一种箱式四向穿梭车及控制系统的制作方法

本发明属于车间仓储设备领域，尤其是一种箱式四向穿梭车及控制系统。

背景技术：

现有的穿梭车换层需要专门的提升机进行换层操作，在换层时需要穿梭车确定距离换乘提升机的路线，该路线上无仓储产品以及其它障碍物，其次在换层后才可进行换道操作，这就需要穿梭车从提升机提升的层出来后再次进入对应的通道；这样换层换道耗时长，工作效率缓慢；此外在实际使用过程中，仓储货架上具有若干个穿梭车同时工作的情况下，换乘换道则需要排队等待时间，更一步的造成穿梭车换层上的不便。

技术实现要素：

发明目的：提供一种箱式四向穿梭车及控制系统，以解决现有技术存在的上述问题。

技术方案：一种箱式四向穿梭车及控制系统，包括：穿梭车，与该穿梭车适配的货架，以及与穿梭车和货架通信的车间控制系统；

该穿梭车包括：箱体以及固定安装在箱体底部的行走机构；

所述箱体内部为中空结构，所述箱体内部设有控制器，以及与控制器电联的路况检测模块和定位模块；所述控制器通过物联网与车间控制系统连通。

在进一步的实施例中，所述行走机构包括：对称安装在箱体四组的驱动轮安装座，固定安装在驱动轮安装座上的驱动机构，以及转动安装在驱动轮安装座上的移动轮组件。

在进一步的实施例中，所述货架包括：固定安装在货架上的多层横向轨道，固定设置在货架上且与横向轨道垂直的纵向轨道，以及固定安装在货架上的若干个提升机构；所述货架上还设置有若干个重量检测单元；所述重量检测单元与控制系统电联，所述重量检测单元在控制系统中设有唯一的物理识别编码；所述控制系统中设有与重量传感器匹配模型数据库，可从控制系统终端获取当前货架上的实时动态图。

在进一步的实施例中，所述提升机构包括设置在货架上的升降滑轨，以及卡接在升降滑轨上的升降托盘。

在进一步的实施例中，所述提升机构还包括与升降装置传动连接的换道装置，以及固定连接在换道装置输出端的旋转托盘；

所述升降滑轨所在的支撑梁为中空结构，所述支撑梁为货架边缘端的支撑梁，进而可实现升降托盘从货架的外侧对升降托盘进行180°的转动，进而实现放个通道的转换。

在进一步的实施例中，所述箱体的边缘固定安装有与驱动轮安装座连接的铰接座，以及固定安装在箱体上的液压举升装置；

所述液压举升装置包括固定安装在箱体顶部的第一液压举升组件，以及固定安装在箱体四个边缘且与驱动轮安装座固定连接的第二液压举升组件。

在进一步的实施例中，所述移动轮组件为两两相对对称安装在箱体侧且圆心位于同一轴线上的四组移动轮；所述四组移动轮分别包括横向移动轮组和纵向移动轮组；

所述驱动轮安装座两端分别固定安装有同一方向摆放的移动轮；

所述驱动机构分别与四组驱动轮安装座对应，所述驱动机构为固定安装在驱动轮安装座上的四个驱动马达，所述驱动马达的动力输出端套接传动皮带，所述传动皮带的另一端套接在驱动轮安装座另一端的移动轮转轴上；进而驱动马达的动力经过传动皮带带动驱动轮安装座两端的移动轮同步转动。

在进一步的实施例中，所述升降滑轨内部的升降丝杠装置，所述升降丝杠的一端传动连接第一旋转电机，进而第一旋转电机的动力带动升降丝杠转动，进而带动与升降丝杠传动连接的升降托盘在升降滑轨上进行升降运动。

在进一步的实施例中，所述换道装置为卡接在升降滑轨上且与升降丝杠传动连接的旋转座；

所述旋转座包括：与旋转座固定连接的第二旋转电机，设置在旋转电机动力输出端的传动齿轮，旋接在传动齿轮另一侧的齿轮圈，以及套接在齿轮圈外部的轴承座，所述轴承座的另一端与升降托盘固定连接，进而第二旋转电机的带动传动齿轮传动，传动齿轮传动的同时带动齿轮圈以及套接在齿轮圈上的轴承座转动，从而使得轴承座上的旋转托盘旋转。

在进一步的实施例中，包括如下工作步骤：

S1、货架上的若干个重量传感器校对，校对数值反馈至控制系统，控制系统即可获取当前货架上的可视化的仓储分布信息；

S2、针对当前的仓储分布信息，控制系统计算出最高效搬运路线，同时检测车间网络中待业穿梭车进行准备工作，收到搬运命令的穿梭车按照距离自己最近的搬运路线运行至货架前；

S3、所属位置的提升机构第一旋转电机转动带动升降滑轨上的升降托盘运行至地面；

S4、穿梭车调整位置进入升降托盘中，提升机构中的第一旋转电机再次启动带动升降托盘运行至所处层所在的轨道上；

S5、穿梭车根据前进的方向控制第二液压举升组件调整横向移动轮组和纵向移动轮组的升降，从而实现在横向和纵向货架轨道上的前后移动的变换；穿梭车换向时第二液压举升组件带动横向移动轮组和纵向移动轮组再次进行升降交替；非移动方向上的移动轮组在运行过程中被架起，从而减少穿梭车在货架轨道上的摩擦系数，使其保持稳定的前进速度；同时在提升操作中四组第二液压举升组件带动驱动轮安装座进行同时收缩，用以缩小穿梭车的整体尺寸，避免在提升过程与货架轨道发生碰撞；

S6、穿梭车进行换层操作时，货架中正在工作的穿梭车要根据使用目的进行层数改变时，穿梭车所在货架单元最近的提升机构启动，提升机构第一旋转电机转动带动升降滑轨上的升降托盘运行至穿梭车所在层数货架单元的底部，升降托盘等待穿梭车运行至托盘上，第一旋转电机转动带动升降滑轨上的升降托盘进行升降操作，进而将穿梭车带到所述层数的货架上，完成层数的切换。

S7、货架中正在工作的穿梭车要根据使用目的进行层数和通道同时改变时，穿梭车运行至距离自己最近的换道装置，换道装置中的升降装置开启带动旋转托盘运行至穿梭车所在的层数底部，第二旋转电机的带动传动齿轮传动，传动齿轮传动的同时带动齿轮圈以及套接在齿轮圈上的轴承座转动，从而使得轴承座上的升降托盘旋转至穿梭车底部的一侧，穿梭车感应到旋转托盘后前进至旋转托盘，旋转托盘带动穿梭车进行180°的水平旋转，从而实现穿梭车进行相邻通道的切换，同时该换道装置还可以帮助穿梭车快速驶离货架，从货架的另一端口再次进入货架上距离搬运位置最近的提升机构。

有益效果：本发明相对于现有技术具有以下优势：

1、通过液压举升装置能够对穿梭车的前进方向进行及时的调整；使其满足四向移动运行的需求，在移动方向调整过程中通过液压举升装置举升起非移动方向上的移动轮进而减少穿梭车在运行时的摩擦系数，使其换向切换精度高；

2、通过提升机构替代传统的提升机能够减少多车共同工作时的排队等待时间，提高工作效率和精简设备结构以及扩大车间生产的面积；

3、通过控制系统实施监控穿梭车和仓储货架进而达到可视化的仓储动态监控链，适应智能无人化的仓储管理发展。

附图说明

图1是本发明箱式四向穿梭车与货架配合的结构示意图。

图2是本发明箱式四向穿梭车的结构示意图。

图3是本发明箱式四向穿梭车的仰视图。

图4是本发明第二液压举升组件的结构示意图。

图5是本发明提升机构的实施例图。

图6是本发明换道装置的实施例图。

附图标记：货架1、横向轨道10、纵向轨道11、提升机构12、升降滑轨120、升降托盘121、升降丝杠装置122、第一旋转电机123、提升机构12a、升降滑轨120a、旋转座121a、第二旋转电机122a、传动齿轮123a、齿轮圈124a、轴承座125a、旋转托盘126a、穿梭车2、箱体20、行走机构21、驱动轮安装座210、横向移动轮组2100、纵向移动轮组2101、驱动马达2102、传动皮带2103、铰接座211、第一液压举升组件213、第二液压举升组件214。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

申请人发现现有的穿梭车换层需要专门的提升机进行换层操作，在换层时需要穿梭车确定距离换乘提升机的路线，该路线上无仓储产品以及其它障碍物，其次在换层后才可进行换道操作，这就需要穿梭车从提升机提升的层出来后再次进入对应的通道；这样换层换道耗时长，工作效率缓慢；此外在实际使用过程中，仓储货架上具有若干个穿梭车同时工作的情况下，换乘换道则需要排队等待时间，更一步的造成穿梭车换层上的不便。

如图1至图6所示的一种箱式四向穿梭车及控制系统，包括：货架1、横向轨道10、纵向轨道11、提升机构12、升降滑轨120、升降托盘121、升降丝杠装置122、第一旋转电机123、提升机构12a、升降滑轨120a、旋转座121a、第二旋转电机122a、传动齿轮123a、齿轮圈124a、轴承座125a、旋转托盘126a、穿梭车2、箱体20、行走机构21、驱动轮安装座210、横向移动轮组2100、纵向移动轮组2101、驱动马达2102、传动皮带2103、铰接座211、第一液压举升组件213、第二液压举升组件214。

其中穿梭车2在该货架1中穿梭运行，车间中的控制系统通过货架1上的检测元件感知货架1上仓储信息以及穿梭车2的运行情况，进而可对整体的仓储情况进行动态的监控。

所述货架1包括：固定安装在货架1上的多层横向轨道10，固定设置在货架1上且与横向轨道垂直的纵向轨道11，以及固定安装在货架1上的若干个提升机构12；所述货架1上还设置有若干个重量检测单元；所述重量检测单元与控制系统电联，所述重量检测单元在控制系统中设有唯一的物理识别编码；所述控制系统中设有与重量传感器匹配模型数据库，可从控制系统终端获取当前货架1上的实时动态图。

考虑到现有的货架1需要与专门的提升机架来完成对穿梭车2的换层操作，且一个货架1配备的提升机数量有限，所以在换层时穿梭车2需要考虑当前货架1上的仓储情况，以及换层的目的地进而在货架1上穿绕到达换层的目的地；现有的换层方法用时长，效率缓慢。因此本发明采用在货架1的内部安装若干个简易的提升机构12，以增加货架1上的换层功能；所述提升机构12包括设置在货架1上的升降滑轨120，以及卡接在升降滑轨120上的升降托盘121；所述升降滑轨120内部的升降丝杠装置122，所述升降丝杠的一端传动连接第一旋转电机123，进而第一旋转电机123的动力带动升降丝杠转动，进而带动与升降丝杠传动连接的升降托盘121在升降滑轨120上进行升降运动；所述升降托盘121的尺寸小于货架1单元内部的空隙；进而能够在货架1中进行垂直的升降，而不受货架1上多层横向轨道10和纵向轨道11的阻挡。

进一步的如图5至图6所示的所述提升机构12a还包括与升降装置传动连接的换道装置，以及固定连接在换道装置输出端的旋转托盘126a；

所述换道装置为卡接在升降滑轨120a上且与升降丝杠传动连接的旋转座121a；

所述旋转座121a包括：与旋转座121a固定连接的第二旋转电机122a，设置在旋转电机动力输出端的传动齿轮123a，旋接在传动齿轮123a另一侧的齿轮圈124a，以及套接在齿轮圈124a外部的轴承座125a，所述轴承座125a的另一端与升降托盘固定连接，进而第二旋转电机122a的带动传动齿轮123a传动，传动齿轮123a传动的同时带动齿轮圈124a以及套接在齿轮圈124a上的轴承座125a转动，从而使得轴承座125a上的旋转托盘126a旋转。

所述换道装置中的升降滑轨120a所在的支撑梁为中空结构，所述支撑梁为货架1边缘端的支撑梁，进而可实现升降托盘从货架1的外侧对升降托盘进行180°的转动，进而对穿梭车2实现两个通道的切换。

在实际使用过程中，货架1中正在工作的穿梭车2要根据使用目的进行层数改变时，穿梭车2所在货架1单元最近的提升机构12启动，提升机构12第一旋转电机123转动带动升降滑轨120上的升降托盘121运行至穿梭车2所在层数货架1单元的底部，升降托盘121等待穿梭车2运行至托盘上，第一旋转电机123转动带动升降滑轨120上的升降托盘121进行升降操作，进而将穿梭车2带到所述层数的货架1上，完成层数的切换。

货架1在投放使用过程中，货架1上货物的取放根据订单量进行实时的管理存放，这样就造成了货架1单元间货物摆放的随机性，穿梭车2在进行操作时，需要计算出绕行的路线，当货物的摆放造成路线堵塞，则需要穿梭车2搬移货架1上的货物，进行新的路线规划，搬移过程中造成了工作效率的底下。

货架1中正在工作的穿梭车2要根据使用目的进行层数和通道同时改变时，穿梭车2运行至距离自己最近的换道装置，换道装置中的升降装置开启带动旋转托盘126a运行至穿梭车2所在的层数底部，第二旋转电机122a的带动传动齿轮123a传动，传动齿轮123a传动的同时带动齿轮圈124a以及套接在齿轮圈124a上的轴承座125a转动，从而使得轴承座125a上的升降托盘旋转至穿梭车2底部的一侧，穿梭车2感应到旋转托盘126a后前进至旋转托盘126a，旋转托盘126a带动穿梭车2进行180°的水平旋转，从而实现穿梭车2进行相邻通道的切换，同时该换道装置还可以帮助穿梭车2快速驶离货架1，从货架1的另一端口再次进入货架1上距离搬运位置最近的提升机构12a。此方法只适用于两种相邻通道之间的切换，且货物摆放完全阻挡穿梭车2前进的前提下，无需搬移货物以及绕行，可同时通过提升机构12a和换道机构最快到达搬运指定点的操作；也可通过在货架1上设置专门的换道通道与换道装置协调工作，进行多个通道间的快速切换。

通过提升机构12a替代传统的提升机能够减少多车共同工作时的排队等待时间，提高工作效率和精简设备结构以及扩大车间生产的面积；通过控制系统实施监控穿梭车2和仓储货架1进而达到可视化的仓储动态监控链，适应智能无人化的仓储管理发展。

本发明中的提升机构12和换道装置承重负载量小，只能实现对穿梭车2的搬运，无法实现对载货的穿梭车2进行提升操作，可使待业的穿梭车2无需占用提升机，快速进入货架1目的单元，提高工作效率

该穿梭车2包括：箱体20以及固定安装在箱体20底部的行走机构21；

所述箱体20内部为中空结构，所述箱体20内部设有控制器，以及与控制器电联的路况检测模块和定位模块；所述控制器通过物联网与车间控制系统连通；同时货架1上的检测单元可对穿梭车2的位置进行动态的监控，准确获取穿梭车2所在货架1的层数和通道数。

所述行走机构21包括：对称安装在箱体20四组的驱动轮安装座210，固定安装在驱动轮安装座210上的驱动机构，以及转动安装在驱动轮安装座210上的移动轮组件。

所述箱体20的边缘固定安装有与驱动轮安装座210连接的铰接座211，以及固定安装在箱体20上的液压举升装置；

所述液压举升装置包括固定安装在箱体20顶部的第一液压举升组件213，以及固定安装在箱体20四个边缘且与驱动轮安装座210固定连接的第二液压举升组件214；进而第二液压举升组件214的动力输出端带动驱动轮安装座210以铰接座211为基点转动，驱动轮安装座210随第二液压举升组件214向上转动时，带动移动轮组折叠脱离运动轨道，第二液压举升组件214在使用过程中同步对同向运行的驱动轮安装座210进行同步收放，保证了穿梭车2在运行过程中的稳定性；同时在提升过程中四组第二液压举升组件214可同时进行收缩，以满足缩小穿梭车2的尺寸，避免穿梭车2在提升过程中与货架1发生碰撞，脱离升降托盘121。第一液压举升组件213用于对货架1上的码垛箱进行顶升，进而完成搬运的操作。

所述移动轮组件为两两相对对称安装在箱体20侧且圆心位于同一轴线上的四组移动轮；所述四组移动轮分别包括横向移动轮组2100和纵向移动轮组2101；

所述驱动轮安装座210两端分别固定安装有同一方向摆放的移动轮；

所述驱动机构分别与四组驱动轮安装座210对应，所述驱动机构为固定安装在驱动轮安装座210上的四个驱动马达2102，所述驱动马达2102的动力输出端套接传动皮带2103，所述传动皮带2103的另一端套接在驱动轮安装座210另一端的移动轮转轴上；进而驱动马达2102的动力经过传动皮带2103带动驱动轮安装座210两端的移动轮同步转动；移动轮同向设置的驱动轮安装座210上的第二液压组件相对运动，进而可对位于箱体20两侧的横向移动轮组2100和纵向移动轮组2101进行折叠操作，进而在提升过程中缩小穿梭车2的尺寸，避免在升降过程中发生意外事件。

工作原理：

货架1上的若干个重量传感器校对，校对数值反馈至控制系统，控制系统即可获取当前货架1上的可视化的仓储分布信息；针对当前的仓储分布信息，控制系统计算出最高效搬运路线，同时检测车间网络中待业穿梭车2进行准备工作，收到搬运命令的穿梭车2按照距离自己最近的搬运路线运行至货架1前；所属位置的提升机构12第一旋转电机123转动带动升降滑轨120上的升降托盘121运行至地面；穿梭车2调整位置进入升降托盘121中，提升机构12中的第一旋转电机123再次启动带动升降托盘121运行至所处层所在的轨道上；穿梭车2根据前进的方向控制第二液压举升组件214调整横向移动轮组2100和纵向移动轮组2101的升降，从而实现在横向和纵向货架1轨道上的前后移动的变换；穿梭车2换向时第二液压举升组件214带动横向移动轮组2100和纵向移动轮组2101再次进行升降交替；非移动方向上的移动轮组在运行过程中被架起，从而减少穿梭车2在货架1轨道上的摩擦系数，使其保持稳定的前进速度；同时在提升操作中四组第二液压举升组件214带动驱动轮安装座210进行同时收缩，用以缩小穿梭车2的整体尺寸，避免在提升过程与货架1轨道发生碰撞；穿梭车2进行换层操作时，：货架1中正在工作的穿梭车2要根据使用目的进行层数改变时，穿梭车2所在：货架1单元最近的提升机构12启动，提升机构12第一旋转电机123转动带动升降滑轨120上的升降托盘121运行至穿梭车2所在层数：货架1单元的底部，升降托盘121等待穿梭车2运行至托盘上，第一旋转电机123转动带动升降滑轨120上的升降托盘121进行升降操作，进而将穿梭车2带到所述层数的：货架1上，完成层数的切换。

货架1中正在工作的穿梭车2要根据使用目的进行层数和通道同时改变时，穿梭车2运行至距离自己最近的换道装置，换道装置中的升降装置开启带动旋转托盘126a运行至穿梭车2所在的层数底部，第二旋转电机122a的带动传动齿轮123a传动，传动齿轮123a传动的同时带动齿轮圈124a以及套接在齿轮圈124a上的轴承座125a转动，从而使得轴承座125a上的升降托盘旋转至穿梭车2底部的一侧，穿梭车2感应到旋转托盘126a后前进至旋转托盘126a，旋转托盘126a带动穿梭车2进行180°的水平旋转，从而实现穿梭车2进行相邻通道的切换，同时该换道装置还可以帮助穿梭车2快速驶离货架1，从货架1的另一端口再次进入货架1上距离搬运位置最近的提升机构12a。

本发明通过提升机构12替代传统的提升机能够减少多车共同工作时的排队等待时间，提高工作效率和精简设备结构以及扩大车间生产的面积；其次液压举升装置能够对穿梭车2的前进方向进行及时的调整；使其满足四向运行的需求；通过控制系统实施监控穿梭车2和仓储货架1进而达到可视化的仓储动态监控链，适应智能无人化的仓储管理发展。

需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾情况下，可以根据不同情境进行参数自由选择。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能参数方案不再另行说明。