机器人抱夹搬运器 【技术领域】
本发明属于机械式立体停车设备， 特别涉及一种机器人抱夹搬运器。背景技术 近年来， 国内城市机动车保有量快速增长， 停车设施增长却严重滞后， 其后果是道 路交通拥堵， 停车难、 乱停车现象日益严重。为解决城市停车难问题， 机械式停车设备应运 而生。目前常见的全自动机械立体停车库有巷道堆垛类、 平面移动类和垂直升降类等几种 型式， 搬运车辆方式主要有载车板式、 梳齿交换式及抱夹轮胎式。
载车板式搬运器实际上是将车辆与载车板一起搬运， 取车时需要先置放好载车板 才能完成后续取车动作， 虽然原理简单， 但速度慢， 效率较低， 常用于数量不多的小型机械 停车库。
梳齿交换式搬运器通过与停车位对应梳齿架的上下交换完成车辆搬运动作， 效率 较高。缺陷在于 ： 结构复杂， 售后成本较高 ； 占用高度空间大， 土建成本高。
抱夹轮胎式搬运器结构紧凑， 高度尺寸小， 可沿导向轨道进入汽车下部， 由抱 夹臂固定轮胎后输送车辆， 代表了搬运设备的最新发展趋势。经专利检索， 中国专利号 ZL99249841.4 公开了一种立体车库用夹持车轮式搬运器， 它包括纵移驱动装置部分、 托辊、 固定板， 有与固定板连为一体的固定架， 有中游动板通过滚轮架设在固定架的中部， 有端游 动板通过滚轮架在固定架的前端， 在固定板上有固定夹持辊， 在中游动板上有单边动夹持 辊， 在端游动板上有双边动夹持辊， 在固定板上安有伸缩油缸， 伸缩油缸的端头固定在中游 动板上。该专利存在的问题是 ： 夹持辊浮动， 抱夹与轮胎找位动作分开， 结构复杂 ； 多油缸 驱动方式， 动作同步难以保证， 成本高， 维修不便 ； 前后轮抱夹为一体， 整体刚度差。
发明内容
本发明公开了一种机器人抱夹搬运器， 能克服现有技术的不足， 采用纯机械驱动 方式， 具有机器手旋转主轴位置固定、 动作同步、 结构简单可靠、 成本较低、 存取车速度快、 刚度好、 土建成本低等优点。
本发明采取的技术方案如下 ： 一种机器人抱夹搬运器， 包括两台对称布置、 结构相 同分别抱夹汽车前轮和后轮的搬运小车， 设置在每台搬运小车上的带有两对机器手的同步 抱夹器， 连接两台搬运小车的伸缩折臂， 检测汽车前后轮位置的电气定位系统 ；
搬运小车包括小车体、 走行驱动电机减速器、 链轮、 链条、 主动轮、 主动轮轴、 张紧 轮、 从动轮、 导向机构， 小车体为矩形框架结构， 主动轮、 从动轮、 导向机构对称安装在小车 体外侧， 走行驱动电机减速器固定在小车体内侧， 同侧共设置两根主动轮轴， 每根主动轮轴 上装有一个链轮和两个主动轮， 走行驱动电机减速器轴上的链轮和主动轮轴上的链轮之间 以链条连接， 两个张紧轮安装在小车体内侧链轮之间， 调整链条与链轮之间的松紧度 ； 主动 轮、 从动轮、 导向轮均沿停车位走行轨道运动 ；
同步抱夹器包括与小车体连接的抱夹框架、 上盖板、 固定在上盖板上的抱夹电机减速器、 蜗杆轴 I、 蜗杆轴 II、 蜗轮 I、 蜗轮 II、 主轴、 机器手， 每台同步抱夹器设有两台抱夹 电机减速器， 每台抱夹电机减速器的输出端同时连接蜗杆轴 I、 蜗杆轴 II， 蜗杆轴 I、 蜗杆轴 II 的齿头数相同但旋向相反， 与蜗杆轴 I 啮合的蜗轮 I 及与蜗杆轴 II 啮合的蜗轮 II 各自 配对形成运动副， 蜗轮 I、 蜗轮 II 和机器手一端重叠安装在两根主轴上 ； 每台同步抱夹器设 置有四根主轴， 其两端支点分别在抱夹框架及上盖板上， 中间部分以键连接蜗轮和机器手 ； 每台同步抱夹器两侧对称设置四支机器手， 每支机器手包括机器臂、 抱夹辊、 辊轴， 机器臂 上的抱夹面为斜面， 斜面上设置有两排多列抱夹辊及辊轴， 抱夹辊与辊轴之间为滑动摩擦 副；
两台搬运小车之间通过两节折臂连接， 折臂分别固定在两台搬运小车小车体外 侧， 在两端及结合处穿有销轴， 折臂打开闭合对应前后搬运小车的机器手抱夹车辆轴距范 围为 2175-3200mm ；
搬运小车小车体内设置有电气定位系统， 包括两组光电开关、 车位轮胎处的光电 感应板、 检测后轮的传感器。
所述的机器人抱夹搬运器， 导向机构设置在搬运小车两端， 对称安装在小车体侧 面， 每台搬运小车共有四组导向机构， 导向机构包括导向轮、 轮架、 轮轴。 所述的机器人抱夹搬运器， 每台搬运小车包括四个主动轮、 四个从动轮， 主动轮、 从动轮外径上包有聚氨酯缓冲层。
所述的机器人抱夹搬运器， 车位上设置有 L 形角钢走行轨道， 其水平面是主动轮 和从动轮的走行面， 垂直面是导向面。
本发明工作时， 两台搬运小车在走行驱动电机减速器作用下， 沿 L 形角钢走行轨 道依次进入汽车下部空间， 当搬运小车到达汽车前轮胎时， 光电开关检测到光电感应板， 发 出信号， 两台搬运小车停止， 机器手动作抱夹轮胎， 当两机器手相对旋转达到平行状态时， 到位开关动作给出信号， 机器手停止， 在抱夹过程中， 车轮在机器手抱夹辊上沿斜面向上滚 动， 脱离地面。 随后， 后部搬运小车后退， 当传感器感应到后轮胎位置并反馈给控制系统， 后 轮搬运小车机器手回转抱起后轮胎， 此时， 两台搬运小车机器手已将汽车四个轮胎全部抱 离地面， 走行驱动电机减速器通电， 通过链轮链条传动带动主动轮轴及主动轮旋转， 搬运小 车返回原处。
本发明采用蜗轮蜗杆副带动机器手同步旋转， 通过光电开关及传感器确定轮胎位 置， 机器手主轴固定， 不需要使用游动板及油缸， 动作一致性好， 定位快捷准确， 结构简单， 维修方便 ； 同时， 将前后轮一体搬运设备分为两体， 既便于制造， 又提高了设备刚性和使用 寿命 ； 相对梳齿型搬运器， 车库层高降低 100-150mm， 减少了用户土建成本。本发明是一种 全自动机械停车设备存取车机构， 既适用于巷道堆垛类又适用于平面移动类机械停车设 备， 是解决城市停车难的优选技术方案。
附图说明
图 1 为本发明的主视图 ； 图 2 为本发明的俯视图 ； 图 3 为本发明的侧视图 ； 图 4 为本发明的机器手张开闭合示意图 ；图 5 为本发明的两台搬运小车折臂打开示意图 ；
图 6 本发明的抬起汽车的主视图 ；
图 7 为本发明的走行传动示意图 ；
图 8a、 8b 为本发明的机器手俯视及剖视图。
图中 ： 1、 搬运小车， 2、 同步抱夹器， 3、 折臂， 4、 电气定位系统， 5、 机器手， 6、 导向机 构， 7、 小车体， 8、 走行驱动电机减速器， 9、 主动轮轴， 10、 链轮， 11、 链条， 12、 张紧轮， 13、 主动 轮， 14、 抱夹框架， 15、 蜗杆轴 I， 16、 蜗轮 I， 17、 抱夹电机减速器， 18、 蜗轮 II， 19、 蜗杆轴 II， 20、 主轴， 21、 键， 22、 从动轮， 23、 光电开关， 24、 光电感应板， 25、 销轴， 26、 轮架， 27、 轮轴， 28、 导向轮， 29、 机器臂， 30、 抱夹辊， 31、 辊轴， 32、 传感器， 33、 上盖板， 34、 走行轨道。 具体实施方式
本发明机器人抱夹搬运器用于机械式立体车库内车辆的搬运， 如图 1- 图 8 所示， 包括两台前后对称布置、 结构相同的搬运小车 1， 设置在每台搬运小车 1 上的带有两对机器 手 5 的同步抱夹器 2， 连接两台搬运小车 1 的伸缩折臂 3， 检测汽车前后轮位置的电气定位 系统 4。
本发明两台搬运小车 1 结构相同， 分别抱夹汽车前轮胎和后轮胎， 下面以一台为 例说明其结构， 搬运小车 1 包括小车体 7、 走行驱动电机减速器 8、 链轮 10、 链条 11、 主动轮 13、 主动轮轴 9、 张紧轮 12、 从动轮 22、 导向机构 6， 小车体 7 为矩形框架结构， 是整个搬运小 车 1 的基体， 框架外侧包括四个矩形小框架， 容纳主动轮 13 和从动轮 22， 主动轮 13、 从动轮 22、 导向机构 6 均对称安装在小车体 7 外侧， 四个主动轮 13、 四个从动轮 22 对小车体 7 起 到足够的支撑作用， 走行驱动电机减速器 8 固定在小车体 7 内侧， 同侧共设置两根主动轮轴 9， 通过主动轮轴 9 上的两个链轮 10 传递走行驱动电机减速器 8 轴上链轮 10 及链条 11 输 出的动力， 带动主动轮 13 旋转， 两个张紧轮 12 安装在小车体 7 内侧链轮 10 之间， 可以上下 移动， 调整链条 11 与链轮 10 啮合的松紧度 ； 走行驱动电机通电后， 通过链传动带动两根主 动轮轴 9 及主动轮 13 同步旋转， 动力充分， 一致性好。
同步抱夹器 2 包括与小车体 7 连接的抱夹框架 14、 上盖板 33、 固定在上盖板 33 上 的抱夹电机减速器 17、 蜗杆轴 I 15、 蜗杆轴 II 19、 蜗轮 I 16、 蜗轮 II 18、 主轴 20、 机器手 5， 每台同步抱夹器 2 设有两台抱夹电机减速器 17， 各带动一组机器手 5 动作， 抱夹电机减速 器 17 的输出端同时连接蜗杆轴 I 15、 蜗杆轴 II 19， 蜗杆轴 I 15 啮合蜗轮 I 16 与蜗杆轴 II 19 啮合蜗轮 II 18 各自配对形成运动副 ； 每台同步抱夹器 2 设置有四根主轴 20， 主轴 20 两端支点分别在抱夹框架 14 及上盖板 33 上， 中间部分以键 21 连接蜗轮和机器手 5， 主轴 20 转动时， 机器手 5 随之旋转 ； 由于两组运动副齿数相同但旋向相反， 又受一台抱夹电机减速 器 17 驱动， 因此两根主轴 20 上的机器手 5 能产生同步回转动作， 即抱夹汽车轮胎时， 同组 两个机器手 5 以主轴 20 为圆心相向旋转， 逐渐靠近， 直到两个机器手 5 到平行状态 ； 松开汽 车轮胎时， 两个机器手 5 以主轴 20 为圆心反向旋转， 逐渐远离， 最后收回到小车体 7 两侧 ； 每台同步抱夹器 2 两侧对称设置两组共四支机器手 5， 每支机器手 5 包括机器臂 29、 抱夹辊 30、 辊轴 31， 机器臂 29 上的抱夹面为斜面， 斜面上设置有两排多列抱夹辊 30 及辊轴 31， 抱 夹辊 30 与辊轴 31 之间为滑动摩擦副， 可相对旋转运动， 抱夹轮胎时， 机器手 5 沿主轴 20 旋 转接触汽车轮胎， 抱夹辊 30 旋转将轮胎逐渐抬起 ； 当搬运小车 1 空载状态时， 两侧的机器手5 回收到小车体 7 两侧， 方便前后移动 ； 由于主轴 20 固定， 同步抱夹器 2 仅涉及机器手 5 回 转动作， 结构远较游动夹持轮胎方式简单。
两台搬运小车 1 之间通过两节折臂 3 连接， 折臂 3 分别固定两台搬运小车 1 小车 体 7 外侧， 在两端及结合处穿有销轴 25。相对运动时， 折臂 3 回转角度变化， 可抱夹轴距范 围为 2175-3200mm 的车辆， 适应范围从小型车如奥拓到特大型车如奔驰 600、 宝马 7 系。
搬运小车 1 小车体 7 内设置有电气定位系统 4， 包括两组光电开关 23、 车位轮胎处 的光电感应板 24、 检测后轮的传感器 32 ； 其中， 一台搬运小车 1 内设置光电开关 23， 当到达 车辆前轮位置时， 光电开关 23 检测到光电感应板 24， 给出信号， 两台搬运小车 1 停止， 机器 手 5 动作抱夹轮胎， 到位后， 后部搬运小车 1 后退， 其小车体 7 中部两侧的传感器 32 开始发 挥作用， 传感器 32 感应到后轮胎位置并反馈给控制系统， 后轮搬运小车 1 机器手 5 回转抱 起后轮胎。
走行导向机构 6 设置在搬运小车 1 两端， 对称安装在小车体 7 侧面， 每台搬运小车 1 共有四组导向机构 6， 导向机构 6 包括导向轮 28、 轮架 26、 轮轴 27， 沿走行轨道 34 侧面滚 动引导搬运小车 1 前后运动， 避免其发生偏斜， 使得搬运小车 1 平稳运行。
每台搬运小车 1 包括四个主动轮 13、 四个从动轮 22， 承重均匀， 整体刚性好 ； 主动 轮 13、 从动轮 22 外径上包有聚氨酯缓冲层， 沿车位上设置的 L 形角钢走行轨道 34 水平面走 行时， 可有效吸收振动冲击， 降噪效果明显。 本发明通过对两台搬运小车 1 的协调控制， 分别对车辆前后轮进行抱夹、 松开动 作， 实现了车辆的搬运 ； 同时， 机器手 5 主轴 20 位置固定， 蜗轮蜗杆副同步旋转， 动作一致性 好， 结构简单， 维修方便。
以上内容是对本发明机器人抱夹搬运器优选实施方式的详细描述， 并不能认定本 发明仅局限于此。本发明所属技术领域的普通技术人员应认识到， 凡是在本发明构思的基 础上进一步的改进及等同的技术方案， 均属于本发明的保护范围。