CN109809152A - 一种自动码垛设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及物流运输机械设备技术领域，具体的讲是一种自动码垛设备，轨道上配合安装有横向行走机构，横向行走机构上固定有旋转机构，旋转机构前方设有机架，机架上固定有排队皮带输送机，排队皮带输送机的前端与旋转机构之间利用供件滑槽相连接，排队皮带输送机的后端利用倾斜皮带输送机与固定皮带输送机相连，固定皮带输送机则固定安装在平台上，平台则利用连接杆固定连接在倾斜皮带输送机的机架上，横向行走机构的旁边设有码垛机构，本发明无需复杂昂贵的工业机器人和机械手，结构紧凑，模块化设计方便维护，只用一些小型普通气缸和电推杆就实现了高效的全自动的码垛动作，投入收益比高，保证了堆垛的稳定和紧凑。

Description

一种自动码垛设备

技术领域

本发明涉及物流运输机械设备技术领域，具体的讲是一种自动码垛设备。

背景技术

对于长矩形货件的码垛，由于形状偏向于长条状， 输送和转向过程中货件姿态不容易控制，所以常规的用皮带机与滚筒输送机组合成货件码垛机并不适用。

目前的行业内多数用的解决方案是使用码垛机器人，通过机械手爪取、翻转，一件一件摆放的方式进行码垛。然而这种设计需要投入昂贵的工业机器人，对于长矩形截面的货件，在抓取的时候，必须有两个或者两个以上的抓握点才能防止倾翻，抓握力度过大容易损害货件，抓握力度小又容易掉包，为了适应不同重量的货件提供合适的抓握力，使得机器人码垛的机械手机构往往比较复杂笨重， 在机械手抓放之后， 货件与货件之间难以避免的有至少爪子厚度的间隙，导致跺型不是那么的稳，而且还需要再追加额外的侧向压紧机构，同时机器人码垛的过程必须经过:机械手抓取，姿态调整，移动，放下，空手回位， 对于质量惯性较大的长条状货件，整套动作下来， 速度比较慢，投入这样一套机器人自动码垛机来码垛长矩形货件，收益支出比不高，导致推广难。

为此设计一种不需要配置昂贵的工业机器人和机械手的可实现自动码垛长矩形货件的自动码垛设备是十分有必要的。

发明内容

本发明突破了现有技术的难题，设计了一种不需要配置昂贵的工业机器人和机械手的可实现自动码垛长矩形货件的自动码垛设备。

为了达到上述目的，本发明设计了一种自动码垛设备，包括固定皮带输送机、倾斜皮带输送机、排队皮带输送机、横向行走机构、轨道、码垛平台，其特征在于：轨道固定在地面上，轨道上配合安装有横向行走机构，横向行走机构上固定有旋转机构，旋转机构前方设有机架，机架也固定在横向行走机构上，机架上固定有排队皮带输送机，排队皮带输送机的前端与旋转机构之间利用供件滑槽相连接，所述供件滑槽上设有开关门，开关门利用气缸控制，排队皮带输送机的后端利用倾斜皮带输送机与固定皮带输送机相连，所述倾斜皮带输送机和固定皮带输送机公用同一根驱动轴，固定皮带输送机则固定安装在平台上，平台则利用连接杆固定连接在倾斜皮带输送机的机架上；所述横向行走机构的旁边设有码垛机构，码垛机构则固定在地面上；所述码垛机构主要由成垛挡板、码垛平台、捆扎机组成，码垛平台的两端固定在成垛挡板前方的码垛平台升降机构上，捆扎机则架设在码垛平台的两端，成垛挡板的一侧固定有成垛挡板电缸。

所述旋转机构包括旋转框架、旋转框架电机、旋转框架电机编码器、货道机构、旋转框架固定在横向行走机构上，旋转框架上固定有货道机构，货道机构的两端分别与旋转框架的内表面相固定，旋转框架的一侧还固定有旋转框架电机、旋转框架电机编码器和电控柜；所述货道机构主要包括货道、货道占据判断光眼、挡板、货道推出气缸、货道挡板气缸，货道占据判断光眼位于货道内部，货道背部固定有货道推出气缸和货道挡板气缸，货道挡板气缸的推杆与挡板相连，挡板则设在货道背部的上方。

所述供件滑槽的尾部嵌设有供件滑槽光眼，供件滑槽的尾部外侧还连接设有供件滑槽气缸。

所述横向行走机构的前端设有横向行走机构位置传感器，横向行走机构的一侧设有横向行走电机；排队皮带输送机内嵌设有排队皮带输送机光眼，排队皮带输送机的下方连接设有排队皮带输送机气缸。

所述货道机构的个数为8个，是以旋转框架的中心轴为原点呈旋转对称的形式均匀固定分布在旋转框架上。

所述码垛平台是90°V型布置的表面有低摩擦贴层的台面，整个台面固定在4个码垛平台升降机构13上，使得码垛平台可以升降运动。

本发明还设计了一种自动码垛设备的工作方法，其特征在于：按照如下步骤进行：

步骤1：将各机构位置归零，然后检测机构位置是否都在零位，是，则启动固定皮带输送机和排队皮带输送机；否，则将各机构位置再次归零，直到检测结果为是；

步骤2：利用供件滑槽光眼判断供件滑槽中是否有货，有，则等排队皮带输送机卸货；无，则利用排队皮带输送机送将商品送入供件滑槽内；

步骤3： 利用货道占据判断光眼，判断货道内部是否有货，有，则等待旋转框架旋转到下一个空置的货道；无，则将货物送入货道中；

步骤4：判断带货件的货道机构是否旋转到指定位置，再判断横向行走机构移动是否就位、码垛平台是否就位，是，则利用货道推出气缸将货物推出到码垛平台上，然后货道推出气缸回位；否，则等待选择框架旋转到指定的推出位置，再次进行对货道机构、横向行走机构、码垛平台的位置判断，直到判断结果为就位，再利用货道推出气缸将货物推出到码垛平台上，然后货道推出气缸回位；

步骤5：货道占据判断光眼判断货道推出气缸是否成功推出货件，是，则利用旋转框架电机驱动旋转框架旋转45°，让下一个货道机构进到工作位置，横向行走机构和码垛平台分别动作，让货道的推出口对准下一个货件需要码垛的位置；否，则等待推出气缸推出到极限位置的磁性开关信号，然后再次进入判断，直到判断结果为成功；

步骤6：货件推出到码垛平台后，判断码垛平台是否完成整个码垛，是，则将码垛平台降低到最低位置，启动捆扎机进行货物捆扎；否，则返回步骤4，再次进行推货；

步骤7：完成货物捆扎后，利用吊具将整捆货物吊到卡车上进行装车，驱动各个机构位置归零，完成码垛工作。

本发明与现有技术相比，无需复杂昂贵的工业机器人和机械手，结构紧凑， 模块化设计方便维护，只用4个电机， 8个无杆气缸， 和一些小型普通气缸，和电推杆就实现了高效的全自动的码垛动作， 投入收益比高。V型码垛平台的设计，可以保证了堆垛的稳定和紧凑，码垛平台的前后预留的间隙还可以适配市面上的捆扎机来实现码垛之后自动捆扎。

附图说明

图1为本发明的轴测视图。

图2为本发明的俯视图。

图3为本发明的右视图。

图4为本发明的前视图。

图5为本发明中码垛平台的侧视图。

图6为本发明的左视图。

图7为图3中A处的放大图。

图8为图3中A处的局部剖视图。

图9为本发明的工作流程图。

图10为本发明中信号连接框图。

参见图1~8，其中1为轨道，2为横向行走机构，3为旋转机构，4为机架，5为排队皮带输送机，6为供件滑槽，7为倾斜皮带输送机，8为固定皮带输送机，9为平台，10为成垛挡板，11为么多平台，12为捆扎机，13为码垛平台升降机构，14为成垛挡板电缸，15为电控柜。

2-1为横向行走机构位置传感器，2-2为横向行走电机。

3-1为旋转框架，3-2为旋转框架电机，3-3为旋转框架电机编码器，3-4为货道，3-5为货道占据判断光眼，3-6为挡板，3-7为货道挡板气缸，3-8为货道推出气缸。

5-1为排队皮带输送机光眼，5-2为排队皮带输送机气缸。

6-1为供件滑槽光眼，6-2为供件滑槽气缸。

具体实施方式

结合附图对本发明做进一步描述。

参见图1~8，本发明设计了一种自动码垛设备，包括固定皮带输送机、倾斜皮带输送机、排队皮带输送机组成的排队供件模块，主要由旋转机构组成的货件姿态调整模块，横向行走机构、轨道、码垛平台，轨道1固定在地面上，轨道1上配合安装有横向行走机构2，横向行走机构2上固定有旋转机构3，旋转机构3前方设有机架4，机架4也固定在横向行走机构2上，机架4上固定有排队皮带输送机5，排队皮带输送机5的前端与旋转机构3之间利用供件滑槽6相连接，所述供件滑槽6上设有开关门，开关门利用气缸控制，排队皮带输送机5的后端利用倾斜皮带输送机7与固定皮带输送机8相连，所述倾斜皮带输送机7和固定皮带输送机8公用同一根驱动轴，固定皮带输送机8则固定安装在平台9上，平台9则利用连接杆固定连接在倾斜皮带输送机7的机架上，排队皮带输送机有节奏的送货件至供件滑槽， 并保持供件滑槽有一个货在开关门上，根据后端的码垛节奏， 有规律的一件一件供给旋转机构3；所述横向行走机构2的旁边设有码垛机构，码垛机构则固定在地面上；所述码垛机构主要由成垛挡板10、码垛平台11、捆扎机12组成，码垛平台11的两端固定在成垛挡板10前方的码垛平台升降机构13上，捆扎机12则架设在码垛平台11的两端，成垛挡板10的一侧固定有成垛挡板电缸14。

本发明中旋转机构3包括旋转框架3-1、旋转框架电机3-2、旋转框架电机编码器3-3、货道机构，旋转框架3-1固定在横向行走机构2上，旋转框架3-1的圆柱形圆周上固定有货道机构，货道机构的两端分别与旋转框架3-1的内表面相固定，旋转框架3-1的一侧还固定有旋转框架电机3-2、旋转框架电机编码器3-3和电控柜15；所述货道机构主要包括货道3-4、货道占据判断光眼3-5、挡板3-6、货道推出气缸3-8、货道挡板气缸3-7，货道占据判断光眼3-5位于货道3-4内部，货道3-4背部固定有货道推出气缸3-8和货道挡板气缸3-7，所述货道推出气缸选择直线无杆气缸，货道挡板气缸3-7的推杆与挡板3-6相连，挡板3-6则设在货道3-4背部的上方，货道挡板气缸控制挡板的伸出和缩进，挡板伸出的时候， 货件可以随旋转框架旋转一周而不掉落，当某一个货道随框架顺时针旋转至2点钟位置时，该货道的挡板是缩进状态，然后转至3点钟位置，供件滑槽供件，货件落至货道上，货道转至4点位置时挡板伸出防止后面货件掉落，4点半位置和7点半位置的货道是推出货件的位置，电机控制整个旋转框架每转45°停顿一下，在停顿的时候， 4点半位置或者7点半位置的货道可以将货物推至码垛平台， 3点位置的货道则可以接收供件滑槽下来的货物，每个货道都装有货道占据判断光眼3-5得知货道是否为空，如果3点钟位置的货道为空，则供件滑槽释放下一个货件至货道上，货件姿态调整模块可以随横向行走机构一起在轨道上移动。

本发明中供件滑槽6的尾部嵌设有供件滑槽光眼6-1，供件滑槽6的尾部外侧还连接设有供件滑槽气缸6-2。

本发明中横向行走机构2的前端设有横向行走机构位置传感器2-1，横向行走机构2的一侧设有横向行走电机2-2；排队皮带输送机5内嵌设有排队皮带输送机光眼5-1，排队皮带输送机5的下方连接设有排队皮带输送机气缸5-2。

本发明中货道机构的个数为8个，是以旋转框架3-1的中心轴为原点呈旋转对称的形式均匀固定分布在旋转框架3-1上，可以跟随旋转框架3-1一同转动。

本发明中码垛平台11是90°V型布置的表面有低摩擦贴层的台面，整个台面固定在4个可码垛平台升降机构上，使得码垛平台11可以在一定范围内升降，配合货件姿态调整模块的水平移动，使得每个货件可以准确的在需要的码垛位置推出，达到良好的码垛效果。

参见图9，本发明还设计了一种自动码垛设备的工作方法，按照如下步骤进行：

步骤1：将各机构位置归零，然后检测机构位置是否都在零位，是，则启动固定皮带输送机和排队皮带输送机；否，则将各机构位置再次归零，直到检测结果为是；

步骤2：利用供件滑槽光眼6-1判断供件滑槽6中是否有货，有，则等排队皮带输送机卸货；无，则利用排队皮带输送机将货物送入供件滑槽6内；

步骤3： 利用货道占据判断光眼3-5，判断货道3-4内部是否有货，有，则等待旋转框架3-1旋转到下一个空置的货道3-4；无，则将货物送入货道3-4中；

步骤4：判断带货件的货道机构是否旋转到指定位置，再判断横向行走机构2移动是否就位、码垛平台11是否就位，是，则利用货道推出气缸3-8将货物推出到码垛平台11上，然后货道推出气缸3-8回位；否，则等待选择框架旋转到指定的推出位置，再次进行对货道机构、横向行走机构2、码垛平台11的位置判断，直到判断结果为就位，再利用货道推出气缸3-8将货物推出到码垛平台11上，然后货道推出气缸3-8回位；

步骤5：货道占据判断光眼3-5判断货道推出气缸3-8是否成功推出货件，是，则利用旋转框架电机3-2驱动旋转框架3-1旋转45°，让下一个货道机构进到工作位置，横向行走机构2和码垛平台11分别动作，让货道3-4的推出口对准下一个货件需要码垛的位置；否，则等待推出气缸推出到极限位置的磁性开关信号，然后再次进入判断，直到判断结果为成功；

步骤6：货件推出到码垛平台11后，判断码垛平台11是否完成整个码垛，是，则将码垛平台11降低到最低位置，启动捆扎机12进行货物捆扎；否，则返回步骤4，再次进行推货；

步骤7：完成货物捆扎后，利用吊具将整捆货物吊到卡车上进行装车，驱动各个机构位置归零，完成码垛工作。

参见图10，本发明中信号的传递与处理均是在电控柜中完成，电控柜接收到横向行走机构位置传感器2-1、排队皮带输送机光眼5-1、供件滑槽光眼6-1、旋转框架电机编码器3-3、货道占据判断光眼3-5传递的信号，经过处理判断后，将相应的结果信号分别传递给横向行走电机2-2、固定皮带输送机8、排队皮带输送机5、排队皮带输送机气缸5-2、供件滑槽气缸6-2、码垛平台11、捆扎机12、码垛平台升降机构13、成垛挡板电缸14、旋转框架电机3-2、货道挡板气缸3-7、货道推出气缸3-8，从而控制各个部件的运动。

在具体实施中，本发明采用的固定皮带输送机为双窄皮带式输送机，其固定在不移动的平台上，倾斜角度可调的过渡皮带机与固定皮带输送机错位布置并且公用驱动电机和驱动轴，保证了速度的同步，并且可以调节倾斜角度。排队皮带输送机布置在固定皮带机下方，与倾斜皮带机错位布置，既能顺利的接收运输过来的货物，又能有相对水平移动而不干涉。排队皮带输送机的下方有气缸顶出的挡块，来修正货件的姿态， 供件滑槽既保证了货件下落有稳定的姿态， 还起到了排队与供件节奏的控制。

货道采用模块化的设计固定在一个旋转框架上， 方便安装维护， 货道的槽型结构保证了货件可以在3点钟位置顺利落至货道上，而且也能在4点半与7点半两个位置被准确的推出去，货道上有低摩擦贴层以保护货件表面，也降低了推出货件的摩檫力，推出动作由无杆气缸执行，结构紧凑。

货道下方在无杆气缸的边上布置了一个小气缸控制可伸出的挡块以防止未被推出的货件在随旋转框架转动的过程中掉落，旋转框架被一个带编码器的旋转电机带着每转45度停顿一下。 每个货道有光眼检测货道是否为空，在停顿的时间内可以判断控制推出位上的货道推出气缸将货件推出， 装载位上的供件滑槽气缸进行供件，在旋转框架的主轴上设置有旋转供气单元，以及旋转供电单元使得每个货道上的气缸与光眼可以连接至外部电气柜上，整个姿态调整模块在横向移动的走车上而实现货道推出点可以在横向上任何位置推出。

码垛平台采用90°V型结构，货件在重量和摩檫力的共同作用下可以紧凑的堆垛在一起，货件与货件之间没有额外的间隙， 跺型稳当， 码垛平台的支腿是一个伸缩推杆，使得码垛平台可以垂直升降，保证了接跺可以在垂直方向上接跺，配合姿态调整模块的水平移动，实现了码垛平台上无死角的码垛。

Claims (7)

1.一种自动码垛设备，包括固定皮带输送机、倾斜皮带输送机、排队皮带输送机、横向行走机构、轨道、码垛平台，其特征在于：轨道（1）固定在地面上，轨道（1）上配合安装有横向行走机构（2），横向行走机构（2）上固定有旋转机构（3），旋转机构（3）前方设有机架（4），机架（4）也固定在横向行走机构（2）上，机架（4）上固定有排队皮带输送机（5），排队皮带输送机（5）的前端与旋转机构（3）之间利用供件滑槽（6）相连接，所述供件滑槽（6）上设有开关门，开关门利用气缸控制，排队皮带输送机（5）的后端利用倾斜皮带输送机（7）与固定皮带输送机（8）相连，所述倾斜皮带输送机（7）和固定皮带输送机（8）公用同一根驱动轴，固定皮带输送机（8）则固定安装在平台（9）上，平台（9）则利用连接杆固定连接在倾斜皮带输送机（7）的机架上；所述横向行走机构（2）的旁边设有码垛机构，码垛机构则固定在地面上；所述码垛机构主要由成垛挡板（10）、码垛平台（11）、捆扎机（12）组成，码垛平台（11）的两端固定在成垛挡板（10）前方的码垛平台升降机构（13）上，捆扎机（12）则架设在码垛平台（11）的两端，成垛挡板（10）的一侧固定有成垛挡板电缸（14）。

2.根据权利要求1所述的一种自动码垛设备，其特征在于：所述旋转机构（3）包括旋转框架（3-1）、旋转框架电机（3-2）、旋转框架电机编码器（3-3）、货道机构、旋转框架（3-1）固定在横向行走机构（2）上，旋转框架（3-1）上固定有货道机构，货道机构的两端分别与旋转框架（3-1）的内表面相固定，旋转框架（3-1）的一侧还固定有旋转框架电机（3-2）和旋转框架电机编码器（3-3）；所述货道机构主要包括货道（3-4）、货道占据判断光眼（3-5）、挡板（3-6）、货道推出气缸（3-8）、货道挡板气缸（3-7），货道占据判断光眼（3-5）位于货道（3-4）内部，货道（3-4）背部固定有货道推出气缸（3-8）和货道挡板气缸（3-7），货道挡板气缸（3-7）的推杆与挡板（3-6）相连，挡板（3-6）则设在货道（3-4）背部的上方。

3.根据权利要求1所述的一种自动码垛设备，其特征在于：所述供件滑槽（6）的尾部嵌设有供件滑槽光眼（6-1），供件滑槽（6）的尾部外侧还连接设有供件滑槽气缸（6-2）。

4.根据权利要求1所述的一种自动码垛设备，其特征在于：所述横向行走机构（2）的前端设有横向行走机构位置传感器（2-1），横向行走机构（2）的一侧设有横向行走电机（2-2）；排队皮带输送机（5）内嵌设有排队皮带输送机光眼（5-1），排队皮带输送机（5）的下方连接设有排队皮带输送机气缸（5-2）。

5.根据权利要求2所述的一种自动码垛设备，其特征在于：所述货道机构的个数为8个，是以旋转框架（3-1）的中心轴为原点呈旋转对称的形式均匀固定分布在旋转框架（3-1）上。

6.根据权利要求1所述的一种自动码垛设备，其特征在于：所述码垛平台（11）是90°V型布置的表面有低摩擦贴层的台面，整个台面固定在4个码垛平台升降机构（13）上，使得码垛平台（11）可以升降运动。

7.如权利要求1所述的一种自动码垛设备的工作方法，其特征在于：按照如下步骤进行：

步骤1：将各机构位置归零，然后检测机构位置是否都在零位，是，则启动固定皮带输送机和排队皮带输送机；否，则将各机构位置再次归零，直到检测结果为是；

步骤2：利用供件滑槽光眼（6-1）判断供件滑槽（6）中是否有货，有，则等排队皮带输送机卸货；无，则利用排队皮带输送机将货物送入供件滑槽（6）内；

步骤3： 利用货道占据判断光眼（3-5），判断货道（3-4）内部是否有货，有，则等待旋转框架（3-1）旋转到下一个空置的货道（3-4）；无，则将货物送入货道（3-4）中；

步骤4：判断带货件的货道机构是否旋转到指定位置，再判断横向行走机构（2）移动是否就位、码垛平台（11）是否就位，是，则利用货道推出气缸（3-8）将货物推出到码垛平台（11）上，然后货道推出气缸（3-8）回位；否，则等待选择框架旋转到指定的推出位置，再次进行对货道机构、横向行走机构（2）、码垛平台（11）的位置判断，直到判断结果为就位，再利用货道推出气缸（3-8）将货物推出到码垛平台（11）上，然后货道推出气缸（3-8）回位；

步骤5：货道占据判断光眼（3-5）判断货道推出气缸（3-8）是否成功推出货件，是，则利用旋转框架电机（3-2）驱动旋转框架（3-1）旋转45°，让下一个货道机构进到工作位置，横向行走机构（2）和码垛平台（11）分别动作，让货道（3-4）的推出口对准下一个货件需要码垛的位置；否，则等待推出气缸推出到极限位置的磁性开关信号，然后再次进入判断，直到判断结果为成功；

步骤6：货件推出到码垛平台（11）后，判断码垛平台（11）是否完成整个码垛，是，则将码垛平台（11）降低到最低位置，启动捆扎机（12）进行货物捆扎；否，则返回步骤4，再次进行推货；

步骤7：完成货物捆扎后，利用吊具将整捆货物吊到卡车上进行装车，驱动各个机构位置归零，完成码垛工作。