CN105692249A - 一种袋装水泥智能化装车系统及其装车方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及袋装水泥装车技术领域，公开了一种袋装水泥智能化装车系统及其装车方法。装车系统包括全封闭厂房，设于全封闭厂房的至少一个升降门，与全封闭厂房连接的负压除尘系统，设于全封闭厂房内的智能定位测量系统和控制器，以及设于全封闭厂房内的水泥装车机构；在水泥装车机构中，抓取码放机构通过360度旋转机构与升降机构连接，升降机构安装于竖直行走机构上，竖直行走机构安装于水平行走机构上，水平行走机构安装于龙门支架上，倾斜输送机构设于龙门支架上且与抓取码放机构相对应；抓取码放机构、360度旋转机构、升降机构、水平行走机构和竖直行走机构均与智能定位测量系统和控制器连接。本发明具有效率高、装车快、码垛准确、成本低等优点。

Description

一种袋装水泥智能化装车系统及其装车方法

技术领域

本发明涉及袋装水泥装车技术领域，更具体的说，特别涉及一种袋装水泥智能化装车系统。

背景技术

当前，绝大多数水泥厂在袋装水泥出厂装车时，依然采用人工装车方式，这种装车方式，人工劳动强度大，装车效率低，工人作业环境恶劣等缺陷。当然，随着科技的进步，特别是智能化领域的不断成熟，有一部分水泥厂采用了半自动的装车方式，但依然改变不了以上的缺陷。这种半自动装车系统一般包括固定在厂房上的导轨，滚轮安装在导轨上，滚轮上的水平输送装置，与水平输送装置对接的倾斜输送装置，倾斜输送装置用钢丝绳吊装在厂房或水平输送装置上。

此种半自动水泥装车系统存在以下缺陷：1、任然需要2个工人协调配合，而且效率依然相对较低；2、当工人从倾斜装置上提取水泥包码放在车厢里时，任然避免不了水泥包落下产生的粉尘，作业环境依然恶劣；3、劳动强度大，人员必须三班倒，成本无形中提高。

为此，有必要设计一种全自动的袋装水泥智能化装车系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全自动的袋装水泥智能化装车系统及其装车方法，其能提高效率高、码垛准确度和降低成本。

为了解决以上提出的问题，本发明采用的技术方案为：

一种袋装水泥智能化装车系统，包括全封闭厂房，设于全封闭厂房一侧的至少一个升降门，与全封闭厂房连接的负压除尘系统，设于全封闭厂房内的智能定位测量系统和控制器，以及设于全封闭厂房内的水泥装车机构；

所述水泥装车机构包括龙门支架、抓取码放机构、360度旋转机构、升降机构、水平行走机构、竖直行走机构和倾斜输送机构，所述抓取码放机构通过360度旋转机构与升降机构连接，所述升降机构安装于竖直行走机构上，所述竖直行走机构安装于水平行走机构上，所述水平行走机构安装于龙门支架上，所述倾斜输送机构设于龙门支架上且与抓取码放机构相对应；所述抓取码放机构、360度旋转机构、升降机构、水平行走机构和竖直行走机构均与智能定位测量系统和控制器连接。

根据本发明的一优选实施例：所述抓取码放机构包括相对设置的两套抓取单元，每套抓取单元均包括控制气缸、活动轴、气缸浮动接头、连接轴、夹爪和夹爪固定模板，所述夹爪通过活动轴安装于夹爪固定模板的下端，所述控制气缸安装于夹爪固定模板的上端，所述夹爪的外侧设有固定块，所述固定块上设有第一腰型孔，所述控制气缸的气缸浮动接头通过连接轴设于第一腰型孔内。

根据本发明的一优选实施例：所述升降机构包括方钢龙门架、升降滑块安装固定板、升降起重机构和导轨，所述导轨设于方钢龙门架上，所述升降滑块安装固定板设于导轨上，所述升降起重机构设于升降滑块安装固定板上。

根据本发明的一优选实施例：还包括设于倾斜输送机构底部的旋转八字开关，所述旋转八字开关包括放置面滚轮、框架、滚轮活动轴、气缸和90°旋转盘，所述框架的相对两面均设有呈八字形的第二腰型孔，所述放置面滚轮通过滚轮活动轴安装于第二腰型孔内，所述气缸11h的输出端与放置面滚轮连接，所述框架安装于90°旋转盘上，所述90°旋转盘还与一同步带轮控制机构连接。

根据本发明的一优选实施例：所述同步带轮控制机构包括电机和同步带轮，所述同步带轮的一端与电机的输出轴连接，其另一端与90°旋转盘连接。

根据本发明的一优选实施例：所述负压除尘系统包括吸尘口、负压吸尘器、吸尘器管道以及灰尘存储中心，所述负压吸尘器设于全封闭厂房的顶部，所述负压吸尘器上设有吸尘口，所述灰尘存储中心设于全封闭厂房的内部两侧，所述负压吸尘器的出尘口通过两个吸尘器管道与灰尘存储中心连通。

根据本发明的一优选实施例：所述龙门支架包括用于放置水平行走机构的水平架体和用于放置竖直行走机构的竖直架体，所述竖直架体设于两个水平架体之间，所述袋装水泥智能化装车系统还包括链条张紧机构，所述链条张紧机构包括用于控制水平行走机构中链条的水平链条调整机构，以及用于竖直行走机构中链条的竖直链条调整机构，所述水平链条调整机构设于水平架体上，所述竖直链条调整机构设于竖直架体上。

根据本发明的一优选实施例：所述水平链条调整机构和竖直链条调整机构的结构一致，均包括松紧螺栓、调整机构模板、链条和链条固定模板，所述链条设于链条固定模板上，所述链条固定模板设于龙门支架上，所述调整机构模板设于链条固定模板上，所述链条固定模板上设有用于调节调整机构模板在其上位移的第三腰型孔，所述松紧螺栓安装于调整机构模板的一侧且用于调节调整机构模板在链条固定模板上的位移。

根据本发明的一优选实施例：所述全封闭厂房内还设有货车停放区域标准线。

本发明还提供一种根据上述的系统实现的袋装水泥智能化装车方法，该方法包括以下步骤，

第一步、将货车停入全封闭厂房，并关好升降门；

第二步、智能定位测量系统和控制器自动扫描货车车厢的三维坐标，并自动算出水泥包码放的初始位置；

第三步、水泥包经倾斜输送机构输送至最低端，抓取码放机构接收来自智能定位测量系统和控制器的信号对水泥包进行抓取并进行装车，在此过程中，360度旋转机构、升降机构、水平行走机构和竖直行走机构同时接收来自智能定位测量系统和控制器的信号，进行旋转、升降、水平、竖直移动，以达到水泥包码放的正确位置。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明可实现水泥的自动化装车，无须人工参与，具有效率高、装车快、码垛准确、成本低等优点；

2、本发明通过全封闭厂房和负压除尘系统，可完全去除水泥在码放过程中所产生的灰尘，使作业环境更加优良。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的袋装水泥智能化装车系统的俯视图。

图2为本发明中水泥装车机构的结构示意图。

图3为图2的俯视图。

图4为本发明中抓取码放机构的结构示意图。

图5为图4的俯视图。

图6为本发明中水平、竖直行走机构的结构示意图。

图7为本发明中旋转八字开关的后视图。

图8为本发明中旋转八字开关的俯视图。

图9为本发明中负压除尘系统的结构示意图。

图10为本发明中升降机构的结构示意图。

图11中11a和11b分别为本发明中水平、竖直链条调整机构的俯视图u、主视图。

图12为本发明图11中X处的局部放大示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参阅图1所示，本发明提供一种袋装水泥智能化装车系统，包括全封闭厂房A，设于全封闭厂房A一侧的至少一个升降门B，与全封闭厂房A连接的负压除尘系统，设于全封闭厂房A内的智能定位测量系统和控制器1，以及设于全封闭厂房A内的水泥装车机构。

参阅图2所示，所述水泥装车机构包括龙门支架2、抓取码放机构4、360度旋转机构5、升降机构6、水平行走机构7、竖直行走机构8和倾斜输送机构9，所述抓取码放机构4通过360度旋转机构5与升降机构6连接，所述升降机构6安装于竖直行走机构8上，所述竖直行走机构8安装于水平行走机构7上，所述水平行走机构7安装于龙门支架2上，所述倾斜输送机构9设于龙门支架2上且与抓取码放机构4相对应；所述抓取码放机构4、360度旋转机构5、升降机构6、水平行走机构7和竖直行走机构8均与智能定位测量系统和控制器1连接。

所述全封闭厂房A内还设有货车停放区域标准线10。即图1中所述的“C”所代表的线条为模拟“智能定位测量系统和控制器1”所检测的区域范围。货车车厢需要进入此区域，检测系统才能够进行检测。

本发明的装车过程为，水泥货车来厂装车时，货车司机将货车倒入本系统工作区域下，即使货车车厢大体进入货车停放区域标准线10内，而无须管货车停放的方向、角度等。货车司机将车熄火、司机下车，关好车门，司机走出全封闭的装车厂房，按下全封闭厂房A的升降门按钮，升降门B关闭；待全封闭厂房A的升降门B关闭完毕后，智能定位测量系统和控制器1自动扫描货车车厢的三维坐标(即X、Y、Z的三维坐标)，并自动算出水泥包码放的初始位置；水泥包经倾斜输送机构9输送至最低端，抓取码放机构4接收来自智能定位测量系统和控制器1的信号对水泥包进行抓取并进行装车，在此过程中，360度旋转机构5、升降机构6、水平行走机构7和竖直行走机构8同时接收来自智能定位测量系统和控制器1的信号，进行旋转、升降、水平、竖直移动，以达到水泥包码放的正确位置。

所述智能定位测量系统和控制器1对装水泥货车车厢的智能扫描，不设货车型号、吨位，规定只要货车车厢是标准的长方体特征，都能进行扫描特征工作。

水泥包码放的具体方法为，不管何种货车，系统选取的初始位置，始终都是货车车厢最中间、靠最左边车厢围板内侧的位置，这是直接定义的初始位置。

而当系统检测到货车车厢的三维尺寸(车厢最前端位置、车厢最后端位置、车厢底板位置、车厢围板高度位置。)及初始码放位置后，系统会智能分析最佳的水泥包码放方式。从初始位置开始码放，此时，水平行走机构7不工作，只是竖直行走机构8工作，码放Y轴此列，当码放到车厢围板右侧时，根据系统做出的码放方式，360度旋转机构5才会做出旋转工作与不工作。在此列码放一层完毕后，水平行走机构7工作，移动到下一列，开始码放，重复上一步动作。在车厢码放完一层水泥包后，升降机构6工作，开始码放第二层水泥包，从初始位置开始，然后重复前面动作。

在使用时，需要将国家各种不同标准的货车载重量预先人为输入到系统里面。系统在对货车车厢进行三维尺寸检测后，车厢的尺寸传回系统之后，系统会根据检测到的货车尺寸，筛选出此种货车国家标准的载重量，系统会根据载重量智能选取装车吨位，实现装车不超载。

系统可根据检测到的货车车厢围板高度位置，确定水泥包码放方式。当码放到车厢围板高度时，水泥包的码放方式呈“金字塔”形式码放，最大程度实现运输时不掉落。

所述360度旋转机构5可以采用现有技术方案，在使用时其一端可以承重挂物，另一端固定，一般用伺服电机控制旋转轴来实现精准定位。

参阅图4和图5所示，本发明中的抓取码放机构4包括相对设置的两套抓取单元，每套抓取单元均包括控制气缸5a、活动轴5b、气缸浮动接头5c、连接轴5d、夹爪5f和夹爪固定模板5g，所述夹爪5f通过活动轴5b安装于夹爪固定模板5g的下端，所述控制气缸5a安装于夹爪固定模板5g的上端，所述夹爪5f的外侧设有固定块，所述固定块上设有第一腰型孔5e，所述控制气缸5a的气缸浮动接头5c通过连接轴5d设于第一腰型孔5e内。

控制气缸5a左右各一个，每个气缸单独控制一侧的夹爪5f，水泥包经旋转八字开关下放到滚轮上，夹爪5f深入滚轮中，控制气缸5a做活塞运动，此时连接轴5d沿着第一腰型孔5e的轨迹运动，带动夹爪5f实现夹紧水泥包(张开时控制气缸5a的运动方向相反)，然后夹爪5f上升进行码放工作。采用本发明的抓取码放机构4设计，能最大程度的避免气缸在升降过程中，造成气缸因承受的径向力而导致气缸使用寿命的降低，延长气缸的使用寿命。

参阅图6所示，所述升降机构6包括方钢龙门架6a、升降滑块安装固定板6b、升降起重机构6c和导轨6d，所述导轨6d设于方钢龙门架6a上，所述升降滑块安装固定板6b设于导轨6d上，所述升降起重机构6c设于升降滑块安装固定板6b上。

在本发明中，方钢龙门架6a起固定作用，防止机构在水平运动状态下的摆动，将摆动幅度控制在一定的范围之内，以达到水泥码放的精度，而且能延长整套系统的使用寿命。升降起重机构6c采用钢丝绳升降方式，用伺服电机+控制器配合的方式控制升降节奏及精度。

参阅图7和图8所示，本发明还包括设于倾斜输送机构9底部的旋转八字开关，其可以实现任意角度旋转，所述旋转八字开关包括放置面滚轮11a、框架11b、滚轮活动轴11c、气缸11h和90°旋转盘11e，所述框架11b的相对两面均设有呈八字形的第二腰型孔11d，所述放置面滚轮11a通过滚轮活动轴11c安装于第二腰型孔11d内，所述气缸11h的输出端与放置面滚轮11a连接，所述框架11b安装于90°旋转盘11e上，所述90°旋转盘11e还与一同步带轮控制机构连接。

所述同步带轮控制机构包括电机11g和同步带轮11f，所述同步带轮11f的一端与电机11g的输出轴连接，其另一端与90°旋转盘11e连接。

在使用时，水泥包经过倾斜输送机构9输送到运动到放置面滚轮11a上面的时，气缸11h工作，滚轮11a通过滚轮活动轴11c沿第二腰型孔11d的轨迹滑动，滚轮上面的水泥包做自由落体运动，掉落到下层滚轮(也就是倾斜输送机构9一端的滚轮)上，方便抓取码放机构4进行抓取。在抓取码放机构4将水泥包抓取完毕后，气缸11h再次工作，带动滚轮11a通过滚轮活动轴11c沿第二腰型孔11d运动，使上层滚轮归位，而倾斜输送机构9上的水泥包再滑动到放置面滚轮11a上，这样实现往复的运动。在此过程中，电机11g可以带动同步带轮11f控制90度旋转盘11e做90度(也就是任意角度)旋转运动。

参阅图9所示，本发明中的负压除尘系统包括吸尘口11、负压吸尘器12、吸尘器管道13以及灰尘存储中心14，所述负压吸尘器12设于全封闭厂房A的顶部，所述负压吸尘器12上设有吸尘口11，所述灰尘存储中心14设于全封闭厂房A的内部两侧，所述负压吸尘器12的出尘口通过两个吸尘器管道13与灰尘存储中心14连通。

在货车司机将货车停放完成后，货车司机下车，关好车门，走出厂房，按下厂房门的关闭按钮后，码放工作即开始进行，同时负压除尘系统也开始工作。由于在进行水泥包的码放过程中，会产生一定的水泥灰尘在封闭厂房内流动，如图8中箭头所标示的即为粉尘流动路径，负压吸尘器12开始对厂房内的灰尘进行抽取，灰尘经吸尘器管道13最后进入到灰尘存储中心14中。且在灰尘存储中心14所存储的水泥灰尘达到一定的量之后，系统会有报警，这时需要人员对灰尘存储中心14内的灰尘进行处理，可再次对水泥灰进行回收再利用。

参阅图3和图10所示，所述龙门支架2包括用于放置水平行走机构7的水平架体2b和用于放置竖直行走机构8的竖直架体2a，所述竖直架体2a设于两个水平架体2b之间。

由于在机械设计中，链条传动虽然有传动稳定等优点，但是在运行一定的时间后，可能会发生松动等现象；本发明的袋装水泥智能化装车系统正是为了防止系统在运行一段时间后发生松动的现象，而设计了链条张紧机构3，所述链条张紧机构3包括用于控制水平行走机构7中链条的水平链条调整机构3B，以及用于竖直行走机构8中链条的竖直链条调整机构3A，所述水平链条调整机构3B设于水平架体2b上，所述竖直链条调整机构3A设于竖直架体2a上。

参阅图11(11a和11b)和图12所示，所述水平链条调整机构3B和竖直链条调整机构3A的结构一致，均包括松紧螺栓3a、调整机构模板3b、链条3c和链条固定模板3d，所述链条3c设于链条固定模板3d上，所述链条固定模板3d设于龙门支架2上，所述调整机构模板3b设于链条固定模板3d上，所述链条固定模板3d上设有用于调节调整机构模板3b在其上位移的第三腰型孔3e，所述松紧螺栓3a安装于调整机构模板3b的一侧且用于调节调整机构模板3b在链条固定模板3d上的位移。当发生链条松动时，用扳手调节松紧螺栓3a，即可达到链条3c需要的松紧状态。

通过本发明的实施，其具有以下优点：1、本发明可实现水泥的自动化装车，无须人工参与，具有效率高、装车快、码垛准确、成本低；2、本发明通过全封闭厂房和负压除尘系统，可完全去除水泥在码放过程中所产生的灰尘，使作业环境更加优良。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种袋装水泥智能化装车系统，其特征在于：包括全封闭厂房(A)，设于全封闭厂房(A)一侧的至少一个升降门(B)，与全封闭厂房(A)连接的负压除尘系统，设于全封闭厂房(A)内的智能定位测量系统和控制器(1)，以及设于全封闭厂房(A)内的水泥装车机构；

所述水泥装车机构包括龙门支架(2)、抓取码放机构(4)、360度旋转机构(5)、升降机构(6)、水平行走机构(7)、竖直行走机构(8)和倾斜输送机构(9)，所述抓取码放机构(4)通过360度旋转机构(5)与升降机构(6)连接，所述升降机构(6)安装于竖直行走机构(8)上，所述竖直行走机构(8)安装于水平行走机构(7)上，所述水平行走机构(7)安装于龙门支架(2)上，所述倾斜输送机构(9)设于龙门支架(2)上且与抓取码放机构(4)相对应；所述抓取码放机构(4)、360度旋转机构(5)、升降机构(6)、水平行走机构(7)和竖直行走机构(8)均与智能定位测量系统和控制器(1)连接。

2.根据权利要求1所述的袋装水泥智能化装车系统，其特征在于：所述抓取码放机构(4)包括相对设置的两套抓取单元，每套抓取单元均包括控制气缸(5a)、活动轴(5b)、气缸浮动接头(5c)、连接轴(5d)、夹爪(5f)和夹爪固定模板(5g)，所述夹爪(5f)通过活动轴(5b)安装于夹爪固定模板(5g)的下端，所述控制气缸(5a)安装于夹爪固定模板(5g)的上端，所述夹爪(5f)的外侧设有固定块，所述固定块上设有第一腰型孔(5e)，所述控制气缸(5a)的气缸浮动接头(5c)通过连接轴(5d)设于第一腰型孔(5e)内。

3.根据权利要求1所述的袋装水泥智能化装车系统，其特征在于：所述升降机构(6)包括方钢龙门架(6a)、升降滑块安装固定板(6b)、升降起重机构(6c)和导轨(6d)，所述导轨(6d)设于方钢龙门架(6a)上，所述升降滑块安装固定板(6b)设于导轨(6d)上，所述升降起重机构(6c)设于升降滑块安装固定板(6b)上。

4.根据权利要求1所述的袋装水泥智能化装车系统，其特征在于：还包括设于倾斜输送机构(9)底部的旋转八字开关，所述旋转八字开关包括放置面滚轮(11a)、框架(11b)、滚轮活动轴(11c)、气缸(11h)和90°旋转盘(11e)，所述框架(11b)的相对两面均设有呈八字形的第二腰型孔(11d)，所述放置面滚轮(11a)通过滚轮活动轴(11c)安装于第二腰型孔(11d)内，所述气缸(11h)的输出端与放置面滚轮(11a)连接，所述框架(11b)安装于90°旋转盘(11e)上，所述90°旋转盘(11e)还与一同步带轮控制机构连接。

5.根据权利要求4所述的袋装水泥智能化装车系统，其特征在于：所述同步带轮控制机构包括电机(11g)和同步带轮(11f)，所述同步带轮(11f)的一端与电机(11g)的输出轴连接，其另一端与90°旋转盘(11e)连接。

6.根据权利要求1所述的袋装水泥智能化装车系统，其特征在于：所述负压除尘系统包括吸尘口(11)、负压吸尘器(12)、吸尘器管道(13)以及灰尘存储中心(14)，所述负压吸尘器(12)设于全封闭厂房(A)的顶部，所述负压吸尘器(12)上设有吸尘口(11)，所述灰尘存储中心(14)设于全封闭厂房(A)的内部两侧，所述负压吸尘器(12)的出尘口通过两个吸尘器管道(13)与灰尘存储中心(14)连通。

7.根据权利要求1所述的袋装水泥智能化装车系统，其特征在于：所述龙门支架(2)包括用于放置水平行走机构(7)的水平架体(2b)和用于放置竖直行走机构(8)的竖直架体(2a)，所述竖直架体(2a)设于两个水平架体(2b)之间，所述袋装水泥智能化装车系统还包括链条张紧机构(3)，所述链条张紧机构(3)包括用于控制水平行走机构(7)中链条的水平链条调整机构(3B)，以及用于竖直行走机构(8)中链条的竖直链条调整机构(3A)，所述水平链条调整机构(3B)设于水平架体(2b)上，所述竖直链条调整机构(3A)设于竖直架体(2a)上。

8.根据权利要求7所述的袋装水泥智能化装车系统，其特征在于：所述水平链条调整机构(3B)和竖直链条调整机构(3A)的结构一致，均包括松紧螺栓(3a)、调整机构模板(3b)、链条(3c)和链条固定模板(3d)，所述链条(3c)设于链条固定模板(3d)上，所述链条固定模板(3d)设于龙门支架(2)上，所述调整机构模板(3b)设于链条固定模板(3d)上，所述链条固定模板(3d)上设有用于调节调整机构模板(3b)在其上位移的第三腰型孔(3e)，所述松紧螺栓(3a)安装于调整机构模板(3b)的一侧且用于调节调整机构模板(3b)在链条固定模板(3d)上的位移。

9.根据权利要求1所述的袋装水泥智能化装车系统，其特征在于：所述全封闭厂房(A)内还设有货车停放区域标准线(10)。

10.一种根据权利要求1-9任意一项所述的系统实现的袋装水泥智能化装车方法，其特征在于：该方法包括以下步骤，

第一步、将货车停入全封闭厂房(A)，并关好升降门(B)；

第二步、智能定位测量系统和控制器(1)自动扫描货车车厢的三维坐标，并自动算出水泥包码放的初始位置；

第三步、水泥包经倾斜输送机构(9)输送至最低端，抓取码放机构(4)接收来自智能定位测量系统和控制器(1)的信号对水泥包进行抓取并进行装车，在此过程中，360度旋转机构(5)、升降机构(6)、水平行走机构(7)和竖直行走机构(8)同时接收来自智能定位测量系统和控制器(1)的信号，进行旋转、升降、水平、竖直移动，以达到水泥包码放的正确位置。