CN110161943A - 一种智能三叉堆垛机控制系统 - Google Patents

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谢辉
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戴玉艳
陈军华
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Abstract

本发明涉及一种智能三叉堆垛机控制系统，提升控制系统连接PLC，接收PLC发送的提升控制信号，对载货台进行提升动作；行走控制系统连接PLC，接收PLC发送的行走控制信号，控制三叉堆垛机在水平方向上的行走动作；货叉控制系统连接PLC，接收PLC发送的货叉控制信号，控制三叉堆垛机的一个叉或者多个叉动作；PLC依次连接红外光通讯、交换机和上位机，发送堆垛机信息到上位机，并接收上位机发送的命令信息，对三叉堆垛机进行控制；触摸屏连接PLC，发送控制指令到PLC，与PLC进行人机交互。本发明可以提高自动化立体库的工作效率，堆垛机一次取货入库可实现单货叉入库效率的3倍，同时减少能源消耗、人力消耗。并且充分利用自动化立体库的空间。

Description

一种智能三叉堆垛机控制系统
技术领域
本发明涉及堆垛机领域，具体地说是一种智能三叉堆垛机控制系统。
背景技术
随着工业自动化的不断发展、现代化生产规模的不断扩大，自动化立体仓库成为了物流生产系统中不可或缺的一部分。其中智能堆垛机更是提高工业生产效率的关键要素。传统堆垛机的货叉结构一般是单叉结构，存取货能力有限，设备利用率低，无法满足高效出入库的需要。为了满足更高效的工业生产水平，提高工作效率，实现仓储物品的多箱多样，提出了一种智能三叉堆垛机。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种智能三叉堆垛机控制系统。解决在相关电力项目中，由于流转的电能计量器具数量庞大，传统堆垛机的货叉结构一般是单叉结构，存取货能力有限，设备利用率低，无法满足日常出入库需要的问题。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：
一种智能三叉堆垛机控制系统，包括
提升控制系统连接PLC，用于接收PLC发送的提升控制信号，对载货台进行提升动作；
行走控制系统连接PLC，用于接收PLC发送的行走控制信号，控制三叉堆垛机在水平方向上的行走动作；
货叉控制系统连接PLC，用于接收PLC发送的货叉控制信号，控制三叉堆垛机的一个叉或者多个叉动作；
PLC依次连接红外光通讯、交换机和上位机，发送堆垛机的位置信息、状态信息到上位机，并接收上位机发送的命令信息，对三叉堆垛机进行控制；
触摸屏连接PLC，用于发送控制指令到PLC，与PLC进行人机交互，通过触摸屏向PLC发送取货或送货的目标位置，发送命令；从PLC读取三叉堆垛机的位置信息和状态信息。
所述提升控制系统包括提升变频器、提升电动机，增量编码器和提升条码阅读器；其中
提升变频器连接PLC，接收PLC的控制命令、设定速度、设定位置，变频器再发送到提升电动机，驱动提升电动机控制载货台的提升动作；
增量编码器连接提升变频器，采集当前载货台运行速度，反馈到提升变频器，提升变频器通过运算使载货台运行更平稳；
提升条码阅读器连接提升变频器，采集当前载货台的提升位置信息发送给提升变频器。
所述行走控制系统包括行走变频器、行走电动机，增量编码器和行走条码阅读器；其中
行走变频器连接PLC，接收PLC的控制命令、设定速度、设定位置，变频器再发送到行走电动机，驱动行走电动机控制三叉堆垛机在水平方向上的行走动作；
增量编码器连接提升变频器，采集当前三叉堆垛机的行走运行速度，反馈到行走变频器，行走变频器通过运算使载货台运行更平稳；
行走条码阅读器连接行走变频器，采集三叉堆垛机的行走位置信息发送给行走变频器。
所述货叉控制系统包括货叉变频器、货叉电动机和绝对值编码器；其中
货叉变频器连接PLC，接收PLC的控制命令、设定速度、设定位置，发送到货叉电动机，驱动货叉电动机控制三叉堆垛机的一个叉或多个叉动作；
绝对值编码器连接货叉变频器，采集当前货叉位置，反馈到货叉变频器；。
所述三叉堆垛机包括上部导轨1、下部导轨2、主体框架、载货台7、货叉机构8、水平运行机构11、起升运行机构12及电控柜13，其中主体框架可沿水平方向滑动地安装在上部导轨1和下部导轨2之间，所述载货台7可沿竖直方向滑动地安装在所述主体框架上，所述载货台7上布设有三个货叉机构8，所述水平运行机构11设置于所述主体框架的底部，用于驱动所述主体框架水平移动，所述升运行机构12设置于所述主体框架的一侧，用于驱动所述载货台7升降，所述货叉机构8、水平运行机构11及起升运行机构12均通过电控柜13控制。
所述主体框架包括上横梁3、下横梁4及连接在所述上横梁3和下横梁4之间的立柱Ⅰ5和立柱Ⅱ6，所述载货台7的两侧分别与所述立柱Ⅰ5和立柱Ⅱ6滑动连接。
货叉机构8包括货叉驱动机构及从下至上依次滑动连接的下叉31、中叉32和上叉33，其中下叉31与所述载货台7固定连接，所述货叉驱动机构设置于所述下叉31上、且通过第一传动装置与所述中叉32连接，所述中叉32通过第二传动装置与所述上叉33连接，所述货叉驱动机构驱动中叉32伸缩，所述中叉32带动所述上叉33沿同一方向作差动式伸缩。
所述货叉驱动机构包括相互连接的货叉电机35和减速器34，所述第一传动装置包括第一齿轮和齿条36，其中齿条36沿伸缩方向设置于所述中叉32上，所述第一齿轮设置于所述减速器34的输出轴上、且与所述齿条36啮合；
所述第二传动装置包括第二齿轮和链条37，其中第二齿轮设置于所述中叉32的端部，所述链条37与所述第二齿轮啮合、且两端分别固定在所述中叉32和上叉33上。
所述起升运行机构12包括起升电机支座9、起升电机、卷筒、钢丝绳16及定滑轮，其中起升电机通过起升电机支座9安装在所述主体框架上、且输出端与卷筒连接，所述卷筒上缠绕有两根钢丝绳16，两根钢丝绳16经过设置于所述主体框架顶部的定滑轮分别与所述载货台7的两端连接。
所述下部导轨2上设有行走条码阅读器14，所述行走条码阅读器14用于控制堆垛机水平行走位置；所述上部导轨1的端部设有缓冲器10；所述主体框架上设有起升条码阅读器15，所述起升条码阅读器15用于控制所述载货台7的提升位置；所述主体框架的底部设有红外光通讯18。
本发明具有以下有益效果及优点：
本发明可以提高自动化立体库的工作效率，堆垛机一次取货入库可实现单货叉入库效率的3倍，同时减少能源消耗、人力消耗。并且充分利用自动化立体库的空间。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明中货叉的结构示意图；
图3为图2的俯视图；
图4为图3的A-A剖视图；
图5为本发明中载货台的结构示意图；
图6为本发明的系统框架图。
图中：1为上部导轨；2为下部导轨；3为上横梁；4为下横梁；5为立柱Ⅰ；6为立柱Ⅱ；7为载货台；8为货叉机构；9为升电机支座；10为缓冲器；11为水平运行机构；12为起升运行机构；13为电控柜；14为行走条码阅读器；15为起升条码阅读器；16为钢丝绳；17为限位开关；18为红外光通讯；21为连接架；22为顶轮；23为导向轮；31为下叉；32为中叉；33为上叉；34为减速器；35为货叉电机；36为齿条；37为链条。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1所示，本发明提供的一种智能三叉堆垛机，包括上部导轨1、下部导轨2、主体框架、载货台7、货叉机构8、水平运行机构11、起升运行机构12及电控柜13，其中上部导轨1安装在立体库的顶部，下部轨道2安装在水平地面上，主体框架可沿水平方向滑动地安装在上部导轨1和下部导轨2之间。主体框架包括上横梁3、下横梁4及连接在上横梁3和下横梁4之间的立柱Ⅰ5和立柱Ⅱ6，载货台7的两侧分别与立柱Ⅰ5和立柱Ⅱ6上的竖直导轨滑动连接，可沿竖直方向滑动。载货台7上并列布设有三个货叉机构8，水平运行机构11设置于主体框架的底部，用于驱动主体框架水平移动。起升运行机构12设置于立柱Ⅰ5或立柱Ⅱ6的一侧，用于驱动载货台7升降，货叉机构8、水平运行机构11及起升运行机构12均通过电控柜13控制，电控柜13安装在立柱Ⅱ6或立柱Ⅰ5的侧面上。
起升运行机构12包括起升电机支座9、起升电机、卷筒、钢丝绳16及定滑轮，其中起升电机通过起升电机支座9安装在主体框架上、且输出端与卷筒连接，卷筒上缠绕有两根钢丝绳16，两根钢丝绳16经过设置于主体框架顶部的定滑轮分别与载货台7的两端连接。
下部导轨2上设有行走条码阅读器14，行走条码阅读器14用于控制堆垛机水平行走位置；上部导轨1的端部设有缓冲器10；立柱Ⅰ5或立柱Ⅱ6上设有起升条码阅读器15，起升条码阅读器15用于控制载货台7的提升位置；下横梁4上设有红外光通讯18。
水平运行机构11是由带抱闸的三相异步电机、减速器和主、被动轮组组成，用于整个设备巷道方向的运行。红外光通讯安装在操作踏台下方；条码认址定位系统安装在下横梁侧面。
如图2-4所示，货叉机构8包括货叉驱动机构及从下至上依次滑动连接的下叉31、中叉32和上叉33，其中下叉31与载货台7固定连接，货叉驱动机构设置于下叉31上、且通过第一传动装置与中叉32连接，中叉32通过第二传动装置与上叉33连接，货叉驱动机构驱动中叉32伸缩，中叉32带动上叉33沿同一方向作直线差动式伸缩。下叉31、中叉32和上叉33组成的一个机构，用于垂直于巷道方向的存取货物运动。
货叉驱动机构包括相互连接的货叉电机35和减速器34，第一传动装置包括第一齿轮和齿条36，其中齿条36沿伸缩方向设置于中叉32上，第一齿轮设置于减速器34的输出轴上、且与齿条36啮合。
第二传动装置包括第二齿轮和链条37，其中第二齿轮设置于中叉32的端部，链条37与第二齿轮啮合、且两端分别固定在中叉32和上叉33上。三个货叉机构8可以同时动作，也可以分别动作。
如图5所示，载货台7为框架式结构，其上设有用于设置货叉机构8的三个工位。载货台7的两侧设有连接架21，连接架21的中间位置设有两个顶轮22，两侧均设有导向轮23，顶轮22在竖直导轨上行走，两侧的导向轮23夹持在竖直导轨的两侧，起到导向的作用。
本发明的工作原理是：
由水平运行机构11通过驱动轴带动车轮在下导轨上做水平行走，由起升运行机构12通过钢丝绳16带动载货台7做垂直升降运动，由载货台7上的货叉做伸缩运动。通过上述三维运动可将指定货位的货物取出或将货物送入指定货位。行走条码阅读器14用于控制堆垛机水平行走位置，起升条码阅读器15用于控制载货台7提升位置，通过行走条码阅读器14、起升条码阅读器15和光电识别，以及红外光通讯18信号的转化，实现计算机控制，可实现通过电控柜13上的触摸屏进行手动和半自动控制。
堆垛机取货工作流程：在触摸屏上输入要取货物的地址编号，将输入的编号通过以太网交换机采用TCP/IP协议通讯到PLC上。地址编号包括取货地址的水平列数、垂直层数和三个货叉机构8的左右方向，可以选择三个叉同时取货，或其中两个叉同时取货，也可以单独一个叉取货。PLC控制载货台7机构的变频器，变频器驱动带抱闸的三相电机通过法兰盘与减速器相连接，减速器带动齿轮转动，齿轮的圆周运动带动链条的直线运动，链条带动货叉伸出到取货台去取货。取货完成后，载货台7微升，三个货叉机构8收回。
堆垛机存货工作流程：在触摸屏上输入要存货物的地址编号，将输入的编号通过以太网交换机采用TCP/IP协议通讯到PLC上。地址编号包括送货地址的水平列数、垂直层数和三个货叉机构8的左右方向，可以选择三个叉同时送货，或其中两个叉同时送货，也可以单独一个叉送货。PLC给变频器发送控制指令，电机带动减速器转动，减速器联结的钢丝绳卷筒转动，钢丝绳16带动载货台7完成垂直方向的运动。在到达目标层时，提升行走条码阅读器14、起升条码阅读器15给PLC发送数字量信号，载货台7准确的停止。同时，PLC给变频器发控制指令，变频器驱动带抱闸的三相异步电机运动，带抱闸的三相异步电机和联结的齿轮减速器一起转动，齿轮减速器带动水平走轮转动，水平行走轮在下部导轨2上移动。行走条码阅读器14、起升条码阅读器15将位置信息实时传送到PLC内，在到达目标列时，准确的停止。载货台7上的三个货叉机构8伸出，将货物放置在货架上，载货台7微降，三个货叉机构8收回。
如图6所示为本发明的系统结构图。
控制系统由可编程控制器、触摸屏、变频器、变压器、断路器、接触器、按钮开关、选择开关、电源、指示塔灯、红外光电开关、限位开关、接近开关、红外光通讯、行走条码阅读器、提升条码阅读器组成。
可编程控制器、变频器、变压器、断路器、接触器、按钮开关、选择开关、电源安装在控制柜内；触摸屏安装在电控柜柜门上。
触摸屏通过PROFINET通讯线连接到电控柜内的可编辑控制器上。
红外光通讯安装在操作踏台下方；条码认址定位系统安装在下横梁侧面。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。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、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种智能三叉堆垛机控制系统，其特征在于：包括
提升控制系统连接PLC，用于接收PLC发送的提升控制信号，对载货台进行提升动作；
行走控制系统连接PLC，用于接收PLC发送的行走控制信号，控制三叉堆垛机在水平方向上的行走动作；
货叉控制系统连接PLC，用于接收PLC发送的货叉控制信号，控制三叉堆垛机的一个叉或者多个叉动作；
PLC依次连接红外光通讯、交换机和上位机，发送堆垛机的位置信息、状态信息到上位机，并接收上位机发送的命令信息，对三叉堆垛机进行控制；
触摸屏连接PLC，用于发送控制指令到PLC，与PLC进行人机交互，通过触摸屏向PLC发送取货或送货的目标位置，发送命令；从PLC读取三叉堆垛机的位置信息和状态信息。
2.根据权利要求1所述的智能三叉堆垛机控制系统，其特征在于：所述提升控制系统包括提升变频器、提升电动机，增量编码器和提升条码阅读器；其中
提升变频器连接PLC，接收PLC的控制命令、设定速度、设定位置，变频器再发送到提升电动机，驱动提升电动机控制载货台的提升动作；
增量编码器连接提升变频器，采集当前载货台运行速度，反馈到提升变频器；
提升条码阅读器连接提升变频器，采集当前载货台的提升位置信息发送给提升变频器。
3.根据权利要求1所述的智能三叉堆垛机控制系统，其特征在于：所述行走控制系统包括行走变频器、行走电动机，增量编码器和行走条码阅读器；其中
行走变频器连接PLC，接收PLC的控制命令、设定速度、设定位置，变频器再发送到行走电动机，驱动行走电动机控制三叉堆垛机在水平方向上的行走动作；
增量编码器连接提升变频器，采集当前三叉堆垛机的行走运行速度，反馈到行走变频器；
行走条码阅读器连接行走变频器，采集三叉堆垛机的行走位置信息发送给行走变频器。
4.根据权利要求1所述的智能三叉堆垛机控制系统，其特征在于：所述货叉控制系统包括货叉变频器、货叉电动机和绝对值编码器；其中
货叉变频器连接PLC，接收PLC的控制命令、设定速度、设定位置，发送到货叉电动机，驱动货叉电动机控制三叉堆垛机的一个叉或多个叉动作；
绝对值编码器连接货叉变频器，采集当前货叉位置，反馈到货叉变频器；。
5.根据权利要求1所述的智能三叉堆垛机控制系统，其特征在于：所述三叉堆垛机包括上部导轨(1)、下部导轨(2)、主体框架、载货台(7)、货叉机构(8)、水平运行机构(11)、起升运行机构(12)及电控柜(13)，其中主体框架可沿水平方向滑动地安装在上部导轨(1)和下部导轨(2)之间，所述载货台(7)可沿竖直方向滑动地安装在所述主体框架上，所述载货台(7)上布设有三个货叉机构(8)，所述水平运行机构(11)设置于所述主体框架的底部，用于驱动所述主体框架水平移动，所述升运行机构(12)设置于所述主体框架的一侧，用于驱动所述载货台(7)升降，所述货叉机构(8)、水平运行机构(11)及起升运行机构(12)均通过电控柜(13)控制。
6.根据权利要求5所述的智能三叉堆垛机控制系统，其特征在于：所述主体框架包括上横梁(3)、下横梁(4)及连接在所述上横梁(3)和下横梁(4)之间的立柱Ⅰ(5)和立柱Ⅱ(6)，所述载货台(7)的两侧分别与所述立柱Ⅰ(5)和立柱Ⅱ(6)滑动连接。
7.根据权利要求5所述的智能三叉堆垛机控制系统，其特征在于：货叉机构(8)包括货叉驱动机构及从下至上依次滑动连接的下叉(31)、中叉(32)和上叉(33)，其中下叉(31)与所述载货台(7)固定连接，所述货叉驱动机构设置于所述下叉(31)上、且通过第一传动装置与所述中叉(32)连接，所述中叉(32)通过第二传动装置与所述上叉(33)连接，所述货叉驱动机构驱动中叉(32)伸缩，所述中叉(32)带动所述上叉(33)沿同一方向作差动式伸缩。
8.根据权利要求5所述的智能三叉堆垛机控制系统，其特征在于：所述货叉驱动机构包括相互连接的货叉电机(35)和减速器(34)，所述第一传动装置包括第一齿轮和齿条(36)，其中齿条(36)沿伸缩方向设置于所述中叉(32)上，所述第一齿轮设置于所述减速器(34)的输出轴上、且与所述齿条(36)啮合；
所述第二传动装置包括第二齿轮和链条(37)，其中第二齿轮设置于所述中叉(32)的端部，所述链条(37)与所述第二齿轮啮合、且两端分别固定在所述中叉(32)和上叉(33)上。
9.根据权利要求5所述的智能三叉堆垛机控制系统，其特征在于：所述起升运行机构(12)包括起升电机支座(9)、起升电机、卷筒、钢丝绳(16)及定滑轮，其中起升电机通过起升电机支座(9)安装在所述主体框架上、且输出端与卷筒连接，所述卷筒上缠绕有两根钢丝绳(16)，两根钢丝绳(16)经过设置于所述主体框架顶部的定滑轮分别与所述载货台(7)的两端连接。
10.根据权利要求5所述的智能三叉堆垛机控制系统，其特征在于：所述下部导轨(2)上设有行走条码阅读器(14)，所述行走条码阅读器(14)用于控制堆垛机水平行走位置；所述上部导轨(1)的端部设有缓冲器(10)；所述主体框架上设有起升条码阅读器(15)，所述起升条码阅读器(15)用于控制所述载货台(7)的提升位置；所述主体框架的底部设有红外光通讯(18)。
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