阅读说明：本技术 一种适用于不同维度弯轨的轨道小车 (Small rail car suitable for curved rail of different dimensions ) 是由 陶卫军 吴杰 张浩志 石胜 于 2020-04-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种适用于不同维度弯轨的轨道小车,包括水平驱动模块、轨道、小车箱体,还包括垂直驱动模块、导向模块；水平驱动模块、垂直驱动模块均采用齿形链传动,且均与小车箱体相连水平驱动模块用于驱动小车在平面直线或圆弧轨道进行前进和后退；垂直驱动模块用于驱动小车沿轨道的爬坡；垂直驱动模块设有检测模块,用于检测小车是否进入和驶出爬坡阶段,实现水平驱动模块与垂直驱动模块切换；垂直驱动模块与小车箱体之间设有竖直方向的弹性补偿模块；小车箱体上端前后两侧分别设有导向模块；导向模块通过弧形导轨副与小车箱体相连；两个弧形导轨副相对设置,且具有相同的圆心。本发明具有很好的弯轨通过性和爬坡功能,实现多维度运输。(The invention discloses a rail trolley suitable for curved rails with different dimensions, which comprises a horizontal driving module, a rail, a trolley box body, a vertical driving module and a guiding module, wherein the rail trolley comprises a rail and a rail guide rail; the horizontal driving module and the vertical driving module are both driven by tooth-shaped chains and are connected with the trolley box body, and the horizontal driving module is used for driving the trolley to move forwards and backwards on a plane straight line or an arc track; the vertical driving module is used for driving the trolley to climb along the track; the vertical driving module is provided with a detection module for detecting whether the trolley enters and exits a climbing stage or not so as to realize the switching between the horizontal driving module and the vertical driving module; an elastic compensation module in the vertical direction is arranged between the vertical driving module and the trolley box body; the front side and the rear side of the upper end of the trolley box body are respectively provided with a guide module; the guide module is connected with the trolley box body through an arc-shaped guide rail pair; the two arc-shaped guide rail pairs are oppositely arranged and have the same circle center. The invention has good curved rail trafficability and climbing function, and realizes multi-dimensional transportation.)

一种适用于不同维度弯轨的轨道小车

技术领域

本发明属于悬挂式轨道小车领域，特别是一种适用于不同维度弯轨的轨道小车。

背景技术

随着机器人技术的不断发展，巡检机器人在各领域中的应用越来越广泛。其中巡检轨迹相对固定的轨道小车相对使用较多，常搭载各类传感器应用于检测、传输等多种场合。由于使用场合的不同，轨道小车不仅需要适用直线轨道，也需要适用弯轨。目前很多小车需要设计专门的辅助转弯的机构，结构复杂冗长，而且在转弯半径较小的圆弧轨道上运行时容易出现啃轨、难以转弯和卡死的现象，其主要原因在于在转弯半径较小的圆弧轨道上运行时，由于前轮和后轮接触点处轨道切线方向夹角较大，导致前轮和后轮与轨道的接触状态改变，轮沿容易摩擦轨道边缘甚至卡死。为了使轨道小车更加轻巧，能够具有良好的弯轨通过能力，必须考虑对轨道小车进行结构设计。

申请号201720773824.1中国专利提出了一种行走机构，该结构设计采用前后导向机构以实现小车通过圆弧弯轨，前后导向机构通过轴承座安装在底板上，可绕自身转动，驱动机构安装在滑块上，滑块可以在底板上左右移动，当进入弯道时，前后导向机构可以转动以此适应轨道，同时驱动机构左右移动防止卡死。该发明中，前后导向机构的转动中心连线固定，代表小车前进方向，直线轨道处，其中心点连线即沿轨道中心线，此时驱动模块位置不变能保持小车顺利通行；进入弯轨时，前后导向机构的转动中心连线位于圆弧轨道的两点，此时如果驱动模块位置不变，则小车会卡死，因此该结构设计将驱动模块固定在滑块上，可以在底板上左右移动，但是实际上刚进入弯道时，前导向机构进入弯轨，后导向机构还在直轨，此时要想保持小车运动不卡死，不仅需要驱动模块相对小车左右移动还需要有一定转动，驱动轮才能始终贴合在轨道外表面，但是该机构并不能实现，且驱动模块来回移动，固定在上面的电机也会带来一定隐患，因此这些装置在轨道小车运用上存在很大的局限性。

同时这些设计多数只能适用于平面传动，但是由于使用场合的不同，某些时刻需要小车能够上升下降，进行多维度的运动，而这些设计并不适用，使得轨道小车的使用实用性大大减少。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于不同维度弯轨的轨道小车，以轨道小车不仅能在平面内的直线或圆弧轨道进行移动，还能进行爬坡，实现多维度运输。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种适用于不同维度弯轨的轨道小车，包括水平驱动模块、轨道、小车箱体，还包括垂直驱动模块、导向模块；

所述水平驱动模块、垂直驱动模块均采用齿形链传动，且均与小车箱体相连；所述水平驱动模块用于驱动小车在平面直线或圆弧轨道进行前进和后退；所述垂直驱动模块用于驱动小车沿轨道的爬坡；所述垂直驱动模块设有检测模块，用于检测小车是否进入和驶出爬坡阶段，实现水平驱动模块与垂直驱动模块电机的切换；所述垂直驱动模块与小车箱体之间设有竖直方向的弹性补偿模块，使得小车进入弯轨运动过程中，垂直驱动模块可相对小车箱体上下移动；所述小车箱体上端前后两侧分别设有导向模块，所述导向模块用于小车传动以及进入圆弧弯轨的导向辅助；所述导向模块通过弧形导轨副与小车箱体相连；两个弧形导轨副相对设置，且具有相同的圆心。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：

(1)本发明结构简单，不需要额外的机构就可以进行平面移动以及爬坡移动，实现多维度的运输功能，水平和垂直两个方向的传动采用两套独立的驱动系统，不会相互干扰。传动部分采用齿形链传动，传动方式平稳安全高效。

(2)水平进入弯轨时，前后导向模块可以在圆弧形滑轨上移动，进入弯轨部分中，前后导向模块依次发生偏移，就可以在弯道处实现稳定导向，整体结构精巧，高效且轨道适应性好。

附图说明

图1为本发明轨道小车在轨道上的右侧安装示意图。

图2为本发明轨道小车在轨道上的左侧安装示意图。

图3为本发明轨道小车的水平驱动模块结构示意图。

图4为本发明轨道小车的垂直驱动模块结构示意图。

图5为本发明前后导向模块的结构示意图。

图6为本发明导轨的结构示意图。

图7为本发明小车箱体结构示意图。

图8为本发明前后导向模块上的弧形滑轨滑块在小车上安装分布示意图。

图9为本发明轨道小车在爬坡时刚进入弯轨时的示意图。

图10为本发明轨道小车在平面转弯时进入弯轨时的示意图。

具体实施方式

结合图1、2，本发明公开了一种适用于不同维度弯轨的新型轨道小车，包括水平驱动模块A、垂直驱动模块B、导向模块C、工字形的轨道D、小车箱体E；

所述水平驱动模块A、垂直驱动模块B均采用齿形链传动，水平驱动模块A驱动小车在平面直线或圆弧轨道进行前进后退；垂直驱动模块B驱动小车实现斜面爬坡功能；所述导向模块C为2组且结构相同，两组导向模块C分别位于小车前后设置。起辅助小车传动以及进入圆弧弯轨的作用。

所述小车箱体E，包括前后固定架E-1、储物箱E-2、底板E-3、连接板E-4、滑块E-5、直线滑轨E-6；所述前后固定架E-1和储物箱E-2固定在一起，两个直线滑轨E-6分别固定安装在前后固定架E-1内侧，底板E-3上前后均固定有连接板E-4，连接板E-4与对应侧滑块E-5固定，底板E-3下方与储物箱E-2之间安装有弹簧。

所述轨道D，包括轨道本体D-1、水平传动齿形链D-2、垂直传动齿形链D-3；所述水平传动齿形链D-2安装在轨道本体一侧的侧面上，垂直传动齿形链D-3安装在另一侧的下底板上表面上。

结合图3、4，所述水平驱动模块A包括电机架A-1、电机A-2、联轴器A-3、转接轴A-4、离合器A-5、大带轮A-6、皮带A-7、小带轮A-8、安装架A-9、传动轴A-10、齿形链链轮A-11、辅助导向轮A-12；

所述电机架A-1、安装架A-9均固定安装在小车箱体E的底板E-3上；所述电机A-2固定在电机架A-1上，通过联轴器A-3与连接轴A-4连接；连接轴A-4通过离合器A-5与大带轮A-6相连，所述大带轮A-6通过皮带A-7传动带动小带轮A-8，齿形链链轮A-11与小带轮A-8相连，并与固定在轨道侧端上的水平传动齿形链D-2啮合，齿形链链轮A-11转动带动小带轮A-8转动，实现水平传动；所述小带轮A-8通过转轴与安装架A-9相连；所述安装架A-9上设有辅助导向轮A-12，辅助导向轮A-12支撑在轨道上，对小车运行起导向作用。

所述垂直驱动模块B总体结构与水平驱动模块结构相同，均采用电机驱动，经带轮传动带动齿形链链轮与齿形链啮合，实现小车传动。不同在于垂直驱动模块B在安装架B-9上装有传感器，作为检测模块用于检测小车的倾斜角度，当检测到小车进入与驶出爬坡阶段，实现水平驱动模块A与垂直驱动模块B电机的切换。

所述垂直驱动模块B包括电机架B-1、电机B-2、联轴器B-3、转接轴B-4、离合器B-5、大带轮B-6、皮带B-7、小带轮B-8、安装架B-9、传动轴B-10、齿形链链轮B-11、辅助导向轮B-12、传感器B-13；

所述电机架B-1、安装架B-9均固定安装在小车箱体E的底板E-3上；所述电机B-2固定在电机架B-1上，通过联轴器B-3与连接轴B-4连接；连接轴B-4通过离合器B-5与大带轮B-6相连，所述大带轮B-6通过皮带B-7传动带动小带轮B-8，齿形链链轮B-11与小带轮B-8相连，并与固定在轨道上的垂直传动齿形链D-3啮合，齿形链链轮B-11转动带动小带轮B-8转动，实现斜面爬坡传动；所述小带轮B-8通过转轴与安装架B-9相连；所述安装架B-9上设有辅助导向轮B-12，辅助导向轮B-12与轨道D侧端滚动接触。

结合图5、10，所述导向模块C为两组且结构相同，所述导向模块C包括导向模块支架C-1、下连接轴C-2、传动轮C-3、下导向轮C-4、上连接轴C-5、上导向轮C-6、弧形滑轨C-7、滑块C-8；

所述滑块C-8固定在机构支架C-1下端，并与固定在小车箱体E上的弧形滑轨C-7配合；所述机构支架C-1为U形框架结构，机构支架C-1中间左右两侧均连接有下连接轴C-2；所述传动轮C-3转动连接在下连接轴C-2上；两个传动轮C-3位于导轨D左右两侧，且与轨道D下底板上表面相滚动接触；连接轴C-2端部转动连接有下导向轮C-4，两个下导向轮C-4位于导轨D左右两侧，且与轨道D侧端面滚动接触；下导向轮C-4轴向垂直于传动轮C-3轴向；所述机构支架C-1上部左右两侧均连接有上连接轴C-5；所述上导向轮C-6转动连接在上连接轴C-5上；两个上导向轮C-6位于导轨D左右两侧，且与轨道D上顶板下表面滚动接触；上导向轮C-6轴向平行于传动轮C-3轴向。所述弧形滑轨C-7为圆弧形，两组弧形滑轨C-7相对设置，具有相同的圆心，两组弧形滑轨C-7分别位于小车前后设置。

当小车在水平面上运动时，直线导轨部分，水平驱动模块A驱动小车前进，前后导向模块C位于弧形滑轨C-7中间位置，辅助小车前进，同理后退亦然；之后小车进入圆弧弯轨时，由于水平驱动模块A在平面上相对小车固定，小车方向垂直于水平驱动模块与轨道D左右接触点的连线，此时前导向模块C先进入，受力发生偏移，随着小车前进在弯曲滑轨D处产生一定转动，保持前导向模块始终紧贴轨道进行运动，此时水平驱动模块仍在直线轨道处，不发生偏移，之后水平驱动模块A进入弯轨部分，同前导向模块C相同，受力发生偏移，随着小车前进在弧形滑轨C-7处产生一定转动。整个过程小车方向都垂直于轨道圆弧中心线，水平驱动模块A相对于小车位置固定，并不需要发生移动或者转动，因此进入弯轨并不会卡死，整个运动过程平稳顺利。

结合图3、4、5、6、7、9，当小车要进行爬坡时，此时水平驱动模块A暂停工作，垂直驱动模块启动。爬坡时的轨道由水平轨道与斜面轨道相连，连接处的轨道为圆弧形。此时前后导向模块C位于弧形滑轨C-7中间位置，并不会左右转动，因此前后导向模块C中心连线代表小车方向，当前导向模块C进入爬坡弯轨时，前导向模块C位置升高，中心连线发生倾斜不在水平，代表当前小车方向慢慢倾斜，此时传动轮C-3与轨道D相接触，上导向轮C-6与轨道D脱离接触，之后垂直驱动模块B的齿形链链轮B-11以及后导向模块C依次进入弯轨，运动过程中，垂直驱动模块B相对小车需要一定上下移动，因此设计了直线滑轨E-6、滑块E-5以及弹簧，使得垂直驱动模块在运动时候不会卡死。

综上所述，在水平驱动模块A、垂直驱动模块B、前后导向模块C、轨道D、小车箱体E共同作用下，通过电机驱动带动齿形链传动，使得轨道小车可以沿轨道在固定轨迹上前进后退，不仅能在平面上通过直线轨道以及圆弧弯轨，也能进行爬坡运动，实现多维度运输。水平面上通过圆弧弯轨时，仅需要前后导向模块在圆弧形滑轨上产生一定移动即可实现，不需要驱动模块发生移动。进行爬坡时，仅仅需要垂直驱动模块相对小车上下移动即可实现。