CN107618893B - 一种柔性分料码垛系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性分料码垛系统，属于物料自动化装车领域，目的在于解决现有部分码垛机构结构复杂，成本较高，而部分叠包机构实用性差，系统震动较大，维护成本较高的问题。该柔性分料码垛系统包括机架、设置在机架上的传送装置、与传送装置相配合的摆动单元、缓存单元、装箱单元、控制系统，缓存单元位于摆动单元下方，装箱单元位于缓存单元下方。本发明对码垛系统进行了全新的设计，通过对整体结构的改进，充分利用重力、挡板之间的相互配合，有效降低定位难度及对定位的控制，大幅降低维护成本。另一方面，本发明通过对结构的改进，有效降低了系统的震动，且能大幅提升对目标车厢的实用性，具有较高的应用价值和较好的应用前景。

Description

一种柔性分料码垛系统

技术领域

本发明涉及机械领域，尤其是物料自动化装车领域，具体为一种柔性分料码垛系统。本发明能够实现物料装车过程中，对物料的自动装车码垛，具有定位准确，码垛效率高，适应性强的优点，具有较高的应用价值和较好的应用前景。

背景技术

货物在装车或装箱过程中，通常需要进行码垛，以解决运输空间，及避免货物在运输过程中的晃动。目前，主要采用人工方式进行装载、摆放，这种装车方式不仅劳动强度大，而且装车效率低。对于水泥等粉末状物料，在码垛过程中，还会产生大量扬尘，严重影响工人身体健康。

目前，已有部分工厂开始使用半自动和全自动的装车装置，但现有装车装置的结构过于复杂，成本较高，推广应用受限。如中国专利申请CN201210248968.7公开了一种自动装车机，该自动装车机采用两台机器人分别安装在移动平台上，通过机械手抓取货物装车，自动化程度较高，同时实现了装车和码垛，但此装置需采用两台机器人及多台辅助设备，需要的设备多、体积庞大，且投资高，造成耗能高，能源浪费较大，使用成本也较高。

中国专利CN201621148228.6公开了一种自动装车叠包机，其包括机架、以及机架上设置的分包系统、推包系统和理包系统；所述分包系统包括机架上的进包输送装置、进包输送装置上方设置的导向板、以及控制导向板左右摆动的分包执行机构；推包系统包括左、右两个推包工位，每一推包工位均包括横向推包输送装置、以及垂直于横向推包输送装置的推包机构；所述理包系统包括左、右两个理包工位；每一理包工位上均设有理包机构和放包机构。该方案中，通过相应的执行机构将料包排列整齐后，之后控制放包气缸动作，使压块下移，进而推动托板打开，使料包能顺利地放置在货车上。然而，申请人研究发现，该方案中，设置了横向推包机构和垂直推包机构，每个机构采用单独的气缸进行控制，在高速装车系统中，气缸高速动作带来的冲击载荷很大，增加了系统的震动。另外，由于采用气缸作推包的动力，气缸行程不能更改，导致设备对目标车厢的适应性较差。

为此，迫切需要一种新的装置，以解决上述问题。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对部分码垛机构结构复杂，成本较高，而部分叠包机构实用性差，系统震动较大，维护成本较高的问题，提供一种柔性分料码垛系统。本发明对码垛系统进行了全新的设计，通过对整体结构的改进，充分利用重力、挡板之间的相互配合，有效降低定位难度及对定位的控制，大幅降低维护成本。另一方面，本发明通过对结构的改进，有效降低了系统的震动，且能大幅提升对目标车厢的实用性，具有较高的应用价值和较好的应用前景。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种柔性分料码垛系统，包括机架、设置在机架上的传送装置、与传送装置相配合的摆动单元、缓存单元、装箱单元、控制系统，缓存单元位于摆动单元下方，装箱单元位于缓存单元下方；

所述摆动单元包括能相对机架转动的摆动支撑机构、能对料包进行定位的入料到位挡板、入料挡板推动机构，所述入料挡板推动机构与摆动支撑机构相连且入料挡板推动机构能带动摆动支撑机构相对机架转动；

所述缓存单元包括设置在机架上的缓存到料挡板、仓门开关机构；

所述仓门开关机构包括与控制系统相连的仓门驱动机构、仓门、与仓门驱动机构相连的仓门连杆件，所述仓门连杆件、仓门分别为两个，所述仓门连杆件平行设置且仓门连杆件能带动仓门相对机架转动，两个仓门构成仓门单元且两个仓门相互平行时的仓门单元处于关闭状态，所述仓门单元、缓存到料挡板之间形成缓存仓；

所述装箱单元包括能将物料沿水平方向推送至指定位置的装箱推动机构、能打开并从而将料包放入车厢内的装箱开关机构，所述装箱开关机构上方形成码垛仓；

所述入料挡板推动机构、仓门驱动机构、装箱推动机构、装箱开关机构分别与控制系统相连。

还包括与控制系统相连的若干个定位传感器且定位传感器能对料包的位置进行检测。

所述定位传感器包括摆动单元中能对料包是否到位进行检测的入料到位检测传感器、缓存单元中的缓存到料传感器、装箱单元中的装箱传感器，所述入料到位检测传感器、缓存到料传感器、装箱传感器分别与控制系统相连。

所述缓存单元中仓门开关机构的仓门单元与水平面之间呈5~85°夹角。

所述缓存单元中仓门开关机构的仓门单元与水平面之间呈30~60°夹角。

所述仓门驱动机构为气缸。

还包括设置在机架上的防碰撞感应装置，所述防碰撞感应装置与控制系统相连。

所述防碰撞感应装置包括右防碰撞传感器、前防碰撞传感器、左防碰撞传感器、后防碰撞传感器，所述右防碰撞传感器、前防碰撞传感器、左防碰撞传感器、后防碰撞传感器分别与控制系统相连。

所述传送装置为皮带传送装置或入料滚筒。

还包括与机架相配合的分料码垛机构外壳。

还包括与控制系统相连的状态指示灯。

所述装箱推动机构包括与控制系统相连的伺服电机、与伺服电机相配合的推料板、同步带，所述伺服电机设置在机架上，所述伺服电机通过同步带与推料板相连且伺服电机通过同步带能带动推料板到指定位置。

所述装箱开关机构包括与控制系统相连的装箱驱动机构、与装箱驱动机构相连的装箱连杆件、与装箱连杆件相连的仓门，所述装箱连杆件、仓门分别为两个，装箱连杆件平行设置且装箱连杆件能带动仓门相对机架转动，两个仓门构成仓门单元。

所述装箱连杆件包括与装箱驱动机构相连的平衡板、码垛舱门连杆、码垛舱门摇杆、码垛舱门竖杆、码垛舱门横杆，码垛舱门连杆、码垛舱门摇杆、码垛舱门竖杆分别为两个，码垛舱门竖杆分别与码垛舱门横杆的两端相连呈凵字型，码垛舱门竖杆的下端通过码垛舱门摇杆与舱门相连，平衡板的两端分别通过码垛舱门连杆与码垛舱门竖杆相连。

所述装箱传感器、装箱开关机构分别为两组。

所述缓存单元为两个，所述缓存单元对称设置在摆动单元两侧，所述装箱单元位于缓存单元下方。

还包括与控制系统相连的计数装置且计数装置能对料包的数量进行测定。

所述计数装置为光电检测计数器。

还包括与控制系统相连的质量测定装置且质量测定装置能对料包的质量进行测定，或与控制系统相连的颜色测定装置且颜色测定装置能对料包的颜色进行测定。

针对前述问题，本发明提供一种柔性分料码垛系统。在CN201621148228.6中，推包系统的推包工位均包括横向推包输送装置、以及垂直于横向推包输送装置的推包机构；理包系统的理包工位上均设有理包机构和放包机构。经过分析，能够发现：该结构中，通过横向推包输送装置和推包机构中部件的推送，实现对料包的定位，由于采用推动定位，使得料包的定位较为困难，无法实现精准定位。而本发明中，对系统的结构进行了全新的设计，其包括分料、缓存、码垛、传感器、控制系统等部分。该装置工作时，检测到料包到位后，摆动单元将待装车料包自动分流到缓存仓内；缓存仓内的料包到位后，仓门开关机构打开，料包掉落到码垛仓内，此时，缓存仓的仓门关闭；然后，装箱推动机构将料包推送到指定位置，码垛仓的仓门打开，料包掉落到目标车厢中，码垛仓的仓门关闭，单次码垛流程结束。重复执行以上流程，则完成物料自动装车码垛。

本发明中，通过对推包机构的设计，以伺服电机作为推包机构动力来源，能够适应不同目标车辆车厢尺寸自动装车的需求；采用缓存仓、码垛仓设计，能有效提高系统运行效率。同时，本发明中还设置有计数装置、质量测定装置、颜色测定装置中的一种或多种，其中，计数装置能对料包的数量进行测定，质量测定装置则能对料包的质量进行测定，颜色测定装置能对料包的颜色进行测定，进而对料包的质量进行测定和计量，并可根据料包的颜色和/或重量对不同的料包进行分类和/或计数。

综上所述，通过对系统的全新优化设计，能够有效适应不同种类运料车的宽度变化，设备运行平稳，可靠性高，能有效降低运料车驾驶员操作难度，提高企业生产效率、自动装车系统的稳定性、可靠性和企业生产效率，降低企业用工成本。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为本发明的立体结构示意图。

图2为本发明的内部结构示意图。

图3为本发明的侧视图。

图4为图3的局部结构示意图。

图中标记：1、分料码垛机构外壳，2、右防碰撞传感器，3、前防碰撞传感器，4、左防碰撞传感器，5、后防碰撞传感器，6、状态指示灯，7、左码垛仓，8、右码垛仓，9、右缓存仓，10、右缓存到料挡板，11、摆动支撑件，12、入料到位挡板，13、入料挡板推动机构，14、下碰撞检测传感器，15、升降悬挂点，16、连接轴，18、机架，19、控制系统，20、左缓存仓，21、左缓存到料挡板，22、左缓存到料传感器，23、装箱推动机构，24、左推料板，25、右推料伺服电机，27、入料滚筒，28、入料到位检测传感器，29、左推料伺服电机，30、右缓存到料传感器，31、右推料板，32、码垛舱门摇杆，34、码垛舱门连杆，35、平衡板，37、码垛舱门竖杆，38、码垛舱门横杆。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例1

如图所示，该柔性分料码垛系统包括机架、设置在机架上的防碰撞感应装置、设置在机架外侧的分料码垛机构外壳、设置在机架上的传送装置、与传送装置相配合的摆动单元、设置在摆动单元下方的缓存单元、装箱单元、控制系统、与控制系统相连的状态指示灯，防碰撞感应装置与控制系统相连。其中，装箱单元位于缓存单元下方。

本实施例中，防碰撞感应装置包括右防碰撞传感器、前防碰撞传感器、左防碰撞传感器、后防碰撞传感器，右防碰撞传感器、前防碰撞传感器、左防碰撞传感器、后防碰撞传感器分别与控制系统相连。同时，传送装置采用入料滚筒。

本实施例中，摆动单元包括摆动支撑机构、入料到位挡板、与控制系统相连的入料挡板推动机构、入料到位检测传感器，入料到位检测传感器与控制系统相连。其中，摆动支撑机构、入料到位挡板分别设置在机架上，摆动支撑机构能相对机架转动，入料到位挡板能对料包进行定位，入料挡板推动机构能带动摆动支撑机构相对机架转动，入料到位检测传感器则能对料包是否到位进行检测。

本实施例中，缓存单元包括左缓存单元、右缓存单元。其中，左缓存单元包括设置在机架上的左缓存到料挡板、与控制系统相连的左缓存到料传感器、左仓门开关机构；右缓存单元包括设置在机架上的右缓存到料挡板、与控制系统相连的右缓存到料传感器、右仓门开关机构。

其中，仓门开关机构包括与控制系统相连的仓门驱动机构、与仓门驱动机构相连的仓门连杆件、与仓门连杆件的仓门；其中，仓门连杆件、仓门分别为两个，仓门连杆件平行设置且仓门连杆件能带动仓门相对机架转动，两个仓门构成仓门单元。两个仓门相互平行时，仓门单元处于关闭状态；当两个仓门之间不平行时，仓门之间形成缝隙，仓门单元处于打开状态，料包通过打开的仓门单元进入下一阶段。

仓门单元与缓存到料挡板之间形成缓存仓；其中，左缓存单元、右缓存单元中的仓门单元与入料到位挡板之间分别形成左缓存仓、右缓存仓。缓存单元中仓门开关机构的仓门单元与水平面之间呈5~85°夹角；进一步，本实施例中，左缓存单元、右缓存单元的仓门单元与水平面之间的夹角呈30~60°（即仓门单元处于关闭状态时，仓门单元与水平面之间的夹角为5~85°。进一步，仓门单元与水平面之间的夹角为30~60°）。同时，由于缓存单元位于摆动单元下方，这使得摆动单元上掉落的料包能沿着仓门单元下落至仓门单元最下端。本实施例中，仓门驱动机构采用气缸。

装箱单元包括装箱传感器、装箱推动机构、装箱开关机构，装箱传感器、装箱推动机构、装箱开关机构分别与控制系统相连，装箱传感器、装箱开关机构分别为两组，装箱开关机构上方构成码垛仓；本实施例中，装箱开关机构上方分别形成左码垛仓、右码垛仓。其中，装箱推动机构能将物料沿水平方向推送至指定位置，装箱开关机构能够打开，从而将料包放入车厢内。本实施例中，装箱开关机构包括左装箱开关机构、右装箱开关机构；左装箱开关机构、右装箱开关机构上方分别形成左码垛仓、右码垛仓。

本实施例中，装箱推动机构包括与控制系统相连的伺服电机、与伺服电机相配合的推料板、同步带，伺服电机设置在机架上，伺服电机通过同步带与推料板相连且伺服电机通过同步带能带动推料板到指定位置。本实施例中，装箱推动机构为两组；即分别设置两个伺服电机、推料板、同步带，伺服电机分为右推料伺服电机、左推料伺服电机，推料板分为左推料板、右推料板。

装箱开关机构包括与控制系统相连的装箱驱动机构、与装箱驱动机构相连的装箱连杆件、与装箱连杆件相连的仓门。其中，装箱连杆件、仓门分别为两个，装箱连杆件平行设置且装箱连杆件能带动仓门相对机架转动，两个仓门构成仓门单元。两个仓门相互平行时，仓门单元处于关闭状态；当两个仓门之间不平行时，仓门之间形成缝隙，仓门单元处于打开状态，料包通过打开的仓门单元进入下一阶段。

本实施例中，装箱驱动机构采用气缸；装箱连杆件包括与装箱驱动机构相连的平衡板、码垛舱门连杆、码垛舱门摇杆、码垛舱门竖杆、码垛舱门横杆，码垛舱门连杆、码垛舱门摇杆、码垛舱门竖杆分别为两个，码垛舱门竖杆分别与码垛舱门横杆的两端相连呈凵字型，码垛舱门竖杆的下端通过码垛舱门摇杆与舱门相连，平衡板的两端分别通过码垛舱门连杆与码垛舱门竖杆相连。该结构工作时，装箱驱动机构依次通过平衡板、码垛舱门连杆与码垛舱门竖杆相连，当码垛舱门竖杆到达最高位置时，带动仓门关闭；反之，装箱驱动机构反向运动时，仓门打开。

该装置工作时，料包通过入料滚筒入料，进入摆动支撑机构上，入料到位挡板能够对料包起到限位作用。当入料到位检测传感器检测到料包到位后，入料挡板推动机构带动摆动支撑机构相对机架摆动，使得料包进入缓存单元。在一个具体实例中，摆动支撑机构逆时针摆动，料包转动90°掉落在左缓存仓上；本实施例中，左缓存单元下方的仓门单元与水平面之间呈一定的夹角，这使得料包能沿着仓门单元下落至入料到位挡板，入料到位挡板对料包起到定位的作用；同时，左缓存仓内的左缓存到料传感器检测到料包到位，仓门驱动机构动作，并通过仓门连杆件转动仓门，进而打开左缓存仓，料包则进入到左码垛仓内；装箱传感器检测到左码垛仓内的料包后，装箱推动机构将料包推到指定位置，装箱开关机构动作，将料包放入车厢内。在等待料包到缓存仓时，摆动单元的摆动支撑机构返回到平衡位置，下一料包开始进行，从而进行下一次码垛工作。如此反复，知道完成码垛。

进一步，还包括与机架相连的连接轴，或与机架相连的升降悬挂点。本实施例中，还包括下碰撞检测传感器。

以上，分料码垛流程完成。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (8)

1.一种柔性分料码垛系统，其特征在于，包括机架、设置在机架上的传送装置、与传送装置相配合的摆动单元、缓存单元、装箱单元、控制系统、与控制系统相连的若干个定位传感器且定位传感器能对料包的位置进行检测、以及设置在机架上且与控制系统相连的防碰撞感应装置，缓存单元位于摆动单元下方，装箱单元位于缓存单元下方；

所述摆动单元包括能相对机架转动的摆动支撑机构、能对料包进行定位的入料到位挡板、入料挡板推动机构，所述入料挡板推动机构与摆动支撑机构相连且入料挡板推动机构能带动摆动支撑机构相对机架转动；

所述缓存单元包括设置在机架上的缓存到料挡板、仓门开关机构；

所述仓门开关机构包括与控制系统相连的仓门驱动机构、仓门、与仓门驱动机构相连的仓门连杆件，所述仓门连杆件、仓门分别为两个，所述仓门连杆件平行设置且仓门连杆件能带动仓门相对机架转动，两个仓门构成仓门单元且两个仓门相互平行时的仓门单元处于关闭状态，所述仓门单元、缓存到料挡板之间形成缓存仓；

所述装箱单元包括能将物料沿水平方向推送至指定位置的装箱推动机构、能打开并从而将料包放入车厢内的装箱开关机构，所述装箱开关机构上方形成码垛仓；

所述入料挡板推动机构、仓门驱动机构、装箱推动机构、装箱开关机构分别与控制系统相连。

2.根据权利要求1所述柔性分料码垛系统，其特征在于，所述定位传感器包括摆动单元中能对料包是否到位进行检测的入料到位检测传感器、缓存单元中的缓存到料传感器、装箱单元中的装箱传感器，所述入料到位检测传感器、缓存到料传感器、装箱传感器分别与控制系统相连。

3.根据权利要求2所述柔性分料码垛系统，其特征在于，所述防碰撞感应装置包括右防碰撞传感器、前防碰撞传感器、左防碰撞传感器、后防碰撞传感器，所述右防碰撞传感器、前防碰撞传感器、左防碰撞传感器、后防碰撞传感器分别与控制系统相连。

4.根据权利要求1～3任一项所述柔性分料码垛系统，其特征在于，所述装箱推动机构包括与控制系统相连的伺服电机、与伺服电机相配合的推料板、同步带，所述伺服电机设置在机架上，所述伺服电机通过同步带与推料板相连且伺服电机通过同步带能带动推料板到指定位置。

5.根据权利要求1～3任一项所述柔性分料码垛系统，其特征在于，所述装箱开关机构包括与控制系统相连的装箱驱动机构、与装箱驱动机构相连的装箱连杆件、与装箱连杆件相连的仓门，所述装箱连杆件、仓门分别为两个，装箱连杆件平行设置且装箱连杆件能带动仓门相对机架转动，两个仓门构成仓门单元。

6.根据权利要求5所述柔性分料码垛系统，其特征在于，所述装箱连杆件包括与装箱驱动机构相连的平衡板、码垛舱门连杆、码垛舱门摇杆、码垛舱门竖杆、码垛舱门横杆，码垛舱门连杆、码垛舱门摇杆、码垛舱门竖杆分别为两个，码垛舱门竖杆分别与码垛舱门横杆的两端相连呈凵字型，码垛舱门竖杆的下端通过码垛舱门摇杆与舱门相连，平衡板的两端分别通过码垛舱门连杆与码垛舱门竖杆相连。

7.根据权利要求1所述柔性分料码垛系统，其特征在于，还包括与控制系统相连的计数装置且计数装置能对料包的数量进行测定。

8.根据权利要求1所述柔性分料码垛系统，其特征在于，还包括与控制系统相连的质量测定装置且质量测定装置能对料包的质量进行测定，或与控制系统相连的颜色测定装置且颜色测定装置能对料包的颜色进行测定。

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