CN103171896B - 翻盘式行李高速自动分拣机的电动倾翻装置 - 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的电动倾翻装置，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。本发明为电动式的倾翻装置，运行时噪音小、对机构的损坏小、分拣效率高，能够满足大中型机场行李高速自动分拣的需要。

Description

翻盘式行李高速自动分拣机的电动倾翻装置

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的电动倾翻装置。

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，而电动倾翻机构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。

传统的翻盘式行李自动分拣机的倾翻机构是机械式的，通过在滑槽处设置一机构，当有行李需要在该滑槽倾翻时，此机构将分拣机的倾翻机构触发，从而实现行李分拣，但机械式倾翻机构存在噪音大、对机构的损坏大、分拣效率不够高等缺点。

如专利号为CN200480011284.9，申请日为2004年1月28日，名称为“倾翻盘分选输送器”的发明专利，其技术方案如下：本发明涉及一种倾翻盘分选输送器，它由相互耦联的滑座组成，这些滑座具有设置在其上的支承盘，它分别可以通过一个设置在滑座上的倾翻驱动装置偏转到一个卸载位置，其中倾翻驱动装置作用于至少一个围绕一个支承在滑座上的倾翻轴可偏转的自由下端上，该倾翻杠杆在其反向的上端上在中心支承支承盘。按照本发明规定，所述倾翻驱动装置固定在倾翻杠杆的自由下端上并且包括一个旋转方向可变化的电动机以及一个可由这个电动机驱动的小齿轮，该小齿轮具有平行于倾翻轴的旋转轴，该小齿轮与一个横向于行驶方向固定在滑座上的齿条啮合，该齿条与支承盘的倾翻轴等距地延伸并且其弧度至少对应于为使支承盘在卸载位置上倾翻所需的最大的倾翻杠杆角度。上述专利是通过皮带、齿轮、齿条的形式实现倾翻运动，但是这种结构在使用过程中容易出现故障，并且不能实现倾翻前及倾翻过程中的自锁。

发明内容

为了克服现有的机械式倾翻机构存在的噪音大、对机构的损坏大、分拣效率不高、并且倾翻前及倾翻过程中无自锁功能等问题，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的电动倾翻装置。

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的电动倾翻装置，其特征在于：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、右导向槽的最低点略高于中导向槽的最高点。

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，两个底座支架的中间安装有非接触取电装置的整流器。

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。

所述导向板上安装有承载行李的托盘。

本发明的工作原理如下：

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

2、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。

3、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。

4、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导致其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。

5、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型槽左端弧形时，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型槽右端弧形时，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。

6、本发明中当导向轮向左旋转时，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。

7、倾翻复位检测机构能够解决倾翻累积误差而造成故障。

附图说明

图1为本发明平面图结构示意图。

图2为本发明立体结构示意图。

图3为倾翻复位检测及限位保护机构局部示意图。

图4-8为电动倾翻机构倾翻过程示意图。

图9为导向板的时间-位移仿真曲线。

图10为导向板的时间-速度仿真曲线。

图11为导向板的时间-加速度仿真曲线。

图12为本发明局部示意图。

图13为本发明导向板结构示意图

图14为本发明拨叉和导向轮的结构示意图

图15为本发明限位保护机构结构示意图。

附图中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。

具体实施方式

实施例1

翻盘式行李高速自动分拣机的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。所述导向板47上安装有承载行李的托盘。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上的托盘倾翻一定的角度，最终将行李平稳快速地倾倒入指定滑槽。

实施例2

翻盘式行李高速自动分拣机的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。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与中导向槽418不在同一平面上，即当导向板47水平放置时，左导向槽416与右导向槽417的最低点略高于中导向槽418的最高点，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，致使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。

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。

所述的倾翻底座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的整流器。

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411支架安装在倾翻底座42上，接近开关411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。

如图3所示，接近开关安装支架412固定在倾翻底座42上，其上安装有接近开关411，一个在竖直方向上，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，当水平位置的接近开关411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4-8所示，其中图4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、左导向轮419、右导向轮420处于一水平线上，机构处于水平自锁状态；图5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6为拨叉48、左导向轮419、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7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8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9-11所示，图9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10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11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12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。

Claims (9)

1.翻盘式行李高速自动分拣机的电动倾翻装置，其特征在于：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；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。

2.根据权利要求1所述的翻盘式行李高速自动分拣机的电动倾翻装置，其特征在于：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，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，在沿导向板（47）水平放置时厚度的方向上，左导向槽（416）、右导向槽（417）的最低点高于中导向槽（418）的最高点。

3.根据权利要求2所述的翻盘式行李高速自动分拣机的电动倾翻装置，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，左右端部的弧形部分所在圆的圆心分别与拨叉（48）上的旋转中心（415）重合，当导向板分别运转到左右极限位置时。

4.根据权利要求1、2或3所述的翻盘式行李高速自动分拣机的电动倾翻装置，其特征在于：所述导向轮设置在所属拨叉（48）上，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，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。

5.根据权利要求4所述的翻盘式行李高速自动分拣机的电动倾翻装置，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。

6.根据权利要求5所述的翻盘式行李高速自动分拣机的电动倾翻装置，其特征在于：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）两边设置有两个轴承，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）。

7.根据权利要求6所述的翻盘式行李高速自动分拣机的电动倾翻装置，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，两个底座支架（41）的中间安装有非接触取电装置的整流器。

8.根据权利要求7所述的翻盘式行李高速自动分拣机的电动倾翻装置，其特征在于：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），所述接近开关安装支架（412）安装在倾翻底座（42）上，接近开关安装支架（412）上安装所述接近开关（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）上安装所述感应探头（413）。

9.根据权利要求8所述的翻盘式行李高速自动分拣机的电动倾翻装置，其特征在于：所述导向板（47）上安装有承载行李的托盘。