CN108910555B - 一种袋装物料分拨机构和自动化装载设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于自动化设备技术领域，尤其是一种袋装物料分拨机构和自动化装载设备，包括设备架和控制单元，所述设备架上设置支撑板和传动机构，所述支撑板的上方设置分拨机构，所述分拨机构包括驱动机构和拨料板，所述传动机构传动连接转运箱。本发明的分拨机构交替拨料，将袋装物料快速拨入转运箱，极大的提高了袋装物料的输送效率和可控性；设备架上的传动机构带动转运箱对物料进行定点装车，实现自动化高效率作业。

Description

一种袋装物料分拨机构和自动化装载设备

技术领域

本发明属于自动化设备技术领域，尤其是一种袋装物料分拨机构和自动化装载设备。

背景技术

水泥作为粉状水硬性无机胶凝材料，是国民经济建设的重要基础性原材料，目前国内外尚无一种材料可以替代它的地位，由于其特殊的性能：加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起，广泛用于城市建设、工业厂房、道桥公路、机场海港、高铁交通、生活住房等各行各业。

作为国民经济的重要基础产业，水泥工业已经成为国民经济社会发展水平和综合实力的重要标志之一。当前我国水泥产能已出现全面过剩，在继续加强宏观调控的同时亟需淘汰落后生产方式，优选先进技术应用，延伸水泥产业链，向混凝土产业延伸已成为广大水泥企业战略转型的必由之路。与此同时，原有落后的靠人工搬运的袋装水泥装车技术改进已提上日程。建设高效、智能、环保、安全的智能无人装车系统迫在眉睫。

传统的装载方式是采用多节式传动皮带将物料转运至车厢上方，然后人工搬运进行码垛，需要占用较大的输送场地，存在工人劳动强度大、职业健康危害、工作间歇、收尘难度大、不符合环保治理要求等问题。如何实现装车、码垛的自动化和智能化，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

授权公告号CN104192587B的专利文献公开一种用于袋装水泥装载码垛主机的分配装置，包括支架，横向滑动在支架上的两个第一层分配皮带机，第一分配皮带机横移气缸和安装在支架上的两个第二层分配皮带机；两个第一层分配皮带机输入端可分别与上步工位输出端纵向对接，两个第一层分配皮带机输出端可分别与对应的第二层分配皮带机输入端纵向对接，第二层分配皮带机输出端可与下步工位输入端水平纵向对接。通过第一层分配皮带机的自转与上步工位的配合，将上步工位上的袋装水泥输送至第一层分配皮带机上，再通过两个第一层分配皮带机的横向滑动将袋装水泥分两条运输线分别输送至对应的第二层分配皮带机上，最后通过两个第二层分配皮带机将袋装水泥分别输送至两个下步工位上，完成分配过程。该结构采用双层式结构进行输料，结构庞大，不易进行快速的运动控制；需要占用较大的纵向立体空间，造成码垛层数减少；采用第一层分配皮带横向滑动输料，造成台时大幅降低，且对来料间距有较高要求，连包时造成系统错乱，装车停滞；输料程序复杂、效率大大折扣，故障不易处理，无法满足当前快节奏、高效率的生产需求。

申请公布号CN105836478A的专利文献公开一种袋装物料自动码包装车机构，包括分包框架以及与分包框架相连的落包框架，其中分包框架底部设有用于运输袋装物料的过渡皮带机，过渡皮带机的上方设有导向装置，袋装物料通过导向装置进入第一转向皮带机或者第二转向皮带机，其中第一转向皮带机的上方设有第一推包机构，第二转向皮带机的上方设有第二推包机构，袋装物料通过第一推包机构或者第二推包机构进入落包框架；落包框架上设有落包机构，落包机构的上方设有用于调整袋装物料落料位置的第一拨包机构与第二拨包机构。该结构的不足之处在于：采用导向装置进行两侧分包，当物料进入速度过快时，存在与导向装置干涉，卡包宕机；在导向装置分包过程中，袋装物料处于离心运动状态，而皮带摩擦力有限，造成分包速度不高，袋子姿态不能保证统一，位置不受控；然后采用两组推包结构进行交替式推料，由于袋子姿态不统一、位置不受控，推包易造成卡包停机和破包问题；再然后在拨包机构拨包过程中，前期的姿态不统一、位置不受控问题进一步加剧，造成卡包、破包和停机；在落包机构落包时，累积的姿态和位置不受控问题又传递给落包机构，造成落包姿态不受控，进而影响码垛装车业务的正常进行。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种袋装物料自动化装载设备，采用分拨机构交替快速拨料，并通过分拨机构和导向机构对物料进行快速、有力和精准的控制，有效地解决了袋装物料来料间距过小时造成的卡包停机问题和物料在受到强外力时剧烈变形运动轨迹不受控的问题，极大地提高了装车效率；设备架上设置传动机构，传动机构带动转运箱对物料进行定点装车，实现智能化无人作业。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种袋装物料分拨机构，包括依序相连接的第一动力机构、支臂和拨料机构，所述拨料机构包括支架和拨料板，

所述拨料板与支架固定连接；

或，所述拨料板铰接在支架上，且在支架上设置限制拨料板翻转行程的限位挡杆；

或，所述拨料板铰接在支架上，所述支架上设置承力板，承力板上固定设置第一伸缩缸，第一伸缩缸的输出轴与拨料板铰接，所述拨料板在第一伸缩缸的带动下，在支架的一侧上下翻转运动；

或，所述拨料板铰接在支架上，所述支架上设置辅助板，辅助板上设置舵机、电机或减速机等动力机构，舵机、电机或减速机等动力机构的输出轴与拨料板传动连接，所述拨料板在舵机、电机或减速机等动力机构的带动下，在支架的一侧上下翻转运动；

或，所述支架上设置导向轨道，所述拨料板上设置与导向轨道相匹配的滑动或滚动升降构件，所述支架上设置第二动力机构，所述拨料板在第二动力机构的带动下升降运动。

进一步的，所述支臂为一个，一端与第一动力机构传动连接，另一端设置连接构件，所述支架为两个，两个支架的一端均与连接构件固定接连；

或，所述支臂为两个，水平分布，两个支臂的一端均与第一动力机构传动连接，所述拨料机构还包括两个辅助杆和两个连接构件，两个辅助杆的一端分别与两个连接构件固定连接，另一端分别与两个支臂固定连接，所述支架为两个，两个支架的一端分别与两个连接构件固定连接。

采用上述分拨机构的袋装物料自动化装载设备，包括分拨机构、设备架和控制单元，所述分拨机构的第一动力机构安装在设备架上，所述设备架上设置支撑板和传动机构，所述支撑板安装在拨料机构的下方，所述传动机构与转运箱传动连接。

进一步的，所述转运箱包括箱体和箱底，所述箱底包括两个翻板，所述翻板与箱体铰接，所述箱体上铰接第二伸缩缸，所述第二伸缩缸的一端与箱体铰接，另一端与翻板传动连接，带动翻板翻转；所述控制单元采用可编程处理器，所述控制单元控制第二伸缩缸的伸缩。

进一步的，所述支撑板上设置两个出料口，所述传动机构和转运箱均为两套，所述传动机构采用丝杠、直线电机或皮带传动。

进一步的，所述支撑板上设置外导向板和内限位板，所述外导向板对称设置为两个，且为弧形结构，两个外导向板之间设置进料口，两个外导向板和内限位板之间围组成物料的输送通道。

进一步的，两个外导向板围成圆或椭圆的一部分，所述支架为固定长度结构或伸缩式结构；当支架为伸缩式结构时，支架还包括两个以上套接或者滑动连接的主体。

进一步的，所述输送通道的高度在由内限位板至外导向板的方向上依次递增。

进一步的，所述支撑板上设置传动辊或传动皮带，所述传动辊或传动皮带采用电机和减速机组合动力机构驱动，所述传动辊或传动皮带位于袋装物料输料通道内和/或进料口外。

进一步的，所述支撑板在靠近进料口的位置设置法兰延长板。

本发明的有益效果是：

1.本发明在使用过程中，袋装物料在进入进料口前，已经过顺包处理，然后通过调整合适的上一工位皮带速度滑动进入，或通过在进料口位置的上一工位设置传动辊或传动皮带等输送机构将物料输送至支撑板上预定的停袋位置，在内限位板的作用下受阻后准确停止。为进一步预防袋装物料在来料时包间距过小，解决生产现场对装车速度的高台时要求，本发明设计了多种分拨机构，拨料板与支架采用多种组合形式：

1）拨料板无动力的铰接在支架的上部、中部、下部均可，并在支架上设置与铰接位置对应的限位挡杆，限位挡杆的作用是实现拨料板只能在支架的一侧进行无动力翻转，预防与后续的来料干涉；例如，铰接在支架的上部、中部、下部位置时，支架上的限位挡杆的位置可以分别对应为下部、下部、下部或上部；

2）拨料板铰接在支架的上部、中部或下部均可，所述支架上设置与铰接位置对应的承力板，承力板上固定设置第一伸缩缸，第一伸缩缸的输出轴与拨料板铰接，所述拨料板在第一伸缩缸的带动下，在支架的一侧上下翻转运动；例如，铰接在支架的上部、中部、下部位置时，支架上的限位挡杆的位置可以分别对应为下部、下部、下部或上部；

3）拨料板铰接在支架的上部、中部或下部均可，支架上设置与铰接位置对应的辅助板，辅助板上设置舵机、电机或减速机等动力机构，舵机、电机或减速机等动力机构的输出轴与拨料板传动连接，拨料板在舵机、电机或减速机等动力机构的带动下，在支架的一侧上下翻转运动。具体使用时，两个拨料板在交替运行过程中，其中一个拨料板向一侧推料时，另一个拨料板向上翻转，预防与进料干涉；例如，铰接在支架的上部、中部、下部位置时，支架上的限位挡杆的位置可以分别对应为下部、下部、下部或上部；

4）拨料板竖向设置，支架上设置导轨，所述拨料板上设置与导轨相匹配的滑动或滚动构件，所述支架上设置第二动力机构，所述拨料板在第二动力机构的带动下升降运动，具体应用中，两个拨料板在交替运行过程中，其中一个拨料板向一侧推料时，下降到最低位置，另一个拨料板向上提升，预防与进料干涉；

袋装物料在实际装载过程中，由于生产现场输送结构的限制，很难保证稳定的来料间距，造成来料间距时大时小，要求自动装车的机构必须要有尽可能快的处理能力，上述四种结构分别通过不同的结构改进，使拨料板向一侧或者上方自动翻转，使进料口物料在向两侧出料口分配时，不受进袋影响，有效预防分拨机构卡死，导致系统停机的问题，保证了装车机构的可用性。

2.当袋装物料进入支撑板上后，分拨机构的拨料板在驱动机构的带动下，在支撑板上方作弧形运动，拨动袋装物料进入出料口，而且拨料板为两个，进行左右交替拨料，极大的提高了装车效率；设备架上设置的传动机构带动转运箱，对物料进行定点装车，节约人力，实现自动化无人作业，杜绝装车过程中粉尘对人体造成的危害。

3.转运箱采用现有技术中袋装物料常用的翻转式结构，包括箱体和箱底，箱体采用两面板或三面板焊接或者装配而成，其形状与袋装物料的形状相匹配，箱底包括两个翻板，两个翻板分别与箱体铰接，箱体上铰接第二伸缩缸，第二伸缩缸的另一端与翻板传动连接，第二伸缩缸采用气动式（或电动或者液压式）结构，外接气动阀、空压机供气，控制单元采用可编程处理器，控制单元通过控制气动阀实现伸缩缸的同步伸缩，能够保证物料在落料时正确的下落落料；传动机构和转运箱为两套，出料口为两个，传动机构采用皮带、链条、直线电机、滚珠（T型）丝杠等传动方式，以丝杠传动为例，传动机构包括传动电机、传动丝杠和导向杆，控制单元控制传动电机的转速和转向，传动电机设置在设备架上或支撑板的下端面，转运箱上设置丝套和滑套，丝套与传动丝杠传动配合，滑套与导向杆滑动配合，丝杠传动具有传动效率高、传动位置可控性强，而且在导向杆的作用下，有效预防转运箱晃动的问题。

4.由于袋装物料在弧形运动过程中会产生离心力，对外导向板挤压、摩擦，较快的速度将产生过大的离心力使袋装物料的姿态不可控，影响输送效率，支撑板上设置导向机构，并对导向机构进行改进：导向机构包括外导向板和内限位板，外导向板对称设置为两个，且为弧形结构，外导向板主要对物料起运动轨迹限制作用,两个外导向板之间设置进料口，内限位板主要对物料起停止限位作用，其结构可以设计成弧形板、直板、或者弧形与直板相组合的结构，外导向板和内限位板之间围组成袋装物料的输送通道，两个外导向板与内限位板之间设置出料口，本发明的输送通道有多种形式：

1）当两个外导向板的围成一个圆的一部分时，输送通道为圆弧形通道，此时分拨机构的有效长度为固定的，该结构易于制作；在输送通道的支撑板上设置传动辊或传动皮带，可辅助分拨机构工作，以减少拨料板的拨料时间，提高装车效率；

2)当两个外导向板围成一个半椭圆的一部分时，输送通道为椭圆弧形通道，既可以将分拨机构的有效长度设计成固定的，通过适当调整拨料板长度和位置，改变拨料板距物料通道圆心距离的大小，适配半椭圆的半径在出料口变大，也可以将分拨机构的有效长度设计成可变的，例如将支架设计为伸缩式结构，包括两个以上套接或者滑动连接的主体，实现沿通道自适应伸缩，充分利用和释放离心力，达到缩短袋子运动轨迹长度，减小拨料板对物料的分拨时间，快速分拨，提高节拍和效率；

3）输送通道的高度在由内限位板至外导向板的方向上依次递增，例如锥形结构，抵消离心力，从而实现提高输送效率的目的；

上述多种结构设计是为了配合离心现象对外导向板、支撑板的结构进行改进，可有效提高装载效率。

附图说明

图1为实施例一的立体结构示意图；

图2为实施例一的俯视结构示意图；

图3为实施例一的仰视结构示意图；

图4为实施例一传动机构为丝杠传动的结构示意图；

图5为实施例一两个外导向板围成一个半椭圆的结构示意图；

图6为实施例二拨料板在伸缩缸带动下在支架一侧翻转的结构示意图；

图7为实施例三拨料板在舵机带动下在支架一侧翻转的结构示意图；

图8为实施例四拨料板在伸缩缸带动下升降运动的结构示意图；

图9为实施例三两个支臂和辅助杆的结构示意图。

图中标号：1-设备架，2-控制单元，3-第一动力机构，4-支臂，5-连接构件，6-支架，7-拨料板，8-限位挡杆，9-支撑板，10-出料口，11-外导向板，12-内限位板，13-法兰延长板，14-传动辊，15-箱体，16-翻板，17-第二伸缩缸，18-传动电机，19-传动轮，20-传动皮带，21-连接板，22-传动丝杠，23-导向杆，24-丝套，25-滑套，26-承力板，27第一伸缩缸，28-辅助板，29-舵机，30-铰轴，31-传动臂，32-导轨，33-滑动构件，34-第二动力机构，35-辅助杆，36-进料口，37-袋装物料。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述，本结构以袋装水泥为例，也适用于其他袋装物料装载使用。

实施例一

如图1至图5所示，一种袋装物料自动化装载设备包括分拨机构、设备架1和控制单元2，

分拨机构包括依序相连接的第一动力机构3、支臂4和拨料机构，第一动力机构采用电机和减速机组合式结构（也可以采用伸缩缸、齿轮与齿条结合、直线电机等结构，但采用时，动力机构的输出端将变更为与支臂或支架传动接接），安装在设备架1上，支臂4为一个，一端与第一动力机构3传动连接，另一端设置连接构件5，连接构件5为等腰梯形结构，拨料机构为两套，每套拨料机构均包括支架6和拨料板7，支架6水平设置，两个支架6对称固定在连接构件5上，两个支架6之间的夹角为80°，拨料板7铰接在支架6的下部，支架6的下端设置限位挡杆8；需指出的是支架6也可以与支臂4直接固定连接；

设备架1上设置支撑板9、传动机构和转运箱，支撑板9上设置对称的导向机构和一个进料口36、两个出料口10，支撑板9采用整体式设计，也可以采用局部式、拼接式设计,本实施例优选整体式结构，支撑板9的上端面为低摩擦设计；

支撑板9水平布置，也可以采用如下方案：支撑板在由进料口到出料口方向，整体向下倾斜一定角度，例如倾斜5度；也可以输送通道的高度在由内限位板12至外导向板11的圆周方向上依次递增；

导向机构包括外导向板11和内限位板12，外导向板11对称设置为两个，且为弧形结构，两个外导向板11所围成的区域内设置内限位板12，内限位板12主要对物料起停止限位作用，其结构可以设计为弧形板、直板、或者弧形与直板相组合的结构；两个外导向板11围成一个接近于半圆，两个外导向板11和内限位板12之间围组成弧形的袋装物料输送通道，支臂的长度设计为固定的；也可以两个外导向板11围成一个接近半椭圆，将支臂的长度设计成可变的，例如将支架设计为伸缩式结构，包括两个以上套接或者滑动连接的主体；两个法兰延长板13对称设置在外导向板11的一端，两个法兰延长板13围组成进料口36；也可以在上述方案的基础上，在输料通道内或者输送通道两端的支撑板9上设置传动辊14或者传动皮带，图6仅示出在输料通道的两端设置传动辊14的设计方式，传动辊14或传动皮带采用电机和减速机组合机构驱动；

传动机构为两套，每个传动机构上均传动连接转运箱，转运箱为两个，采用现有技术中的结构，例如图4（所示，每个转运箱包括箱体15和两个翻板16，箱体15上铰接第二伸缩缸17（可电动、气动或者液压式结构），第二伸缩缸17的另一端与翻板16传动连接；控制单元2采用可编程处理器，可编程处理器控制第一动力机构3、第二伸缩缸17工作；

传动机构可以采用皮带传动：例如如图4所示，包括传动电机18、传动轮19和传动皮带20，传动电机18、传动轮19安装在支撑板9的下端面，传动电机18、传动轮19、传动皮带20均为两个，其中传动轮19为双槽轮，转运箱与设备架1滑动连接，箱体15与传动皮带20之间通过连接板21连接，连接板21为两个,控制单元2与两个传动电机18电性连接；

传动机构也可以采用丝杠传动：如图5所示，包括两组传动电机18、传动丝杠22和导向杆23，传动电机18设置在设备架1上或支撑板9的下端面，箱体15上设置丝套24和滑套25，丝套24与传动丝杠22传动配合，滑套25与导向杆23滑动配合，控制单元2与两个传动电机18电性连接。

实施例二

本实施与实施例一的结构基本相同，不同的是：如图6所示，支架6水平设置，支架为设有中空部的框架式结构，拨料板7铰接在支架6的一侧，两个支架6的上端固定连接一个共同的承力板26，承力板26的下端面铰接两个第一伸缩缸27，其中一个第一伸缩缸27的输出轴伸出支架6的中空部后与其中一个拨料板7铰接，拨料板7在第一伸缩缸的带动下，在支架6的一侧，限位挡杆8限定的范围内上下翻转运动；

实施例三

本实施与实施例一的结构基本相同，不同的是：如图7所示，支架6水平设置，拨料板7铰接在支架6的一侧，支架6上设置辅助板28，辅助板28上设置舵机29，舵机29的输出轴与拨料板7传动连接，拨料板在舵机29的带动下，在支架6的一侧上下翻转运动，需指出的是，舵机29输出轴的轴心与拨料板7铰接在支架6上的铰轴30的轴心设计为在同一条线上，舵机29的传动臂31与拨料板7相连接，拨料板7在舵机29的带动下，在支架6的一侧，限位挡杆8的限定范围内上下翻转运动；限位挡杆均位于拨料板的后侧，图中未示出；

实施例四

本实施与实施例一的结构基本相同，不同的是：如图8所示，支架6水平设置，支架6上设置导轨32和辅助板28，拨料板7上设置与导轨32相匹配的滑动构件33，辅助板28上铰接第二动力机构34，第二动力机构34采用伸缩缸，第二动机构34的输出轴与拨料板7铰接，拨料板7在第二动力机构34的带动下升降运动。

实施例五

本实施例与实施例一的结构基本相同，不同的是：如图9所示，支臂4为两个，两个支臂4的一端均与第一动力机构传动连接，拨料机构还包括两个辅助杆35，两个支臂4的另一端分别与两个辅助杆35的一端固定连接，两个辅助杆35的另外一端分别固定连接一个连接构件5，支架6为两个，分别固定连接在两个连接构件5上，两个支架6分别与两个拨料板7连接，连接方式采用实施例二所述的连接形式。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种袋装物料自动化装载设备，包括分拨机构、设备架和控制单元，其特征在于：所述分拨机构包括依序相连接的第一动力机构、支臂和拨料机构，所述拨料机构包括支架和拨料板，所述分拨机构的第一动力机构安装在设备架上，所述设备架上设置支撑板和传动机构，所述支撑板安装在拨料机构的下方，所述传动机构与转运箱传动连接；所述支撑板上设置外导向板和内限位板，袋装物料在内限位板的作用下受阻后准确停止，所述外导向板对称设置为两个，且为弧形结构，两个外导向板之间设置进料口，两个外导向板和内限位板之间围组成物料的输送通道；

其中：所述拨料板与支架固定连接；

或，所述拨料板铰接在支架上，所述支架上设置承力板，承力板上固定设置第一伸缩缸，第一伸缩缸的输出轴与拨料板铰接，所述拨料板在第一伸缩缸的带动下，在支架的一侧上下翻转运动；

或，所述拨料板铰接在支架上，所述支架上设置辅助板，辅助板上设置舵机、电机或减速机等动力机构，舵机、电机或减速机等动力机构的输出轴与拨料板传动连接，所述拨料板在舵机、电机或减速机等动力机构的带动下，在支架的一侧上下翻转运动；

或，所述支架上设置导向轨道，所述拨料板上设置与导向轨道相匹配的滑动或滚动升降构件，所述支架上设置第二动力机构，所述拨料板在第二动力机构的带动下升降运动；

其中：所述支臂为一个，一端与第一动力机构传动连接，另一端设置连接构件，所述支架为两个，两个支架的一端均与连接构件固定接连；

或，所述支臂为两个，水平分布，两个支臂的一端均与第一动力机构传动连接，所述拨料机构还包括两个辅助杆和两个连接构件，两个辅助杆的一端分别与两个连接构件固定连接，另一端分别与两个支臂固定连接，所述支架为两个，两个支架的一端分别与两个连接构件固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种袋装物料自动化装载设备，其特征在于：所述转运箱包括箱体和箱底，所述箱底包括两个翻板，所述翻板与箱体铰接，所述箱体上铰接第二伸缩缸，所述第二伸缩缸的一端与箱体铰接，另一端与翻板传动连接，带动翻板翻转；所述控制单元采用可编程处理器，所述控制单元控制第二伸缩缸的伸缩。

3.根据权利要求1所述的一种袋装物料自动化装载设备，其特征在于：所述支撑板上设置两个出料口，所述传动机构和转运箱均为两套，所述传动机构采用丝杠、直线电机或皮带传动。

4.根据权利要求1所述的一种袋装物料自动化装载设备，其特征在于：两个外导向板围成圆或椭圆的一部分，所述支架为固定长度结构或伸缩式结构；当支架为伸缩式结构时，支架还包括两个以上套接或者滑动连接的主体。

5.根据权利要求1所述的一种袋装物料自动化装载设备，其特征在于：所述支撑板在靠近进料口的位置设置法兰延长板。

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