CN102807107A - 一种装卸设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种装卸设备，包括拆垛机器人和装车机器人，拆垛机器人的高摩擦取料输送带与装车机器人的物料输送机之间通过输送机连接，将物料从拆垛机器人的高摩擦取料输送带输送到装车机器人的物料输送机上。采用了本发明的技术方案，实现了装车的无人化、全自动，从而节约了人力，装车效率大大提高，装车更规范、整齐，更易于以后的卸车。

Description

一种装卸设备

技术领域

本发明涉及货物装卸技术领域，尤其涉及一种装卸设备。 

背景技术

目前固体物料的流通分为两种形式：散装和袋装。散装这种形式在发达国家应用比较广泛，它主要应用在流通性比较好的固体物料，能节省大量的包装费用和装卸的人力费用，省时、省力、省钱。缺点是局限性较强，必须适用于流通性较强的物料，如：小麦、玉米等。同时它对陆路运输的也要求较高，必须是厢式车或集装箱运输，必须有装卸散装货物的设备。 

袋装这种方式比较灵活，装卸运输比较方便。缺点是要消耗大量的包装费用和装卸的人力费用。国外由于人工费用比较昂贵，所以袋装货物绝大多数采用托盘承载运输，物料用码垛机械在托盘上码垛，然后用叉车等装卸设备装卸。托盘装载运输的最大缺点是在产品销售时，连同托盘一同计入产品成本，使产品成本加高。只有在人力成本较高或粗、笨活劳动力奇缺的发达国家采用较多，我国托盘装载运输的应用较少。 

随着我国经济的快速发展以及人们生活水平的提高，近年来我国也逐步出现了劳动力短缺的现象，特别是粗、笨活劳动力更是短缺。原来那种单靠人力装卸的情况将逐步被装卸机械所取代，我国装卸作业发展到现在，采用最多的是产品在托盘上码垛，产品销售时再把产品从托盘上卸掉，装车。这种方式虽然仍然消耗大量的人力，但相比传统的全人工装车，已省时、省力不少，也比发达国家连同托盘一同销售的情况节省不少费用。所以在我国目前有条件的企业，已逐步采用这种方式。即：产品在托盘上码垛，叉车在仓库内堆放，产品 从托盘上卸掉装车。 

在袋装货物装车领域，目前国内绝大多数采取的是借助输送机的方式：人工把产品从托盘或推料车上卸下，放入输送机输送到车厢上面，工人再在输送机的另一端，把输送机输送过来的产品在车厢内摆放。 

目前国内输送机有：可移动式输送机，伸缩式输送机，厢式车输送机等。但是不管哪一种输送机只是方便人工移动，都不能完成自动装车，都需要人工在输送机的另一端接料、摆放。在水泥行业出现一种造价不菲的装车机，但它实际上也是一种可移动式的输送机，只是把输送机吊在了车的上面，方面输送机上下前后移动，比一般的输送机在装车方面更进一步，然而同样需要人工来操作、摆放，不能完成装车的自动化，同时人工借助输送设备的装车，在摆放时由于不能精确到位，所以容易造成袋装货物包与包之间互相叠加的现象，给卸车造成一定的困难。 

发明内容

本发明的目的在于提出一种装卸设备，实现了装车的无人化、全自动，从而节约了人力，装车效率大大提高，装车更规范、整齐，更易于以后的卸车。 

为达此目的，本发明采用以下技术方案： 

一种装卸设备，包括拆垛机器人和装车机器人，拆垛机器人进一步包括主体移动框架、伸缩扒料臂、下压式取料器、高摩擦取料输送带、托盘摆放平台、左右移动轨道和前后移动轨道，伸缩扒料臂进一步包括伸缩杆，下压式取料器安装在伸缩杆前端，下压式取料器进一步包括抓盘，伸缩扒料臂和高摩擦取料输送带通过上下移动滑块安装在主体移动框架内，主体移动框架安装在前后移动轨道上，托盘摆放平台安装在左右移动轨道上； 

装车机器人进一步包括主体框架、上下移动轨道、上下移动滑块、轨道式前后移动输送机、伺服电机和物料输送机，其中，上下移动轨道安装在主体框 架上，轨道式前后移动输送机通过上下移动滑块与上下移动轨道连接，轨道式前后移动输送机与伺服电机连接，物料输送机的一端与上下移动滑块连接； 

拆垛机器人的高摩擦取料输送带与装车机器人的物料输送机之间通过输送机连接，将物料从拆垛机器人的高摩擦取料输送带输送到装车机器人的物料输送机上。 

所述输送机的一端位于拆垛机器人的高摩擦取料输送带之下，通过支撑架与拆垛机器人的上下移动滑块连接，所述输送机的另一端通过滑道与装车机器人的物料输送机连接。 

拆垛机器人还包括物料探测器，物料探测器安装在高摩擦取料输送带的前端。 

拆垛机器人的托盘摆放平台下方设置支撑框架，托盘摆放平台与支撑框架之间通过支撑轴承连接，托盘摆放平台通过齿轮与左右移动轨道连接，通过伺服电机驱动齿轮。 

拆垛机器人的下压式取料器进一步包括伸缩气缸，伸缩气缸抓盘连接，带动抓盘上下移动。 

装车机器人还包括左右旋转输送机、前后移动轨道、支撑框架和气缸，其中，左右旋转输送机通过支撑框架安装在轨道式前后移动输送机前面下方，前后移动轨道安装在左右旋转输送机下方，左右旋转输送机通过气缸与支撑框架连接。 

装车机器人的前后移动轨道与轨道式前后移动输送机垂直。 

装车机器人的物料输送机的另一端安装有滑轮。 

装车机器人的物料输送机与轨道式前后移动输送机垂直。 

装车机器人还包括落料感应器，落料感应器安装在轨道式前后移动输送机的最前端。 

采用了本发明的技术方案，拆跺机器人可实现每小时800包的取料速度，完全取代目前的人工操作。按目前人工拆跺能力，每人每班8小时平均最大拆跺1200包计算，能代替6～12个拆跺工人。装车机器人可实现每小时1800包的取料速度，完全取代目前的人工操作。按目前人工装车能力，在借助输送机械的情况下，每人每班8小时平均最大装车2400包计算(装车工人由于其劳动强度大，不能像机器一样实现8小时不停歇运转，其必须是休息与劳动相结合的间歇式劳动)，能代替6～12个拆跺工人(装车机器人可实现连续的24小时不停歇运转)。在目前人工人短缺，劳动力成本日益增高的情况下，其经济效益和社会效益是巨大的。 

附图说明

图1是本发明具体实施方式中装卸设备的结构示意图。 

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。 

图1是本发明具体实施方式中装卸设备的结构示意图。如图1所示，该装卸设备包括拆垛机器人和装车机器人。 

该拆垛机器人包括主体移动框架1、伸缩扒料臂2、下压式取料器3、高摩擦取料输送带4、托盘摆放平台5、左右移动轨道6、前后移动轨道7和物料探测器8。 

托盘摆放平台下方设置支撑框架，托盘摆放平台与支撑框架之间通过支撑轴承连接。托盘摆放平台与其支撑框架是靠支撑轴承连接在一起的，支撑轴承上带齿轮，在齿轮的驱动下能够带动支撑轴承旋转并使固定其上的托盘摆放平台一起旋转，其目的是使托盘摆放平台上的物料旋转。由于托盘上的物料是有规律的横竖交叉叠放在一起的，所以通过旋转可使托盘上准备取走的物料处于 需要的摆放方向。 

托盘摆放平台安装在左右移动轨道上，托盘摆放平台通过齿轮与左右移动轨道连接，通过伺服电机驱动齿轮。托盘摆放平台与左右移动轨道靠齿轮齿条连接在一起，托盘摆放平台上的齿轮在伺服电机的驱动下转动，带动整个托盘摆放平台在左右移动轨道的齿条上向左或向右前进，从而使托盘摆放平台上准备取走的物料处在下压式取料器的下方。 

通过上述安装设备，托盘摆放平台就成为了旋转可移动式托盘摆放平台。 

伸缩扒料臂进一步包括伸缩杆9，下压式取料器安装在伸缩杆前端，下压式取料器进一步包括抓盘10，下压式取料器进一步包括伸缩气缸，伸缩气缸抓盘连接，带动抓盘上下移动。 

伸缩扒料臂和高摩擦取料输送带通过上下移动滑块安装在主体移动框架内。物料探测器安装在高摩擦取料输送带的前端。 

主体移动框架安装在前后移动轨道上。 

下压式取料器由上下伸缩气缸带动抓盘上下移动，下压式取料器与伸缩扒料臂的伸缩杆固定、连接在一起，伸缩杆的伸缩带动整个下压式取料器前后移动。当物料移动到位，处于下压式取料器的下方时，下压式取料器下压，下压到位后，带动抓盘紧紧压住物料，此时伸缩扒料臂的伸缩杆回缩，带动下压式取料器向后移动，从而带动物料向后移动。当伸缩杆回缩到位，将物料带动到高摩擦输送带上后，下压式取料器抬起，抓盘与物料分离，物料在高摩擦输送带的带动下，取走物料，此时伸缩扒料臂的伸缩杆前伸，带动下压式取料器归位。 

当物料取走，托盘摆放平台需要旋转时，主体移动框架在齿轮的带动下沿前后移动轨道后移，从而带动主体移动框架上的部件整体后移，以使托盘摆放平台带动物料旋转时，所有部件不碰撞物料，当托盘摆放平台带动物料旋转到位后，主体移动框架带动其上的各部件前移，当物料探测器探测到物料时停止。 

当同等高度的一层物料全部取走后，主体移动框架上的上下移动滑块下移，带动固定其上的伸缩扒料臂、下压式取料器和高摩擦输送带等下移，到位后，开始下一轮的取料。 

该拆垛机器人还包括工业智能控制柜，用于对其他部件进行控制。 

该装车机器人包括主体框架15、上下移动轨道16、上下移动滑块、轨道式前后移动输送机18、落料感应器17、伺服电机、物料输送机14、左右旋转输送机19、前后移动轨道20、支撑框架21和气缸。 

其中，上下移动轨道安装在主体框架上，轨道式前后移动输送机通过上下移动滑块与上下移动轨道连接，轨道式前后移动输送机与伺服电机连接，落料感应器安装在轨道式前后移动输送机的最前端。 

轨道式前后移动输送机靠上下移动滑块与主体框架上的上下移动轨道连接在一起，在伺服电机的带动下能够上下移动，从而带动轨道式前后移动输送机和左右旋转输送机一起上下移动。使轨道式前后移动输送机和左右旋转输送机在物料摆放完成一层后上升，继续第二层物料的摆放。 

物料输送机的一端与上下移动滑块连接，物料输送机的另一端安装有滑轮。 

物料输送机与上下移动滑块靠支撑架连接在一起，也能随着上下移动滑块一起上下移动，物料输送机的底部下方安装有滑轮，以便其在上下移动时能作移动调整。物料输送机的连接方向与轨道式前后移动输送机成垂直直角，以便物料输送机上的物料在竖方向翻滚落下时，正好横着落在轨道式前后移动输送机的输送带上。 

左右旋转输送机通过支撑框架安装在轨道式前后移动输送机前面下方，前后移动轨道安装在左右旋转输送机下方，左右旋转输送机通过气缸与支撑框架连接，前后移动轨道与轨道式前后移动输送机垂直。 

左右旋转输送机下方安装有前后移动轨道，通过支撑框架固定在轨道式前 后移动输送机的前面下方，并通过气缸使左右旋转输送机与支撑框架相连，通过气缸的伸缩带动左右旋转输送机前后移动。其目的是使左右旋转输送机承接或不承接从轨道式前后移动输送机上下来的物料，从而完成物料的左摆放、右摆放、中间摆放。轨道式前后移动输送机在伺服电机的带动下能够前后移动，并带动左右旋转输送机一起移动，从而使一排物料在左摆放、右摆放、中间摆放三个摆放方式完成后，前进或后退，继续第二排物料的摆放。 

装货车辆的停靠方向与轨道式前后移动输送机成垂直直角，以便轨道式前后移动输送机上横着的物料在随输送带移动到最前端翻滚落下时，在车辆车厢里的摆放方向正好顺着车厢，相对车厢成竖方向摆放。 

左右旋转输送机输送带的运转方向与轨道式前后移动输送机输送带的运转方向也成垂直直角，以便轨道式前后移动输送机上横着翻滚落下的物料，落在左右移动输送机上，相对左右移动输送机成竖方向摆放，物料从左右移动输送机上翻滚落下时，正好与车辆车厢顺着摆放，相对车厢成竖方向。 

拆垛机器人的高摩擦取料输送带与装车机器人的物料输送机之间通过输送机12连接，该输送机的一端位于拆垛机器人的高摩擦取料输送带之下，通过支撑架11与拆垛机器人的上下移动滑块连接，该输送机的另一端通过滑道13与装车机器人的物料输送机连接，拆垛机器人的上下移动滑块的上下移动，能带动该输送机的相连端上下移动，另一端则在滑道上滑动，从而实现物料由拆跺机器人向装车机器人的平稳顺利移动，将物料从拆垛机器人的高摩擦取料输送带输送到装车机器人的物料输送机上。 

工作时，该拆垛机器人的运行流程： 

首先，拆垛机器人在初始状态下各部件自动归位，托盘摆放平台左移到固定位置，主体移动框架后移到固定位置，伸缩扒料臂及高摩擦取料输送带上升到固定位置，下压式取料器提起，并且伸缩扒料臂伸出到初始位置。 

其次，将满载货物的托盘用叉车平放在托盘摆放平台上，按动启动按钮， 拆垛机器人进入自动化运行状态。 

再次，主体移动框架在自动化运行状态自动前移，当物料探测器探测到物料时停止移动，同时下压式取料器下压紧压物料，伸缩扒料臂缩回，将物料部分扒至高摩擦取料输送带，此时下压式取料器及伸缩扒料臂完成其动作，下压式取料器提起及伸缩扒料臂伸出到初始归位位置，高摩擦输送带靠摩擦将物料整体取走，托盘摆放平台在物料取走后，根据物料摆放情况右移动或旋转或右移动与旋转同时进行，将第二包物料移动到取料位置。至此，一个物料取走循环结束，在第二包物料移动到取料位置后，开始自动进行第二个循环，直至物料全部取走。 

最后，托盘摆放平台上的物料全部取走后，空托盘取走，重新放入满载货物的托盘，继续进行托盘拆跺。 

在本发明的技术方案中，拆跺机器人的下压式取料器、伸缩扒料臂、高摩擦取料输送带及其之间的动作配合，是精髓所在，取料成功与否全在部件之间的配合。下压式取料器是靠下压高摩擦取料，高摩擦取料输送带也是靠高摩擦取料，整个取料过程全部靠高摩擦取料，不会伤及物料的包装袋。而整个取料过程也是靠模糊控制的，在取料时不会误取相邻的包装物料。这种取料方式相比其他的取料方式具有取料速度快，不伤及物料包装袋，取料准确，不会因物料之间的相互摆放叠加而误取物料等特点。这种独特的取料方式是决定拆跺机器人取料成功的关键，没有这种取料方式，就目前来说，别的取料方式都无法实现对袋装货物完整拆跺的自动化。 

装车机器人的动作过程包括以下步骤： 

装车机器人在初始状态下各部件自动归位，上下移动滑块移动到设定的最高点的位置，轨道式前后移动输送机退回到最后端，左右旋转输送机伸出。 

将装货车辆停靠在装车机器人的前方固定的区域，按操作规程手动下移上下移动滑块至合适的位置，手动移动前后移动输送机至合适的位置。 

设置参数，输入装货车辆的车厢宽度、装车排数和层数。 

按动启动按钮，装车机器人进入自动化运行状态。 

物料由物料输送机运送，至物料输送机的顶端翻滚落下，使物料横放在轨道式前后移动输送机上，在轨道式前后移动输送机输送带的带动下，物料继续前行，至顶端后落下，由左右旋转输送机接住，此时安装在轨道式前后移动输送机最前端的落料感应器将感应信号传输给控制器，由控制器控制左右旋转输送机向左旋转或向右旋转。在输送带左旋转的情况下物料向左落，在输送带右旋转的情况下物料向右落，在左右两个物料摆放完成后，左右旋转输送机在气缸的带动下回缩后移，退回到轨道式前后移动输送机最前端的后面，使物料从轨道式前后移动输送机落下时直接落到车厢里，这样就完成了该排左摆放、中间摆放、右摆放三袋物料的摆放。此时轨道式前后移动输送机前移，进行第二排物料的摆放。 

当物料摆放完成设定的排数后，输送设备上移，进行第二层物料的摆放，左右移动输送机重复先前的动作，轨道式前后移动输送设备每完成一排的摆放后后移，完成第二层物料的摆放。摆放完成设定的排数后，设备继续上移，进行第三层物料的摆放，如此循环往复，直至完成设定的摆放层数。 

当设定的层数摆放完毕后，设备回归到初始状态。 

如果该装货车辆继续装货，则车辆前行到适当位置，继续装料。 

根据车辆装货情况，在设定参数时，不仅可以设定装车的排数、层数、车厢的宽度，还可以设定每排的摆放袋数，一袋、两袋或三袋，最大不超过三袋。如此，在装车的最后阶段，根据装车完成情况，设定最后装车每排的摆放袋数。 

物料输送机、轨道式前后移动输送机、左右旋转输送机及其之间的动作配合，是本具体实施方式的精髓所在，物料在其上的运动、翻滚，靠这些输送机的运动配合来达到物料在最终落在车辆车厢里时，摆放方向及摆放位置正好适当。同时该种方式的摆放，也使装车的一个装车单元能达到三个物料袋长的长 度，一个装车单元的装车吨位能达到7-10吨。因此该种机器的装车方式，能使装车最大限度的提高效率，减少车辆的移动频率，同时也能最大限度的降低装车机械的复杂程度，使装车机械低成本、高效率。 

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。 

Claims (10)

1.一种装卸设备，其特征在于，包括拆垛机器人和装车机器人，拆垛机器人进一步包括主体移动框架、伸缩扒料臂、下压式取料器、高摩擦取料输送带、托盘摆放平台、左右移动轨道和前后移动轨道，伸缩扒料臂进一步包括伸缩杆，下压式取料器安装在伸缩杆前端，下压式取料器进一步包括抓盘，伸缩扒料臂和高摩擦取料输送带通过上下移动滑块安装在主体移动框架内，主体移动框架安装在前后移动轨道上，托盘摆放平台安装在左右移动轨道上；

装车机器人进一步包括主体框架、上下移动轨道、上下移动滑块、轨道式前后移动输送机、伺服电机和物料输送机，其中，上下移动轨道安装在主体框架上，轨道式前后移动输送机通过上下移动滑块与上下移动轨道连接，轨道式前后移动输送机与伺服电机连接，物料输送机的一端与上下移动滑块连接；

拆垛机器人的高摩擦取料输送带与装车机器人的物料输送机之间通过输送机连接，将物料从拆垛机器人的高摩擦取料输送带输送到装车机器人的物料输送机上。

2.根据权利要求1所述的一种装卸设备，其特征在于，所述输送机的一端位于拆垛机器人的高摩擦取料输送带之下，通过支撑架与拆垛机器人的上下移动滑块连接，所述输送机的另一端通过滑道与装车机器人的物料输送机连接。

3.根据权利要求1所述的一种装卸设备，其特征在于，拆垛机器人还包括物料探测器，物料探测器安装在高摩擦取料输送带的前端。

4.根据权利要求1所述的一种装卸设备，其特征在于，拆垛机器人的托盘摆放平台下方设置支撑框架，托盘摆放平台与支撑框架之间通过支撑轴承连接，托盘摆放平台通过齿轮与左右移动轨道连接，通过伺服电机驱动齿轮。

5.根据权利要求1所述的一种装卸设备，其特征在于，拆垛机器人的下压式取料器进一步包括伸缩气缸，伸缩气缸抓盘连接，带动抓盘上下移动。

6.根据权利要求1所述的一种装卸设备，其特征在于，装车机器人还包括左右旋转输送机、前后移动轨道、支撑框架和气缸，其中，左右旋转输送机通过支撑框架安装在轨道式前后移动输送机前面下方，前后移动轨道安装在左右旋转输送机下方，左右旋转输送机通过气缸与支撑框架连接。

7.根据权利要求6所述的一种装卸设备，其特征在于，装车机器人的前后移动轨道与轨道式前后移动输送机垂直。

8.根据权利要求1所述的一种装卸设备，其特征在于，装车机器人的物料输送机的另一端安装有滑轮。

9.根据权利要求1所述的一种装卸设备，其特征在于，装车机器人的物料输送机与轨道式前后移动输送机垂直。

10.根据权利要求1所述的一种装卸设备，其特征在于，装车机器人还包括落料感应器，落料感应器安装在轨道式前后移动输送机的最前端。

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