CN109823785B - 一种滚球式多功能输送装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滚球式多功能输送装置及其控制方法，解决了现有输送装置自动化程度低、不能实现实时控制和精确控制的技术问题。本发明包括若干个驱动单元，若干个驱动单元拼装组合成任意形状的输送平台，每个驱动单元均包括转向机构和滚动机构，转向机构包括底座，底座上设置有驱动轴竖向布置的步进电机，步进电机的驱动轴连接有旋转支架，滚动机构包括旋转支架上设置有长轴电机，长轴电机的转轴上固定设置有滚球，各个步进电机和长轴电机连接有供电电源且通过驱动电路连接有工业电脑。本发明能根据需求进行多种形状的组合，占地面积小且灵活性强；本发明模块化设计既能快速维修更换，又能够实现物料的不间断输送；同时，本发明改造成本低廉。

Description

一种滚球式多功能输送装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及输送装置技术领域，特别是指一种滚球式多功能输送装置及其控制方法。

背景技术

随着工业化的发展，工业模式逐步升级，新型制造业作业线必将向智能化、自动化可控化方向发展。如何让制造业作业线智能化升级，已经成为当今研究热点。现有的输送装置多为皮带输送机、滚筒输送机或螺旋塔，这些传统设备只能提高物料输送的便捷性，并不能适应企业产业模式的升级，无法实现物料输送的实时化、智能化精确控制。更无法控制输送中的单个物料实现特定的动作状态，需要人工配合输送装置进行工作，因此现有的输送装置多为半自动化的设备，远远不能满足智能化的应用需求。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种滚球式多功能输送装置及其控制方法，解决了现有输送装置自动化程度低、不能实现实时控制和精确控制的技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种滚球式多功能输送装置，包括若干个驱动单元，若干个驱动单元拼装组合成任意形状的输送平台，根据不同物料的输送需求可以选用不同的组合形式。每个驱动单元均包括转向机构和滚动机构，滚动机构用来驱动物料运行，转向机构用来改变物料输送方向。所述转向机构包括底座，底座上设置有驱动轴竖向布置的步进电机，步进电机的驱动轴连接有旋转支架，步进电机可带动旋转支架360°转动，以此实现输送物料的转向。所述滚动机构包括旋转支架上设置有长轴电机，长轴电机的转轴上固定设置有滚球，各个步进电机和长轴电机连接有供电电源且通过驱动电路连接有工业电脑，工业电脑控制长轴电机带动滚球滚动，为物料输送提供动力。本发明可根据用户不同目的需求组合成不同的形态，工业电脑分别控制各个滚球通过不同转速实现物料按照设定的路线及角度姿态移动至各个位置，本发明自由度高、可控性强，并且能与传统的传送带等装置组合使用，通用兼容性强。本发明操作简便、功能完善、维护成本低。

进一步地，各个驱动单元设置在立方体形的壳体内，壳体的顶部设置有供滚球凸出的圆形端口，壳体能够保证对驱动单元进行有效的物理防护，同时美观简洁。壳体的侧面设置有竖向布置的连接凹槽和连接凸条，连接凸条的横截面与连接凹槽的横截面相适配，各个壳体通过相适配的连接凹槽和连接凸条卯榫组合成任意形状的输送平台。

进一步地，所述连接凹槽的横截面形状为上槽口小于槽底的梯形，所述连接凸条的横截面形状也为梯形，通过横截面为梯形的连接凹槽和连接凸条的相互榫卯组合，不仅拼装便捷，而且连接可靠性强。

进一步地，所述壳体内设置有供驱动电路走线的布线通道，布线通道的设置不仅能够有效避免线路免受损坏，而且有效提高了布线的规则性，便于维修和更换。

进一步地，所述步进电机的外壳与底座固定连接，步进电机的驱动轴与旋转支架固定连接，驱动轴的外周套设有第一滚动轴承，第一滚动轴承通过轴承支座与底座固定连接。

进一步地，所述旋转支架的形状为U形，U形的旋转支架既能满足长轴电机驱动滚球的功能需求，同时用料少而质量轻，便于转向。长轴电机水平设置在旋转支架内侧的一端，旋转支架内侧的另一端设置有与长轴电机相对的第二滚动轴承，长轴电机的转轴的自由端与第二滚动轴承相配合。

进一步地，所述底座的下方设置有与工业电脑相连的压力传感器，工业电脑通过压力传感器检测到的实时数据控制步进电机和长轴电机的转动，工业电脑还连接有报警器。

一种滚球式多功能输送装置的控制方法，工业电脑通过驱动电路独立控制各个驱动单元的步进电机和长轴电机实现滚动和转向，能够在长轴电机驱动滚球转动的同时在步进电机的带动下转向，便捷地实现物料的各种形式的输送需求。另外，工业电脑通过控制若干组不同的驱动单元，构建出不同物料的若干个不同的输送路径，以此来满足不同物料的不同输送路径需求及同种物料的不同输送路径需求。

进一步地，所述输送路径中的驱动单元出现故障时，工业电脑实时控制选用其他的输送路径的驱动单元实现不间断输送，能够避免停机维修的弊端，实现物料输送自动化的同时，可实现路径的自动切换。

进一步地，所述工业电脑根据压力传感器检测到的实时数据进行调速控制，当工业电脑接收到压力传感器检测到的数据为常态数据的2-3倍时，工业电脑控制长轴电机减速运行，既能保证物料的正常输送，又能够避免物料重量差异引起的滑动摩擦现象。当工业电脑接收到压力传感器检测到的数据大于常态数据的3倍时，工业电脑控制报警器报警并启动其他路径的驱动单元，绕过数据异常的驱动单元。

本发明采用模块化设计，能根据现场需求进行多种形状的组合设计，采用卯榫方式进行拼接，占地面积小且应用灵活性强；同时，可以任意放置在一个平面上，如厂房、地板、货车等各个场合；即便出现状况需要修改生产线、运输路径，或遇到无法应对的物料大小和传送量的情况，用户也可通过增减驱动单元来适应新的生产或输送条件，避免了其他传输装置为了适应新的生产或输送条件，需要将整条运输线返厂调整或者重新定制的弊端。

本发明各个驱动单元通过接线连接，由工业电脑控制每个步进电机和长轴电机的转动，使物料可根据工业电脑制定的轨迹进行移动；另外，本发明能够实现物料的分流、合流、整位处理，可用于工业流水线物料的包装、转移，灵活的满足工厂内部的所有输送需求，实现分拣、码垛等多种功能，是一种去功能化的发明方案，可根据用户需求进行不同的工作。

本发明由于其采用模块化的设计，因此不会因为某个驱动单元发生故障而导致整个装置瘫痪；另外，本发明维修便捷，可直接拆除故障模块进行快速更换，改变以往传统传送带一出故障，全线停机的状况；更换单个模块不仅快捷，而且维修成本低。

另外，本发明稳定性强，通过滚球的摩擦作用产生输送动力，可对并行物料进行处理，不会损坏输送的物料。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例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为本发明一种组合方式的结构示意图；

图2为图1中带有壳体的驱动单元的结构示意图；

图3为图2中驱动单元的结构示意图；

图4为图3中步进电机与底座和旋转支架的装配图；

图5中长轴电机与第二滚动轴承配合的剖视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1，一种滚球式多功能输送装置，如图1所示，包括若干个驱动单元1，若干个驱动单元1拼装组合成矩形的输送平台2，根据不同物料的输送需求可以选用不同的组合形式，能够组合成不同形状的输送平台。

如图3所示，每个驱动单元1均包括转向机构和滚动机构，滚动机构用来驱动物料运行，转向机构用来改变物料输送方向。所述转向机构包括底座3-1，底座3-1上设置有驱动轴3-2竖向布置的步进电机3-3，步进电机3-3的驱动轴3-2固定连接有旋转支架3-4，步进电机3-3可带动旋转支架3-4进行360°的转动，以此实现输送物料的转向。如图4所示，步进电机3-3的外壳与底座3-1固定连接，步进电机3-3的驱动轴3-2与旋转支架3-4固定连接，驱动轴3-2的外周套设有第一滚动轴承3-5，第一滚动轴承3-5通过轴承支座3-6与底座3-1固定连接。第一滚动轴承3-5和轴承支座3-6的设置，有效保证了步进电机3-3运行的可靠性。

所述滚动机构包括旋转支架3-4上设置有长轴电机4-1，长轴电机4-1的转轴4-2上固定设置有滚球4-3，各个步进电机3-3和长轴电机4-1通过驱动电路连接有工业电脑和电源，工业电脑控制长轴电机4-1带动滚球4-3滚动，为物料输送提供动力。所述旋转支架3-4的形状为U形，U形的旋转支架3-4既能满足长轴电机4-1驱动滚球4-3的功能需求，同时用料少而质量轻，便于转向。长轴电机4-1水平设置在旋转支架3-4内侧的一端，旋转支架3-4内侧的另一端设置有与长轴电机4-1相对的第二滚动轴承4-4。如图5所示，长轴电机4-1的转轴4-2的自由端与第二滚动轴承4-4相配合。转轴4-2的自由端固定套设有轴套4-5，第二滚动轴承4-4套设在轴套4-5外周，第二滚动轴承4-4的外圈通过轴承支架4-6连接在旋转支架3-4上。

进一步地，如图1和图2所示，各个驱动单元1设置在立方体形的壳体5内，壳体5的顶部设置有供滚球4-3凸出的圆形端口5-1。长轴电机4-1带动滚球4-3滚动的同时，滚球4-3凸出圆形端口5-1的部分能够带动上方的物料移动，同时步进电机3-3可控制旋转支架3-4带动滚球4-3转动，进而实现输送物料的转向。壳体5的设置能够保证对驱动单元1进行有效的物理防护，同时美观简洁。

进一步地，所述壳体5的侧面设置有竖向布置的连接凹槽5-2和连接凸条5-3，连接凸条5-3的横截面与连接凹槽5-2的横截面相适配，各个壳体5通过相适配的连接凹槽5-2和连接凸条5-3卯榫可组合成任意形状的输送平台。

进一步地，所述连接凹槽5-2的横截面形状为上槽口小于槽底的梯形，所述连接凸条5-3的横截面形状也为梯形，通过横截面为梯形的连接凹槽和连接凸条的相互榫卯组合，不仅拼装便捷，而且连接可靠性强。

本发明采用模块化设计，能根据现场需求进行多种形状的组合设计，采用卯榫方式进行拼接，占地面积小且应用灵活性强；同时，可以任意放置在一个平面上，如厂房、地板、货车等各个场合；即便出现状况需要修改生产线、运输路径，或遇到无法应对的物料大小和传送量的情况，用户也可通过增减驱动单元来适应新的生产或输送条件，避免了其他传输装置为了适应新的生产或输送条件，需要将整条运输线返厂调整或者重新定制的弊端。

实施例2，一种滚球式多功能输送装置，所述壳体5内设置有供驱动电路走线的布线通道5-4，布线通道5-4的设置不仅能够有效避免线路免受损坏，而且有效提高了布线的规则性，便于维修和更换。

本实施例的其他结构与实施例1相同。

实施例3，一种滚球式多功能输送装置，所述底座的下方设置有与工业电脑相连的压力传感器，工业电脑通过压力传感器检测到的实时数据控制步进电机3-3和长轴电机4-1的转动，工业电脑还连接有报警器。工业电脑可根据压力传感器检测到的数据实时监测物料的输送状态，当检测到的数据发生异常时工业电脑可控制报警器报警，便于维修人员及时更换失效的驱动单元。

本实施例的其他结构与实施例1或2相同。

实施例4，一种滚球式多功能输送装置的控制方法，工业电脑通过驱动电路独立控制各个驱动单元1的步进电机3-3和长轴电机4-1实现滚动和转向的动作，能够在长轴电机4-1驱动滚球4-3转动的同时，在步进电3-3的带动下转向，便捷地实现物料的各种形式的输送需求。另外，工业电脑通过控制若干组不同的驱动单元1，构建出不同物料的若干个不同的输送路径，以此来满足不同物料的不通输送路径需求及同种物料的不同输送路径需求。

本实施例的其他结构与实施例1或2或3相同。

实施例5，一种滚球式多功能输送装置的控制方法，所述输送路径中的驱动单元1出现故障时，工业电脑实时控制驱动单元1选用其他的输送路径，实现不间断输送，能够避免停机维修的弊端，实现物料输送自动化的同时，可实现路径的自动切换。

本实施例的其他结构与实施例4相同。

实施例6，一种滚球式多功能输送装置的控制方法，所述工业电脑根据压力传感器检测到的实时数据进行调速控制，当工业电脑接收到压力传感器检测到的数据为常态数据的2-3倍时，工业电脑控制长轴电机4-1减速运行，既能保证物料的正常输送，又能够避免物料重量差异引起的滑动摩擦现象。当工业电脑接收到压力传感器检测到的数据大于常态数据的3倍时，工业电脑控制报警器报警并其他路径的驱动单元1，绕过数据异常的驱动单元1。

本实施例的其他结构可以与实施例4或5相同。

本发明未详尽之处均为本领域技术人员所公知的常规技术手段。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种滚球式多功能输送装置，其特征在于：包括若干个驱动单元（1），若干个驱动单元（1）拼装组合成任意形状的输送平台（2），每个驱动单元（1）均包括转向机构和滚动机构，转向机构包括底座（3-1），底座（3-1）上设置有驱动轴（3-2）竖向布置的步进电机（3-3），步进电机（3-3）的驱动轴（3-2）连接有旋转支架（3-4），所述滚动机构包括旋转支架（3-4）上设置有长轴电机（4-1），长轴电机（4-1）的转轴（4-2）上固定设置有滚球（4-3），滚球（4-3）穿设在转轴（4-2）上，各个步进电机（3-3）和长轴电机（4-1）连接有供电电源且通过驱动电路连接有工业电脑；

各个驱动单元（1）设置在立方体形的壳体（5）内，壳体（5）的顶部设置有供滚球（4-3）凸出的圆形端口（5-1），壳体（5）的侧面设置有竖向布置的连接凹槽（5-2）和连接凸条（5-3），连接凸条（5-3）的横截面与连接凹槽（5-2）的横截面相适配，各个壳体（5）通过相适配的连接凹槽（5-2）和连接凸条（5-3）卯榫组合成任意形状的输送平台；

所述连接凹槽（5-2）的横截面形状为上槽口小于槽底的梯形，所述连接凸条（5-3）的横截面形状也为梯形；

所述壳体（5）内设置有供驱动电路走线的布线通道（5-4）；

所述步进电机（3-3）的外壳与底座（3-1）固定连接，步进电机（3-3）的驱动轴（3-2）与旋转支架（3-4）固定连接，驱动轴（3-2）的外周套设有第一滚动轴承（3-5），第一滚动轴承（3-5）通过轴承支座（3-6）与底座（3-1）固定连接；

所述底座（3-1）的下方设置有与工业电脑相连的压力传感器，工业电脑通过压力传感器检测到的实时数据控制步进电机（3-3）和长轴电机（4-1）的转动，工业电脑还连接有报警器。

2.根据权利要求1所述的滚球式多功能输送装置，其特征在于：所述旋转支架（3-4）的形状为U形，长轴电机（4-1）水平设置在旋转支架（3-4）内侧的一端，旋转支架（3-4）内侧的另一端设置有与长轴电机（4-1）相对的第二滚动轴承（4-4），长轴电机（4-1）的转轴（4-2）的自由端与第二滚动轴承（4-4）相配合。

3.根据权利要求1或2所述的滚球式多功能输送装置的控制方法，其特征在于：工业电脑通过驱动电路独立控制各个驱动单元（1）的步进电机（3-3）和长轴电机（4-1）实现滚动和转向，工业电脑通过控制若干组不同的驱动单元（1），构建出不同物料的若干个不同的输送路径。

4.根据权利要求3所述的滚球式多功能输送装置的控制方法，其特征在于：所述输送路径中的驱动单元（1）出现故障时，工业电脑实时控制选用其他的输送路径的驱动单元（1）实现不间断输送。

5.根据权利要求4所述的滚球式多功能输送装置的控制方法，其特征在于：所述工业电脑根据压力传感器检测到的实时数据进行调速控制，当工业电脑接收到压力传感器检测到的数据为常态数据的2-3倍时，工业电脑控制长轴电机（4-1）减速运行，当工业电脑接收到压力传感器检测到的数据大于常态数据的3倍时，工业电脑控制报警器报警并启动其他路径的驱动单元（1），绕过数据异常的驱动单元（1）。

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