[0001] 本发明涉及一种履带式车辆，特别是天花板车辆，其被构造为用于以悬挂方式行进，例如在天花板结构处头向前行进。此外，本发明还涉及一种用于悬挂(特别是挂接)和可选地也主动地驱动这种履带式车辆的方法。特别地，本发明涉及根据所附独立权利要求的特征的装置和方法。

[0002] 在现有技术中，在提供在崎岖地形中也应当能够确保预先限定行进运动的车辆的情况下或在具有不可预测反作用力或处于高倾斜度或甚至在高架设置的情况下已经建立了多种设计理念。本发明侧重于偏离车辆或运输媒介应该以预先限定方式与预先限定结构或地下设施接合或相互作用的构思的那些理念，无论是在地面/地板上的设置(例如地面车辆)中，还是在墙壁处或天花板处的结构(例如高架起重机、爬墙机器人)，例如在仓库中或机械大厅中。在地下结构和车辆之间提供可靠接触的一些构思已经在几乎无法进入的区域或系统(例如管道系统、运河系统)中的诊断和参数测量的情况下被公布，包括磁附着/干扰。尽管如此，需要能够通过与预先限定结构相互作用以非常可靠的方式提供预先限定行进运动和高精度定位(定位精度)的车辆，优选地与地下或墙壁结构的种类无关，其中预先限定结构应当优选地以非常灵活和多样的方式提供给许多种地下或墙壁或天花板轮廓/几何结构。

[0003] 技术人员可以区分提供在地下移动的那些车辆和提供沿着天花板结构移动的那些车辆，特别是因为后者还必须以安全的方式悬挂，以避免下降。因此，可能会存在关于确保在结构界面处的相互作用/接合的运动学结构的不同的方法。

[0089] 首先，以一般术语描述附图标记；与相应附图有关进行单独引用。

[0090] 本发明提供车辆10，特别是天花板车辆10，其具有至少一个驱动单元11(特别是履带轨道式)，特别是第一驱动单元11a和另一(第二)驱动单元11b以及可选地还有另一(第三)驱动单元11c。车辆10被构造为用于沿着具有预先限定栅格1a的天花板结构1行进，栅格1a例如由T型型材或T型轨条或任何这种型材轨条限定。型材1.1具有至少一个轮子踏面
1.2，并且可选地还可以在型材处设置提供能量供应的电力轨条1.3。车辆10与结构1联接并经由多个悬挂元件13(例如，每个悬挂元件包括至少一个链条元件)被悬挂。履带式天花板车辆装置100由至少一个天花板车辆10和至少一个天花板结构1组成。

[0091] 至少一个驱动单元11提供驱动机构11.1(带有或不带电机或致动器)，驱动机构11.1允许悬挂元件13沿着周向轨道12进行周向运动，即同时沿着第一周向轨道12a和第二周向轨道12b进行周向运动，第一周向轨道12a和第二周向轨道12b具有单独的形状/轮廓XZa、XZb。优选地，轨道仅二维地(2D)、即在平面上延伸，并且形状至少在轨道的弯曲部分中是不同的。每条轨道12a、12b具有平行/线性部分12p(或两个平行部分)和重定向/弯曲部分
12r(或两个弯曲部分)。至少一个驱动单元的横向区域或表面壳体11.2的表面优选地分别在每一横向侧面上为平坦的、平面的、平整的。考虑到几个驱动单元的相互连接，这种构造也是有利的。

[0092] 根据一个实施例，车辆10具有至少一个其他(第二)驱动单元11b，驱动单元11b具有第一周向轨道12a和第二周向轨道12b并容纳相对于第一驱动单元11a的悬挂元件13镜像倒置的多个其他悬挂元件13b。第一驱动单元11a和第二驱动单元11b提供行进运动(例如，通过悬挂元件的同步引导运动/对悬挂元件的驱动运动)，并且这些驱动单元11a、11b可以相互连接，例如，经由横梁或类似物。此外，第一驱动单元11a和第二驱动单元11b可以提供不同的驱动运动，例如，以迫使非线性而是弯曲/曲线的行进运动。所期望或需要的行进运动可以经由控制单元30来控制，控制单元30可以联接到至少一个电机或致动器17(这是可选的)。特别地，车辆可以提供为一种由外力引起行进运动的被动车辆；在这种构造中，本发明的运动学结构提供挂接/悬挂车辆，但不用于主动地驱动车辆进行任何行进运动。驱动部分还可以包括被构造为用于与轨道相互作用的至少一个齿轮单元18以及至少一个能量存储单元19。传感器装置40，例如包括位置传感器和速度传感器和/或重量传感器和/或陀螺仪，可以向控制单元提供传感器数据。

[0093] 每个悬挂元件13具有第一滑轮13.1和第二滑轮13.2，并且可选地，在悬挂元件13的自由端(轴承点P13)处设置轮子13.3。第一滑轮和第二滑轮设置在杠杆臂13.5上，彼此间隔一定距离(y偏移，杠杆臂的纵向延伸y13)；轴承点P13或轮子13.3设置在突出部分或悬挂臂13.6处(z‑偏移)。在悬挂臂的自由端处，可选地，电流收集器或电力滑块13.4(用于能量传递的导电滑块)设置在几何上与相应的型材1.1的电力轨条1.3对应的装置中。相应驱动单元11的多个悬挂元件13可以经由纵向连接元件15相互连接，这可以确保相互关联的悬挂元件的闭环15a。因此，悬挂元件13联接到相应的周向轨道上。

[0094] 换句话说：悬挂元件优选地具有轮子13.3，轮子13.3在型材上进行滚动运动，从而允许与轨道预先限定并引起的运动正交的运动，其中轮子相对于第一滑轮和第二滑轮正交地定位。可选地，可以使轮子机动化，例如，通过其他的致动器或电机。第一滑轮13.1与第一周向轨道或第二周向轨道接合，从而跟随该轨道；此外，第二滑轮13.2与第一周向轨道或第二周向轨道接合，从而跟随该轨道(其与第一滑轮接合的轨道不同，即反之亦然)。杠杆臂13.5优选地为L形，特别是设置为一体成型的整体元件(块状的、实心的)。

[0095] 优选地，结构1以及其栅格1a由平行地设置且与相邻型材具有相似距离(节距)的型材1.1限定。每个型材优选地被构造为支撑足以与悬挂元件的轮子相互作用的几何体/表面(例如T型型材、C型型材、L型型材、I型型材)，并且一系列这种型材优选地至少以部分形式提供平面表面。

[0096] 通过周向轨道和悬挂元件，(相应的)驱动单元提供分离/联接运动学结构20，分离/联接运动学结构20确保垂直运动运动学结构20a和非圆枢轴运动运动学结构20b。因此，每个悬挂元件的分离/联接可以经由沿着轨道的周向运动来实现，而无需在每个悬挂元件内的任何轴向伸缩运动。也就是说，悬挂元件可以被设计成纯粹的机械单元。

[0097] 特别地，在后勤任务的情况下，车辆10可以具有至少一个提升单元50，提升单元50提供牵引机构51(特别是带有绳索绞车)并具有至少一个传动装置53(特别是绳)。

[0098] 在下文中，一般地描述沿着周向轨道的引导/驱动运动所提供的运动学结构，首先：

[0099] 每个悬挂元件13的第一滑轮13.1围绕第一滑轮轴线X13.1旋转并限定第一引导点G13.1(联接第一轨道和相应的悬挂元件)，反之亦然，对应的周向轨道的对应点限定每个悬挂元件的第一引导点G13.1。同样，每个悬挂元件13的第二滑轮13.2围绕第二滑轮轴线X13.2(优选地平行地对齐)旋转，并限定第二引导点G13.2(联接第二轨道和相应的悬挂元件)。当提及每个悬挂元件的运动学结构时，每个悬挂元件的瞬时旋转中心Cr由联接到第一轨道12a的第一滑轮13.1的轴线X13.1限定，其中可以确保例如在悬挂臂13.6与第一滑轮13.1之间的轴向部分(参见图3B)处的联接/附接/固定。两条轨道12a、12b相对于彼此以这种方式设置，使得相应悬挂元件13的接触/轴承点/区域P13可以钩接或挂接在天花板结构上。根据优选设置，每个悬挂元件的轮子13.3围绕优选地与第一滑轮轴线X13.1、第二滑轮轴线X13.2正交地对齐的轮子轴线Y13.3旋转。由于每个悬挂元件13联接到轨道12a、12b的预定位置，即经由第一滑轮13.1联接到预先限定第一纵向位置y12a以及经由第二滑轮13.2联接到预先限定第二纵向位置y12b，当驱动轨道时或当沿着轨道引导悬挂元件时，根据轨道的相对位置/轮廓和距离引导悬挂元件13的自由端处的轴承点P13。

[0100] 在附图中，(x)表示第一空间方向(特别是横向方向，特别是T型型材纵向延伸方向)，(y)表示第二空间方向(特别是纵向方向或驱动单元的瞬时驱动方向)，(z)表示第三空间方向(特别是垂直方向)。

[0101] 图1A示出了(天花板)车辆10，车辆10具有驱动单元11和悬挂元件13，其中悬挂元件13的子集短暂地联接到天花板结构1，即联接到T型型材。悬挂元件13沿着两条周向轨道(未示出，参见图1C)被引导(可选地也可以被主动地驱动)，并且在轨道的弯曲部分进行分离/联接。

[0102] 图1A所示的车辆10挂接/悬挂在天花板结构上。尽管如此，车辆10也可以悬挂在设置在地面或墙壁上的类似结构中。车辆不一定以天花板车辆的形式提供；然而，图1A示出了在天花板结构处的应用/使用。

[0103] 图1B、1C、1D、1E示出了相应的驱动单元11、11a、11b、11c的单独部件。至少一个驱动件17(其是可选的，即，如果期望对悬挂元件进行主动驱动运动，则可以提供)提供轨道12a、12b的周向运动，特别是通过接合轨道的至少一个齿轮单元18。示出在第一周向轨道
12a和第二周向轨道12b的曲线部分12r内设置分离/联接运动学结构。相比之下，在平行部分12p内，悬挂元件在天花板结构处或相对于天花板结构保持在预先限定相对位置。在该部分中，相应的悬挂元件13的轮子13.3的轴线Y13.3平行于轨道的平行部分12p而对齐。

[0104] 在车辆具有几个驱动单元11a、11b的情况下，这些部件中的一些也可以以镜面倒置的方式设置，特别是悬挂元件(参见图4A)。因此，与相应的驱动单元的任何单独/单个部件相关的附图的任何详细说明也可以描述任何其他驱动单元或任何其他冗余部件的类似构造。

[0105] 图1F、1G更详细地示出了弯曲部分12r；可以看出，曲率半径和轨道相对于彼此的距离在数值和方向上偏离/变化，从而实现悬挂臂13.6(突出部分)和相应的悬挂元件13的轮子13.3或轴承点P13的枢轴运动(特别是在图1F所示的平面yz内枢转以及围绕x轴线和围绕瞬时旋转中心Cr枢转)。因此，可以通过沿着具有不同形状/轮廓的两条周向轨道引导/驱动刚性/坚硬部件来提供垂直运动运动学结构20a和非圆枢轴运动运动学结构20b。

[0106] 图1H、1J、1K、1L、1M、1N、1O示出了分离/联接运动学结构20的更多细节。特别地，可以看出，第一轨道12a具有向上(朝上)弯曲的曲率，从而实现轮子13.3从轮子踏面1.2轻微抬起，即当第一滑轮13.1通过该部分时。特别地，除了单个部分外，第二周向轨道12b的形状/轮廓XZb在第一周向轨道12a的形状/轮廓XZa内延伸(设置)。

[0107] 图2A、2B、2C示出了多个悬挂元件13经由纵向连接元件15相互连接，这从而确保相互关联的悬挂元件的闭环15a。悬挂元件13经由第一滑轮13.1和第二滑轮13.2联接到相应的周向轨道12a、12b。

[0108] 在图2所示的实施例中，第一滑轮13.1和第二滑轮13.2设置在相应的悬挂元件13的相对横向侧面。因此，在第一轨道12a和第二轨道12b之间设置有相互关联的悬挂元件的闭环15a，第一轨道12a和第二轨道12b在闭环15a的两个横向侧面上延伸。

[0109] 轨道12a、12b可以由任何种类的轨条引导系统部件制成，轨条引导系统部件特别地包括至少一根链条、皮带、电缆或类似的牵引或传动装置。轨道12a、12b可以包括联接在一起的不同引导/轨条部分，每个部分具有不同的曲率半径或为线性的。此外，轨道12a、12b可以由单个连续/相连的轨条形成/制成。

[0110] 图3A、3B、3C示出了悬挂元件13和连接元件15的更多细节。例如，连接元件15在轴线X13.1处(如果是第一滑轮13.1)联接到杠杆臂13.5，从而促进围绕该轴线(或围绕相应的瞬时旋转中心(Cr))的枢轴运动。

[0111] 图4A、4B、4C、4D、4E、4F、4G示出了车辆10的实施例，车辆10具有三个驱动单元11a、11b、11c，它们可以例如通过横梁或类似物相互关联/连接。与第一驱动单元11a处的构造相比，第二驱动单元11b的悬挂元件13b以镜像倒置方式设置，但是第三驱动单元11c的悬挂元件13以与第一驱动单元11a的悬挂元件13相同的方式设置。如图4E、4F中所示，构造允许很好的安全和稳定水平(这两种类型的悬挂元件13、13b沿着T型型材引导，但是在T型型材的不同横向侧面)。备选地，车辆10可以仅包括两个驱动单元11a、11b。

[0112] 图5A、5B、5C、5D示出了可以通过本文所述的车辆10实现的不同种类的行进运动。如上文已经进一步所述的，本发明允许在与T型型材1.1的纵向方向/延伸相对应的第一空间方向(x)(短划线箭头)上和与驱动方向或轨道的方向/延伸相对应的第二空间方向(y)(点划线箭头)上进行二维行进运动。

[0113] 应当提及的是，附图中所示的T型型材也可以设置为其他种类的型材轨条；即，本发明的机构/运动学结构不限于仅使用T型型材；然而，技术人员意识到事实，即也可以使用为悬挂元件提供足够悬挂的其他型材以及可选地也可以使用轮子的引导轨道。

[0114] 在下文中，更详细地描述了本发明的实施例的其他方面/细节。对于未明确提及/描述的任何附图标记或元件/部件或方面，分别参考上述实施例。以下段落中描述的实施例具有包括链条传动的第一驱动单元，第一周向轨道包括链条(具有设置对应悬挂元件以及可选地还设置反向轴承元件的相互关联的链条元件的闭环)，该第一驱动单元的纵向连接元件以链条元件的形式设置。

[0115] 图6A示出了一种车辆，该车辆具有用于避免车辆相对于结构的任何相对运动的手段(完全悬挂，特别是考虑到相对于结构的任何正交/垂直的相对运动)，图6B示出了考虑到垂直惯性力和侧向力至少确保固定悬挂(无反向轴承的悬挂)的构造。

[0116] 图7A、7B、7C、7D示出了包括天花板车辆10的天花板车辆装置100，，天花板车辆10具有三个驱动单元11a、11b、11c。如上文已经进一步所述的，本发明允许在与T型型材1.1的纵向方向/延伸相对应的第一空间方向(x)(短划线箭头)上和与驱动方向或轨道的方向/延伸相对应的第二空间方向(y)(点划线箭头)上进行二维行进运动。根据结构/T型型材1.1的定向，第一空间方向和/或第二空间方向也可以包括垂直(z)分量，如图7C、7D(斜面/水平)所示。

[0117] 其中，在有斜面的情况下附图中所示的坐标x、y是指(天花板)结构的纵向延伸(x)。

[0118] 图7A所示的车辆10悬挂/挂接在天花板结构处。尽管如此，车辆10也可以悬挂在设置在地面上或墙壁处的类似结构中。车辆不一定以天花板车辆的形式提供；然而，图7A示出了在天花板结构处的应用/使用。这也适用于仅作为示例示出在天花板结构处的应用/使用的本公开的任何其他附图。

[0119] 图8A、8B示出了天花板车辆10的更多细节，天花板车辆10具有相对于彼此横向地设置的三个驱动单元11a、11b、11c，其中设置在其间(在中间)的驱动单元11b不具有任何悬挂元件而是具有反向轴承16，图9A、9B示出了天花板车辆10的更多细节，天花板车辆10具有两个驱动单元11a、11c(每个驱动单元没有反向轴承)。在图8所示的实施例中，第二驱动单元11b提供联接到链条15a的反向轴承16，即，第一周向轨道提供反向轴承16的定位和运动。应当注意的是，在附图中所示的实施例中，这些反向轴承16仅旨在用于在相对侧面处与结构干扰，因此在具有这些反向轴承16的上情况下不提供分离/联接运动学结构。因此，在设置在中间的第二驱动单元11b处或对于设置在中间的第二驱动单元11b来说，不需要设置任何其他第二周向轨道。因此，在该实施例中，设置在中间并容纳(仅)反向轴承的第二驱动单元11b仅具有第一周向轨道。

[0120] 图10A、10B示出了仅容纳反向轴承但没有悬挂元件的驱动单元11、11b的一些细节。

[0121] 图11A、11b、11C和图12A、12B和图13以及图14A、14B示出了容纳/设置/引导悬挂元件13和其他悬挂元件13b的驱动单元的一些运动学方面。图13还示出一个(每个)驱动单元11可以包括第一周向轨道(此处：由链条15a设置/限定)和两个第二周向轨道12b，其中这两个第二周向轨道12b不对称地设置，即形状/轮廓XZb不对称。这种设置还允许为多个悬挂元件13和多个其他悬挂元件13b提供分离/联接运动学结构，特别是以这种方式使得两种类型的悬挂元件13、13b可以以相同(但不对称)的方式与结构1相互作用并接合，特别是分别在相对横向侧面处的相同轮廓轨条处。这种设置也可以通过一个单个驱动单元11来确保高安全性和稳定性。因此，驱动单元的扩展(两个、三个或甚至更多)可以以更灵活的方式实现，并且可以为每个应用优化单独的设置。

[0122] 应该注意的是，第一周向轨道或链条可以/能够提供引导和驱动悬挂元件13和其他悬挂元件13b；两种类型的悬挂元件13、13b都可以例如经由突出的轴向部分(引导螺栓或轴)13.7联接到链条结构(参见图16B)，该链条结构与第一滑轮13.1相对突出，特别是沿着其轴线X13.1。特别地，悬挂元件13和其他悬挂元件13b在链条15a的两侧以纵向偏移(y)和镜像倒置的方式设置。特别地，相应的悬挂元件13与相应的一对悬挂元件13、13b中的相应的另一悬挂元件13b的纵向距离(y)对应于(天花板)结构的每个元件/轮廓在横向方向(y)上的延伸。

[0123] 图15还示出了允许更精确地引导第一周向轨道或链条的引导板或轨条14。

[0124] 图16A、16B示出了悬挂元件13的另一实施例，其中与在图3的情况下上文描述的悬挂元件相比，这些悬挂元件具有设置和被构造为用于与结构1相互作用的两个轮子或滑轮13.3，并且这些悬挂元件还可以具有围绕在z方向上延伸的轴线被悬挂的另一滑轮(如图
16B所示)。该可选的另一滑轮可以确保相对于结构的其他的/改进的支撑和引导。

[0125] 在图6A、10A、11C中，通过分别参考(天花板)结构处的相对装置，示出了悬挂元件的接触点P13的和反向轴承的接触点(自由端，特别是轮子/滑轮)的不同突出距离d1、d2所提供的接触点距离Δd。

[0126] 附图标记列表

[0127] 1 结构，例如天花板结构

[0128] 1a 由结构限定的栅格

[0129] 1.1 型材轨条，特别是T型型材或T型轨条

[0130] 1.2 轮子踏面

[0131] 1.3 电力轨条

[0132] 10 车辆，特别是天花板车辆

[0133] 11 驱动单元(特别是履带轨道式)

[0134] 11.1 驱动机构

[0135] 11.2 驱动单元的横向区域或表面壳体

[0136] 11a 第一驱动单元，特别是链条传动单元

[0137] 11b 另一(第二)驱动单元

[0138] 11c 另一(第三)驱动单元

[0139] 12 周向轨道

[0140] 12a 第一周向轨道，特别是包括链条

[0141] 12b 第二周向轨道

[0142] 12p 轨道的平行部分/直线部分

[0143] 12r 轨道的重新定向部分/弯曲部分

[0144] 13 悬挂元件或链条元件

[0145] 13b 另一悬挂元件

[0146] 13.1、13.2 第一滑轮、第二滑轮

[0147] 13.3 轮子

[0148] 13.4 电流收集器或电力滑块(用于能量传递的导电滑块)

[0149] 13.5 杠杆臂

[0150] 13.6 突出部分/悬挂臂

[0151] 13.7 突出的轴向部分(引导螺栓或轴)

[0152] 14 引导板或轨条

[0153] 15 纵向连接元件，特别是链条元件

[0154] 15a 相互关联的悬挂元件的闭环，特别是链条

[0155] 16 反向轴承

[0156] 16.1 轮子、滑轮

[0157] 17 电机或致动器(可选的)，特别是链条传动

[0158] 18 齿轮单元

[0159] 18a 另一齿轮单元

[0160] 18b 链条张紧装置

[0161] 19 能量储存单元

[0162] 20 分离/联接运动学结构

[0163] 20a 垂直运动运动学结构

[0164] 20b 非圆枢轴运动运动学结构

[0165] 30 控制单元

[0166] 40 传感器装置

[0167] 50 提升单元

[0168] 51 牵引机构，特别是绳索绞车

[0169] 53 传动装置，特别是绳索

[0170] 100 履带式(天花板)车辆装置

[0171] Cr 瞬时旋转中心

[0172] d1 悬挂元件的接触点的突出距离

[0173] d2 反向轴承的接触点的突出距离

[0174] Δd 接触点距离

[0175] G13.1 第一引导点或轴线(联接第一轨道和悬挂元件)

[0176] G13.2 第二引导点或轴线(联接第二轨道和悬挂元件)

[0177] P13 悬挂元件与天花板结构的接触/轴承点/区域

[0178] X13.1 第一滑轮轴线

[0179] X13.2 第二滑轮轴线

[0180] XZa 第一周向轨道的形状/轮廓

[0181] XZb 第二周向轨道的形状/轮廓

[0182] Y13.3 轮子轴线

[0183] y12a 预先限定第一纵向位置

[0184] y12b 预先限定第二纵向位置

[0185] y13 杠杆臂的纵向延伸

[0186] x 第一空间方向，特别是T型型材的纵向延伸的方向

[0187] y 第二空间方向，特别是纵向方向或驱动方向

[0188] z 第三空间方向，特别是垂直方向