CN110683318A - 电动连杆摆轮分拣机及其摆转控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明所述的电动连杆摆轮分拣机及其摆转控制方法，相应针对性地采取伺服电机驱动摆转的结构与方法，辅助改进型行列多组连杆传动机构，以改善驱动与传动结构布局与控制方式，从而提高摆转控制精度和提升效率，实现有效提高分拣模组安装稳定性与减少连接部件的目的。分拣机包括有安装于输送线的框架、数组呈行列分布的分拣组件、向分拣组件提供输送方向驱动力的传动机构、以及摆转驱动机构。所述的摆转驱动机构，包括沿输送方向设置的伺服电机、至少一组第一连杆和数组第二连杆；伺服电机同时驱动连接于每一组第一连杆；每组第一连杆连接一列分拣组件，每组第二连杆连接一行分拣组件。
Description
技术领域
本发明是一种新型的电动连杆摆轮分拣机及其摆转控制方法，是针对在先申请专利CN201811548268.3所涉及分拣机摆轮组件结构与摆转方式的相应改进，属于物流仓储领域。
背景技术
目前在物流仓储运输过程中，用于分拣货物的设备通常包括有摆轮分拣机。摆轮分拣机是根据货物的不同分类或输送方向进行转向控制，利用分拣机的摆转机构将货物输送到不同的出口，从而实现针对货物的分拣功能。
通常设计与使用的分拣机，其摆轮机构较普遍地采用齿轮齿条传动结构，虽然精度较高但同时对部件加工要求也较高、且安装复杂造价高。由于摆轮的工作环境较为复杂，摆轮自身结构的密封性能并不高，使得后期的维护与保养较为繁琐。由于当前物流行业的快速发展，对摆转精度与使用效率、安装模块化等需求相应地提高，现有分拣机已有采用连杆式传动机构的相应设计。
如在先公开以下内容的专利申请，申请号CN201811548268.3，名称为紧凑型摆轮分拣机及其运行方法，其方案是分拣机包括有呈行列分布的数组摆轮模组，在盖板和基板之间设置有摆轮模组和用于驱动摆轮模组的摆轮旋转的电滚筒；在基板的下方，摆轮支架的轴连接于摆转驱动机构。所述的摆转驱动机构包括连接于直线气缸输出端的连杆机构；连杆机构分别地连接数组摆轮模组的轴。相邻两排的摆轮模组连接一个直线气缸和一个四连杆结构的连杆机构。
上述在先申请存在的缺点有，一是，驱动动力由气缸提供，对气源具有依赖性、且气动传动方式使得摆轮的摆转角度不够精确；连杆机构的响应速度较慢，摆转控制具有一定的延时，从而进一步导致整体摆转控制效率的下降。二是，摆转驱动组件的安装位置位于输送方向的垂直一侧，摆转方向仅为单向，即仅能实现货物的单向分拣，分拣效率有待提高。三是，气动驱动机构缺少对应的检测装置与方法，无法形成输出扭矩的闭环监控，导致摆转控制的不确定性，控制效率较低。
有鉴于此，特提出本专利申请。
发明内容
本发明所述的电动连杆摆轮分拣机及其摆转控制方法，在于解决上述现有技术存在的问题而相应针对性地采取伺服电机驱动摆转的结构与方法，辅助改进型行列多组连杆传动机构，以改善驱动与传动结构布局与控制方式，从而提高摆转控制精度和提升效率，实现有效提高分拣模组安装稳定性与减少连接部件的目的。
为实现上述设计目的，所述的电动连杆摆轮分拣机主要包括有：
安装于输送线的框架、数组呈行列分布的分拣组件、向分拣组件提供输送方向驱动力的传动机构、以及摆转驱动机构。
与现有技术的区别之处在于，所述的摆转驱动机构，包括沿输送方向设置的伺服电机、至少一组第一连杆和数组第二连杆；伺服电机同时驱动连接于每一组第一连杆；每组第一连杆连接一列分拣组件，每组第二连杆连接一行分拣组件。
如上述基本设计构思，本申请电动连杆摆轮分拣机，摆转驱动机构采用伺服电机驱动、连杆传动的结构与控制方法。按行与列排布的数组分拣组件，在输送方向上由第一连杆传动、在垂直于输送方向上由第二连杆传动，形成二级传递的电动摆转驱动方式。
上述改进后的电动连杆摆轮分拣机，驱动力由气缸改为伺服电机提供，既摆脱了对气源的依赖，同时连杆传动方式能够实现摆转角度控制得更为精确、响应速度更快的特点。
而且，沿输送方向设置的伺服电机可实现顺时针或逆时针两个方向上的摆转，相应地增加分拣货物的角度与方向、提高货物分拣效率。
为进一步地提高伺服电机驱动扭矩传递的准确性与同步性，可采取如下改进与细化方案，所述的摆转驱动机构包括一水平设置的摇臂架，摇臂架的两端分别垂向地连接于伺服电机的驱动轴、沿输送方向的每组第一连杆的端部。
优选地，以下改进方案加装了光电检测装置，以与伺服电机构成闭环的监控系统，以期增加摆转驱动控制的准确性、实现对驱动旋转角度执行效率、摆轮摆转运行故障的监测。
具体地，所述的摆转驱动机构包括沿输送方向设置的数组光电接近检测装置和检测板；检测板具有L型折边结构、且其一侧边与一组第一连杆相互平行地连接固定。基于上述设计，检测板与数组光电接近检测装置之间位置关系与间距的变化，映射出伺服电机向第一连杆传递的扭矩大小与旋转方向的对应变化，以此监测出摆轮摆转角度是否执行到位、是否出现摆转响应方向上的运行故障。
进一步地，所述的分拣组件具有固定连接于摆轮固定架的摆轮单元组件。其中，摆轮单元组件包括焊接为一体式结构的U型摆轮支架和转轴，盖板固定于摆轮支架顶端，摆轮通过轴承固定于轴，O型带沿垂向套设于摆轮，轴通过轴固定板连接于摆轮支架的U型两端，具有L型折边结构的侧耳固定于摆轮支架底部；在侧耳上安装有至少一个用于连接第一连杆和/或第二连杆的销轴。
基于上述电动连杆摆轮分拣机的结构改进，本申请同时实现了一种新型摆转控制方法，该方法主要包括有以下实施阶段：
1)在输送方向上设置的伺服电机驱动第一连杆沿顺时针或逆时针方向旋转；
2)至少一列分拣组件在第一连杆带动下与其同步旋转；
3)同一列中的每一组分拣组件分别带动每一组第二连杆同步旋转；
4)每一组第二连杆带动每一行分拣组件同步旋转；
即在伺服电机的驱动下、第一连杆和第二连杆沿行列方向传递扭矩，数组分拣组件实现同步摆转。
优选地，沿输送方向设置数组光电接近检测装置和检测板，检测板侧边与第一连杆相互平行地连接固定；在上述摆转驱动与传动控制过程中，检测板与某组光电接近检测装置的位置关系，映射为伺服电机向第一连杆传递的扭矩。
为进一步地提高整体结构的连接可靠性，可采取如下焊接一体式支架结构设计，即所述分拣组件的摆轮支架加工为一体式U型结构，将摆轮支架和转轴进行焊接，侧耳固定于摆轮支架底部，在侧耳上穿孔安装至少一个用于连接第一连杆和/或第二连杆的销轴。
综上内容，本申请电动连杆摆轮分拣机及其摆转控制方法具有以下优点：
1、采取伺服电机驱动摆转、多组行列连杆的传动结构与方式，实现一种新型的结构布局与控制方法，有效地提高了摆转控制精度与运行效率。
2、有效地提高了分拣模组安装稳定性、相应地减少连接部件数量，降低制造成本。3、增加了针对连杆传动机构的光电检测装置，形成与伺服电机闭环的监控系统，实现了摆转角度执行效率与运行故障的监测功能。
4、解决了因气动驱动装置而形成的对气源及其他气动组件的依赖性，相应地提高摆转角度控制的精确度、且连杆机构的响应速度更快、更到位。
附图说明
现结合以下附图来进一步地解释说明本申请。
图1是分拣机在输送线上的安装示意图；
图2是本申请电动连杆摆轮分拣机的结构示意图；
图3是输送组件的结构示意图；
图4是输送组件中减速电机的示意图；
图5是输送组件中传动部分的示意图；
图6是分拣组件与摆转驱动与传动部分的示意图；
图7是分拣组件的连接结构剖面示意图；
图8是摆转驱动与连杆机构的示意图；
图9是仅与第二连杆连接的摆轮单元组件的示意图；
图10是既与第一连杆又与第二连杆连接的摆轮单元组件的示意图；
图11是电动连杆摆轮的伺服系统控制逻辑图。
具体实施方式
实施例1，如以上附图所示，本申请所述的电动连杆摆轮分拣机，包括有安装于输送线的框架1、呈4行和5列分布的分拣组件4、输送组件、以及向分拣组件4提供输送方向驱动力的传动机构和摆转驱动机构。
如图1至图3所示，所述的电动连杆摆轮分拣机通过连接板5固定安装于辊筒输送线100上。
框架1包括盖板2和机身侧板10，分拣组件4通过固定块9固定在两侧的机身侧板10，盖板2和连接板5通过螺钉固定在机身侧板10上。
如图6至图8所示，摆转驱动机构包括沿输送方向设置的伺服电机26、2组第一连杆29和4组第二连杆28，伺服电机26同时驱动连接于2组第一连杆29；每组第一连杆29连接一列分拣组件4，每组第二连杆28连接一行分拣组件4。
一水平设置的摇臂架27，其两端分别垂向地连接于伺服电机26的驱动轴、沿输送方向的每组第一连杆29的端部。
伺服电机26通过螺栓固定在摆轮固定架24上，摇臂架27的一端通过键固定在伺服电机26的驱动轴上，2组第一连杆29的结合部通过自润滑轴承34垂向地连接于摇臂架27的另一端，然后再用端盖和螺钉进行固定。
沿输送方向设置有3组光电接近检测装置32和一检测板33；光电接近检测装置32通过接近开关支架31固定在摆轮固定架24上；检测板33具有L型折边结构，其一侧边与一组第一连杆29相互平行地、沿垂向进行连接固定，检测板33的折边在初始状态下位于中间组的光电接近检测装置32的垂向上方。
所述的分拣组件4具有固定连接于摆轮固定架24的摆轮单元组件22，每一摆轮单元组件22通过自润滑轴承34固定到摆轮固定架24上；
第一连杆29通过销轴30串联连接每列的摆轮单元组件22，第二连杆28通过销轴30串联连接每行的摆轮单元组件22。
伺服电机26旋转时，直接驱动摇臂架27转动，从而依次带动2组第一连杆29、2列摆轮单元组件22、第二连杆28、4行摆轮单元组件22实现同步地摆动，摆转方向可为顺时针或逆时针。
接近开关支架31上安装有3组光电接近检测装置32，摆轮35摆转时，安装在第一连杆29上的检测板33会随之运动，与3个位置的接近开关发生相对的位置变化、并且输出不同的检测信号，用以标识出不同摆转方向与实际的摆转角度。
3组光电接近检测装置32，按其排列位置的不同，分别对应摆轮的左摆、初始零位、右摆三个位置标识。
如图9所示，摆轮单元组件22包括焊接为一体式结构的U型摆轮支架39和转轴25，盖板36固定于摆轮支架39顶端，摆轮35通过轴承固定于轴37，O型带21沿垂向套设于摆轮35，轴37通过轴固定板38连接于摆轮支架39的U型两端，具有L型折边结构的侧耳40通过螺钉固定于摆轮支架39底部；在侧耳40上开设有通孔，在通孔中固定有自润滑轴承34，用以安装连接第二连杆28的销轴30。
如图10所示，该摆轮单元组件22既与第一连杆29、又与第二连杆28连接，即在其侧耳40上开设有2个通孔，在每一通孔中分别固定有一自润滑轴承34，用以分别安装连接第一连杆29、第二连杆28的销轴30。
如图11所示的伺服系统控制逻辑关系如下：
在输送方向上，位于摆轮35前方的电动滚筒3运行时，同时会反馈一个速度信号给PLC；
PLC通过变频控制器控制伺服电机26的运行速度，从而控制摆轮35在输送方向上的速度；
在摆轮35前方的输送线100上会安装有条码扫描器及光电开关，当货物经过条码扫描器时，会反馈一个货物信息给PLC,PLC经过逻辑判断来决定摆轮35的摆转方向(左转，右转或不动)；
货物经过光电开关时，会反馈给PLC货物经过的信息，PLC通过判断控制摆轮35开始摆转的启动时间；
PLC通过控制伺服电机26的转动来控制摆轮35的摆动；
通过检测板33，第一连杆29运动时会触发接近开关，接近开关会反馈信息给PLC来确定摆轮35摆转的准确位置，则PLC通过接近开关的反馈信息来判断摆转实现情况，从而对摆轮35摆转到位与否的闭环控制。
如图3至图5所示，所述电动连杆摆轮分拣机的输送组件，包括有平行于辊筒输送线100的电动滚筒3、以及位于电动滚筒3下方的电机驱动组件6。
电机驱动组件6通过螺栓安装在两侧机身侧板10之间；
在机身侧板10内侧、外侧分别安装有辊筒封板8、张紧板12，在张紧板12外侧通过螺杆和螺母连接有张紧块13；多楔带辊筒7的两端依次贯穿辊筒封板8、机身侧板10和张紧板12之后、安装于张紧块13。
电机驱动组件6由电机固定板15、电机座17、减速电机16、多楔带轮18和带轮盖板19组成；减速电机16通过电机座17固定在电机固定板15上；多楔带轮18安装到减速电机16的输出轴上、并通过带轮盖板19进行固定安装。
上述输送组件的传动原理是，减速电机16上的多楔带轮18通过多楔带20带动多楔带辊筒7转动，相邻的多楔带辊筒7之间也通过多楔带20传动；多楔带辊筒7则通过O型带21带动摆轮35转动，从而货物在摆轮35上沿输送方向进行输送。
基于上述电动连杆摆轮分拣机，实现了下述分拣机摆轮的摆转控制方法，包括有以下阶段：
1)在输送方向上设置的伺服电机26驱动第一连杆29沿顺时针或逆时针方向旋转；
2)至少一列分拣组件4在第一连杆29带动下与其同步旋转；
3)同一列中的每一组分拣组件4分别带动每一组第二连杆28同步旋转；
4)每一组第二连杆28带动每一行分拣组件4同步旋转；
在伺服电机26的驱动下、第一连杆29和第二连杆28沿行列方向传递扭矩，实现全部分拣组件4的同步摆转运动。
在上述摆转控制过程中，沿输送方向设置3组光电接近检测装置32与检测板33之间的位置关系变化，映射为伺服电机26向第一连杆29传递的扭矩和摆转方向。
所述分拣组件4的摆轮支架39加工为一体式U型结构，将摆轮支架39和转轴25进行焊接，侧耳40固定于摆轮支架39底部，在侧耳40上穿孔安装至少一个用于连接第一连杆29和/或第二连杆28的销轴30。
如上结合附图中给出的实施例仅是实现本申请设计目的的优选方案，对于所属领域技术人员来说可以据此得到启示，而直接推导出符合本申请设计构思的其他替代结构和方法特征，也应属于本申请所述的保护范围。
Claims (7)
1.一种电动连杆摆轮分拣机，包括安装于输送线的框架(1)、数组呈行列分布的分拣组件(4)、向分拣组件(4)提供输送方向驱动力的传动机构、以及摆转驱动机构，其特征在于：所述的摆转驱动机构，包括沿输送方向设置的伺服电机(26)、至少一组第一连杆(29)和数组第二连杆(28)；
伺服电机(26)同时驱动连接于每一组第一连杆(29)；
每组第一连杆(29)连接一列分拣组件(4)，每组第二连杆(28)连接一行分拣组件(4)。
2.根据权利要求1所述的电动连杆摆轮分拣机，其特征在于：所述的摆转驱动机构包括一水平设置的摇臂架(27)，摇臂架(27)的两端分别垂向地连接于伺服电机(26)的驱动轴、沿输送方向的每组第一连杆(29)的端部。
3.根据权利要求1或2所述的电动连杆摆轮分拣机，其特征在于：所述的摆转驱动机构包括沿输送方向设置的数组光电接近检测装置(32)和检测板(33)；
检测板(33)具有L型折边结构、且其一侧边与一组第一连杆(29)相互平行地连接固定。
4.根据权利要求3所述的电动连杆摆轮分拣机，其特征在于：所述的分拣组件(4)，具有固定连接于摆轮固定架(24)的摆轮单元组件(22)；
摆轮单元组件(22)包括焊接为一体式结构的U型摆轮支架(39)和转轴(25)，盖板(36)固定于摆轮支架(39)顶端，摆轮(35)通过轴承固定于轴(37)，O型带(21)沿垂向套设于摆轮(35)，轴(37)通过轴固定板(38)连接于摆轮支架(39)的U型两端，具有L型折边结构的侧耳(40)固定于摆轮支架(39)底部；
在侧耳(40)上安装有至少一个用于连接第一连杆(29)和/或第二连杆(28)的销轴(30)。
5.如权利要求1至4所述电动连杆摆轮分拣机的摆转控制方法，其特征在于：包括有以下阶段，
1)在输送方向上设置的伺服电机(26)驱动第一连杆(29)沿顺时针或逆时针方向旋转；
2)至少一列分拣组件(4)在第一连杆(29)带动下与其同步旋转；
3)同一列中的每一组分拣组件(4)分别带动每一组第二连杆(28)同步旋转；
4)每一组第二连杆(28)带动每一行分拣组件(4)同步旋转；
在伺服电机(26)的驱动下、第一连杆(29)和第二连杆(28)沿行列方向传递扭矩，数组分拣组件(4)实现同步摆转。
6.根据权利要求5所述的电动连杆摆轮分拣机的摆转控制方法，其特征在于：沿输送方向设置数组光电接近检测装置(32)和检测板(33)，检测板(33)侧边与第一连杆(29)相互平行地连接固定；
检测板(33)与某组光电接近检测装置(32)的位置关系，映射为伺服电机(26)向第一连杆(29)传递的扭矩。
7.根据权利要求6所述的电动连杆摆轮分拣机的摆转控制方法，其特征在于：所述分拣组件(4)的摆轮支架(39)加工为一体式U型结构，将摆轮支架(39)和转轴(25)进行焊接，侧耳(40)固定于摆轮支架(39)底部，在侧耳(40)上穿孔安装至少一个用于连接第一连杆(29)和/或第二连杆(28)的销轴(30)。
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