CN109502471A - 自动化电动吊具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动化电动吊具，包括吊具主梁、夹持同步导轨，所述吊具主梁分布有至少三个沿水平方向的所述夹持同步导轨，所述夹持同步导轨上安装有可沿导轨方向移动的卡爪夹持板，所述卡爪夹持板上安装有卡爪悬臂约束装置。本发明的特点是：可安全稳定的抓取物料，提高物料的仓储空间利用率、提高物料识别的准确性、提高物料出入库效率，实现物料搬运高效节能，为用户节约成本。

Description

自动化电动吊具

技术领域

本发明涉及起重设备领域，具体涉及一种自动化电动吊具。

背景技术

吊具的功能为稳定的抓取目标物料同时把对物料的伤害控制在合理范围之内，配合载具转移物料。

目前卷筒形式的物料仓储主要分为：①卧式放置、②立式放置；①卧式放置普遍应用于桥式起重机的吊装搬运，这种仓储方式货品在仓库中无法叠垛，仓库空间利用率极低；同时吊装的过程占用较大空间而且需要人工干预；造成搬运效率低下，②立式放置主要应用于叉车包夹搬运物料，货品可以叠垛2-3层，此方案缺点在于需要预留大面积的叉车作业通道导致仓库空间利用率同样很低，同时货品的堆垛不得过高，否则将造成搬运困难和安全隐患，伴随对库存空间、物料准确而快速的出入库及物料信息可追溯性的需求不断增加，现有物料搬运方式逐渐无法满足生产的需要。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足问题，提供一种自动化电动吊具。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：自动化电动吊具，包括吊具主梁、夹持同步导轨，所述吊具主梁分布有至少三个沿水平方向的所述夹持同步导轨，所述夹持同步导轨上安装有可沿导轨方向移动的卡爪夹持板，所述卡爪夹持板上安装有卡爪悬臂约束装置。

所述卡爪悬臂约束装置包括卡爪导向光轴、卡爪约束剪叉板，所述卡爪导向光轴上套装有卡爪直线轴承组，所述卡爪约束剪叉板设置在相邻卡爪夹持板之间，所述卡爪约束剪叉板下端分别铰接在相邻的卡爪夹持板上，上端分别铰接在相邻的卡爪直线轴承组上。

所述卡爪夹持板通过夹持同步驱动机构在夹持同步导轨上移动，所述夹持同步驱动机构包括夹持减速电机，所述夹持减速电机的输出端安装有夹持传动齿轮，所述夹持传动齿轮与夹持同步导轨上的夹持传动齿条相啮合，所述夹持减速电机上安装有夹持传动轴承组，所述夹持传动轴承组上安装有导向支架，所述导向支架上对称设置有四组导向轴承组，所述导向轴承组设置在夹持同步导轨上，并沿夹持同步导轨的导轨方向移动。

所述夹持减速电机上安装有夹持检测编码器。

所述吊具主梁上安装有物料检测定位装置，所述物料检测定位装置包括相机本体，所述相机本体上连有相机数据传输线缆，所述相机本体通过检测相机支架固定在吊具主梁下部。

相邻的所述夹持同步导轨之间通过导轨连接梁连接。

所述吊梁主体上设有两个吊耳。

所述吊梁主体上端固定有导向锥杆。

所述夹持同步导轨一端通过连接法兰固定在吊梁主体上。

所述夹持同步导轨另一端安装有导轨限位护罩。

本发明的特点是：可安全稳定的抓取物料，提高物料的仓储空间利用率、提高物料识别的准确性、提高物料出入库效率，实现物料搬运高效节能，为用户节约成本。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的吊梁主体处结构示意图。

图3是本发明的物料检测定位装置结构示意图。

图4是本发明的夹持同步驱动机构结构示意图一。

图5是本发明的夹持同步驱动机构结构示意图二。

图6是本发明的卡爪夹持板处结构示意图。

其中：11、导向锥杆 12、吊耳 13、吊梁主体 14、连接法兰 15、夹持同步导轨16、导轨连接梁 17、导轨限位护罩 21、检测相机支架 22、相机数据传输线缆 23、相机本体 31、夹持检测编码器 32、夹持减速电机 33、夹持传动轴承组 34、夹持传动齿轮35、夹持传动齿条 36、导向轴承组 37、导向支架 41、卡爪夹持板 42、卡爪导向光轴43、卡爪直线轴承组 44、卡爪约束剪叉板 45、卡爪铰接螺栓。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件，本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件，本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则，如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”，“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果，说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本发明的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围，本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

以下结合附图1-6所示对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。

本发明为一种自动化电动吊具，包括吊具主梁13、夹持同步导轨15，所述吊梁主体13上设有两个吊耳12，所述吊梁主体13上端固定有导向锥杆11，所述吊具主梁13分布有至少三个沿水平方向的夹持同步导轨15，所述夹持同步导轨15一端通过连接法兰14固定在吊梁主体13上，相邻的所述夹持同步导轨15之间通过导轨连接梁16连接，所述夹持同步导轨15另一端安装有导轨限位护罩17，所述吊具主梁13上安装有物料检测定位装置，所述物料检测定位装置包括相机本体23，所述相机本体23上连有相机数据传输线缆22，所述相机本体23通过检测相机支架21固定在吊具主梁13下部，所述夹持同步导轨15上通过夹持同步驱动机构安装有可沿导轨方向移动的卡爪夹持板41，所述夹持同步驱动机构包括夹持减速电机32，所述夹持减速电机32的输出端安装有夹持传动齿轮34，所述夹持传动齿轮34与夹持同步导轨15上的夹持传动齿条35相啮合，所述夹持减速电机32输出轴上安装有夹持检测编码器31和夹持传动轴承组33，所述夹持传动轴承组33上安装有导向支架37，所述导向支架37上对称设置有四组导向轴承组36，所述导向轴承组36设置在夹持同步导轨15上，并沿夹持同步导轨15的导轨方向移动，所述卡爪夹持板41上安装有卡爪导向光轴42，所述卡爪导向光轴42上套装有卡爪直线轴承组43，相邻卡爪夹持板41之间设有卡爪约束剪叉板44，所述卡爪约束剪叉板44下端通过卡爪铰接螺栓45分别铰接在相邻的卡爪夹持板41上，上端通过卡爪铰接螺栓45分别铰接在相邻的卡爪直线轴承组43上。

吊具抓取货品搬运的过程中，各卡爪夹持板41同时向内收紧，依靠与货品接触后发生形变提供摩擦力，将货品锁紧，锁紧时夹持的内应力以及货品重量的承担均由,吊梁主体13及夹持同步导轨15承担，吊梁主体13采用多边形结构，将延伸各个方向的夹持同步导轨15通过导轨连接梁16连接成一体，配合细致的焊接工艺使得此结构在承受多变的夹持力条件下吊梁主体13形变量控制在允许范围内，其中延伸至各方向的夹持同步导轨采用高精度异形轨道型材钢，型材钢本身既作为吊具主梁的一部分钢梁提供结构强度支撑，其高精度的型材尺寸约束下的内表面又作为夹持导向的限位导轨使用，大大降低了吊具主梁的空间布局和重量，同时通过顶部合理布局将支撑吊具使用的各个减速电机、检测传感器、线槽、电控箱等零部件固定，吊梁主体13与桥式起重机依靠钢丝绳吊钩、吊耳12连接，吊耳12位于吊具主梁1上端两侧，且具吊具中心对称布置，钢丝绳同步升降，使吊具始终保持水平，同时保证吊具不会像单根钢丝绳吊装出现的围绕钢丝绳自转的现象，吊具与桥式起重机通过钢丝绳连接，桥式起重机搭载的两个同步卷扬筒同步旋转完成吊具升降，此种连接方式为软连接，在桥式起重机行走过程中加速、减速等操作都会加强吊具的摇摆，此摇摆即使通过变频器防摇技术抵消，驻车后仍存在小幅度摇摆，并且附带防摇功能的桥式起重机启停耗时较长，降低了作业效率，为了避免上述摇摆耗时，吊梁主体13顶端增设导向锥杆11，桥式起重机梁下对应位置设置配合定位槽，桥式起重机行走前将吊具升至顶端卡入定位槽内，连接方式变更为硬连接，行走时不会出现晃动，驻车后下降吊具基本无晃动情况，提升了吊具使用效率。

物料检测定位装置细分为物料的身份检测和定位两部分，其中定位装置采取视觉识别、条码识别技术作为解决方案，在前往目标位置抓取物料时，通过吊具上搭载的视觉识别系统读取粘贴在物料上方单据中的二维码，判断实际物料与理论目标需要是否一致，该解决方案将物料拾取过程由开环变更为闭环，再抓取物料之前即可辨别物料正确性，节约时间成本，避免抓取错误目标的可能，优选定位装置采取视觉识别轮廓识别技术作为解决方案，在前往抓取目标货品或放置货品与目标位置的过程中，需要桥式起重机搭载吊具精准的驻车于目标位置，在精准驻车的过程中需要完成①理论定位和②实际纠偏，①理论定位由仓库管理系统下发，桥式起重机实施，到达理论定位点后，固定于吊具中的视觉识别系统将对下方实际情况采样对比其中目标点坐标，经过偏差计算将实际纠偏后坐标点发送桥式起重机，其中采机样本为当前位置下方的图片曝光照片，对于空位放置定位，则分析图片中印在地面上的圆圈的圆心作为对比依据，对于已放置物料的叠垛和抓取，则分析物料外轮廓确定圆心作为对比依据，同时视觉识别系统能够通过图像中物料外轮廓大小，粗略计算得出该物料的实际外径，与数据库中该物料外径作对比校核，放置由于数据错误，造成以外伤害和损失，该解决方案实现了吊具根据实际情况精确定位，对于重复定位修正和多层叠垛同心度提供稳定保障，在正确的位置抓取物料除了满足精准的平面定位，同时还要满足竖直方向的精确定位，针对不同物料，幅宽不同，叠垛层数不同，造成吊具夹持的相对位置不同，吊具升降高度也不同，对此，需要根据出入库系统对目标物料的尺寸和位置数据与固定于吊具上的激光测距传感器反馈数据，将吊具控制在正确高度，此解决方案对于物料种类多、叠垛情况复杂的工况具有重要意义。

夹持过程中，根据需要对应的物料外径范围，和物料的幅宽范围及叠垛形式，来计算调整吊具卡爪的收放范围和卡爪的长度、卡爪臂的长度，卡爪夹持板41的收紧和扩张是通过夹持减速电机32提供动力，夹持同步导轨15作为导向，共同动作完成，其中夹持减速电机32采用减速电机与变频器一体机形式，该形式结构紧凑重量轻，电机在控制上采用扭矩控制，通过夹持传动轴承组33，夹持传动齿轮34，夹持传动齿条35，将电机输出的扭矩转化为夹持力，夹持力的设定上根据物料的外径、幅宽、重量信息通过优化计算得出所需要的夹持扭矩，直接控制夹持减速电机32，在物料的搬运过程中持续维持扭矩输出，而非抱闸锁止，此举为了防止由于物料塑性形变或震动造成小幅度位移导致的夹持力下降，从源头上消除物料坠落的风险，卡爪夹持板41的夹持和扩张通过夹持同步导轨15作为导向，实现整个外径范围的夹持调整，卡爪夹持板41的导向机构由4个导向轴承组36组合而成，配合钢型材实现多个自由度约束，约束后导向支架37仅能够沿着夹持方向运动，导向型材两端设置传感器、机械阻挡双重保护，确保卡爪在预设范围内移动。

每个卡爪夹持板41上方的导向轴承组36由每个连接在夹持减速电机32输出轴上的夹持检测编码器31反馈控制保证进给一致，夹持同步对于吊具与物料偏心状态下，夹持对中具有重要意义，而卡爪夹持板41的夹持面自上而下进给位置完全一致则需要通过卡爪悬臂约束装置保证，由于卡爪导向光轴42固定于卡爪夹持板41背后，而卡爪约束剪叉板44通过卡爪铰接螺栓45与卡爪直线轴承组43铰接连接，因此在夹持过程中，卡爪直线轴承组43沿卡爪导向光轴42直线移动，卡爪约束剪叉板44之间夹角变化，保证卡爪夹持板41始终处于竖直状态，保证了物料夹持受力均衡，而不会出现上端夹持力大于下方的情况，因此加入卡爪悬臂约束装置，通过剪叉结构保证各卡爪夹持过程中一直处于竖直状态，保证了夹持的稳定性。

吊具通过吊具主梁两端的吊耳12与吊钩钢丝绳连接，通过起重机卷扬机实现升降、通过天吊实现吊具水平方向的移动；移动时吊具升至顶部，与起重机固定，配合物料检测定位装置实现吊具在目标位置处精准停车及物料身份确认；根据自动化仓库数据库存储的物料信息，包括物料直径、幅宽、重量、放置高度等信息，吊具自动调整卡爪开口幅度以夹持不同规格的物料，卡爪夹持过程中各卡爪同步夹持保证物料各个方向受力均匀，同时根据物料直径与重量自动计算最佳夹持预紧力；采用纯电动驱动，减少其中过程中的有害气体排放及有效避免漏油现象，减少仓储环境及物料的污染；同时吊具本身结构紧凑，在立式卷状物料的自动化仓库应用中，减少了由于吊具占用空间造成物料摆放稀疏，从而提高了仓库的空间利用率，从而提高作业效率。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.自动化电动吊具，其特征在于：包括吊具主梁、夹持同步导轨，所述吊具主梁分布有至少三个沿水平方向的所述夹持同步导轨，所述夹持同步导轨上安装有可沿导轨方向移动的卡爪夹持板，所述卡爪夹持板上安装有卡爪悬臂约束装置。

2.如权利要求1所述的自动化电动吊具，其特征在于：所述卡爪悬臂约束装置包括卡爪导向光轴、卡爪约束剪叉板，所述卡爪导向光轴上套装有卡爪直线轴承组，所述卡爪约束剪叉板设置在相邻卡爪夹持板之间，所述卡爪约束剪叉板下端分别铰接在相邻的卡爪夹持板上，上端分别铰接在相邻的卡爪直线轴承组上。

3.如权利要求1所述的自动化电动吊具，其特征在于：所述卡爪夹持板通过夹持同步驱动机构在夹持同步导轨上移动，所述夹持同步驱动机构包括夹持减速电机，所述夹持减速电机的输出端安装有夹持传动齿轮，所述夹持传动齿轮与夹持同步导轨上的夹持传动齿条相啮合，所述夹持减速电机上安装有夹持传动轴承组，所述夹持传动轴承组上安装有导向支架，所述导向支架上对称设置有四组导向轴承组，所述导向轴承组设置在夹持同步导轨上，并沿夹持同步导轨的导轨方向移动。

4.如权利要求3所述的自动化电动吊具，其特征在于：所述夹持减速电机上安装有夹持检测编码器。

5.如权利要求1所述的自动化电动吊具，其特征在于：所述吊具主梁上安装有物料检测定位装置，所述物料检测定位装置包括相机本体，所述相机本体上连有相机数据传输线缆，所述相机本体通过检测相机支架固定在吊具主梁下部。

6.如权利要求1所述的自动化电动吊具，其特征在于：相邻的所述夹持同步导轨之间通过导轨连接梁连接。

7.如权利要求1所述的自动化电动吊具，其特征在于：所述吊梁主体上设有两个吊耳。

8.如权利要求1所述的自动化电动吊具，其特征在于：所述吊梁主体上端固定有导向锥杆。

9.如权利要求1所述的自动化电动吊具，其特征在于：所述夹持同步导轨一端通过连接法兰固定在吊梁主体上。

10.如权利要求1所述的自动化电动吊具，其特征在于：所述夹持同步导轨另一端安装有导轨限位护罩。