，自动化立体仓储系统的技术发展趋势之一表现为高速度、高效率、高密度。
3.为适应密集存储托盘货物，提高单位空间的存储货物的数量，就需要一款四向穿梭式搬运机器人来完成托盘货物的转运。市场上的四向穿梭式搬运机器人存在很多局限：机器人高度超过180mm，机器人尺寸大于托盘，不利于有效利用存储空间；有的机器人的顶升机构采用液压结构，但是液压顶升缸数量均为八套，且存在漏油污染货物的问题；有的采用凸轮结构顶升，但是凸轮结构磨损较快，电机功率大不利于节约能源；有的采用八套螺杆升降机实现双向升降，成本较高；有的机器人不能实现双向跨域消防门，在实际案例中存在局限性；市场上已有的四向穿梭式机器人由于结构复杂空间小，实际使用存在不便之处。如专利号为202022696862.6，专利名称为一种用于仓储物流四向穿梭式搬运机器人，主通道传动轴与副通道传动轴相互交叉设置，主通道传动轴在顶升过程中，是整体上下滑动的，为了避免与副通道传动轴发生冲突，主通道传动轴的运动行程受空间限制，导致搬运机器人顶升货物和车架顶升行程较小，且主通道传动轴及其配套部件构造复杂，生产成本高。因此亟需一种机架升降行程大的四向搬运机器人以解决相互交叉的两条传动轴因空间限制导致搬运机器人顶升货物和车架顶升行程较小的技术问题。


技术实现要素：

4.对现有技术中存在的问题与不足，本技术提供一种机架升降行程大的四向搬运机器人，以解决上述技术问题。
5.为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种机架升降行程大的四向搬运机器人，包括机架以及设置在机架内的升降机构、行走机构和动力机构，升降机构和行走机构由动力机构驱动运转，机架的四周安装行走轮；行走机构包括两条在空间上交叉的第一传动轴和第二传动轴，第一传动轴和第二传动轴通过行走驱动分别与动力机构连接，用于驱动机架四周的行走轮；第一传动轴和第二传动轴中至少一条传动轴的两端设有与该传动轴轴线不相同的传动副轴，传动副轴与行走轮相连，且传动副轴以及与之相连的行走轮由升降机构带动升降。
6.具体的，行走轮包括主通道行走轮和副通道行走轮；主通道行走轮对称设置在机架在主通道运行方向的两侧，两侧的主通道行走轮由第一传动轴驱动，且第一传动轴的两端设有传动副轴；副通道行走轮对称设置在机架在副通道运行方向的两侧，且两侧的副通
道行走轮由第二传动轴驱动；机架的四角处设有导向轮，临近导向轮的机架顶部设有起吊螺栓吊耳。
7.具体的，主通道行走轮包括一对主动主通道轮和一对从动主通道轮，一对主动主通道轮通过传动副轴与第一传动轴相连。
8.具体的，传动副轴的一端穿出机架侧壁上的腰形孔，并与主动主通道轮相连，相邻主动主通道轮之间通过第三链轮副相连，传动副轴的另一端与第一传动轴连接。
9.具体的，传动副轴的两端分别设有万向轴连接器；传动副轴的两端通过万向轴连接器分别与第一传动轴和主通道行走轮的其中一个主动主通道轮相连。
10.具体的，副通道行走轮包括两个主动副通道轮和两个从动副通道轮，两个所述主动副通道轮相对设置在单侧机架的两边，两个主动副通道轮相对设置在单侧机架的一边，两个从动副通道轮分别转动安装于机架的另一边；机架两侧的主动副通道轮构成相对的两组主动副通道轮，第二传动轴的两端通过第四链轮副与主动副通道轮连接；第四链轮副包括每组主动副通道轮的两个副道轮之间的传动链轮副以及其中一组主动副通道轮与第二传动轴动链轮副。
11.具体的，升降机构由两组分别安装在机架内的升降单元构成，每组升降单元控制一侧的主通道行走轮升降；每组升降单元包括两个升降减速电机、升降传动轴、刚性链条传动副和两个链条升降机，安装在机架同侧的两个链条升降机通过升降传动轴相连，升降传动轴由刚性链条传动副与升降减速电机连接驱动；链条升降机的顶部输出轴驱动顶升板托举货物，顶升板一端沿水平方向朝机架外侧延伸，形成一延伸端；延伸端的底部固定安装有滑动块；滑动块沿径向滑动安装于机架，且主通道轮转动安装于滑动块。
12.具体的，行走驱动机构包括行走电机和双出轴减速机，双出轴减速机的两组输出轴分别通过第一链轮副和第二链轮副与第一传动轴和第二传动轴相连。
13.具体的，升降传动轴的侧边安装三挡升降位置高度传感器；滑动块的侧边安装有位置传感器；升降位置高度传感器和位置传感器分别与动力机构相连。
14.具体的，动力机构包括电池、驱动器和plc控制器；plc控制器一端与驱动器连接，另一端与电池连接；行走电机和升降减速电机分别与驱动器电性连接，升降位置高度传感器和位置传感器分别与plc控制器电性连接。
15.与现有技术相比，本技术的有益效果在于：
16.1.本技术的机架升降行程大的四向搬运机器人通过在第一传动轴的两端分别设置与第一传动轴轴线不相同的传动副轴，之间通过万向轴连接器进行连接。通过万向轴连接器实现动力传递的同时，又可实现搬运机器人在升降换向或顶升货物时，第一传动轴与第二传动轴在工作时不会发生空间冲突，可减小搬运机器人的高度，且可提高顶升板的升降行程，实现提高搬运机器人使用能力。
17.2.在前述的基础上，本技术采用四套链条升降机构实现车辆的主通道行走轮的双向升降和对货物的举升，节约了搬运机器人的整体空间，降低设备的造价。本技术方案采用了链轮链条的全机械传动结构设计，解决了液压升降漏油的问题，使该搬运机器人能够适应更多的应用场景；全车采用双向行走轮设计，车体具有双向过消防门功能，多轮结构的车体能够有效分散承载，运行更加平稳。
附图说明
18.图1为本实施例的机架升降行程大的四向搬运机器人的结构示意图；
19.图2为本实施例的机架升降行程大的四向搬运机器人的主通道行走轮的结构示意图；
20.图3为本实施例的机架升降行程大的四向搬运机器人的副通道行走轮轮的结构示意图（第二链轮副和第四链轮副的连接链条未图示）；
21.图4为本实施例的机架升降行程大的四向搬运机器人的升降机构的结构示意图。
22.图中：1、机架；2、升降机构；3、行走机构；4、动力机构；5、主通道行走轮；6、副通道行走轮；7、plc控制器；8、驱动器；9、电池；100、导向轮；101、起吊螺栓吊耳； 51、第一传动轴；52、第一链轮副；53、传动副轴； 61、第二传动轴；62、第二链轮副；500、主动主通道轮；501、从动主通道轮；502、第三链轮副；503、万向轴连接器；600、主动副通道轮；601、从动副通道轮；602、第四链轮副；200、升降减速电机；201、升降传动轴；202、刚性链条传动副；203、链条升降机；204、顶升板；205、滑动块；206、升降位置高度传感器；207、位置传感器；208、升降槽钢；209、链轮副；300、行走电机；301、双出轴减速机。
具体实施方式
23.下面将结合本技术实施例中的附图，进一步阐述本技术。
24.请参阅图1-4本实施例提供如下技术方案：一种机架升降行程大的四向搬运机器人，包括机架1以及设置在机架内的升降机构2、行走机构3和动力机构4，升降机构2和行走机构3由动力机构4控制运转，机架1的四周安装有行走轮，行走轮包括主通道行走轮5和副通道行走轮6；行走机构包括两条在空间上交叉的第一传动轴51和第二传动轴61，第一传动轴51和第二传动轴61通过行走驱动机构分别与动力机构4连接，用于驱动机架四周的行走轮；第一传动轴51的两端设有与第一传动轴轴线不相同的传动副轴53，传动副轴与行走轮相连，且传动副轴以及与之相连的行走轮由升降机构2带动升降。
25.进一步的，主通道行走轮5对称设置在机架1在主通道运行方向的两侧，且两侧的主通道行走轮由第一传动轴51驱动；副通道行走轮6对称设置在机架在副通道运行方向的两侧，且两侧的副通道行走轮由第二传动轴61驱动；机架的四角处设有导向轮100，临近导向轮的机架顶部设有起吊螺栓吊耳101。
26.进一步的，主通道行走轮5包括一对主动主通道轮500和一对从动主通道轮501，主动主通道轮500与传动副轴53相连。
27.进一步的，传动副轴53的一端穿出机架侧壁上的腰形孔，并与主动主通道轮500相连，相邻主动主通道轮500之间通过第三链轮副502相连，传动副轴53的另一端与主通道传动轴51连接。
28.进一步的，传动副轴53的两端分别设有万向轴连接器503；传动副轴53的两端通过万向轴连接器503分别与第一传动轴51和其中一个主动主通道轮相连。
29.进一步的，副通道行走轮6包括两个主动副通道轮600和两个从动副通道轮601，两个主动副通道轮相对设置在单侧机架的两边，两个主动副通道轮相对设置在单侧机架的一边，两个从动副通道轮分别转动安装于机架的另一边；机架两侧的主动副通道轮构成相对的两组主动副通道轮，第二传动轴的两端通过第四链轮副602与两组主动副通道轮连接；第
四链轮副602包括每组主动副通道轮600的两个副道轮之间的传动链轮副以及其中一组主动副通道轮600与第二传动轴动链轮副。
30.进一步的，升降机构由两组分别安装在机架内的升降单元构成，每组升降单元控制一侧的主通道行走轮升降；每组升降单元包括两个升降减速电机200、升降传动轴201、刚性链条传动副203和两个链条升降机202，安装在机架同侧的两个链条升降机202通过链轮副209与升降传动轴的两端相连，升降传动轴201由刚性链条传动副203与升降减速电机200连接驱动；链条升降机202的顶部输出轴驱动顶升板204托举货物，顶升板一端沿水平方向朝机架外侧延伸，形成一延伸端；延伸端的底部固定安装有滑动块205；滑动块沿径向滑动安装于机架，且主通道轮转动安装于滑动块。机架同侧的两块顶升板的上端安装有升降槽钢208。
31.进一步的，行走驱动机构包括行走电机300和双出轴减速机301，双出轴减速机301的两组输出轴分别通过第一链轮副52和第二链轮副62与第一传动轴51和第二传动轴61相连。
32.进一步的，升降传动轴201的侧边安装三挡升降位置高度传感器206；滑动块205的侧边安装有位置传感器207；升降位置高度传感器206和位置传感器207分别与动力机构4相连。
33.进一步的，动力机构4包括电池9、驱动器8和plc控制器7；plc控制器7一端与驱动器8连接，另一端与电池9连接；行走电机300和升降减速电机200分别与驱动器8电性连接，升降位置高度传感器206和位置传感器207分别与plc控制器7电性连接。
34.工作原理：本实施例的四向穿梭式搬运机器人运行到主通道时，升降机构启动运转，主通道行走轮侧的滑动板下移，搬运机器人正处于面对主通道方向，这时主通道行走轮与货架主通道轨道接触，实现四向穿梭式搬运机器人在主通道上的通行。此时可实现的功能有，主通道上运行，主通道上带货运行，进入进行货物或整体换层。
35.当四向穿梭式搬运机器人从主通道进入副通道搬运货物时，在交叉口需进行车轮换向。此时车辆停止，升降机构启动运转，主通道行走轮侧的滑动板上移到中间位置，搬运机器人正处于面对副通道方向，这时主通道行走轮与主通道脱离，副通道行走轮与副轨道接触，副通道行走轮运转，实现四向穿梭式搬运机器人在副通道上的运行，并找到需要搬运的货物。
36.当四向穿梭式搬运机器人在副通道找到需要搬运的货物时，车辆停止，此时升降机构启动，主通道行走轮侧的滑动板继续上移，带动升降槽钢将托盘托起，离开货架。此时副通道行走轮运行，四向穿梭式搬运机器人根据调度要求将货物搬移到主副通道交叉口。
37.当四向穿梭式搬运机器人将货物搬移到主副通道交叉口后，车辆停止，升降机构反向运动，主通道行走轮侧的滑动板下移，当主通道行走轮下移到货物与车体接触，主通道行走轮侧的滑动板继续下移至主通道行走轮与主通道轨道接触，副通道行走轮脱离副通道轨道，主通道行走轮运行。此时四向穿梭式搬运机器人带着货物运行到指定副通道与主通道交叉口。
38.四向穿梭式搬运机器人带着货物运行到指定副通道与主通道交叉口后，车辆停止，升降机构启动，主通道行走轮侧的滑动板持续上移，直至托盘及货物托起；此时副通道行走轮运行，当到达指定货物停放位时，四向穿梭式搬运机器人停止，同时升降机构反向运
动，主通道行走轮下移，完成一次货物搬运。如此往复，实现货物的出库、入库，实现快速仓储功能。
39.上面结合实施例对本技术的实施方式作了详细说明，但是本技术并不限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在获知本技术中记载内容后，在不脱离本技术原理的前提下，还可以对其作出若干同等变换和替代，这些同等变换和替代也应视为属于本技术的保护范围。

技术特征：
1.一种机架升降行程大的四向搬运机器人，包括机架以及设置在所述机架内的升降机构、行走机构和动力机构，所述升降机构和行走机构由所述动力机构驱动运转，所述机架的四周安装行走轮；其特征在于:所述行走机构包括两条在空间上交叉的第一传动轴和第二传动轴，所述第一传动轴和第二传动轴通过行走驱动机构分别与动力机构连接，用于驱动机架四周的行走轮；第一传动轴和第二传动轴中至少一条传动轴的两端设有与该传动轴轴线不相同的传动副轴，所述传动副轴与行走轮相连，且传动副轴以及与之相连的行走轮由升降机构带动升降。2.根据权利要求1所述的一种机架升降行程大的四向搬运机器人，其特征在于：所述行走轮包括主通道行走轮和副通道行走轮；所述主通道行走轮对称设置在机架在主通道运行方向的两侧，主通道行走轮由所述第一传动轴驱动，且所述第一传动轴的两端设有所述传动副轴；所述副通道行走轮对称设置在机架在副通道运行方向的两侧，且两侧的副通道行走轮由所述第二传动轴驱动；所述机架的四角处设有导向轮，临近导向轮的机架顶部设有起吊螺栓吊耳。3.根据权利要求2所述的一种机架升降行程大的四向搬运机器人，其特征在于：所述主通道行走轮包括一对主动主通道轮和一对从动主通道轮，一对所述主动主通道轮通过传动副轴与第一传动轴相连。4.根据权利要求3所述的一种机架升降行程大的四向搬运机器人，其特征在于：所述传动副轴的一端穿出所述机架侧壁上的腰形孔，并与所述主动主通道轮相连，相邻主动主通道轮之间通过第三链轮副相连，传动副轴的另一端与所述第一传动轴连接。5.根据权利要求4所述的一种机架升降行程大的四向搬运机器人，其特征在于：所述传动副轴的两端分别设有万向轴连接器；所述传动副轴的两端通过万向轴连接器分别与第一传动轴和所述主通道行走轮的其中一个主动主通道轮相连。6.根据权利要求2所述的一种机架升降行程大的四向搬运机器人，其特征在于：所述副通道行走轮包括两个主动副通道轮和两个从动副通道轮，两个所述主动副通道轮相对设置在单侧机架的一边，两个从动副通道轮分别转动安装于机架的另一边；机架两侧的主动副通道轮构成相对的两组主动副通道轮，所述第二传动轴的两端通过第四链轮副与主动副通道轮连接；第四链轮副包括每组主动副通道轮的两个副道轮之间的传动链轮副以及其中一组主动副通道轮与第二传动轴动链轮副。7.根据权利要求5所述的一种机架升降行程大的四向搬运机器人，其特征在于：所述升降机构由两组分别安装在所述机架内的升降单元构成，每组升降单元控制一侧的所述主通道行走轮升降；每组所述升降单元包括两个升降减速电机、升降传动轴、刚性链条传动副和两个链条升降机，安装在所述机架同侧的两个链条升降机通过所述升降传动轴相连，所述升降传动轴由所述刚性链条传动副与升降减速电机连接驱动；所述链条升降机的顶部输出轴驱动顶升板托举货物，所述顶升板一端沿水平方向朝机架外侧延伸，形成一延伸端；所述延伸端的底部固定安装有滑动块；所述滑动块沿径向滑动安装于机架，且主通道轮转动安装于滑动块。8.根据权利要求7所述的一种机架升降行程大的四向搬运机器人，其特征在于：所述行走驱动机构包括行走电机和双出轴减速机，所述双出轴减速机的两组输出轴分别通过第一链轮副和第二链轮副与所述第一传动轴和第二传动轴相连。
9. 根据权利要求8所述的一种机架升降行程大的四向搬运机器人，其特征在于: 所述升降传动轴的侧边安装三挡升降位置高度传感器；所述滑动块的侧边安装有位置传感器；所述升降位置高度传感器和位置传感器分别与所述动力机构相连。10.根据权利要求9所述的一种机架升降行程大的四向搬运机器人，其特征在于：所述动力机构包括电池、驱动器和plc控制器；所述plc控制器一端与驱动器连接，另一端与电池连接；所述行走电机和升降减速电机分别与所述驱动器电性连接，所述升降位置高度传感器和位置传感器分别与plc控制器电性连接。

技术总结
本实用新型涉及一种机架升降行程大的四向搬运机器人，属于自动化仓储物流技术领域。为解决现有四向搬运机器人制造成本高，使用受空间限制导致使用效果差的问题。本申请包括机架、升降机构、行走机构和动力机构，升降机构和行走机构由动力机构驱动运转，机架的四周安装行走轮；行走机构包括两条在空间上交叉的两条传动轴，两条传动轴分别与动力机构连接，用于驱动机架四周的行走轮；两条传动轴中至少一条传动轴的两端设有与该传动轴轴线不相同的传动副轴，传动副轴与行走轮相连，传动副轴以及与之相连的行走轮由升降机构带动升降。本申请通过设置万向轴连接器实现动力传递，又可实现两条传动轴不会发生空间冲突，使得升降机构的升降行程大。升降行程大。升降行程大。


技术研发人员：周义术 姚刚
受保护的技术使用者：南京华德仓储设备制造有限公司
技术研发日：2023.03.08
技术公布日：2023/8/26