專利名稱：全方位叉車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種物流機(jī)械，具體地說是一種無轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)卻能實現(xiàn)全方位運動的叉車。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代物流行業(yè)的突飛猛進(jìn)，叉車在實際中的用處越來越大。傳統(tǒng)叉車雖具有一定的機(jī)動性和靈活性，但也存在著自身不容忽視的缺點比如轉(zhuǎn)彎半徑大，尤其在狹窄的空間(如倉庫、甲板)環(huán)境中運動困難、轉(zhuǎn)運效率低，以及進(jìn)而導(dǎo)致的空間利用率不高等問題。然而，瑞典工程師Bengt Ilon最初于1975年獲得的美國專利“可在地面或類似平面上沿任意方向運動的穩(wěn)定自驅(qū)車車輪”(U. S. Pat. No. 3，876，255，"WHEELS FOR A STABLE SELFPROPELLING VEHICLE MOVABLE IN ANY DESIRED DIRECTION ON THE GROUND OR SOME OTHER BASE”)中發(fā)明了一種全方位輪(即麥克納姆輪)，基于它的運動設(shè)備除具有普通車輛的運行功能外，還具有橫移、任意角度斜行、零半徑旋轉(zhuǎn)以及運動中橫移、斜行、旋轉(zhuǎn)等組合運動特性，特別適合狹窄和擁擠的環(huán)境。隨后，美國Airtrax公司對Bengt Lion發(fā)明的麥克納姆輪進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計了低振動全方位輪，并獲得了相關(guān)專利“低振動全方位輪”(U.S. Pat. No. 6, 340, 065, and 6, 547, 340 "Low Vibration Omni-Directional Wheel，，)、“低振動全方位輪的設(shè)計方法”(U. S. Pat. No. 6,796,618，"Method for Designing Low Vibration Omni-Directional Wheels”)以及“全方位地面搬運設(shè)備自驅(qū)車”(U. S. Pat. No. 5,701,966, "Omnidirectional Self-propelled Vehicle for Ground Handling of Equipment，，)等。
發(fā)明內(nèi)容為了進(jìn)一步擴(kuò)展叉車的應(yīng)用領(lǐng)域、提高工作效率及有限空間的最大利用率，使其充分適應(yīng)現(xiàn)代物流行業(yè)的發(fā)展需求，本實用新型旨在將麥克納姆輪與叉車進(jìn)行充分結(jié)合， 提供一種特別適合狹小空間且能實現(xiàn)全方位運動的新型叉車。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案本實用新型包括車架及與車架相連接的門架系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和行走系統(tǒng)，所述的車架為鉸接式車架，所述的行走系統(tǒng)為麥克納姆輪模塊。所述的鉸接式車架包括前車架，前車架通過轉(zhuǎn)盤軸承連接后車架；在前車架上上平行交錯安裝兩個麥克納姆輪模塊，作為全方位叉車的前輪；后車架上安裝兩個麥克納姆輪模塊，作為全方位叉車的后輪。所述的麥克納姆輪模塊包括麥克納姆輪，麥克納姆輪受減速機(jī)的控制，減速機(jī)連接行走電機(jī)和制動器。所述的麥克納姆輪包括輪轂，輪轂與滾子軸直接連接，且在輪轂上安裝有滾子體，滾子體的外輪廓為圓弧段。所述的滾子軸與輪轂采用焊接或螺紋連接。采用上述技術(shù)方案的本實用新型，改變了傳統(tǒng)叉車的行走方式，其全方位行走功能增強(qiáng)了叉車的靈活性、舒適性、及可操作性，降低了行走空間要求，提高了倉庫等貯存空間的利用率。獨特的鉸接式車架保證了不平整路面上四個車輪的有效著地，降低了全方位叉車對地面平整度的要求，擴(kuò)大了使用范圍，具有較高的實用性。另外，全方位輪的模塊化設(shè)計使整車結(jié)構(gòu)簡潔、緊湊，便于安裝、拆卸及維護(hù)。

圖1為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型全方位叉車主體結(jié)構(gòu)。圖3為本實用新型中前車架的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本實用新型中后車架的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本實用新型中麥克納姆輪模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本實用新型中麥克納姆輪滾子的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為本實用新型的控制系統(tǒng)原理圖。
具體實施方式
圖1所示，本實用新型全方位叉車1主要由鉸接式車架2及安裝在其上的行走機(jī)構(gòu)、門架系統(tǒng)4、控制系統(tǒng)5及附屬設(shè)備6組成。為實現(xiàn)在狹小空間內(nèi)的全方位運動，本實用新型中的行走機(jī)構(gòu)為麥克納姆輪模塊3。圖2所示全方位叉車主體結(jié)構(gòu)包括鉸接式車架2主體部分和麥克納姆輪模塊3。 上述的鉸接式車架2包括前車架7，前車架7通過轉(zhuǎn)盤軸承8連接后車架9。其中，前車架7 體積及質(zhì)量較大，是鉸接式車架的主體，后車架9體積及質(zhì)量較小，是全方位叉車的平衡機(jī)構(gòu)。在不平整的地面上或需要跨越障礙時，后車架9會相對前車架7發(fā)生一定角度的旋轉(zhuǎn)， 但旋轉(zhuǎn)角度會控制在一定的范圍內(nèi)，保證了整車的平穩(wěn)性。如圖3所示，前車架7提供了全方位叉車1所需大部分的安裝接口。轉(zhuǎn)盤軸承大端安裝孔12用于安裝轉(zhuǎn)盤軸承8的大端面，起基礎(chǔ)作用。油箱13安裝在前車架4的一側(cè)， 便于散熱。門架轉(zhuǎn)軸14 一方面方便了門架的安裝，另一方面提高了車架剛度。前輪安裝孔 15為麥克納姆輪模塊3提供了安裝接口。全方位叉車1對蓄電池的裝卸采用側(cè)拉式裝卸， 車架加強(qiáng)梁16保證了車架的整體剛度，使前車架7滿足全方位叉車1受到的各種復(fù)雜作用力。蓄電池接口 17提供了蓄電池的安裝空間。圖4所示后車架9中，后輪安裝孔18用于安裝全方位叉車1后面的麥克納姆輪模塊3，轉(zhuǎn)盤軸承小端安裝孔19用于安裝轉(zhuǎn)盤軸承8的另一端。圖5所示，全方位輪模塊3兩兩平行交錯布置在前車架4及后車架6上。麥克納姆輪模塊3由麥克納姆輪20、減速機(jī)21、行走電機(jī)22及制動器23組成。麥克納姆輪20根據(jù)滾子M的布置方式分別形成了麥克納姆輪I 10及麥克納姆輪II 11。麥克納姆輪I 10與麥克納姆輪II 11按照圖2所示的方式布置可以實現(xiàn)全方位叉車的任意方向運動。[0026]減速機(jī)21與前車架7及后車架9通過螺栓連接，減速機(jī)輸出端與麥克納姆輪模塊 3相連，輸入端連有行走電機(jī)22及制動器23。行走電機(jī)22與制動器23共用一個輸入軸， 與帶制動器電機(jī)的功能等效。減速機(jī)21由行星減速及齒輪減速兩部分組成，可以根據(jù)需要采取三級減速。制動器23可以根據(jù)需要采用電磁制動器或液壓制動器。圖6所示滾子M由滾子體25、滾子軸沈、圓錐滾子軸承I 28、圓錐滾子軸承II 29、 螺母30組成，滾子M安裝在輪轂27上。滾子軸沈與輪轂27直接通過螺紋連接。圓錐滾子軸承I 28與圓錐滾子軸承II 29共同支撐滾子體25。滾子體25的外輪廓曲線可用近視的圓弧段代替。圖7是本實用新型用全方位叉車1行走及舉升控制系統(tǒng)原理圖。行走控制系統(tǒng)包括行走手柄、車載控制器及雙路行走驅(qū)動器，舉升控制系統(tǒng)包括舉升控制器、液壓閥組及升電機(jī)驅(qū)動器。全方位叉車行走控制系統(tǒng)車載控制器與行走驅(qū)動系統(tǒng)之間通過CAN總線通訊，車載控制器接收行走手柄輸入的控制指令(方向、速度)，并將控制指令按照一定的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行數(shù)學(xué)計算，并根據(jù)計算結(jié)果控制四套行走電機(jī)22運行。雙路行走驅(qū)動器與相應(yīng)的行走電機(jī)22間采用閉環(huán)速度控制，精確控制行走電機(jī)22轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向。操作人員通過行走手柄調(diào)節(jié)平臺運行方向速度。全方位叉車舉升控制系統(tǒng)用于控制門架的升降及傾斜運動。以下結(jié)合具體實例說明全方位轉(zhuǎn)運平臺的運動特性。全方位叉車1在實現(xiàn)行走時可通過行走手柄來控制整車運動。比如要實現(xiàn)車體橫移，只需將行走手柄向一側(cè)擺動一定角度，行走手柄產(chǎn)生的控制指令傳遞給車載控制器，車載控制器通過對全方位運動學(xué)方程進(jìn)行求解，獲得四個車輪的速度，接著車載控制器將各輪的速度值傳遞給雙路行走驅(qū)動器，雙路行走驅(qū)動器帶動行走電機(jī)22轉(zhuǎn)動，行走電機(jī)22經(jīng)過減速機(jī)21的減速帶動麥克納姆輪20轉(zhuǎn)動，此時車體一側(cè)的麥克納姆輪I 10、麥克納姆輪 II 11向車體外側(cè)轉(zhuǎn)動，另一側(cè)的麥克納姆輪I 10、麥克納姆輪II 11向車體內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動，在四個麥克納姆輪的合力作用下整車向車體一側(cè)橫移，方向由向外側(cè)轉(zhuǎn)動的麥克納姆輪一側(cè)朝向向內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動的麥克納姆輪一側(cè)。當(dāng)全方位叉車1在不平整的地面上行駛時，鉸接式車架2會自動旋轉(zhuǎn)以保證四個車輪的有效著地。舉升手柄控制門架系統(tǒng)4的升降、傾斜運動。比如向前方推動手柄，門架上升，向后推門架下降。
權(quán)利要求1.一種全方位叉車，它包括車架(2)及與車架相連接的門架系統(tǒng)(4)、控制系統(tǒng)(5)和行走系統(tǒng)，其特征在于所述的車架(2)為鉸接式車架，所述的行走系統(tǒng)為麥克納姆輪模塊 (3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全方位叉車，其特征在于所述的鉸接式車架(2)包括前車架(7 )，前車架(7 )通過轉(zhuǎn)盤軸承(8 )連接后車架(9 )；在前車架上(7 )上平行交錯安裝兩個麥克納姆輪模塊(3)，作為全方位叉車(1)的前輪；后車架(9)上安裝兩個麥克納姆輪模塊 (3)，作為全方位叉車(1)的后輪。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全方位叉車，其特征在于所述的麥克納姆輪模塊(3)包括麥克納姆輪(20)，麥克納姆輪(20)受減速機(jī)(21)的控制，減速機(jī)(21)連接行走電機(jī)(22)和制動器(23)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的全方位叉車，其特征在于所述的麥克納姆輪(20)包括輪轂 (27 )，輪轂(27 )與滾子軸(26 )直接連接，且在輪轂(27 )上安裝有滾子體(25 )，滾子體(25 ) 的外輪廓為圓弧段。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的全方位叉車，其特征在于所述的滾子軸(26)與輪轂(27)采用焊接或螺紋連接。
專利摘要一種全方位叉車，它包括車架及與車架相連接的門架系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和行走系統(tǒng)，所述的車架為鉸接式車架，所述的行走系統(tǒng)為麥克納姆輪模塊。采用上述技術(shù)方案的本實用新型，改變了傳統(tǒng)叉車的行走方式，其全方位行走功能增強(qiáng)了叉車的靈活性、舒適性、及可操作性，降低了行走空間要求，提高了倉庫等貯存空間的利用率。獨特的鉸接式車架保證了不平整路面上四個車輪的有效著地，降低了全方位叉車對地面平整度的要求，擴(kuò)大了使用范圍，具有較高的實用性。另外，全方位輪的模塊化設(shè)計使整車結(jié)構(gòu)簡潔、緊湊，便于安裝、拆卸及維護(hù)。
文檔編號B66F9/06GK202279666SQ20112034490
公開日2012年6月20日 申請日期2011年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月15日
發(fā)明者侯彬, 唐長平, 張濤, 李亞明, 李冠峰, 申勇, 連斌 申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七一三研究所