CN103143510A - 翻盘式行李高速自动分拣机 - Google Patents

Abstract

本发明属于民航物流应用领域，特别涉及一种能实现行李高速自动分拣的翻盘式行李高速自动分拣机，包括轨道、运载小车、电动倾翻装置和托盘，运载小车设置在轨道上，运载小车上设置有所述电动倾翻装置，在电动倾翻装置上设置有托盘。本发明的优点为根据机场规模不同，其分拣效率可达5000-10000件/小时，而且其分拣方式是通过托盘倾翻将行李倾倒入滑槽，为此对行李的损坏较小。相对于现有技术而言，翻盘式行李高速自动分拣机具有可靠性高、分拣效率高、对行李损坏小等特点，且对其进行稍微的改造，还可将其应用到邮政分拣、烟草分拣、航空物流等领域，为此其应用范围较广。

Description

翻盘式行李高速自动分拣机

技术领域

本发明属于民航物流应用领域，特别涉及一种能实现行李高速自动分拣的翻盘式行李高速自动分拣机。

背景技术

上世纪90年代中期以来，国家经济建设迅猛发展，民航运输物流业以其方便、快捷、高效的特点发挥着日益重要的作用，但随着我国民航机场客货吞吐量的高速增长，传统的行李分拣设备已难以满足机场行李物流量高速增长的需要，常常会导致航班延误或取消，既增加运营成本，又严重影响旅客行程安排和情绪，为此需发明一种新型的行李高速自动分拣设备实现大中型机场的行李高速自动分拣，而电动倾翻装置是实现快速翻盘进而实现行李高速自动分拣的核心运动机构。

传统的行李分拣设备一般是通过转盘及推臂分拣机实现，转盘的速度一般为0.5m/s,首先行李注入到转盘上，转盘将行李运送到预定的滑槽，在每个滑槽处均安装有一推臂分拣机，推臂分拣机将行李从转盘上推到预定滑槽，由于转盘的速度较慢，为此该种分拣方式的分拣效率一般为1500-2000件/小时，无法满足大中型机场的需要，而且由于推臂分拣机要用很大的推力将行李快速推向滑槽，为此对行李的损坏较大。

如专利号为CN200720119267.8，申请日为2007年4月3日，名称为“行李分拣机”的实用新型专利，其技术方案如下：一种行李分拣机，其包括一机架、一马达、一曲柄、一第一连杆、一摇杆、一第二连杆、一推板；该马达上装设有一输出轴；该曲柄的第一端固定地安装在该输出轴上，其第二端可旋转地连接在该第一连杆的第一端；该摇杆包括一体成型的一短臂、一长臂，该短臂和长臂是一弯折杆体，该摇杆可旋转地安装在该机架上，其旋转轴在该短臂和长臂的相交处；该第一连杆的第二端和该短臂的末端可旋转地连接起来；该第二连杆的第一端可旋转地连接在该机架上；该推板包括一体成型的一推顶板、一连接板，该长臂的末端可旋转地连接在该推顶板上，该第二连杆的第二端可旋转地连接在该连接板上。上述结构即为推臂分拣机，所以仍然存在分拣效率低、无法满足大中型机场的需要、分拣过程中对行李的损坏较大的问题。

发明内容

为了克服现有的分拣机存在的分拣效率低、无法满足大中型机场的需要、分拣过程中对行李的损坏较大等问题，现设计一种精度高、结构紧凑、分拣效率高、具有水平自锁和末端自锁的翻盘式行李高速自动分拣机。

为实现上述技术效果，本发明技术方案如下：

翻盘式行李高速自动分拣机，包括轨道、运载小车、电动倾翻装置和托盘，运载小车设置在轨道上，运载小车上设置有所述电动倾翻装置，在电动倾翻装置上设置有托盘。

所述电动倾翻装置包括倾翻伺服机构、齿轮传动机构、导向机构、倾翻底座和倾翻复位检测及限位保护机构；倾翻伺服机构安装在倾翻底座上，倾翻伺服机构与齿轮传动机构相连，在齿轮传动机构两端连接有导向机构，倾翻底座上还安装有倾翻复位检测机构；所述导向板分别安装在倾翻底座的两侧；所述导向机构包括拨叉、导向轮和导向板，拨叉通过其上的旋转中心与齿轮传动机构相连，导向轮一端与拨叉相连，导向板上设置有导向槽，导向轮另一端位于导向槽内。

所述的导向槽包括左导向槽、右导向槽和中导向槽三部分，中导向槽为两端封闭的倒U型槽，在其两边对称各设置有两端开放的圆弧槽，即左导向槽和右导向槽，左导向槽和右导向槽均在同一圆上，倒U型槽的中段为弧形，且与两边的左导向槽和右导向槽在同一圆上，在垂直于导向板厚度的方向上，所述左导向槽、右导向槽的最高点比中导向槽的最高点高。

所述中导向槽的两端部为弧形，中导向槽中段的弧形与两端部的弧形之间通过直线槽连通，所述两端部的弧形部分所在圆的圆心与拨叉上的旋转中心同心。

所述拨叉上还设置有导向轮，包括左导向轮、右导向轮和中导向轮，其中左导向轮和右导向轮为水平对称设置，中导向轮设置在左导向轮与右导向轮之间的竖直方向上置，所述中导向轮的高度高于左导向轮和右导向轮的高度。

所述倾翻伺服机构包括倾翻电机、减速机及驱动器，其中减速机安装在倾翻底座上，倾翻电机安装在减速机尾部，驱动器为低压直流输入驱动器，驱动器控制倾翻电机启、停、正反转。所述齿轮传动机构包括大齿轮、小齿轮、主轴、轴承和轴承座，小齿轮安装在减速机的输出轴上，小齿轮与大齿轮啮合，大齿轮安装在主轴上，主轴外设置有两个轴承，所述轴承位于轴承座内部，轴承通过轴承座固定在倾翻底座上，所述主轴两端分别通过旋转中心安装有拨叉。

所述的倾翻底座通过螺栓固定在两个底座支架上，所述倾翻复位检测及限位保护机构包括接近开关、接近开关安装支架、感应探头、感应探头安装支架等，所述接近开关支架安装在倾翻底座上，接近开关支架上安装有接近开关，感应探头安装支架安装在主轴上，感应探头安装支架上安装有感应探头。

所述轨道内设置有测速装置、无线通讯装置、非接触取电装置和直线电机，直线电机通过安装支架固定在轨道内；所述测速装置包括测速板和U型光电开关，U型光电开关通过支架固定在轨道内，所述测速板安装在运载小车上；所述非接触取电装置包括取电头、电缆线和整流器，电缆线铺设在轨道上，取电头和整流器安装在运载小车上；无线通讯装置包括通讯主站、漏波电缆线、移动客户端，移动I/O模块，PLC和天线，通讯主站固定在地面，漏波电缆线铺设在轨道上，移动客户端和天线安装在小车上。

所述运载小车包括车头、车身和车尾，在车身下方设置有小车刀片，在车头两端对称安装有导向轮和行走轮，导向轮为水平安置的滚轮，行走轮为竖直安置的滚轮；相邻运载小车之间通过轴承、偏心套和插销首尾相连。 

所述无线通讯装置的工作过程为： PLC发出倾翻指令给通讯主站，然后再通过漏波电缆传输、天线接收将指令传递给移动客户端，并经过移动I/O模块控制电机驱动器，进而控制倾翻电机，电机驱动器将驱动器故障、水平位置检测信息原路返回传递给PLC，供PLC进行信息管理及决策。

所述托盘包括主托盘，在主托盘的一端下部设置有副托盘，主托盘与副托盘通过柱状连接件相连，副托盘上设置有“8”型圈，“8”型圈的其中一个孔套接在柱状连接件上；所述主托盘两侧边均设置有条状护翼，护翼下端设置有拉杆。

所述主托盘与副托盘连接的底面两边均设置有托板，托板一端与主托盘相连，另一端位于副托盘下方，所述副托盘一端向下弯折，主托盘一端向下弯折，所述向下弯折处的转角设置有加强筋。

本发明的工作原理如下：

运载小车在轨道上运行，运载小车上的倾翻电机驱动器接受到控制器的倾翻信号时，启动伺服倾翻电机，伺服倾翻电机通过减速机带动小齿轮转动，小齿轮与大齿轮啮合，从而将动力传递给主轴，主轴带动拨叉运动，拨叉的导向轮沿着导向板的导向槽运动，从而使得安装在导向板上的托盘倾翻一定的角度，最终将行李平稳快速地倾倒入指定滑槽。

本发明的优点为：

1、本发明的新型翻盘式行李高速自动分拣机根据机场规模不同，其分拣效率可达5000-10000件/小时，而且其分拣方式是通过托盘倾翻将行李倾倒入滑槽，为此对行李的损坏较小。相对于现有技术而言，翻盘式行李高速自动分拣机具有可靠性高、成本较低、分拣效率高、对行李损坏小等特点，且对其进行稍微的改造，还可将其应用到邮政分拣、烟草分拣、航空物流等领域，为此其应用范围较广。

2、本发明通过直线电机非接触驱动代替原有的机械链条式传动方式，不仅减小了机械磨损，而且提高了工作效率，使得主体运载小车的运行速度不小于2m/s，并通过设计的直线电机防撞装置，有效避免了高速运行下事故的发生。设计的电动倾翻装置不仅可靠，能够实现两个极限位置的自锁及倾翻电机的空载启动及制动，而且使得翻盘的速度特别快，其倾翻时间小于0.8秒。

3、本发明为电动式的电动倾翻装置，运行时噪音小、对机构的损坏小、分拣效率高，能够满足大型机场行李高速自动分拣的需要。

4、本发明是通过伺服驱动系统、齿轮传动机构、导向轮-导向板机构等共同实现快速翻盘，进而实现行李的高速自动分拣，其中不在同一竖直平面的导向轮-导向板结构不仅能够实现水平位置的机构自锁和末端位置的机构自锁，从而减少对倾翻电机的冲击，增加系统的可靠性，而且还能实现倾翻电机的空载启动和制动，从而降低驱动器的电流或电压峰值，进而减小无接触取电装置供电负荷，起到节能效果。

5、本发明采用的导向板、导向轮结构能在匀速倾翻电机带动下做变速运动，并且使倾翻过程更平稳。

6、本发明的导向板与导向轮结构中，当导向板上方的托盘受到外力而发生较小角度的倾斜时，导向板发生轻微转动，但是由于导向轮所在的三个导向槽段在同一圆上，所以导向轮能保持不动，从而拨叉保持不动，进而与拨叉相连的倾翻电机主轴则不会受到外力影响，保护了倾翻电机，即实现了水平自锁。同理，在倾翻电机启动阶段，倾翻电机主轴带动拨叉开始转动时，导向板保持不动，减少了倾翻电机启动的负荷，加快了倾翻电机的启动时间。

7、本发明的导向板与导向轮结构中，由于导向板的中导向槽为倒U型槽，且倒U型槽两端部均为弧形，当拨叉上的中导向轮向左转至倒U型槽左边弧形时，此时左端弧形的圆心与拨叉的旋转中心同心，而当中导向轮向右转至倒U型槽右边弧形时，此时右端弧形的圆心与拨叉的旋转中心同心，所以当中导向轮进入上述弧形段时，不会带动导向板旋转。当导向轮运动到弧形段的端部尽头时，则不再运动，即实现末端自锁，实现无负载停机，保护了传动和驱动部分。

8、本发明中当拨叉向左旋转时，右导向轮和左导向轮分别从右导向槽和左导向槽中滑出，由于左导向槽、右导向槽与中导向槽不在同一平面上，即当导向板水平放置时，左导向槽与右导向槽的最低点略高于中导向槽的最高点，所以此时右导向轮不会受到中导向槽的阻挡，向右转时同理。由于上述导向板的结构，致使导向轮也相应设置为中导向轮的高度高于左导向轮和右导向轮的高度。这样就使得拨叉在旋转时，导向槽不会阻挡其旋转。

9、倾翻复位检测机构能够解决倾翻累积误差而造成故障。

10、设计的托盘不仅能够实现转弯处托盘间间隙的自动弥补，而且能够有效防止行李的滑落及顺畅的分拣。

11、控制系统采用先进的漏波电缆无线通讯方式，使得通讯不仅可靠，而且传输速率高、数据量大。

12、主托盘与副托盘之间能够相对移动或者转动，分别实现避免卡包时机构受损和弥补转弯时托盘间的间隙，并且托盘与下面的电动倾翻装置形成联动。护翼在电动倾翻装置的带动下能够与托盘之间发生相对转动，当托盘水平时护翼与托盘面有一定的夹角，达到防止行李下落的效果，然后随着托盘的倾翻，护翼慢慢打开，直到倾翻到最大角度时护翼与托盘同面打平，方便行李顺利下滑，实现其快速分拣。

13、本托盘结构紧凑、不易发生故障、可直接与现有电动倾翻装置相配合，其采用“8”型圈与柱状连接件套接，充分利用了“8”型圈的结构特点，当柱状连接件套接在“8”型圈的一个圈内时，在外力的作用下能顺利过渡到另一个圈内，从而实现主托盘与副托盘的相对平移。托板一端位于副托盘下方，能够对副托盘提供支撑，当副托盘相对主托盘旋转时，托板对副托盘能起到限位的作用。

附图说明

图1为本发明应用于自动分拣系统的结构示意图。

图2为本发明结构示意图。

图3为本发明侧视图。

图4 为本发明的运载小车及其连接方式结构示意图。

图5 电动倾翻装置及托盘的结构示意图

图6为电动倾翻装置平面结构示意图。

图7为电动倾翻装置立体结构示意图。

图8为倾翻复位检测及限位保护机构局部示意图。

图9-13为电动倾翻装置倾翻过程示意图。

图14为导向板的时间-位移仿真曲线。

图15为导向板的时间-速度仿真曲线。

图16为导向板的时间-加速度仿真曲线。

图17为电动倾翻装置局部示意图。

图18为本发明导向板结构示意图。

图19为本发明拨叉和导向轮的结构示意图。

图20为本发明限位保护机构结构示意图。

图21为无线通讯装置的工作流程图。

图22直线电机控制框图。

图23为托盘结构示意图。

图24为托盘底部结构示意图。

图25为两个组合托盘正常情况时的结构示意图。

图26为两个组合托盘卡包时的结构示意图。

图27为托盘转弯时的结构示意图。

图28为托盘与电动倾翻装置配合时的结构示意图。

图29为副托盘结构示意图。

附图中：1为翻盘式行李高速自动分拣机，2为读码站，3为直线电机，4为高速注入系统，5为普通输送机，6为分拣滑槽，7为轨道，8为运载小车，9为电动倾翻装置，10为托盘。

31为主托盘，32为副托盘，33为护翼，34为拉杆，35为“8”型圈，36为连接件，37为托板。

41为底座支架，42为倾翻底座，43为减速机，44为倾翻电机，45为小齿轮，46为大齿轮，47为导向板，48为拨叉，49为轴承座，410为主轴，411为接近开关，412为接近开关安装支架，413为感应探头，414为感应探头安装支架，415为旋转中心，416为左导向槽，417为右导向槽，418为中导向槽，419为左导向轮，420为右导向轮，421为中导向轮。

51为测速装置，52为无线通讯装置，53为非接触取电装置，54为车头，55为车身，56为车尾，57为小车刀片，58为盖板，59为关节轴承，510为偏心套，511为插销。

具体实施方式

实施例1

翻盘式行李高速自动分拣机1包括轨道7、运载小车8、电动倾翻装置9和托盘10，运载小车8设置在轨道7上，运载小车8上设置有所述电动倾翻装置9，在电动倾翻装置9上设置有托盘10。

电动倾翻装置9包括倾翻伺服机构、齿轮传动机构、导向机构、倾翻底座42和倾翻复位检测及限位保护机构；倾翻伺服机构安装在倾翻底座42上，倾翻伺服机构与齿轮传动机构相连，在齿轮传动机构两端连接有导向机构，倾翻底座42上还安装有倾翻复位检测机构；所述导向板47分别安装在倾翻底座42的两侧；所述导向机构包括拨叉48、导向轮和导向板47，拨叉48通过其上的旋转中心415与齿轮传动机构相连，这里的旋转中心415为连接孔或者转动轴。导向轮一端与拨叉48相连，导向板47上设置有导向槽，导向轮另一端位于导向槽内。所述导向板47上安装有承载行李的托盘10。倾翻电机44驱动器接受到控制器的倾翻信号时，启动伺服倾翻电机44，伺服倾翻电机44通过减速机43带动小齿轮45转动，小齿轮45与大齿轮46啮合，从而将动力传递给主轴410，主轴410带动拨叉48运动，拨叉48的导向轮沿着导向板47的导向槽运动，从而使得安装在导向板47上的托盘10倾翻一定的角度，最终将行李平稳快速地倾倒入指定滑槽。

导向板47上导向槽包括左导向槽416、右导向槽417和中导向槽418三部分，中导向槽418为两端封闭的倒U型槽，在其两边对称各设置有两端开放的圆弧槽，即左导向槽416和右导向槽417，左导向槽416和右导向槽417均在同一圆上，即是同一圆上的互不相连的两段，倒U型槽的中段为弧形，该弧形与两边的左导向槽416和右导向槽417在同一圆上。当本发明处于初始平衡状态时，左导向轮419位于左导向槽416内，右导向轮420位于右导向槽417内，中导向轮421位于中导向槽418中段内，当导向板47上方的托盘10受到外力力而导致其发生较小角度的倾斜时，导向板47发生轻微转动，但是由于导向轮所在的三个导向槽段在同一圆上，所以导向轮能保持不动，从而拨叉48保持不动，进而与拨叉48相连的倾翻电机44主轴410则不会受到外力影响，保护了倾翻电机44，即实现了水平自锁。同理，在倾翻电机44启动阶段，倾翻电机44主轴410带动拨叉48开始转动时，导向板47保持不动，减少了倾翻电机44启动的负荷，加快了倾翻电机44的启动时间。

实施例2

翻盘式行李高速自动分拣机1包括轨道7、运载小车8、电动倾翻装置9和托盘10，运载小车8设置在轨道7上，运载小车8上设置有所述电动倾翻装置9，在电动倾翻装置9上设置有托盘10。

电动倾翻装置9包括倾翻伺服机构、齿轮传动机构、导向机构、倾翻底座42和倾翻复位检测及限位保护机构；倾翻伺服机构安装在倾翻底座42上，倾翻伺服机构与齿轮传动机构相连，在齿轮传动机构两端连接有导向机构，倾翻底座42上还安装有倾翻复位检测机构；所述导向板47分别安装在倾翻底座42的两侧；所述导向机构包括拨叉48、导向轮和导向板47，拨叉48通过其上的旋转中心415与齿轮传动机构相连，这里的旋转中心415为连接孔或者转动轴。导向轮一端与拨叉48相连，导向板47上设置有导向槽，导向轮另一端位于导向槽内。所述导向板47上安装有承载行李的托盘10。倾翻电机44驱动器接受到控制器的倾翻信号时，启动伺服倾翻电机44，伺服倾翻电机44通过减速机43带动小齿轮45转动，小齿轮45与大齿轮46啮合，从而将动力传递给主轴410，主轴410带动拨叉48运动，拨叉48的导向轮沿着导向板47的导向槽运动，从而使得安装在导向板47上的托盘10倾翻一定的角度，最终将行李平稳快速地倾倒入指定滑槽。

导向板47上导向槽包括左导向槽416、右导向槽417和中导向槽418三部分，中导向槽418为两端封闭的倒U型槽，在其两边对称各设置有两端开放的圆弧槽，即左导向槽416和右导向槽417，左导向槽416和右导向槽417均在同一圆上，即是同一圆上的互不相连的两段，倒U型槽的中段为弧形，该弧形与两边的左导向槽416和右导向槽417在同一圆上。当本发明处于初始平衡状态时，左导向轮419位于左导向槽416内，右导向轮420位于右导向槽417内，中导向轮421位于中导向槽418中段内，当导向板47上方的托盘10受到外力而导致其发生较小角度的倾斜时，导向板47发生轻微转动，但是由于导向轮所在的三个导向槽段在同一圆上，所以导向轮能保持不动，从而拨叉48保持不动，进而与拨叉48相连的倾翻电机44主轴410则不会受到外力影响，保护了倾翻电机44，即实现了水平自锁。同理，在倾翻电机44启动阶段，倾翻电机44主轴410带动拨叉48开始转动时，导向板47保持不动，减少了倾翻电机44启动的负荷，加快了倾翻电机44的启动时间。

图1为本发明所应用于自动分拣系统分拣机的系统平面布局图，其中包括翻盘式行李高速自动分拣机1，读码站2，直线电机3，高速注入系统4，普通输送机5，分拣滑槽6。行李值机后，经过输送、安检、分流、汇流等，最后到达翻盘式行李高速自动分拣机1系统临近的普通输送机5，经过进一步的输送到达高速注入系统4，行李在该系统上经过等待、加速等阶段被快速注入到翻盘式行李高速自动分拣机1的托盘10中心，行李被输送、读码站2读码后，并通过对翻盘式行李高速自动分拣机1的精确跟踪和控制最终实现将行李倒入预定的分拣滑槽6中。在轨道7上安装有直线电机3数台，用于对翻盘式行李高速自动分拣机1进行高速非接触驱动，从而克服了传统机械传动的弊端，比如摩擦严重、噪音大等。

如图2所示，轨道7有时通过支架直接安装在地上，有时安装在钢平台上。主体运载小车8通过直线电机3的驱动能够在轨道7上高速运行，运行速度不小于2m/s，其上安装有电动倾翻装置9，电动倾翻装置9上安装有托盘10，电动倾翻装置9能够实现快速倾翻，即实现快速翻盘，进而将行李快速准确地倒入预定的分拣滑槽6。

实施例3

翻盘式行李高速自动分拣机1包括轨道7、运载小车8、电动倾翻装置9和托盘10，运载小车8设置在轨道7上，运载小车8上设置有所述电动倾翻装置9，在电动倾翻装置9上设置有托盘10。

翻盘式行李高速自动分拣机1的电动倾翻装置9包括倾翻伺服机构、齿轮传动机构、导向机构、倾翻底座42和倾翻复位检测及限位保护机构；倾翻伺服机构安装在倾翻底座42上，倾翻伺服机构与齿轮传动机构相连，在齿轮传动机构两端连接有导向机构，倾翻底座42上还安装有倾翻复位检测机构；所述导向板47分别安装在倾翻底座42的两侧；所述导向机构包括拨叉48、导向轮和导向板47，拨叉48通过其上的旋转中心415与齿轮传动机构相连，这里的旋转中心415为连接孔或者转动轴。导向轮一端与拨叉48相连，导向板47上设置有导向槽，导向轮另一端位于导向槽内。所述导向板47上安装有承载行李的托盘10。倾翻电机44驱动器接受到控制器的倾翻信号时，启动伺服倾翻电机44，伺服倾翻电机44通过减速机43带动小齿轮45转动，小齿轮45与大齿轮46啮合，从而将动力传递给主轴410，主轴410带动拨叉48运动，拨叉48的导向轮沿着导向板47的导向槽运动，从而使得安装在导向板47上的托盘10倾翻一定的角度，最终将行李平稳快速地倾倒入指定滑槽。

导向板47上导向槽包括左导向槽416、右导向槽417和中导向槽418三部分，中导向槽418为两端封闭的倒U型槽，在其两边对称各设置有两端开放的圆弧槽，即左导向槽416和右导向槽417，左导向槽416和右导向槽417均在同一圆上，即是同一圆上的互不相连的两段，倒U型槽的中段为弧形，该弧形与两边的左导向槽416和右导向槽417在同一圆上。当本发明处于初始平衡状态时，左导向轮419位于左导向槽416内，右导向轮420位于右导向槽417内，中导向轮421位于中导向槽418中段内，当导向板47上方的托盘10受到外力而导致其发生较小角度的倾斜时，导向板47发生轻微转动，但是由于导向轮所在的三个导向槽段在同一圆上，所以导向轮能保持不动，从而拨叉48保持不动，进而与拨叉48相连的倾翻电机44主轴410则不会受到外力影响，保护了倾翻电机44，即实现了水平自锁。同理，在倾翻电机44启动阶段，倾翻电机44主轴410带动拨叉48开始转动时，导向板47保持不动，减少了倾翻电机44启动的负荷，加快了倾翻电机44的启动时间。

所述拨叉48上还设置有导向轮，包括左导向轮419、右导向轮420和中导向轮421，其中左导向轮419和右导向轮420为水平对称设置，中导向轮421设置在左导向轮419与右导向轮420之间的竖直方向上置，旋转中心415位于拨叉48中部，旋转中心415到左、右两导向轮的距离相同。导向板47上的中导向槽418两端部为弧形，即位于左、右端部的一段导向槽为弧形槽。中导向槽418中段的弧形与两端部的弧形之间通过直线槽连通，除了使用直线槽连接以外，也可以使用弧形槽或者其他形状的导向槽进行连接。所述两端部的弧形部分所在圆的圆心与拨叉48上的旋转中心415重合。本发明工作时，拨叉48在倾翻电机44的驱动下绕该旋转中心415旋转。当拨叉48上的左导向轮419向左转至左边弧形、右导向轮420向右转至右边弧形时，该段弧形的圆心与拨叉48的旋转中心415重合，所以当导向轮进入上述弧形段时，不会带动导向板47旋转。当导向轮运动到弧形段的端部尽头时，则被槽挡住不再运动，即实现末端自锁，实现无负载停机，保护了传动和驱动部分。

当导向轮向左旋转时，右导向轮420和左导向轮419都会从右导向槽417和左导向槽416中滑出，由于在垂直于导向板47厚度的方向上，所述左导向槽416、右导向槽417的最高点比中导向槽418的最高点高，即当导向板47水平放置时，左导向槽416与右导向槽417的最高点的高度高于中导向槽418的最高点高度，所以此时右导向轮420不会受到中导向槽418的阻挡，向右转时同理。由于上述导向板47的结构，所思导向轮也相应设置为中导向轮421的高度高于左导向轮419和右导向轮420的高度。这样就使得拨叉48在旋转时，导向槽不会阻挡其旋转。

倾翻伺服机构包括倾翻电机44、减速机43及驱动器，其中减速机43安装在倾翻底座42上，倾翻电机44悬臂式安装在减速机43尾部，驱动器为低压直流输入驱动器，驱动器控制倾翻电机44启、停、正反转。

齿轮传动机构包括大齿轮46、小齿轮45、主轴410、轴承和轴承座49，小齿轮45安装在减速机43的输出轴上，小齿轮45与大齿轮46啮合，大齿轮46安装在主轴410上，主轴410外设置有两个轴承，所述轴承位于轴承座49内部，轴承通过轴承座49固定在倾翻底座42上，所述主轴410两端分别通过旋转中心415安装有拨叉48。

倾翻底座42通过螺栓固定在两个底座支架41上，两个底座支架41的中间安装有非接触取电装置53的整流器。

倾翻复位检测及限位保护机构包括接近开关411、接近开关安装支架412、感应探头413、感应探头安装支架414等，所述接近开关支架安装在倾翻底座42上，接近开关支架上安装有接近开关411，感应探头安装支架414安装在主轴410上，感应探头安装支架414上安装有感应探头413。

轨道7内设置有测速装置51、无线通讯装置52、非接触取电装置53和直线电机3，直线电机3通过安装支架固定在轨道7内；所述测速装置51包括测速板和U型光电开关，U型光电开关通过支架固定在轨道7内，所述测速板安装在运载小车8上；所述非接触取电装置53包括取电头、电缆线和整流器，电缆线铺设在轨道7上，取电头和整流器安装在运载小车8上；无线通讯装置52包括通讯主站、漏波电缆线、移动客户端，移动I/O模块，PLC和天线，通讯主站固定在地面，漏波电缆线铺设在轨道7上，移动客户端和天线安装在小车上。

运载小车8包括车头54、车身55和车尾56，在车身55下方设置有小车刀片57，在车头54两端对称安装有导向轮和行走轮，导向轮为水平放置的滚轮，行走轮为竖直放置的滚轮；相邻运载小车8之间通过轴承、偏心套510和插销511首尾相连。如图3所示，直线电机3通过安装支架固定在轨道7上，主体运载小车8首尾连接成一个环，并能沿着轨道7运行，当小车的刀片经过直线电机3时，通过电磁交互实现直线电机3对主体运载小车8的高速非接触驱动。主体运载小车8上安装有电动倾翻装置9实现托盘10的快速倾翻。电动倾翻装置9上安装有托盘10，托盘10主要用于承载行李。测速装置51用于测量主体运载小车8的速度，其主要由测速板和一组U型光电开关组成，其中U型光电开关通过支架同间隔固定在轨道7上，而测速版装在主体运载小车8上，随小车一起运动，通过测速板经过不同U型开关的时间延时进而推算出小车的运行速度。非接触取电装置53主要由取电头、电缆线、整流器等组成，电缆线通过支架铺设在轨道7上，取电头和整流器安装在运载小车8上，电缆线通电后，取电头从电缆线获得电并经过整流器整流后为电动倾翻装置9的电机提供稳定电源。漏波电缆无线通讯装置52主要由通讯主站、漏波电缆线、移动客户端、天线等组成，通讯主站固定在地面上，漏波电缆铺设在轨道7上，移动客户端和天线安装在小车上，随小车一起运动，通讯主站发射信号，并通过漏波电缆线传输、天线接收等环节传递给移动客户端，进而通过移动的I/O模块控制倾翻电机44。

如图4所示，运载小车8主要有车头54、车身55及车尾56构成，其中车头54上对称安装有导向轮和行走轮，实现小车的导向及行走，车身55呈“T”型，其上表面用于承载电动倾翻装置9、托盘10及行李等，竖直方向的刀片作为直线电机3的次级。主体运载小车8之间的连接通过盖板58、关节轴承59、偏心套510、插销511等实现，偏心套510的孔不居中，即为偏置的，而车头54连接处的孔为居中的，为此通过改变偏心套510的安装方向，达到调节小车链长度的目的。关节轴承59不仅可以使主体运载小车8在转弯时左右摆动自如，而且还能实现上、下坡时上下摆动自动，当然有一定的极限。盖板58起到一个固定的作用，而插销511将一辆小车的车头54与前一辆小车的车尾56连接在一起。

如图8所示，接近开关安装支架412固定在倾翻机构底座上，其上安装有接近开关411，一个在竖直位置，另两个在正向和逆向的极限位置上，感应探头安装支架414固定在主轴410上，随主轴410一起转动，当水平位置的接近感应到感应探头413时，代表导向板47已经复位，当正向和逆向极限位置的接近开关411感应到感应探头413时，代表倾翻机构已经倾翻到位，如果由于误操作或者其他原因导致电机没有刹车，可强制电机立即刹车。

如图9-13所示，其中图9为倾翻机构处于水平时的示意图，此时导向板47倾翻角度为0，拨叉48左右导向轮420处于一水平线上，机构处于水平自锁状态；图10为电机启动加速，拨叉48随之运动，而导向板47仍处于水平，此时电机只需克服自身阻尼运动，为空载启动；图11为拨叉48左右导向轮420脱开了导向槽，只有竖直方向的导向轮在导向槽内运动，此时机构脱开自锁状态，导向板47倾翻了一定的角度；图12为在电机的带动下倾翻机构继续倾翻，直到倾翻到最大角度40度，此时进入末端自锁状态；图13为机构处于末端自锁，此时拨叉48在电机的带动下继续转动了一定的角度，但导向板47不再转动，机构的转动惯量不会传递给电机，此阶段电机为空载刹车。

如图14-16所示，图14为导向板47的时间-位移仿真曲线，从图上可以看出，其整个运动周期约0.75秒，0-0.08秒机构处于自锁状态，即为电机空载启动阶段，当0.08秒时导向板47开始转动，直到约0.69秒时转动到最大角度40度130-90=40,0.69-0.75秒机构处于末端自锁状态，即为电机空载制动阶段。图15为导向板47的时间-速度仿真曲线，从图上可以看出，0-0.08秒导向板47的速度为0,0.08-0.36秒导向板47的速度从0逐渐加速到最大约93度/秒，0.36-0.69秒其速度又逐渐减小到0，0.69-0.75秒速度为0。图16为导向板47的时间-加速度仿真曲线，从图上可以看出其加速度有正有负，与时间-速度曲线中的先加速后减速相呼应。

如图17所示，首先电机启动带动减速机43转动，进而带动安装在减速机43输出轴上的小齿轮45转动，通过小齿轮45与大齿轮46外啮合，从而带动主轴410转动，此时安装在主轴410上的拨叉48随主轴410一起转动，通过拨叉48的导向轮在导向板47的导向槽内运动从而使得导向板47倾翻。

如图21所示，无线通讯装置52的工作过程为： PLC发出倾翻指令给通讯主站，然后再通过漏波电缆传输、天线接收将指令传递给移动客户端，并经过移动I/O模块控制电机驱动器，进而控制倾翻电机44，电机驱动器将驱动器故障、水平位置检测信息原路返回传递给PLC，供PLC进行信息管理及决策。主站即通讯模块主站，为本领域的公知技术。

如图22所示，首先上位控制发出直线电机3启动指令，通过PLC控制变频器启动直线电机3，主体运载小车8运动，测速装置51对其速度进行测定，并将速度值反馈给PLC，PLC将测定的速度值与预设的速度值进行逻辑比较，并根据对比结果控制变频器的频率，进而控制直线电机3的出力，从而达到控制主体运载小车8速度的目的，直到将小车速度调节到预定的速度为止。另外，当系统注入行李时，由于载荷的变化也有可能会影响速度，此时同样通过上述的速度闭环控制，达到保持主体运载小车8恒速的目的。

如图23所示，翻盘式行李高速自动分拣机的组合托盘，包括主托盘31，在主托盘31的一端下部设置有副托盘32，主托盘31与副托盘32通过柱状连接件36相连，副托盘32上设置有”8”型圈35，”8”型圈35的其中一个孔套接在柱状连接件36上；所述主托盘31两侧边均设置有条状护翼33，护翼33下端设置有拉杆34。主托盘31与副托盘32连接的底面两边均设置有托板37，托板37一端与主托盘31相连，另一端位于副托盘32下方。 副托盘32一端向下弯折，主托盘31一端向下弯折。所述向下弯折处的转角设置有加强筋。加强筋能使弯折处保持正常的弯折状态，不用由于外界受力而发生形变。副托盘32一端向下弯折，主托盘31一端向下弯折的结构可以起到当组合托盘在倾斜翻转时，防止行李前后晃动、掉落的作用。

主托盘31是行李的主要承载体，其通过螺栓固定在倾翻机构的导向板上，其上表面左右两边缘安装有护翼33，下表面左右两边缘安装有托板37，对副托盘32起支撑作用。

副托盘32上开有一个跑道型的孔，台阶柱状连接件36穿过该孔并与主托盘31相连，为此可以实现主托盘31和副托盘32之间的相对移动和转动。副托盘32上还固定有一”8”型圈35，该圈的圆孔套在连接件36突出的圆柱上，如图24、25所示，当发生卡包时可以实现副托盘32与主托盘31之间的相对运动，缩短托盘总长度，保护其他零部件不受到损坏。在组合托盘两侧还设置有限位板，其与安装在主托盘31上的托盘共同起转动角度限位作用。

护翼33对称安装在主托盘31的两边，当托盘水平时，其为打开的，与托盘有一个的夹角，从而保护行李不下滑，当托盘倾翻时，护翼33慢慢打开，直到倾翻到最大角度时，护翼33完全打开，且与托盘上表面同面，从而保证行李能够顺利下滑，快速分拣。

拉杆34一端与护翼33相连，另一端固定在倾翻装置38的拉杆34安装支架上，能实现与护翼33或安装支架之间的自由转动。

如图26所示托盘在转弯处副托盘32受到与其相邻的主托盘31的挤压，从而发生转动，进而弥补转弯时托盘件的间隙。副托盘32的最大转动角度跟转弯半径有关，需根据转弯半径进行设计，当其转动到最大角度时，通过托板37与副托盘32的筋板接触进行限位。 

如图27所示，倾翻机构启动，导向板开始转动，从而使安装在其上的托盘倾翻，护翼33在托盘、拉杆34等共同作用下慢慢打开，直到倾翻到最大角度时，护翼33完全打开，且与托盘平面同面，方便行李顺利下滑，实现其快速分拣。

Claims (9)

1.翻盘式行李高速自动分拣机，其特征在于：包括轨道（7）、运载小车（8）、电动倾翻装置（9）和托盘（10），运载小车（8）设置在轨道（7）上，运载小车（8）上设置有所述电动倾翻装置（9），在电动倾翻装置（9）上设置有托盘（10）；

所述电动倾翻装置（9）包括倾翻伺服机构、齿轮传动机构、导向机构、倾翻底座（42）和倾翻复位检测及限位保护机构；倾翻伺服机构安装在倾翻底座（42）上，倾翻伺服机构与齿轮传动机构相连，在齿轮传动机构两端连接有导向机构，倾翻底座（42）上还安装有倾翻复位检测机构；所述导向板（47）分别安装在倾翻底座（42）的两侧；所述导向机构包括拨叉（48）、导向轮和导向板（47），拨叉（48）通过其上的旋转中心（415）与齿轮传动机构相连，导向轮一端与拨叉（48）相连，导向板（47）上设置有导向槽，导向轮另一端位于导向槽内；

所述的导向槽包括左导向槽（416）、右导向槽（417）和中导向槽（418）三部分，中导向槽（418）为两端封闭的倒U型槽，在其两边对称各设置有两端开放的圆弧槽，即左导向槽（416）和右导向槽（417），左导向槽（416）和右导向槽（417）均在同一圆上，倒U型槽的中段为弧形，且与两边的左导向槽（416）和右导向槽（417）在同一圆上，在垂直于导向板（47）厚度的方向上，所述左导向槽（416）、右导向槽（417）与中导向槽（418）不在同一平面上，在垂直于导向板（47）厚度的方向上，左导向槽（416）、右导向槽（417）最低点高于中导向槽（418）的最高点。

2.根据权利要求1所述的翻盘式行李高速自动分拣机，其特征在于:所述中导向槽（418）的两端部为弧形，中导向槽（418）中段的弧形与两端部的弧形之间通过直线槽连通，所述两端部的弧形部分所在圆的圆心与拨叉（48）上的旋转中心（415）同心；

所述拨叉（48）上还设置有导向轮，包括左导向轮（419）、右导向轮（420）和中导向轮（421），其中左导向轮（419）和右导向轮（420）为水平对称设置，中导向轮（421）设置在左导向轮（419）与右导向轮（420）之间的竖直方向上置，所述中导向轮（421）的高度高于左导向轮（419）和右导向轮（420）的高度。

3.根据权利要求2所述的翻盘式行李高速自动分拣机，其特征在于:所述倾翻伺服机构包括倾翻电机（44）、减速机（43）及驱动器，其中减速机（43）安装在倾翻底座（42）上，倾翻电机（44）安装在减速机（43）尾部，驱动器为低压直流输入驱动器，驱动器控制倾翻电机（44）启、停、正反转；

所述齿轮传动机构包括大齿轮（46）、小齿轮（45）、主轴（410）、轴承和轴承座（49），小齿轮（45）安装在减速机（43）的输出轴上，小齿轮（45）与大齿轮（46）啮合，大齿轮（46）安装在主轴（410）上，主轴（410）两侧设置有两个轴承，所述轴承位于轴承座（49）内部，轴承通过轴承座（49）固定在倾翻底座（42）上，所述主轴（410）两端分别通过旋转中心（415）安装有拨叉（48）。

4.根据权利要求3所述的翻盘式行李高速自动分拣机，其特征在于:所述的倾翻底座（42）通过螺栓固定在两个底座支架（41）上，所述倾翻复位检测及限位保护机构包括接近开关（411）、接近开关安装支架（412）、感应探头（413）、感应探头安装支架（414）等，所述接近开关支架安装在倾翻底座（42）上，接近开关支架上安装有接近开关（411），感应探头安装支架（414）安装在主轴（410）上，感应探头安装支架（414）上安装有感应探头（413）。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的翻盘式行李高速自动分拣机，其特征在于:所述轨道（7）内设置有测速装置（51）、无线通讯装置（52）、非接触取电装置（53）和直线电机（3），直线电机（3）通过安装支架固定在轨道（7）内；所述测速装置（51）包括测速板和U型光电开关，U型光电开关通过支架固定在轨道（7）内，所述测速板安装在运载小车（8）上；所述非接触取电装置（53）包括取电头、电缆线和整流器，电缆线铺设在轨道（7）上，取电头和整流器安装在运载小车（8）上；无线通讯装置（52）包括通讯主站、漏波电缆线、移动客户端，移动I/O模块，PLC和天线，通讯主站固定在地面，漏波电缆线铺设在轨道（7）上，移动客户端和天线安装在小车上。

6.根据权利要求5所述的翻盘式行李高速自动分拣机，其特征在于:所述运载小车（8）包括车头（54）、车身（55）和车尾（56），在车身（55）下方设置有小车刀片（57），在车头（54）两端对称安装有导向轮和行走轮；相邻运载小车（8）之间通过轴承、偏心套（510）和插销（511）首尾相连。

7.根据权利要求6所述的翻盘式行李高速自动分拣机，其特征在于:所述无线通讯装置（52）的工作过程为： PLC发出倾翻指令给通讯主站，然后再通过漏波电缆传输、天线接收将指令传递给移动客户端，并经过移动I/O模块控制电机驱动器，进而控制倾翻电机（44），电机驱动器将驱动器故障、水平位置检测信息原路返回传递给PLC，供PLC进行信息管理及决策。

8.根据权利要求1-4任意一项所述的翻盘式行李高速自动分拣机，其特征在于:所述托盘（10）包括主托盘（31），在主托盘（31）的一端下部设置有副托盘（32），主托盘（31）与副托盘（32）通过柱状连接件（36）相连，副托盘（32）上设置有”8”型圈（35），”8”型圈（35）的其中一个孔套接在柱状连接件（36）上；所述主托盘（31）两侧边均设置有条状护翼（33），护翼（33）下端设置有拉杆（34）。

9.根据权利要求8所述的翻盘式行李高速自动分拣机，其特征在于:所述主托盘（31）与副托盘（32）连接的底面两边均设置有托板（37），托板（37）一端与主托盘（31）相连，另一端位于副托盘（32）下方，所述副托盘（32）一端向下弯折，主托盘（31）一端向下弯折，所述向下弯折处的转角设置有加强筋。

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