一種智能空中軌道載物小車傳輸系統的制作方法

本實用新型公開一種智能空中軌道載物小車傳輸系統，按國際專利分類表(IPC)劃分屬于軌道物流傳輸技術領域，尤其是涉及一種有軌空中小車智能物流系統。

背景技術：

軌道式物流傳輸系統可應用在醫院、工業、圖書館等場所、是在計算機控制下，利用智能載物軌道小車（TVS）在專用軌道上傳輸物品。現有一種軌道物流系統，通過自驅動的載物小車在一個由鋁制軌道和轉軌器組成的網絡上運行從而完成物品的傳送任務；軌道內的三根接觸式銅條用以提供智能軌道載物小車的供電和通訊控制；軌道路徑提供完整的載物小車行駛路徑，包括轉軌器、隔離門等，現有空中軌道小車傳輸系統的缺陷如下：

1.適用性差：目前，軌道小車載重量輕，一般只能到達10~15Kg；箱體體積小；在醫院使用時，小車不能區分潔凈物品和污染物品，容易造成二次污染；適應性差，小車不能實現水平和垂直方向上進行自動變速，以提供在垂直運輸時需要大扭矩和水平方向需要高速的變換。

2.不安全：軌道布置在人員接觸到的地方，容易造成人員觸電，同時不能規避金屬物品掉入軌道，造成系統短路故障；另外現有空中軌道為連續軌道，防火門和防風門不能完全封閉而達到防火標準要求，在水平軌道與垂直軌道結合時連接采用彎軌，彎軌連接占用空間大。

3.效率低：工作站進行貨物的收發，小車需要等待操作人員卸完貨才能進行下一個工作，不能實現多收和多發功能，小車的運行效率低。

4.不智能：不可以使小件物品實現全自動的輸送，不可以從倉庫自動提取通過軌道傳輸到收發站，不可以實現物料的智能傳輸和智能揀選功能。

5.不節能：采用低壓直流電機，控制不精準，小車為一體式結構，空車運行時小車需要一直背負箱體的重量運行，不節能環保。

6.維護成本高：采用銅軌驅動及通訊，容易產生銅軌的磨損，產生大量灰塵，造成通訊故障和重金屬污染，需要每周進行軌道清理和維護，維護成本高。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本實用新型提供了一種智能空中軌道載物小車傳輸系統。

為達到上述目的，本實用新型是通過以下技術方案實現的：

一種智能空中軌道載物小車傳輸系統，包括設置在空中的水平軌道和豎直軌道及軌道上配合的軌道小車，水平軌道為一層以上，豎直軌道將各層水平軌道連接形成傳輸路線，豎直軌道與每層水平軌道結合處設有垂直翻軌換軌器以使軌道小車在豎直軌道與水平軌道之間轉換運輸，所述的軌道小車包括底盤和箱體，箱體與底盤自動鎖扣或解扣形成車箱分離結構，底盤上設有一級減速器和二級變速機構，一級減速器的一輸出端連接水平驅動膠輪用于驅動軌道小車在水平方向上高速運行，一級減速器與二級變速機構連接實現兩次減速，二級變速機構的輸出端用于驅動豎直軌道上小車以提供大扭矩的驅動力。

進一步，所述軌道小車與水平軌道或豎直軌道采用滑觸線直流供電，底盤上設有集電器、交流伺服電機及直流轉交流的伺服驅動器，集電器從滑觸線進行取電并通過直流轉交流的伺服驅動器及控制主板控制交流伺服電機運轉，輸出恒定大扭矩，交流伺服電機的輸出端連接一級減速器，一級減速器具有兩個輸出端，其中一個輸出端連接水平驅動膠輪，一級減速器另一輸出端連接二級變速機構。

進一步，所述底盤上設有車箱鎖緊機構以與箱體鎖扣連接，車箱鎖緊機構解鎖時箱體與底盤分離，底盤兩側設有四個承載導向輪來進行承載和導向，底盤前后端設有防撞機構，防撞機構彈力連接固定有底盤上，軌道小車的二級自動變速機構為齒輪組減速機構，齒輪組減速機構的輸出齒輪與垂直軌道上的齒條嚙合以驅動軌道小車實現大扭矩的動力供給。

進一步，所述垂直翻軌換軌器包括活動軌，活動軌與豎直軌道或水平軌道配合形成豎向位和水平位，豎直軌道的數量Ｍ>１根，水平軌道與豎直軌道對應布設，活動軌在豎向位和水平位切換完成翻軌作業，活動軌換軌是通過以下其中一種方式實現：

（１）、豎向位設有兩個以上的工位，活動軌在豎向位的工位之間實現換軌并與相對應的豎軌配合；

（２）、水平位設有兩個以上的工位，活動軌在水平位的工位之間實現換軌與對應的平軌配合。

進一步，所述豎直軌道設有第一豎軌和第二豎軌，水平軌道設有第一平軌和第二平軌并與豎軌對應配合，活動軌設有第一活動軌，豎向位設有兩個以上工位分別與第一豎軌和第二豎軌配合成豎向軌道，第一活動軌通過中央控制系統控制在兩工位換軌的同時進行翻軌切換到水平位以對接相配合的第一平軌或第二平軌，活動軌換軌和翻軌是通過相連接的橫移機構和翻轉機構實現。

進一步，所述活動軌為第一活動軌和第二活動軌，豎直軌道設有第一豎軌和第二豎軌，水平軌道設有第一平軌和第二平軌并與豎軌對應配合，豎向位設有三個工位，豎向位其中的兩個工位分別與第一豎軌和第二豎軌配合成豎向軌道，豎向位的另一個工位是空補位，第一活動軌和第二活動軌通過中央控制系統控制在豎向位橫移換軌的同時進行翻軌切換到水平位以對接相配合的第一平軌或第二平軌，活動軌橫移換軌和翻軌是通過相連接的橫移機構和翻轉機構實現。

進一步，豎直軌道與每層水平軌道結合處水平位設有防火門，防火門關閉時確保活動軌處于豎向位，防火門對應的水平軌道設為安全區，軌道小車不能停在安全區以確保防火門在任何時間關閉，防火門的控制電源是備用電源。

進一步，所述水平軌道設置在樓層天花板下側，水平軌道下面設有收發工作站用于自動多收多發軌道小車分離后箱體，該工作站包括上下貨區和存儲區，工作站內設有升降機構用于將車箱從軌道小車取下并輸送到存儲區疊放，車箱上設有身份識別標簽，存儲區設有標簽讀取器以讀取車箱及箱內物品信息并傳送給服務器，服務器的人機交互液晶屏設在收發工作站上用于查詢和顯示工作站內的箱體和箱體內物品信息，并能通過人機交互液晶屏進行任務的接收和發送任務請求。

進一步，所述收發工作站包括發送工作區和接收工作區，發送工作區和接收工作區內裝有紫外線集中消毒裝置，在發送工作區裝有稱重臺防止小車超載，所述收發工作站設在水平軌道末端時，水平軌道末端的延長段作為臨停或空車暫存區；收發工作站設置在水平軌道起端與末端之間作為通過站點，軌道小車的車箱實現即停即下貨、即上貨即走。

進一步，所述水平軌道配合有水平換軌器或水平旋移軌器用于將軌道小車切換到目標軌道，水平換軌器包括用于承載軌道小車的設備支架，設備支架上驅動電機通過傳動機構與中繼軌道的移動機構連接，軌道小車通過中繼軌道實現換軌。

本實用新型軌道小車采用兩級減速實現水平高速驅動和豎直大扭矩驅動的雙重要求，水平軌道布置在天花板下方，軌道采用滑線式直流供電技術，維護保養便捷，安全性能高，；水平軌道配合的收發工作站，實現多收和多發功能，軌道小車永不停歇的進行物料的搬運，提高設備的運行效率。

附圖說明

圖1是本實用新型系統實施例示意圖。

圖2是本實用新型軌道小車底盤示意圖。

圖3是本實用新型軌道小車底盤結構圖。

圖4是本實用新型軌道小車底盤另一結構圖。

圖5是本實用新型垂直翻軌換軌器示意圖。

圖6是本實用新型收發工作站一示意圖。

圖7是本實用新型收發工作站另一示意圖。

圖8是本實用新型水平旋移軌器示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步說明：

實施例：請參閱圖1至圖７，一種智能空中軌道載物小車傳輸系統，包括水平軌道１和豎直軌道２及軌道上配合的軌道小車３，水平軌道１為一層以上，與應用樓層配合并設置于各樓層的空中即天花板下，一般是人夠不到位置，可以一層、二層或多層，豎直軌道２將各層水平軌道連接形成傳輸路線，豎直軌道２與每層水平軌道１結合處設有垂直翻軌換軌器４以使軌道小車３在豎直軌道２與水平軌道１之間轉換運輸，所述的軌道小車３包括底盤31和箱體32或車箱，箱體32與底盤31自動鎖扣或解扣形成車箱分離結構，底盤31上設有一級減速器33和二級變速機構34，一級減速器33的一輸出端連接水平驅動膠輪35用于驅動軌道小車在水平方向上高速運行，一級減速器33與二級變速機構34連接實現兩次減速，二級變速機構35的輸出端用于驅動豎直軌道上小車以提供大扭矩的驅動力。如圖２、３、４所示，軌道小車3與水平軌道或豎直軌道采用滑觸線直流供電，底盤31上設有集電器36、交流伺服電機37及直流轉交流的伺服驅動器38，集電器36從滑觸線進行取電并通過直流轉交流的伺服驅動器38及控制主板39控制交流伺服電機37運轉，輸出恒定大扭矩，交流伺服電機37的輸出端連接一級減速器33，一級減速器具有兩個輸出端，其中一個輸出端連接水平驅動膠輪，一級減速器另一輸出端連接二級變速機構。底盤31上設有車箱鎖緊機構310或磁力鎖或智能鎖以與車箱或箱體鎖扣連接，車箱鎖緊機構或磁力鎖或智能鎖解鎖時車箱與底盤31分離，車箱鎖緊機構可以是電控機械鎖等，底盤31兩側設有四個承載導向輪311來進行承載和導向，底盤31前后端設有防撞機構312，防撞機構彈力連接固定有底盤上，軌道小車的二級變速機構34為齒輪組減速機構，齒輪組減速機構的輸出齒輪與垂直軌道上的齒條嚙合以驅動軌道小車實現大扭矩的動力供給。

請參閱圖１及圖５，本實用新型中采用的垂直翻軌換軌器４包括活動軌41，活動軌41與豎直軌道2或水平軌道1配合形成豎向位和水平位，豎直軌道的數量Ｍ>１根，實施例中為２根豎直軌道，分別為下行軌和上行軌，水平軌道與豎直軌道對應布設，活動軌41在豎向位和水平位切換完成翻軌作業，活動軌41換軌是通過以下其中一種方式實現：

（１）、豎向位設有兩個以上的工位，活動軌在豎向位的工位之間實現換軌并與相對應的豎軌配合；

（２）、水平位設有兩個以上的工位，活動軌在水平位的工位之間實現換軌與對應的平軌配合。

請參閱圖５，本實用新型豎直軌道2設有第一豎軌21和第二豎軌22，水平軌道設有第一平軌11和第二平軌12并與豎軌對應配合，活動軌41設有第一活動軌，豎向位設有兩個以上工位分別與第一豎軌和第二豎軌配合成豎向軌道，第一活動軌通過中央控制系統控制在兩工位換軌的同時進行翻軌切換到水平位以對接相配合的第一平軌或第二平軌，活動軌41換軌和翻軌是通過相連接的橫移機構和翻轉機構實現。

根據設計不同，本實用新型的活動軌為第一活動軌和第二活動軌，豎直軌道設有第一豎軌和第二豎軌，水平軌道設有第一平軌和第二平軌并與豎軌對應配合，豎向位設有三個工位，豎向位其中的兩個工位分別與第一豎軌和第二豎軌配合成豎向軌道，豎向位的另一個工位是空補位，第一活動軌和第二活動軌通過中央控制系統控制在豎向位橫移換軌的同時進行翻軌切換到水平位以對接相配合的第一平軌或第二平軌，活動軌橫移換軌和翻軌是通過相連接的橫移機構和翻轉機構實現。

請參閱圖１，本實用新型豎直軌道２與每層水平軌道1結合處水平位設有防火門5或防風門，防火門5或防風門關閉時確保活動軌處于豎向位，防火\風門對應的水平軌道設為安全區，軌道小車3不能停在安全區以確保防火\風門在任何時間關閉，防火\風門的控制電源是備用電源。豎直軌道2設置在豎井6內，水平軌道1設置在樓層天花板下側，水平軌道1下面設有收發工作站7用于自動多收多發軌道小車分離后箱體，收發工作站7包括上下貨區和存儲區，工作站內設有升降機71構用于將車箱從軌道小車取下并輸送到存儲區疊放，車箱或箱體32上設有身份識別標簽，存儲區設有標簽讀取器以讀取車箱及箱內物品信息并傳送給服務器，服務器的人機交互液晶屏72設在收發工作站一側用于查詢和顯示工作站內的箱體和箱體內物品信息，并能通過人機交互液晶屏進行任務的接收和發送任務請求。

圖６是一種收發混合設計方案，工作站頂部開口為上下貨區，工作站側面為帶電子鎖的開關門，工作站內升降機構71的工作臺上設有電子稱72，圖７中收發區分離，即收發工作站包括發送工作區74和接收工作區75，發送工作區和接收工作區內裝有紫外線集中消毒裝置，在發送工作區裝有稱重臺73防止小車超載，所述收發工作站7設在水平軌道末端時，水平軌道末端的延長段作為臨停或空車暫存區701；收發工作站7設置在水平軌道起端與末端之間作為通過站點，軌道小車的車箱實現即停即下貨、即上貨即走。

本實用新型的水平軌道1配合有水平換軌器8或水平旋移軌器9用于將軌道小車切換到目標軌道。其中的水平換軌器可以是２位１軌或３位１軌或４位１軌等不同規格，水平換軌器包括用于承載軌道小車的設備支架，設備支架上驅動電機通過傳動機構與中繼軌道的移動機構連接，軌道小車通過中繼軌道實現換軌。目前，在交叉路口處或十字路口需要4~6根軌道并排布置并采用水平換軌器及彎軌配合，從而產生空間安裝尺寸大問題，而采用水平旋移軌器配合時，大大降低布置空間的寬度,如圖１、圖８所示。本實用新型水平旋移軌器9包括底座91，底座91上設有旋轉盤92，旋轉盤92通過橫移機構93與中轉軌94連接，底座具有四個側面并配合相垂直的1或２根平軌，中轉軌能旋轉并平移而對接目標平軌實現垂直方向軌道間切換，旋轉盤92是由旋轉電機齒輪920帶動，橫移機構是絲桿與滑塊配合，滑塊與中轉軌連接，絲桿由橫移電機930驅動。

圖１中示出的是一種空中軌道物流輸送系統示意圖，圖中實線車箱為裝物品料箱，虛線車箱為空箱。

本實用新型應用于醫院智能軌道小車傳輸系統，通過特定的軌道連接設在各臨床科室和各病區的物流傳輸站點，由運載小車沿著固定的軌道運輸，實現臨床科室之間、病區之間、醫技科室之間、醫院管理部門之間立體、點到點的物品傳輸。智能化的自驅動小車可以用來傳送藥品、IV輸液包、血液、檢驗標本、組織切片、化驗報告、X光片等, 真正做到了“人物分流”，優化了醫院內部物流的管理，提高病患就醫滿意度。

本實用新型智能空中軌道載物小車系統是由收發站、軌道、水平換軌器、垂直換軌翻軌器、小車底盤、小車箱體、空載區、臨停區、防火門和防風門等組成，通過中央控制系統進行小車路徑規劃和物品的傳輸。所有運行線路由運行軌道進行搭建，軌道上方開有口為安裝小車的預留了空間，使得小車的安裝方便，提高了安裝的方便性；軌道布置在天花板的下端；軌道內部布置有滑觸線供電線路，防止人員接觸；在水平上的軌道由水平彎軌、水平直軌和水平換軌器組成；在垂直方向由直軌和垂直換軌翻軌器構成，通過翻軌器實現垂直軌道與水平軌道進行切換（可實現井道安裝尺寸小的要求），小車在系統軌道內進行運行。

軌道小車的小車底盤由小車底座（機架）、無線發射模塊、光電開關、限位開關、下位機控制模塊、伺服電機驅動器、伺服電機、編碼器、集電器等組成，小車底盤與車箱連接機構，小車底盤在軌道內進行運行，小車底盤的驅動伺服電機是帶制動，可以在物品超載或者系統突然斷電的情況下，小車仍然能停留在垂直軌道處，而不會在重力作用下滑落下來，避免造成不必要的事故。軌道小車采用感應開關在小車未接觸障礙物的情況下就可以減速停止，盡可能避免撞擊沖擊力，對運輸物品起到了很好的安全保護作用。

小車箱體或車箱是用于承載貨物的載具，在箱體上布置有可讀寫的RFID芯片，方便識別箱體里面的物品及箱體信息。小車箱體裝完貨物后放入發送工作站，發送工作站通過升降機構，把箱體運送到小車底盤底部，通過小車底盤的鎖緊機構把箱體固定在小車底盤上，上位機下達指令，通過無線信號傳輸到小車底盤的控制驅動模塊，把小車運送到目的地接收站點，接收站點自動把箱體卸載存儲。

換向器或水平換軌器：包括用于承載整個軌道小車的設備支架，設備支架上驅動電機通過傳動機構與中繼軌道的移動機構連接，小車通過中繼軌道實現換軌。

工作站、空載區和臨停區：接收工作站能夠在垂直方向接收過來小車分離的箱體，能夠連續多收；需要占用空間小；能夠識別箱體的信息；發送工作站能夠在垂直方向傳輸，發動工作站可以連續多發；能夠識別箱體的信息。同時在發送工作站和接收工作站內裝有紫外線集中消毒裝置，在發送工作站裝有稱重臺，防止小車超載。

防火和防風門：防火門的類型有單軌側滑式，單軌下落式，雙軌側滑式和雙軌下落式；在運作過程中，傳輸系統和防火門之間的相互作用必須確保防火門的關閉不會被通過的智能空中軌道載物小車所阻礙。為此，在防火門下方的一小段軌道被指定為安全區。安全區是指位于防火門前面和后面所包括的空間，運載小車在任何情況下都不可以停在安全區，確保防火門可以在任何時間關閉。安全區的控制有如下功能：在運載小車進入安全區之前，停下運載小車；分離運載小車，讓它們一輛一輛地通過安全區；只要在安全區內有運載小車，就會延遲關閉防火門；如果運載小車有可能在安全區停下，它就會阻止該運載小車進入。防火門的控制電源是由備用電池提供的。萬一中心電源停電，防火門區域由于有電池供應而不會出現中斷。（電池處于充電狀態）。這樣可以確保支撐磁體不會釋放防火門，而直到智能空中軌道載物小車安全通過才會關閉防火門。

本實用新型采用運行軌道和軌道小車底盤，智能載物箱與小車分離，采用低壓直流供電交流伺服電機，低壓直流小于120V，安全滑觸線取電，可實現載重量大，體積大及運行速度快，本實用新型智能空中軌道載物小車特點：

a.安全：軌道布置在天花板下方，人員接觸不到軌道，防止觸電和設備短路；采用滑線式直流供電技術，維護保養便捷；采用車箱分離技術，避免箱體物品的交叉感染；采用站點集中消毒，使用更安全。

b.高效：自動收發工作站進行貨物的收發，可實現多收和多發功能，小車永不停歇的進行物料的搬運，提高設備的運行效率；采用伺服驅動技術，提供大驅動力，可以運載額定載重30Kg；采用自動變速技術,水平額定車速1.5m/s,水平最大車速可達2m/s，垂直車速可達0.4m/s，運行速度快，效率高。

c.智能：可以實現靜配和藥品全自動化運送；智能儲物箱從藥房或靜配中心等場所自動裝卸物品，通過軌道傳輸到收發站，操作員通過指令從智能站點刷卡取出儲物箱里所需物品（在工業領域，可以實現物料的智能傳輸和智能揀選功能）；采用自動升降技術，實現收發站實現自動多收和多發功能的應用；采用三維仿真與實時顯示技術，實現模擬仿真和設備控制及調度。

d.柔性：傳輸軌道和收發工作站根據實際需求進行擴充和配置，也可與自動化藥房和自動化靜配進行無縫自動存取，適合柔性化的工作；采用自動翻軌技術，實現垂直軌道與水平軌道運輸方式切換，解決井道安裝尺寸大的問題；采用翻軌和自動開閉門技術，實現防火門與防風門的應用。

f.節能：采用交流伺服電機，控制精準，空車運行重量輕，節能環保。

g.技術領先：采用首創的技術方案，實現多項高新技術的應用與集成，解決目前軌道小車的載重量輕、等待時間長、潔凈與污物箱體不能區分，交叉感染、成本高等痛點，提高用戶體驗滿意度。

以上所記載，僅為利用本創作技術內容的實施例，任何熟悉本項技藝者運用本創作所做的修飾、變化，皆屬本創作主張的專利范圍，而不限于實施例所揭示者。