CN103010647A - 轮对存储库中的轮对自动取送装置 - Google Patents

Abstract

本发明是轮对存储库中的轮对自动取送装置，其结构包括：横向运行机构、纵向运行机构、升降机构、回转机构、抓取机构、轮对尺寸检测装置、存取件控制系统；其中纵向运行机构安装在横向运行机构上，升降机构安装在纵向运行机构上，回转机构安装在升降机构上，抓取机构安装在回转装置上，轮对尺寸检测装置安装在抓取机构或回转装置上；升降机构、回转机构、抓取机构上分别安装有绝对位置编码器，绝对位置编码器的信号输出端分别与存取件控制系统的信号输入端相接。本发明的优点：使轮对存储库能最大限度地满足轮对存储的需求，同时避免了传统立库机动性、柔性不足的问题，又兼顾了用户的使用习惯。

Description

轮对存储库中的轮对自动取送装置

技术领域

本发明涉及的是轮对存储库中的轮对自动取送装置，属于轨道车辆轮对选配及仓储技术领域。

背景技术

目前，立体仓库已经广泛运用于民用设施，其存储方式利用多层钢结构框式货架作为存储单元，通过堆垛机进行货物取送。该种常规存储方式一旦堆垛机发生故障，靠天车或叉车不能进行轮对的取送，使整个连续的检修工艺过程中断，等故障解决才能恢复检修过程，影响检修工艺过程的效率及连续性。基于以上情况，为了能最大限度满足轮对存储的需求，同时避免传统立库机动性、柔性不足的问题，兼顾使用习惯，我们对轮对存储方式进行了优化研究。

发明内容

  本发明提出的是轮对存储库中的轮对自动取送装置，其目的旨在使最大限度满足轮对存储的需求，同时避免传统立库机动性、柔性不足等问题。 

本发明的技术解决方案：其结构包括：横向运行机构、纵向运行机构、升降机构、回转机构、抓取机构、轮对尺寸检测装置、存取件控制系统；其中纵向运行机构安装在横向运行机构上，升降机构安装在纵向运行机构上，回转机构安装在升降机构上，抓取机构安装在回转装置上，轮对尺寸检测装置安装在抓取机构或回转装置上；升降机构、回转机构、抓取机构上分别安装有绝对位置编码器，绝对位置编码器的信号输出端分别与存取件控制系统的信号输入端相接。

本发明的优点：使轮对存储库能最大限度地满足轮对存储的需求，同时避免了传统立库机动性、柔性不足的问题，又兼顾了用户的使用习惯。

附图说明

图1是轮对自动取送装置的主视结构示意图。

图2是轮对自动取送装置的侧视结构示意图。

图3是轮对尺寸检测装置的测量原理图。

图4是轮对抓取位置示意图。

图5是轮对存储库的截面结构示意图。

图6是升降机的侧视结构示意图。

图7是升降机的俯视结构示意图。

图8是抓取机构的十字面结构示意示意图。

图中的1是横向运行机构的轨道、2是纵向运行机构的轨道、3是电动葫芦、4是横向驱动电机、5是横向运行的滚轮、6是纵向驱动电机、7是纵向运行的滚轮、8是销孔、9是销轴、10是旋转电机、11是夹爪、12是轮对自动取送装置的主梁、13是固定板、14是轮毂辐版的外R40处、15是轮毂辐版的内R40处、16是升降机上的电动葫芦、17是托盘、18是钢轨、19是双向拨轮器、20是升降机、21是轮对输送线、22是轮对自动取送装置、23是轮对存储单元。

具体实施方式

如图1、2所示，轮对自动取送装置，其结构包括：横向运行机构、纵向运行机构、升降机构、回转机构、抓取机构、轮对尺寸检测装置、存取件控制系统；其中纵向运行机构安装在横向运行机构上，升降机构安装在纵向运行机构上，回转机构安装在升降机构上，抓取机构安装在回转装置上，轮对尺寸检测装置安装在抓取机构或回转装置上；升降机构、回转机构、抓取机构上分别安装有绝对位置编码器，绝对位置编码器的信号输出端分别与存取件控制系统的信号输入端相接。

所述的横向运行机构，包括横向驱动电机4、横向运行的滚轮5、横向运行机构的轨道1、销孔8；其中其特征是横向驱动电机4通过齿轮与齿轮轴的方式驱动横向运行的滚轮5，运行在横向运行机构的轨道1上，横向运行机构的轨道1设置在龙门架上，横向运行机构上设置有销孔8。

所述的纵向运行机构包括纵向驱动电机6、纵向运行的滚轮7、纵向运行机构的轨道2；其中纵向驱动电机6通过齿轮与齿轮轴的方式驱动纵向运行的滚轮7，运行在纵向运行机构的轨道2上，纵向运行机构的轨道2设置在轮对自动取送装置的主梁上；纵向运行机构用于带动升降机构、回转机构、抓取机构、轮对尺寸检测装置在纵向运行机构的轨道2上运行。

所述的抓取机构采用仿形的爪结构，仿形的爪结构的特征是：两侧的夹爪11通过滑块连接在丝杆上，丝杆转动，滑块带动两侧的夹爪打开或夹持轮对。

所述的横向运行机构的轨道1和纵向运行机构的轨道2上安装有条码带，横向运行机构和纵向运行机构上分别安装有用于读取条码带的读写控制器，读写控制器的信号输出端与存取件控制系统的信号输入端相接。

所述的升降机构包括电动葫芦3、固定板13、销轴9，其中电动葫芦3安装在横向运行机构上、固定板13通过钢丝绳连接在电动葫芦3上、固定板13上设置有销轴9，销轴9与横向运行机构上的销孔8配合。

所述的旋转机构，其结构是旋转电机10通过蜗轮蜗杆结构连接在固定板13上，旋转电机10与抓取机构固连。

所述的抓取机构选用仿形的爪结构，两侧的夹爪11通过滑块连接在丝杆上，丝杆转动，滑块带动两侧的夹爪11打开或夹持轮对，抓取机构11用于夹持轮对。

所述的存取件控制系统（PLC2~5）有四个，其中两个用于存件，另两个用于取件，由于存储库分上下两层，因此，上层、下层各有一个存件控制系统和一个取件控制系统，存取件控制系统（PLC2~5）用于根据轮对存储控制系统（PC2）发出的存件或取件指令来控制横向运行机构、纵向运行机构、升降机构、回转机构、抓取机构、轮对尺寸检测装置。

所述的回转机构用于把抓取的轮对调转角度，便于将轮对放置在相应位置；回转机构在运行前，首先需要升降机构将轮对提升，直至销轴9插入销孔8内，使固定板13与主梁固定连接后，方可运转，否则在钢丝绳吊挂状态下会晃动。

如图3所示，轮对尺寸检测装置安装在固定板上的光尺直接测量轮对尺寸，当销轴插入销孔内后，以轮轴为中心零点，两侧用行程气缸来接触轮对，通过计算气缸行程来计算轮对直径，设两侧行程气缸的初始位置距轮对轴中心距离分别为W1、W2，两侧气缸的行程分别为T1、T2，则轮对直径D=R1+R2=W1+W2-T1-T2。

如图4所示，仿形的爪结构中的夹爪与轮对接触部分是仿轮对的轮毂辐版的R40处的形状（见国标GB8601-88《铁路用辗钢整体车轮》第2页，图1及表1）。

如图5所示，轮对存储库，其结构包括轮对输送线21、轮对自动取送装置22、轮对存储单元23、打号机；其中轮对输送线21贯穿在轮对存储库中，轮对自动取送装置22安装在横向运行机构的轨道1上，轮对存储单元23设置在轮对输送线21的两侧，打号机安装轮对输送线21上；轮对自动取送装置22的下端设置有抓取机构。

所述的横向运行机构的轨道1设置在龙门架上。

所述的轮对存储库设置为上下两层，两层中的轮对用升降机20进行移动，升降机20安装在轮对自动取送装置的主梁12上。

所述的轮对输送线21用于根据控制指令要求，按相应的地址码将轮对输送到轮对存储库中的指定位置，采用地面板链输送线。

所述的轮对自动取送装置22用于根据控制指令要求，按相应的地址码进行指定轮对的取放操作。

所述的轮对存储单元23用于存放轮对；采用平面存储、错位存放的方式存放轮对；采用平面存储、错位存放的方式存放轮对。

所述的打号机用于将存储的轮对进行编号；

如图6、7所示，升降机20的结构包括升降机上的电动葫芦16、托盘17、钢轨18、双向拨轮器19；其中升降机上的电动葫芦16下吊挂托盘17,托盘17上设置有钢轨18，钢轨18两侧安装有双向拨轮器19；或通过气缸推动与之铰接的双向拨叉，双向拨轮器19使轮对从钢轨18上滚动到轮对输送线21上，或从轮对输送线21上滚动到托盘17上。

所述的钢轨18用于存放轮对。

所述的双向拨轮器19用于将钢轨18转移到轮对输送线21上。

如图8所示，抓取机构随轮对自动取送装置的移动轨迹为十字面，轮对输送线的输送方向与纵向运行机构的轨道2的长度方向相同。

轮对自动取送控制流程，包括如下步骤：    

 一）取件时，存取件控制系统（PLC2~5）从轮对存储控制系统（PC2）获得所需轮对的位置编码，接着存取件控制系统（PLC2~5）根据位置编码和当前轮对自动取送装置的所在位置自动计算轮对自动取送装置的运行方向和运行行程，接着通过条码带的读写控制器的输出信号控制所述横向运行机构和纵向运行机构上的电机运行至指定位置，然后通过升降机构、回转机构、抓取机构上的绝对位置编码器的输出信号分别控制升降机构、回转机构、抓取机构进行抓取作业，升降机构将轮对提升后，轮对尺寸检测装置对轮对尺寸进行检测，并将检测的数据与轮对存储控制系统（PC2）发出的取件信号中的轮对尺寸数据进行比较，如果数据相同，则继续完成取件操作，如果不同，则反馈给轮对存储控制系统（PC2），进行检修，最后再通过条码带的读写控制器的输出信号控制所述横向运行机构和纵向运行机构上的电机运行至指定位置，放下轮对至指定位置，此时完成轮对取件操作；

二）存件时，轮对存储控制系统（PC2）首先获得轮对的检测数据，轮对存储控制系统（PC2）根据轮对的检测数据与轮对存储控制系统内部的区划编排规则进行比较，确定和给出轮对的存放位置，轮对存储控制系统（PC2）将该轮对进行位置编码和位置记录，接着发出存储位置控制指令给地面输送线主控系统（PLC1），地面输送线主控系统（PLC1）将存储位置控制指令转化为针对轮对输送线和升降机的控制指令，同时将位置编码传递给存取件控制系统（PLC2~5），轮对输送线和升降机将轮对输送至轮对入库位置后，存取件控制系统（PLC2~5）根据位置编码发送指令给轮对自动取送装置，轮对自动取送装置根据指令将轮对放置在相应的存储单元。

本申请虽然公开了横向运行机构、纵向运行机构、升降机构、回转机构、轮对尺寸检测装置的具体结构，但是考虑到现有技术中还有多种对本领域技术人员来说是公知的、能够实现该功能的其他具体结构，而本申请的发明点并不在于实现该这些功能性特征的具体结构，而是在于这些功能性的技术特征与其他技术特征之间的相互作用或连接关系。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

实施时，

将轮对自动取送装置运行在轮对立体存储库中，轮对存储区根据生产管理的计划可任意分区，每区段存放的轮对可以按指定信息编排，如轮对编号、轮径尺寸、轴颈尺寸等。分区大小，决定了存储架物理空间尺寸的长度，也就是可存放轮对的数目。每个存放空间位置在计算机系统里都有一个固定的位置编码，如XYZABC123#/*，X代表层数，Y代表该层的左右区间，Z代表左右区间各分成几个小区，ABC代表每个小区允许存放的最大轮对数目，123代表该小区间的第几个存放位置，#代表某个存放位置为空，*代表某个存放位置为非空，这样就建立了存放库的空间计算机数据编码。

数据编码制定之后，一副轮对到来，轮对存储控制系统（PC2）通过信息网络，根据接收到的该轮对信息，推算该轮对应该存放的区间位置。如果区间位置未占用，计算机发出一个位置编码给地面输送线主控系统（PLC1），地面输送线主控系统（PLC1）控制升降机、轮对输送线，把该轮对放置在上层或者下层的入库位置，然后，地面输送线主控系统（PLC1）再把位置编码传递给上层或者下层的轮对自动取送装置，存取件控制系统（PLC2~5）解读编码，自动识别存放位置在哪里，解读成功后，再通知计算机，计算机确认存放位置无误后，命令轮对自动取送装置开始运行，自动送往存放位置进行存储。

转向架或轮对组装和配对时，转向架检修线上的轮对安装工位根据该工位上需要安装的轮对尺寸发出需求信息给轮对配对系统或轮对存储控制系统计算机（PC2），轮对配对系统可以集成在轮对存储控制系统计算机（PC2）内。轮对配对系统根据需求信息，从轮对存储控制系统计算机（PC2）的轮对存储数据库内查找出最合适的轮对，并发出取件指令给轮对自动取送装置及地面输送线、升降机，完成取件操作。

存件和取件过程中，轮对自动取送装置确定轮对的存放位置后，根据存放位置和目前轮对自动取送装置所在位置，自动计算轮对自动取送装置的运动方向，运动行程，然后进行精确运行控制。轮对自动取送装置定位精度取决于位置检测精度和程序控制计算软件。轮对自动取送装置的上升下降，横向的前进后退采用绝对位置编码器，通过检测轮对自动取送装置上的升降横移机构的运行位置，判断轮对自动取送装置的提升高度和横移距离；纵向的前进后退，由于空间距离大，采用编码器会出现积累误差，长期运行后会出现定位精度问题，因此，采用条码带直接定位纵向位置。条码带直接敷设于存储架边上的安装导轨上，不同位置的条码信息，就代表了该位置的物理属性。其定位精度可以达到1mm，完全可以满足轮对自动取送装置的定位要求。阅读条码的读写控制器，通过总线连接到轮对自动取送装置的PLC。轮对自动取送装置在运行过程中，实时读取条码信息，解读后换算成条码所代表的空间物理位置数据，从而自动控制轮对自动取送装置的走向，速度，启动停止，实现全程准备定位，实现轮对的可靠存储。轮对存放完成后，轮对存储控制系统计算机（PC2）把该轮对的位置编码和轮对信息整合成一个库存轮对信息代码，等待检修线调用。

当检修线轮对安装工位需要轮对时，操作人员给出要件请求（需要的轮对信息，已经由检修线信息系统根据前面工序自动计算），检修线信息系统把数据传递给轮对存储控制系统计算机（PC2），轮对存储控制系统计算机（PC2）根据收到的要件请求，解读出所需轮对的信息，然后查询存储库里是否有合适的轮对，合适的轮对在什么位置。当确定有合适的轮对后，库存轮对信息代码被传递给地面输送线主控PLC和轮对自动取送装置PLC，PLC解读该信息代码，自动识别存放位置在哪里，解读成功后，再通知轮对存储控制系统计算机（PC2），轮对存储控制系统计算机（PC2）确认存放位置无误后，命令轮对自动取送装置开始运行，自动去指定位置取出轮对，然后经由轮对输送线、升降机出库。

Claims (10)

1.轮对存储库中的轮对自动取送装置，其特征是包括横向运行机构、纵向运行机构、升降机构、回转机构、抓取机构、轮对尺寸检测装置、存取件控制系统；其中纵向运行机构安装在横向运行机构上，升降机构安装在纵向运行机构上，回转机构安装在升降机构上，抓取机构安装在回转装置上，轮对尺寸检测装置安装在抓取机构或回转装置上；升降机构、回转机构、抓取机构上分别安装有绝对位置编码器，绝对位置编码器的信号输出端分别与存取件控制系统的信号输入端相接。

2.根据权利要求1所述的轮对存储库中的轮对自动取送装置，其特征是所述的横向运行机构，包括横向驱动电机（4）、横向运行的滚轮（5）、横向运行机构的轨道（1）、销孔（8）；横向驱动电机（4）通过齿轮与齿轮轴的方式驱动横向运行的滚轮（5），运行在横向运行机构的轨道（1）上，横向运行机构的轨道（1）设置在龙门架上，横向运行机构上设置有销孔（8）。

3.根据权利要求1所述的轮对存储库中的轮对自动取送装置，其特征是所述的纵向运行机构包括纵向驱动电机（6）、纵向运行的滚轮（7）、纵向运行机构的轨道（2）；其中纵向驱动电机（6）通过齿轮与齿轮轴的方式驱动纵向运行的滚轮（7），运行在纵向运行机构的轨道（2）上，纵向运行机构的轨道（2）设置在轮对自动取送装置的主梁上；纵向运行机构用于带动升降机构、回转机构、抓取机构、轮对尺寸检测装置在纵向运行机构的轨道（2）上运行。

4.根据权利要求1所述的轮对存储库中的轮对自动取送装置，其特征是所述的抓取机构采用仿形的爪结构，仿形的爪结构的特征是：两侧的夹爪（11）通过滑块连接在丝杆上，丝杆转动，滑块带动两侧的夹爪打开或夹持轮对。

5.根据权利要求1所述的轮对存储库中的轮对自动取送装置，其特征是所述的横向运行机构的轨道（1）和纵向运行机构的轨道（2）上安装有条码带，横向运行机构和纵向运行机构上分别安装有用于读取条码带的读写控制器，读写控制器的信号输出端与存取件控制系统的信号输入端相接。

6.根据权利要求1所述的轮对存储库中的轮对自动取送装置，其特征是所述的升降机构包括电动葫芦（3）、固定板（13）、销轴（9），其中电动葫芦（3）安装在横向运行机构上、固定板（13）通过钢丝绳连接在电动葫芦（3）上、固定板（13）上设置有销轴（9），销轴（9）与横向运行机构上的销孔（8）配合。

7.根据权利要求1所述的轮对存储库中的轮对自动取送装置，其特征是所述的旋转机构，其结构是旋转电机（10）通过蜗轮蜗杆结构连接在固定板（13）上，旋转电机（10）与抓取机构固连。

8.根据权利要求1所述的轮对存储库中的轮对自动取送装置，其特征是所述的存取件控制系统（PLC2~5）有四个，其中两个用于存件，另两个用于取件，由于存储库分上下两层，因此，上层、下层各有一个存件控制系统和一个取件控制系统，存取件控制系统（PLC2~5）用于根据轮对存储控制系统（PC2）发出的存件或取件指令来控制横向运行机构、纵向运行机构、升降机构、回转机构、抓取机构、轮对尺寸检测装置工作。

9.根据权利要求1所述的轮对存储库中的轮对自动取送装置，其特征是所述的回转机构用于把抓取的轮对调转角度，便于将轮对放置在相应位置；回转机构在运行前，首先需要升降机构将轮对提升，直至销轴（9）插入销孔（8）内，使固定板（13）与主梁固定连接后，方可运转。

10.如权利要求1的轮对自动取送控制流程，包括如下步骤：

一）取件时，存取件控制系统（PLC2~5）从轮对存储控制系统（PC2）获得所需轮对的位置编码，接着存取件控制系统（PLC2~5）根据位置编码和当前轮对自动取送装置的所在位置自动计算轮对自动取送装置的运行方向和运行行程，接着通过条码带的读写控制器的输出信号控制所述横向运行机构和纵向运行机构上的电机运行至指定位置，然后通过升降机构、回转机构、抓取机构上的绝对位置编码器的输出信号分别控制升降机构、回转机构、抓取机构进行抓取作业，升降机构将轮对提升后，轮对尺寸检测装置对轮对尺寸进行检测，并将检测的数据与轮对存储控制系统（PC2）发出的取件信号中的轮对尺寸数据进行比较，如果数据相同，则继续完成取件操作，如果不同，则反馈给轮对存储控制系统（PC2），进行检修，最后再通过条码带的读写控制器的输出信号控制所述横向运行机构和纵向运行机构上的电机运行至指定位置，放下轮对至指定位置，此时完成轮对取件操作；

二）存件时，轮对存储控制系统（PC2）首先获得轮对的检测数据，轮对存储控制系统（PC2）根据轮对的检测数据与轮对存储控制系统内部的区划编排规则进行比较，确定和给出轮对的存放位置，轮对存储控制系统（PC2）将该轮对进行位置编码和位置记录，接着发出存储位置控制指令给地面输送线主控系统（PLC1），地面输送线主控系统（PLC1）将存储位置控制指令转化为针对轮对输送线和升降机的控制指令，同时将位置编码传递给存取件控制系统（PLC2~5），轮对输送线和升降机将轮对输送至轮对入库位置后，存取件控制系统（PLC2~5）根据位置编码发送指令给轮对自动取送装置，轮对自动取送装置根据指令将轮对放置在相应的存储单元。

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