CN102815529B - 电驱动高速道岔换向装置 - Google Patents

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本发明涉及一种滑块式分拣机，尤其涉及一种滑块式分拣机的电驱动高速道岔换向装置，属于物流装备技术领域。其特征在于：拨叉呈条状，一端通过转轴固定在两个导向轨交叉连接处，另一端能够通过电驱动沿转轴作弧形运动，在两个导向槽之间来回拨动，拨叉驱动装置的驱动方式为电磁螺线管驱动。本发明电驱动方式完成单次拨叉换向的动作时间仅需要8ms，远低于气缸的动作时间30ms，采用条状拨叉，沿转轴作弧形运动，较直线运动大大减小运行幅度，提高换向频率，提高了输送速度；并且降低拨叉与轨道接触面粗糙度的要求；大大提高了设备的安全可靠性；不再需要压缩气源，降低设备使用成本和维护成本。

Description

电驱动高速道岔换向装置
技术领域
本发明涉及一种滑块式分拣机，尤其涉及一种滑块式分拣机的电驱动高速道岔换向装置，属于物流装备技术领域。
背景技术
现代社会，物流输送和分拣技术早已成为人们日常生活必不可少的内容，为了加快物流速度，物流输送和物流分拣已经能够同步进行，物品在输送的过程中需要经过层层分拣，才能分别送到各自的目的地，于是出现了专业的高速物流分拣设备。
如图1所示，包括行走机构2，行走机构2两端有滚轮，并在外力作用下沿着两边的轨道向前移动，行走机构上套有推块1，推块1底部设有行走销3，行走销3插入与行走机构垂直的导向槽4内，行走销3随行走机构向前移动；两条导向轨交叉连接处设有道岔换向机构6，道岔换向机构是一种在运输及输送机械中广泛应用的装置,通过道岔换向机构的应用，行走机构的推块在轨道内行走时，在运行至道岔位置处时，可以按照系统指定的方向进行道岔换向，最终实现行走机构上推块的行走方向的变更；
现有的道岔换向机构如图2所示，包括三角形拨叉8，气缸9，三角形拨叉8在气缸9的气体推力的作用下在道岔机构内直线移动，控制导向槽和另一导向槽的开启和闭合，从而使得推块行走销可以沿着原导向槽的方向或者另一导向槽的方向行走。这种道岔换向机构存在的缺陷在于：
1）采用外部动力推动拨叉在道岔内的直线移动实现轨道的换向功能，这对拨叉做直线运动时的流畅性要求高，即拨叉滑动摩擦力要求很小。
2）拨叉行走的动力源采用气缸驱动,则设备使用需要气源。
3）由于气缸自身特性和推动拨叉直线运动行程的较大,导致道岔完成换向的频率不够高，无法满足推块行走销的高速运行。
4）道岔换向机构的稳定性、可靠性不高，当推块行走销在导向槽内高速行走时，如果气缸推动拨叉做直线运动发生阻滞现象，则容易发生推块行走销与拨叉碰撞的现象，使得推块行走销或拨叉发生机械性损坏，最终导致设备停机，生产停止。
5）拨叉由气缸驱动，气缸还需要另外设置电磁阀来控制驱动，这样拨叉驱动所需的响应时间需电磁阀和气缸两者叠加，响应时间长，对加快推块行走速度不利。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的缺陷所产生的技术问题，本发明提供了一种电驱动高速道岔换向装置，包括：行走机构2，所述行走机构2呈水平杆状，杆两端各设有一个与杆垂直的滚轮，两滚轮在一对平行的轨道内滚动，杆外套有推块1，所述推块1能够沿杆滑动，所述推块1底部竖直置有一根推块行走销3；行走销导向轨，所述导向轨位于推块1下方并与行走机构2垂直，行走销导向轨上设有竖直导向槽4，所述行走销3同时也插入导向槽4内；道岔换向机构（6），所述道岔换向机构（6）包括道岔基座，道岔基座上设有拨叉（8）和拨叉驱动装置，所述拨叉驱动装置驱动拨叉（8）在导向槽（4）和另一导向槽之间拨动，使行走销（3）从导向槽（4）换向进入另一导向槽（5）；所述拨叉（8）呈条状，一端通过转轴固定在两个导向轨交叉连接处，另一端能够通过电驱动沿转轴作弧形运动，在两个导向槽之间来回拨动，所述拨叉驱动装置的驱动方式为电磁螺线管驱动。
进一步的，所述拨叉（8）采用合金钢材质，表面粗糙度在2μm以下。
进一步的，所述道岔基座采用非金属合成材质，表面粗糙度在2μm以下。
本发明的有益效果在于：
1）采用电驱动方式替代气缸作为拨叉的驱动动力，电驱动方式完成单次拨叉换向的动作时间仅需要8ms，远低于气缸的动作时间30ms，提高运行频率3.5倍。
2）采用条状拨叉，沿转轴作弧形运动，较直线运动大大减小运行幅度，提高换向频率，并且降低拨叉与轨道接触面粗糙度的要求。
3）解决了气缸驱动拨叉在做直线运动过程中发生阻滞的问题，结合对推块行走销3导向曲面的改良设计，防止推块与行走销发生碰撞，使得推块行走销或拨叉发生机械性损坏，造成生产停止，大大提高了设备的安全可靠性。
4）采用高速转角电机及其定制的专用控制卡组成的电驱动方式，使其道岔换向频率可高达62次/秒，控制卡的自适应功能能根据推块行走线速度自动调节拨叉机构的工作频率，确保行走机构的运行线速度（0.5m/s～3m/s）范围内可靠运行。
5）实现此类设备的无气化生产，大大降低设备使用和维护成本。
附图说明
图1是现有技术的道岔换向装置的整体俯视结构示意图。
图2是现有技术的道岔换向装置的道岔换向机构的俯视结构示意图。
图3是本发明的电驱动高速道岔换向装置的道岔换向机构的俯视结构示意图。
图4是本发明道岔换向机构的拨叉驱动电磁螺线管的结构示意图。
图5是一条导向轨上，两个需要分拣换向的物体前后间距为0.1m时的示意图。
其中，1推块，2行走机构，3推块行走销，4导向槽，5另一导向槽，6道岔换向机构，7物体，8拨叉，9气缸，10电磁螺线管，11永磁体，12磁轭，13外壳，14转动轴，15线圈，16限位销。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1，图3所示，一种电驱动高速道岔换向装置，包括：行走机构2，所述行走机构2呈水平杆状，杆两端各设有一个与杆垂直的滚轮，两滚轮在一对平行的轨道内滚动，杆外套有推块1，所述推块1能够沿杆滑动，所述推块1底部设有一根推块行走销3；行走销导向轨，所述导向轨位于推块1下方并与行走机构2垂直，与导向槽4平行且衔接，所述行走销3同时能进入导向槽4内；道岔换向机构6，所述道岔换向机构6包括道岔基座，道岔基座上设有拨叉8，拨叉驱动装置，所述拨叉驱动装置驱动拨叉8在导向槽4和另一导向槽5之间拨动，使行走销3从导向槽4换向进入另一导向槽5；所述拨叉8呈条状，一端通过转轴固定在两个导向槽交叉连接处，另一端能够通过电驱动沿转轴作弧形运动，在两个导向槽之间来回拨动，所述拨叉驱动装置的驱动方式为电磁螺线管驱动。所述拨叉8采用合金钢材质，表面粗糙度在2μm以下。所述道岔基座采用非金属合成材质，表面粗糙度在2μm以下。
本发明电驱动高速道岔换向装置工作时，如图1，图3所示，拨叉位于贴近导向槽4前壁的位置，外力推动行走机构2沿第一导向轨行走，行走机构带动推块一起行走，推块带动行走销3在导向槽4内移动，当行走销3移动至道岔换向机构的位置时，如果系统给予的分拣指令是继续沿导向槽向前行走，则拨叉8在驱动电机的控制下维持贴近导向槽4前壁的位置不动，另一个导向槽5被挡住，行走销3从沿导向槽4继续向前行走，物体7在行走机构2的带动下沿原方向继续行走；如果系统给予的分拣指令要沿另一导向槽行走，则拨叉8在驱动电机的控制下向上拨动20°，行走销3直行通道被拨叉8挡住，行走销转向并沿另一导向槽5行走，物体7在行走机构2的推动下转向20°后继续行走，直至被分拣。
本发明利用电磁螺线管来控制拨叉的旋转功能，如图4所示，通过对线圈进行通电，可以实现拨叉在位置A、B之间进行旋转换位，当线圈不通电时，由于限位销的作用，拨叉始终处于B位置处，当给线圈正向通电时，拨叉会由B点旋转至A点，当拨叉在A点时在给线圈通反向电，则拨叉会由A点旋转至B点，如此则通过电磁螺线管实现了拨叉的旋转功能，另外，因为永磁体在O点时为N极，故无论在通电与不通电的情况下，拨叉在旋转至O点时均处于一种临界状态，这种临界状态时拨叉是无法稳定停止的，因此通过此方法可以避免拨叉在旋转过程中发生停止在轨道中间的现象，从根本上杜绝了高速移动的行走销和拨叉产生撞击从而导致设备损坏的隐患，同时保证了拨叉每次转动的准确性和到位性。
同时，通过有限元分析和材料力学/特性分析，制作拨叉和道岔机构，并将电磁螺线管10固定在道岔机构上，通过电磁螺线管的通电与断电功能，实现拨叉在道岔机构内由A点旋转至B点或B点旋转至A点的功能，以达到道岔轨道导向槽4与另一导向槽5的闭合功能，最终实现道岔换向目的。
因为拨叉的运动模式采用旋转式而非直线运动模式，旋转式的角度很小，仅为20°，使得旋转所需要的时间仅为8ms即可，切换速率远大于采用气缸驱动拨叉进行直线运动所需的30ms。当用户对物流分拣输送速度要求为180m/min(3m/s)时，此时，如图5所示，两推块行走销之间的间距为100mm，通过拨叉的时间仅为33.3ms，采用气缸驱动的拨叉进行直线运动一个来回所需为60ms，远大于两个推块行走销经过拨叉所需要的时间，因此现有的气缸驱动拨叉无法使用，而本发明的电驱动旋转拨叉能够完成拨动换向功能。
使用本发明道岔换向装置的滑块式分拣机的理论速度最高可达3m/s（180m/min），从理论上解决了分拣速度的根本问题。
在滑块式分拣机上，采用应用本发明技术的道岔换向机构替代目前的气缸驱动的换向机构，可以实现行走机构在道岔位置的高速换向功能，同时使得道岔换向的误差率和故障率大大降低，无论从理论上还是实际中，均不会发生推块行走销与拨叉碰撞的现象，使得使用本发明道岔换向装置的滑块式分拣机的运行速度、分拣效率、生命周期、使用维护成本较之目前同类分拣产品均有大幅改进。

Claims (3)

1.一种电驱动高速道岔换向装置，包括：
行走机构(2)，所述行走机构(2)呈水平杆状，杆两端各设有一个与杆垂直的滚轮，两滚轮在一对平行的轨道内滚动，杆外套有推块(1)，所述推块(1)能够沿杆滑动，所述推块(1)底部竖直置有一根推块行走销(3)；
行走销导向轨，所述导向轨位于推块(1)下方并与行走机构(2)垂直，行走销导向轨上设有竖直导向槽(4)，所述行走销(3)同时也插入导向槽(4)内；
道岔换向机构(6)，所述道岔换向机构(6)包括道岔基座，道岔基座上设有拨叉(8)和拨叉驱动装置，所述拨叉驱动装置驱动拨叉(8)在导向槽(4)和另一导向槽之间拨动，使行走销(3)从导向槽(4)换向进入另一导向槽(5)；
其特征在于：所述拨叉(8)呈条状，一端通过转轴固定在两个导向轨交叉连接处，另一端能够通过电驱动沿转轴作弧形运动，在两个导向槽之间来回拨动，所述拨叉驱动装置的驱动方式为电磁螺线管驱动；
所述电磁螺线管具有A、B、0位；拨叉在位置A、B之间进行旋转换位，当线圈不通电时，由于限位销的作用，拨叉始终处于B位置处，当给线圈正向通电时，拨叉会由B点旋转至A点，当拨叉在A点时在给线圈通反向电，则拨叉会由A点旋转至B点，如此则通过电磁螺线管实现了拨叉的旋转功能，因为永磁体在O点时为N极，故无论在通电与不通电的情况下，拨叉在旋转至O点时均处于一种无法停止的临界状态；拨叉的旋转式的角度为20°；
采用高速转角电机及其定制的专用控制卡组成的电驱动方式，使其道岔换向频率可高达62次/秒，控制卡的自适应功能能根据推块行走线速度自动调节拨叉机构的工作频率；
所述电驱动高速道岔换向装置应用在高速滑块式分拣机上。
2.如权利要求1所述的电驱动高速道岔换向装置，其特征在于：所述拨叉(8)采用合金钢材质，表面粗糙度在2μm以下。
3.如权利要求1所述的电驱动高速道岔换向装置，其特征在于：所述道岔基座采用尼龙材质，表面粗糙度在2μm以下。
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