一种双深位齿轮齿条分级推拉式堆垛机货叉机构的制作方法

1.本实用新型在自动化立体仓库领域实现了一种双深位齿轮齿条分级推拉式堆垛机货叉机构。


背景技术：

2.堆垛机货叉机构是自动化立体库的关键基础零部件，同时双深位堆垛机货叉机构又比单深位货叉机构复杂的多，现有自动化立体仓库堆垛机双深位货叉机构基本上是采用齿轮、链条等差分联动机构设计实现的，在堆垛机货叉一级伸出时，通过联动机械带动二级、三级同时运动伸出，堆垛机货叉由一组电机动力驱动，这样的设计结构极其复杂，制造难度大，维修维护困难，因此应用市场上急需一种简单、经济、易于生产与维护的双深位堆垛机货叉机构。


技术实现要素：

3.本实用新型针对现有双深位堆垛机货叉机构以上所述的不足之处，通过对每级导轨的伸缩设置一组单独的电机动力，用以替换现有堆垛机货叉复杂的联动机构，实现了与现有双深位堆垛机货叉相同的功能，进而提供了一种结构简单、便于制造、易于维护、成本较低的一种双深位齿轮齿条分级推拉式堆垛机货叉机构。
4.本实用新型的内容与实现技术方式如下。
5.本实用新型一种双深位齿轮齿条分级推拉式堆垛机货叉机构实现了一种货叉机构，包括至少三个可双向滑出的二级导轨、齿条、认址片、安装底板、电机及齿轮、槽形光电传感器，将齿条与认址片分别安装在导轨外侧，将三个二级导轨固定在一起，形成一个上、中、下三层可双向伸出的四级导轨，这个四级导轨就是货叉机构的机械部分，描述中所称的货叉通常是指这个四级导轨，三个二级导轨根据安装所处位置也描述为上层导轨、中层导轨与下层导轨，或者称为一级导轨、二级导轨、三级导轨，货叉的远深位工作伸出是由上层、中层、下层导轨的伸出共同组成的，伸叉与收叉通常是指个四级导轨的伸出与收回，将四级导轨、电机、槽形光电传感器固定在安装底板上，电机轴上面安装齿轮，分别与导轨外侧齿条啮合，认址片与槽形光电传感器相切合，四级导轨处于中位状态。
6.四级导轨处于中位时，上、中、下层导轨齿条与齿轮均处于啮合状态，上、中、下层槽形光电传感器与对应位置的认址片均处于切合状态。
7.双深位的货叉机构可以实现同一侧存取远近两排货架上面的托盘，因此其工作伸出有两种方式，一种是远深位伸出，一种是近深位伸出， 当需要向某个方向做远深货位的工作伸出时，与上层导轨啮合的电机齿轮首先运转，将上层导轨推出，达到限位后，与中层导轨啮合的电机齿轮开始运转，将中层导轨推出，当中层导轨达到限位后，与下层导轨啮合的电机齿轮也开始运转，将下层导轨推出至限位，此时电机齿轮均停止运转，完成一个完整的远深位伸出操作，当需要向某个方向做近深位的工作伸出时，原理与远深位伸出类似，只是下层导轨处于静止状态，此时与上层导轨啮合的电机齿轮首先运转，将上层导轨推出，达
到限位后，与中层导轨啮合的电机齿轮开始运转，将中层导轨推出至限位，完成货叉的近深位工作伸出。
8.货叉的收回操作与伸出操作相反，远深位伸出收回时，上、中、下层电机同时运转，下层导轨首先被拉回中位，下层电机停止运转，此时中层电机所带动的齿轮已进入了啮合状态，通过运转将中层导轨拉回中位后电机停止运转，此时上层电机所带动的齿轮已进入了啮合状态，通过运转将上层导轨拉回中位后电机停止运转，完成收回操作，近深位伸出收回时，因下层导轨未参与伸出工作，因此，只有上层与中层导轨参与收回工作，即上、中层电机同时运转，中层导轨首先被拉回中位，中层电机停止运转，此时上层电机所带动的齿轮已进入了啮合状态，通过运转将上层导轨拉回中位后电机停止运转，完成货叉的近深位收回操作。
9.驱动上层导轨的两个电机为同步驱动运作电机，驱动中层导轨的两个电机为同步驱动运作电机，同样驱动下层导轨的两个电机也为同步驱动运作电机。
10.微调相应的槽形光电传感器与认址片的位置可以分别调整四级导轨的近深位与远深位的伸出限位。
11.本实用新型结构简单，生产制造与使用维护方便，无需专业的设计与生产设备，经济性好，便于在自动化立体仓库领域推广应用。
附图说明
12.图1是本实用新型的结构示意图1。
13.图2是本实用新型的结构示意图2。
14.图3是本实用新型的一级伸出的结构示意图1。
15.图4是本实用新型的一级伸出的结构示意图2。
16.图5是本实用新型的二级伸出的结构示意图1。
17.图6是本实用新型的二级伸出的结构示意图2。
18.图7是本实用新型的三级伸出的结构示意图1。
19.图8是本实用新型的三级伸出的结构示意图2。
20.图9是本实用新型的近深位伸出的结构示意图1。
21.图10是本实用新型的近深位伸出的结构示意图2。
22.图11是本实用新型的3个收合状态下的二级导轨示意图。
23.图12是本实用新型的3个伸出状态下的二级导轨示意图。
24.图13是本实用新型的3个二级导轨组成的四级导轨示意图1。
25.图14是本实用新型的3个二级导轨组成的四级导轨示意图2。
26.图15是本实用新型的3个二级导轨组成的四级导轨示意图3。
27.图16是本实用新型的3个二级导轨组成的四级导轨示意图4。
28.图17是本实用新型的安装齿条后的四级导轨示意图1。
29.图18是本实用新型的安装认址片后的四级导轨示意图2。
30.图19是本实用新型的安装齿条与认址片后的四级导轨示意图。
31.图中：1、二级导轨a，1-1、u形外轨a，1-2、内轨b，2、二级导轨b，2-1、u形外轨c，2-2、内轨d，3、二级导轨c，3-1、u形外轨e，3-2、内轨f，4、齿条a，5、齿条b，6、齿条c，7、电机a，7-1、
齿轮a，8、电机b，8-1、齿轮b，9、电机c，9-1、齿轮c，10、电机d，10-1、齿轮d，11、电机e，11-1、齿轮e，12、电机f，12-1、齿轮f，13、安装底板，14、认址片a，14-1、槽形光电传感器a，15、认址片b，15-1、槽形光电传感器b，16、认址片c，16-1、槽形光电传感器c，16-2、槽形光电传感器x，17、认址片d，17-1、槽形光电传感器d，17-2、槽形光电传感器y，18、认址片e，18-1、槽形光电传感器e，19、认址片f，19-1、槽形光电传感器f。
具体实施方式
32.下面参照图1-19，结合具体实例对本实用新型的具体实施方式做出说明。
33.本实用新型包括三个可双向拉伸的二级导轨a 1、二级导轨b 2，二级导轨c 3，二级导轨a 1 由u形外轨a 1-1 与内轨b 1-2构成，二级导轨b 2 由u形外轨c 2-1 与内轨d 2-2构成，二级导轨c 3 由u形外轨e 3-1 与内轨f 3-2构成 ， 将内轨b 1-2与u形外轨c 2-1固定在一起，内轨d 2-2与u形外轨e 3-1固定在一起，形成一个上、中、下三层可双向拉伸的四级导轨，是双深位货叉机构的机械部分，也称为货叉，所描述的上层导轨的伸出即是指u形外轨a 1-1的伸出 ，所描述的中层导轨的伸出即是指u形外轨c 2-1的伸出，所描述的下层导轨的伸出即是指u形外轨e 3-1的伸出，在u形外轨a 1-1一侧安装齿条a 4、另一侧安装认址片a 14、认址片b 15 ， 在u形外轨c 2-1一侧安装齿条b 5，另一侧安装认址片c 16 、认址片d 17，在u形外轨e 3-1一侧安装齿条c 6，另一侧安装认址片e 18 、认址片f 19，并通过内轨f 3-2将四级导轨固定在安装底板13上面。
[0034] 在安装底板13下面，垂直安装电机a 7、电机b 8、电机c 9，电机d 10、电机e 11、电机f 12，电机轴向上穿过安装底板13，电机上分别对应安装齿轮a 7-1、齿轮b 8-1、齿轮c 9-1，齿轮d 10-1，齿轮e 11-1，齿轮f 12-1，其中齿轮a 7-1、齿轮b 8-1与齿条a 4啮合，齿轮c 9-1、齿轮d 10-1与齿条b 5啮合，齿轮e 11-1、齿轮f 12-1与齿条c 6啮合。
[0035]
在安装底板13上，四级导轨安装有认址片的一侧，安装槽形光电传感器a 14-1、槽形光电传感器b 15-1、槽形光电传感器c 16-1、槽形光电传感器x 16-2，槽形光电传感器y 17-2，槽形光电传感器d 17-1，槽形光电传感器e 18-1、槽形光电传感器f 19-1，在四级导轨处于收合状态时， 认址片a 14 与槽形光电传感器a 14-1 、认址片b 15 与槽形光电传感器b 15-1相切合，认址片c 16 与槽形光电传感器c 16-1 、认址片d 17 与槽形光电传感器d 17-1相切合，认址片e 18 与槽形光电传感器e 18-1 、认址片f 19 与槽形光电传感器f 19-1相切合。
[0036]
当四级导轨在收合中位状态时，齿轮a 7-1、齿轮b 8-1与齿条a 4啮合，齿轮c 9-1、齿轮d 10-1与齿条b 5啮合，齿轮e 11-1、齿轮f 12-1与齿条c 6啮合，如图1所示。
[0037]
当四级导轨向某个方向做远深位工作伸出时，以图3至图8为例，从安装有齿条一侧看向左侧伸出，首先是齿轮a 7-1、齿轮b 8-1从俯视角度看，逆时针旋转，通过啮合齿条a 4，将上层导轨的u形外轨a 1-1推出，当认址片a 14与槽形光电传感器b 15-1相切合时，槽形光电传感器b 15-1发生信号，为上层导轨达到限位位置，此时齿轮a 7-1与齿条a 4仍处于啮合状态，齿轮b 8-1与齿条a 4已处于非啮合状态，如图3、图4所示。
[0038]
当上层导轨向左伸出已至限位时，此时齿轮c 9-1、齿轮d 10-1启动逆时针旋转，通过齿条b 5的啮合传动，将中层导轨推出，即u形外轨c 2-1推出，当认址片c 16与槽形光电传感器d 17-1相切合时，槽形光电传感器d 17-1发生信号，为限位位置，完成中层导轨的
推出，此时齿轮c 9-1与齿条b 5仍处于啮合状态，齿轮d 10-1与齿条b 5已处于非啮合状态，如图5、图6所示。
[0039]
当中层导轨推出到限位时，此时齿轮e 11-1、齿轮f 12-1启动逆时针旋转，通过齿条c6的啮合传动，将下层导轨推出，即u形外轨e 3-1推出，当认址片e 18与槽形光电传感器f 19-1相切合时，槽形光电传感器f 19-1发生信号，为限位位置，齿轮e 11-1、齿轮f 12-1停止运转，从而完成下层导轨的推出，此时齿轮e 11-1与齿条c 6仍处于啮合状态，齿轮f 12-1与齿条c 6已处于非啮合状态，如图7、图8所示，至此，已经完成了货叉的三级伸出，即完成了一个远深位的工作伸出操作。
[0040]
四级导轨的收回中位操作与上述分级推出操作类似，也是分级的拉回操作，只是拉回的操作是从下层导轨开始运行，针对以上所述远深位伸出的收回操作，齿轮e 11-1、齿轮f 12-1首先顺时针旋转，通过与齿条c 6啮合，首先将下层导轨拉回中位，当认址片e 18与槽形光电传感器e 18-1切合、认址片f 19与槽形光电传感器f 19-1切合时，为下层导轨拉回至中位限位，齿轮e 11-1、齿轮f 12-1停止运转，接下来开始将中层导轨拉回中位，齿轮c 9-1、齿轮d 10-1顺时针旋转，通过与齿条b 5啮合，将中层导轨拉回中位，当认址片c 16与槽形光电传感器c 16-1切合、认址片d 17与槽形光电传感器d 17-1切合时，为中层导轨拉回至中位限位，齿轮c 9-1、齿轮d 10-1停止运转，最后将上层导轨拉回中位，齿轮a 7-1、齿轮b 8-1顺时针旋转，通过与齿条a 4啮合，将上层导轨拉回中位，当认址片a 14与槽形光电传感器a 14-1切合、认址片b 15与槽形光电传感器b 15-1切合时，为上层导轨拉回至中位限位，齿轮a 7-1、齿轮b 8-1停止运转，至此，货叉已经完成了一个远深位伸出的收回操作。
[0041]
在货叉收回操作中，齿轮a 7-1、齿轮b 8-1 启动顺时针旋转时，齿轮c 9-1、齿轮d 10-1、齿轮e 11-1、齿轮f 12-1，也同时启动了顺时针旋转，但此时齿轮c 9-1、齿轮d 10-1、齿轮e 11-1、齿轮f 12-1与相应的齿条并未啮合，处于空转状态，在下层导轨拉回的过程中，齿轮c 9-1、齿轮d 10-1会逐渐与齿条b 5进入啮合，将中层导轨拉回中位，在中层导轨拉回中位的过程中，齿轮a 7-1、齿轮b 8-1 逐渐与齿条a 4进入啮合，将上层导轨拉回向中位。
[0042] 当认址片a 14与槽形光电传感器a 14-1、认址片b 15与槽形光电传感器b 15-1相切合时，上层导轨已拉回到中位，认址片c 16与槽形光电传感器c 16-1、认址片d 17与槽形光电传感器d 17-1相切合时，中层导轨已拉回到中位，认址片e 18与槽形光电传感器e 18-1、认址片f 19与槽形光电传感器f 19-1相切合时，下层导轨已拉回到中位，代表完成了货叉远深位伸出收回中位的操作。
[0043]
在双深位立体库堆垛机货叉的应用实践中，货叉远深位的总伸出长度大约是货叉收合长度的2.1至2.25倍左右，比如堆垛机货叉收合长度是1米，那么总伸出长度应该在2.1至2.25米，总长度大约在3.1米到3.25米左右，每个二级导轨的伸出长度约为收合长度的75%，三个二级导轨每个伸出75%，即可达到货叉远深位要求伸出2.1至2.25倍的要求，如图8所示，货叉近深位的总伸出长度大约是货叉收合长度的1.05至1.1倍左右，比如堆垛机货叉收合长度是1米，则近深位伸出长度大约在1.05米到1.1米左右，总长度大约在2.05米到2.10米左右，这个伸出长度是四级导轨的上、中两层导轨伸出长度的总和，下层导轨不需参与伸出，二级导轨的伸出长度约为收合长度的75%，因此可以设定上层导轨伸出约75%左右，
那么中层导轨只要伸出35%左右，这样就达到了货叉近深位伸出长度的要求，因此，本实用新型中为中层导轨认址片c 16、认址片d 17 增加了一组槽形光电传感器x 16-2、槽形光电传感器y 17-2，用于实现近深位伸出时中层导轨的限位，如图10所示。
[0044]
双深位立体库堆垛机货叉近深位的伸出与收回操作，基本上与远深位操作相似，也是由上到下分级推出，由下到上分级拉回，近深位的伸出的长度大约是远深位的一半左右，因此，只需要由上层、中层两级导轨来实现，不需要下层导轨的参与，上层导轨伸出长度约75%左右，由认址片a 14与槽形光电传感器b 15-1 相切合、认址片b 15与槽形光电传感器a 14-1 相切合来控制两个伸出方向的限位，中层导轨伸出长度约35%，由认址片c 16与槽形光电传感器x 16-2 相切合、认址片d 17与槽形光电传感器y 17-2 相切合来控制两个伸出方向的伸出限位，如图10所示。
[0045]
不同于传统双深位立体库堆垛机货叉使用一组电机动力，通过内部联动机构同时驱动上、中、下层导轨同步伸缩，本实用新型在上、中、下层导轨间没有齿轮、齿条联动机构，本实用新型中使用了六个电机，实际上电机a 7、电机b 8为同步控制运转电机，也是可以通过一个电机加皮带轮传动的方式来节省一个电机的，同样电机c 9、电机d 10为同步控制运转电机，电机e 11、电机f 12为同步控制运转电机，均可通过一个电机加皮带轮传动的方式来节省一个电机的，所以说本实用新型至少需要三个电机，少于三个驱动电机则不能实现本实用新型所述功能，本实用新型新增了两组电机动力，用分时、分级的推拉上、中、下层导轨，替代了复杂的齿轮、齿条等机械联动机构。
[0046]
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
[0047]
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

技术特征：
1.一种双深位齿轮齿条分级推拉式堆垛机货叉机构，其特征在于：包括一个可双向伸出的四级导轨，在四级导轨的一侧分别安装齿条a(4)、齿条b(5)、齿条c(6)，将四级导轨固定在安装底板(13)上，四级导轨的远深位工作伸出由一级、二级、三级导轨伸出的长度总和构成，近深位工作伸出由一级、二级导轨伸出的长度总和构成，电机a(7)安装齿轮 a(7-1)、电机b(8)安装齿轮b(8-1)与齿条a(4)啮合，推动实现一级导轨伸出与收回，电机c(9)安装齿轮c(9-1)、电机d(10)安装齿轮d(10-1)与齿条b(5)啮合，推动实现二级导轨伸出与收回，电机e(11)安装齿轮e(11-1)、电机f(12)安装齿轮f(12-1)与齿条c(6)啮合，推动实现三级导轨伸出与收回，从而完成双深位齿轮齿条分级推拉式堆垛机货叉机构的工作伸出与收回。2.根据权利要求1所述的一种双深位齿轮齿条分级推拉式堆垛机货叉机构，其特征在于：四级导轨由二级导轨 a(1)、二级导轨 b(2)、二级导轨 c(3)三个可双向拉伸的二级导轨固定在一起组成，二级导轨a(1)由u形外轨a(1-1)与内轨 b(1-2)组成，二级导轨b(2)由u形外轨c(2-1)与内轨d(2-2)组成，二级导轨c(3)由u形外轨e(3-1)与内轨f(3-2)组成，内轨b(1-2)与u形外轨c(2-1)固定，内轨d(2-2)与u形外轨e(3-1)固定，内轨f(3-2)固定在安装底板(13)上，在u形外轨 a(1-1)的一侧安装齿条a(4)，另一侧安装认址片a(14)、认址片b(15)，在u形外轨c(2-1)的一侧安装齿条b(5)，另一侧安装认址片c(16)、认址片d(17)，在u形外轨e(3-1)的一侧安装齿条c(6)，另一侧安装认址片e(18)、认址片f(19)，在四级导轨安装认址片一侧的安装底板(13)上，安装槽形光电传感器 a(14-1)、槽形光电传感器 b(15-1)、槽形光电传感器c(16-1)、槽形光电传感器x(16-2)、 槽形光电传感器y(17-2)、槽形光电传感器 d(17-1)、槽形光电传感器 e(18-1)、槽形光电传感器f(19-1)，在四级导轨收合时，认址片a(14)与槽形光电传感器 a(14-1)切合，认证片b(15)与槽形光电传感器b(15-1)切合，认址片 c(16)与槽形光电传感器c(16-1)切合，认址片 d(17)与槽形光电传感器 d(17-1)切合，认址片e(18)与槽形光电传感器 e(18-1)切合，认址片f(19)与槽形光电传感器f(19-1)切合。3.根据权利要求 2 所述的一种双深位齿轮齿条分级推拉式堆垛机货叉机构，其特征在于：四级导轨所包含的二级导轨a(1)、二级导轨b(2)、二级导轨c(3)的工作伸出限位，是可以进行调整的。

技术总结
本实用新型一种双深位齿轮齿条分级推拉式堆垛机货叉机构实现了一种货叉机构，包括可以双向滑出的四级导轨、齿条、认址片、安装底板、电机及齿轮、槽形光电传感器，将齿条、认址片分别安装在四级导轨外侧，将四级导轨、电机、槽形光电传感器固定在安装底板上，电机轴安装齿轮，分别与四级导轨外侧齿条啮合，认址片与槽形光电传感器切合，当货叉机构进行远深位工作伸出时，上层电机首先运转，将上层导轨推出，达到限位后，中层电机开始运转，将中层导轨推出，达到限位后，下层电机运转，将下层导轨推出到限位，从而完成远深位伸出操作，收回时运行时序相反，货叉的近深位工作伸出与收回由上层和中层导轨完成，其原理与远深位操作类似。其原理与远深位操作类似。其原理与远深位操作类似。


技术研发人员：刘宇鑫
受保护的技术使用者：沈阳博汇科技有限公司
技术研发日：2022.12.25
技术公布日：2023/8/26