CN111332733A - 一种基于局部转动的直线分拣机及其分拣方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于局部转动的直线分拣机及其分拣方法。现有技术中的直线分拣机存在下货装置结构复杂，尺寸较大的缺陷；此外，现有现有技术中的直线分拣机的噪音较大。本发明一种基于局部转动的直线分拣机，包括机架和输送分拣装置。输送分拣装置安装在机架上，且包括依次排列的n个转动式分拣单元；n≥2。转动式分拣单元包括转向动力元件和分拣输送机。分拣输送机安装在机架的顶部，并由转向动力元件驱动进行转向，以改变对货物的输送方向。本发明中设置依次排列的多个转动式分拣单元，并为转动式分拣单元提供一个绕竖直轴线转动的运动自由度，使得体型小巧的转动式分拣单元同时具备向前输送货物和通过转向将货物送入下料口的功能。

Description

一种基于局部转动的直线分拣机及其分拣方法
技术领域
本发明属于物流分拣技术领域，具体涉及一种基于局部转动的直线分拣机及其分拣方法。
背景技术
我国每年的物流量快速增长，要高效地处理如此大的物流量，离不开两个关键因素：协同结网、智能技术。其中，包括自动分拣系统在内的自动化物流装备的使用起到了至关重要的作用。
自动化的快速分拣技术，取代大量的人工分拣，不仅降低了人力成本，同时还大幅提高了分拣作业的效率与准确率。直线分拣系统是一种高效能、高精度的分拣解决方案，分拣效率高，准确率高，采用模块化设计、组装，可根据方案需求灵活定制，极大地节约了场地面积及设备配置成本。但是，现有技术中的直线分拣机存在下货装置结构复杂，尺寸较大的缺陷；此外，现有技术中的直线分拣机的噪音较大。
发明内容
本发明的目的是在使用单位场地、资金有限，对噪音要求严格的情况下，也能提供一种小批量自动分拣设备，解决现在行业内由于件量小而无法应用自动分拣的痛点问题，缩减分拣成本，提高分拣效率。
本发明一种基于局部转动的直线分拣机，包括机架和输送分拣装置。输送分拣装置安装在机架上，且包括依次排列的n个转动式分拣单元；n≥2。转动式分拣单元包括转向动力元件和分拣输送机。分拣输送机安装在机架的顶部，并由转向动力元件驱动进行转向，以改变对货物的输送方向。
作为优选，所述的转动式分拣单元还包括引导板。引导板安装在分拣输送机上；引导板的内侧边缘靠近且低于自身对应的分拣输送机输送面的输出端，外侧边缘高于后一个分拣输送机顶面的输入端。
作为优选，所有分拣输送机的输送面在同一个倾斜的特征平面内。特征平面与水平面的夹角为θ，1°≤θ≤5°；引导板的顶面在由内向外的方向上倾斜向下。
作为优选，所述的引导板上引出的两块侧板与分拣输送机的输送支架的输出端转动连接，且通过卡槽定位，螺母锁紧。
作为优选，分拣输送机的转动中心轴线经过自身的几何中心。分拣输送机的长度为L，宽度为W；初始状态下，相邻两个分拣输送机的间距为B。L、W、B满足以下条件：
Figure BDA0002444281010000021
作为优选，n个转动式分拣单元从机架的首端至末端，依次呈阶梯状排列。前一个转动式分拣单元的输入端位于后一个转动式分拣单元的输出端的上方。
作为优选，转动式分拣单元中设置引导板；引导板安装在分拣输送机的输出端；引导板的内侧边缘靠近且低于自身对应的分拣输送机输送面的输出端，外侧边缘靠近后一个转动式分拣单元的输送面。
作为优选，所述的转动式分拣单元还包括光电传感器。光电传感器安装在分拣输送机上，检测头轴线平行且高于分拣输送机的输送面。
作为优选，所述的转向动力元件采用DD马达；底板固定在DD马达的输出转盘上。
作为优选，所述的分拣输送机包括输送带、滚筒和输送支架。两个滚筒分别通过两根中心轴支承在输送支架的两端，并通过输送带连接。
作为优选，其中一个滚筒的中心轴的两端分别穿过输送支架端部两侧的腰形孔；输送支架的两侧均设置有抵住该滚筒的中心轴端部的螺栓；两个滚筒中有一个滚筒为电动滚筒。
作为优选，本发明一种基于局部转动的直线分拣机还包括称重扫码装置；称重扫码装置位于输送分拣装置的输入端。所述的称重扫码装置包括过渡输送机、称重传感器、扫码支架和条码识别模块。过渡输送机通过一个或多个称重传感器安装在机架上。扫码支架安装在过渡输送机的输出端处；扫码支架上设置有条码识别模块。
作为优选，本发明一种基于局部转动的直线分拣机还包括暂存上包装置。暂存上包装置设置在输送分拣装置的输入端；所述的暂存上包装置包括上包输送机和暂存斗。上包输送机采用皮带输送机；皮带输送机的输送面倾斜设置，将货物倾斜向上输送至机架的输入端。暂存斗围住上包输送机除输出端以外的其他边缘。
作为优选，本发明一种基于局部转动的直线分拣机还包括下料台。两个下料台分别设置在输送分拣装置的两侧；两个下料台上均设置有沿着输送分拣装置长度方向依次排列的n个下料口。一个下料台上的n个下料口与n个转动式分拣单元分别对应。
作为优选，各个下料口处均设置有撑袋架和集包袋。集包袋安装在撑袋架上；撑袋架采用抽拉式撑袋架。
作为优选，所述机架的末端处设置有异常包裹收集袋。各个下料口处均设置有满袋检测传感器和指示灯。
该基于局部转动的直线分拣机的分拣方法具体如下：
步骤一、工作人员将货物输送搬运到称重扫码装置上；称重扫码装置对货物进行称重，并对货物上的条码进行扫描和识别，从而分别确定各个货物对应的目标下料口。
步骤二、货物进入输送分拣装置；货物在各个分拣输送机的接力输送下，向目标下料口移动；当一件货物到达目标下料口对应的那个分拣输送机的前一个分拣输送机时，目标下料口对应的分拣输送机在转向动力元件的驱动下，转动至输送方向朝向目标下料口的状态。货物在目标下料口对应的分拣输送机的输送下掉落到目标下料口中。
本发明具有的有益效果是：
1、本发明中设置依次排列的多个转动式分拣单元，并为转动式分拣单元提供一个绕竖直轴线转动的运动自由度，使得体型小巧的转动式分拣单元同时具备向前输送货物和通过转向将货物送入下料口的功能；因此，本发明相比于现有的环形分拣机和推杆式下货的直线输送机，设备高度较低，且不需要其余大尺寸的辅助设备，对场地的适应性高。
2、本发明运行过程中进行小尺寸的输送机和驱动转向的转向动力元件发生运动；因此，相比现有的需要分拣小车作环形移动的环形分拣机以及推杆式下货的直线输送机，本申请大大减少了噪声的产生点，降低了噪声，改善了工作环境。
3、本发明采用模块化设计，按照需求进行增减下料口和转动式分拣单元的数量，灵活机动，没有场地和资金的浪费，降低了设备投入成本，缩短资金链及周转周期；
4、本发明实施例1通过在相邻转动式分拣单元之间设置引导板的方式，避免货物卡在相邻两个分拣输送机7之间，或在传输过程中出现剧烈颠簸。同时，本发明通过倾斜设计，在防止引导板和其他转动式分拣单元干涉的同时，使引导板依旧保持向下的倾斜，使得货物的自身重力不会成为货物输送的阻力。
5、本发明实施例2中通过将各转动式分拣单元阶梯排列的方式，省去相邻两个转动式分拣单元之间的必要间距，使得货物输送更加顺畅。
附图说明
图1为本发明实施例1的整体结构示意图；
图2为本发明实施例1中单个转动式分拣单元与机架、下料台的装配正视图；
图3为本发明实施例1中转动式分拣单元的立体图；
图4为本发明实施例1中转动式分拣单元隐藏转向动力元件的侧视图；
图5为本发明实施例2的整体结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1所示，一种基于局部转动的直线分拣机，包括机架1、暂存上包装置2、称重扫码装置3、输送分拣装置4、下料台5和控制器。称重扫码装置3设置在暂存上包装置2与输送分拣装置4之间。输送分拣装置4安装在机架1上，且包括依次首尾相连排列成长条状的n个转动式分拣单元；n≥2。
如图1、2、3和4所示，转动式分拣单元包括转向动力元件6、分拣输送机7、引导板8和光电传感器9。分拣输送机7安装在机架1的顶部，用于实现货物的输送和下料。分拣输送机7包括输送带7-1、滚筒和输送支架7-2。两个滚筒分别安装在输送支架7-2的两端，并通过输送带7-1连接。其中一个滚筒的中心轴(中心轴上套置有外筒身)的两端分别穿过输送支架7-2端部两侧的腰形孔；该滚筒能够沿着腰形孔滑动；输送支架7-2的两侧均设置有抵住该滚筒的中心轴端部的螺栓7-3；调整螺栓7-3位置能够实现该滚筒的位置调节和输送带的张紧。两个滚筒中有一个滚筒为电动滚筒。
输送支架7-2的底部设置有顶面倾斜的底板7-4。底板7-4的底面水平设置。底板7-4与机架1构成公共轴线竖直设置的转动副。底板7-4与机架1所成转动副的公共轴线经过分拣输送机7的几何中心(即公共轴线到四条边缘的距离相等)。转向动力元件6安装在机架1上，输出轴或转动盘与底板7-4固定，从而驱动分拣输送机7整体绕竖直轴线转动。光电传感器9安装在输送支架7-2的输出端(靠近后一个转动式分拣单元的那端)，其检测头轴线平行且高于输送带7-1顶面；光电传感器9用于检测是否有包裹经过自身所在转动式分拣单元。
由于输送支架7-2底板7-4的顶面倾斜，安装在输送支架7-2上的输送带7-1的顶面也倾斜设置。初始状态下，所有分拣输送机7的输送方向均与各转动式分拣单元的排列方向平行，通过依次接力将货物从机架1的首端送至末端。通过将分拣输送机7绕竖直轴线转动，能够任意改变货物的输送方向，从而将货物送入任意一个下料口。
所有分拣输送机7的输送平面(即输送带7-1的顶面)在同一个倾斜的特征平面内，使得货物沿着输送分拣装置4倾斜向下输送。特征平面与水平面的夹角为θ，1°≤θ≤5°；分拣输送机的长度为L，宽度为W；初始状态下，相邻两个分拣输送机7的间距为B。L、W、B满足以下条件：
Figure BDA0002444281010000051
引导板8安装在输送支架7-2上；具体的，引导板8上引出的两块侧板与位于分拣输送机7输出端的那个滚筒的中心轴(该中心轴与输送支架7-2固定在一起)转动连接，且通过螺母锁紧。松开螺母后，能够翻转调节引导板8顶面的倾角。引导板8的顶面保持倾斜，且倾角小于θ。引导板8的内侧边缘靠近且低于自身对应的分拣输送机7输送面的输出端，外侧边缘高于后一个分拣输送机7顶面的输入端。引导板8能够实现货物在相邻两个分拣输送机7之间的过渡，避免货物卡在相邻两个分拣输送机7之间，或在传输过程中出现剧烈颠簸。同时，由于引导板8的外侧边缘高于后一个分拣输送机7，故引导板8不会阻碍后一个分拣输送机7的转动。此外，由于输送分拣装置4整体的输送方向向下倾斜，故虽然引导板8的外侧边缘相对于分拣输送机7的输送面向上翻转，但对于货物而言依然是一个向下的倾斜面，使得货物的自身重力不会成为货物输送的阻力。
暂存上包装置2安装在机架1的输入端。暂存上包装置2包括上包输送机2-1和暂存斗2-2。上包输送机2-1采用皮带输送机；皮带输送机的输送面倾斜设置，能够将货物倾斜向上输送至机架1的输入端。暂存斗2-2围住上包输送机2-1除输出端以外的其他边缘。暂存上包装置2能够方便工作人员的捡取货物，且具备一定的存货能力。
称重扫码装置3包括过渡输送机3-1、称重传感器、扫码支架3-2和条码识别模块。过渡输送机3-1通过四个称重传感器安装在机架1上。过渡输送机3-1与分拣输送机7结构相同，区别仅在于不能绕竖直轴线转动，而是固定安装。当货物通过过渡输送机3-1时，称重传感器能够检测出该货物的重量。扫码支架3-2呈门形，安装在过渡输送机3-1的输出端处；扫码支架3-2的顶部设置有朝向正下方的条码识别模块。条码识别模块采用相机或扫码枪，用以识别下方通过的货物上的条码。条码信息和条码信息自动关联到货物上，从而为后面的货物分拣提供必要的依据。
如图1和2所示，两个下料台5分别设置在输送分拣装置4的两侧；两个下料台5上均设置有沿着输送分拣装置4长度方向依次排列的n个下料口。相邻两个下料口之间通过挡板5-1分隔。一个下料台5上的n个下料口与n个转动式分拣单元分别对齐。每个下料口处均设置有倾斜滑道，用于引导货物从下料口滑出到目标位置。
各转向动力元件6、电动滚筒、光电传感器、条码识别模块和称重传感器均与控制器连接，实现自动化控制。控制器采用PLC。控制器通过显示器进行人机交互。
为一种优选的技术方案，各个下料口处均设置有撑袋架5-2和集包袋。集包袋安装在撑袋架5-2上；撑袋架5-2采用抽拉式撑袋架5-2，能够适应不同规格的集包袋。
为一种优选的技术方案，各个下料口处均设置有满袋检测传感器和指示灯；当包裹满袋将袋口被堵住时，会触发满袋检测传感器，并通过指示灯提示工作人员。满袋检测传感器采用光电传感器。
为一种优选的技术方案，机架1的末端处设置有异常包裹收集袋；无法识别的包裹能够在输送分拣装置4的输送下掉落到异常包裹收集袋中。
为一种优选的技术方案，机架1上设置有多个位置设置有急停按钮，当发生故障或危险时，工作人员可紧急按下急停按钮；
作为一种优选的技术方案，转向动力元件6采用DD马达或其他电机。
该基于局部转动的直线分拣机的分拣方法具体如下：
步骤一、工作人员将货物输送搬运到暂存上包装置2上，暂存斗2-2提供一定的存货能力。暂存上包装置2内的上包输送机2-1将货物输送至顶端，方便工作人员的捡取货物。
步骤二、工作人员将货物从暂存上包装置2搬运到称重扫码装置3的过渡输送机3-1上，并保证货物的条码朝上；称重传感器自动称取货物的重量；控制器将货物重量显示在显示器上。
步骤三、货物在过渡输送机3-1的输送下穿过扫码支架3-2，进入输送分拣装置4；条码识别模块对货物上的条码进行扫描和识别；控制器根据接收到的条码信息分别确定各个货物对应的目标下料口。
步骤四、货物在各个分拣输送机7的接力输送下，向目标下料口移动；当一件货物触发了目标下料口对应的那个分拣输送机的前一个分拣输送机上的光电传感器时，目标下料口对应的分拣输送机在转向动力元件的驱动下，转动至输送方向朝向目标下料口的状态。货物在目标下料口对应的分拣输送机的输送下掉落到目标下料口中，实现分拣。
步骤三中无法识别出的货物在输送分拣装置4的输送下掉落到异常包裹收集袋中。
重复执行步骤二至四，即可实现货物的自动化持续快速分拣。
实施例2
如图5所示，一种基于局部转动的直线分拣机，本实施例与实施例1的区别在于：
(1)分拣输送机的长度L、宽度W和相邻两个分拣输送机7的间距B之间，不需要满足不等式
Figure BDA0002444281010000071
(2)转动式分拣单元中不设置引导板8；输送支架7-2的底部不需要设置顶面倾斜的底板；分拣输送机7的输送面既可以是水平面，也可以是倾斜面。
(3)n个转动式分拣单元从机架的首端至末端，依次呈阶梯状排列。前一个转动式分拣单元的输入端位于后一个转动式分拣单元的输出端的上方。由于相邻两个转动式分拣单元在高度上错开，故转动式分拣单元绕竖直轴线转动的过程中不会因间距过小而发生干涉。从而避免了货物在引导板上缺乏输送动力的情况出现；使得货物的输送过程更为顺畅。
实施例3
一种基于局部转动的直线分拣机，本实施例与实施例1的区别在于：转动式分拣单元中设置引导板8；引导板8安装在分拣输送机7的输出端；引导板8的内侧边缘靠近且低于自身对应的分拣输送机7输送面的输出端，外侧边缘靠近后一个转动式分拣单元的输送面；引导板8与水平面的夹角为10°～45°
本实施例中，货物在两个转动式分拣单元之间通过倾斜度较大引导板8进行过渡；货物能够沿着引导板8平稳下滑。相比于实施例1，本实施例能够最大程度避免货物在两个转动式分拣单元之间发生卡顿；相比于实施例2，本实施例能够避免货物在阶梯处掉落时发生损坏或翻滚出输送线的情况出现。
实施例4
一种基于局部转动的直线分拣机，本实施例与实施例1的区别在于：分拣输送机7采用滚筒输送机或链式输送机。
实施例5
本实施例与实施例1的区别在于：分拣方法的步骤四不同；本实施例分拣方法的步骤四如下：货物在各个分拣输送机7的接力输送下，向目标下料口移动；当一个货物与目标下料口之间不再有其他货物时；目标下料口对应的分拣输送机7在转向动力元件6的驱动下，转动至输送方向朝向目标下料口的状态。当货物到达目标下料口对应的分拣输送机7时，在该分拣输送机7的输送下掉入目标下料口中，实现分拣。

Claims (17)

1.一种基于局部转动的直线分拣机，包括机架(1)和输送分拣装置(4)；其特征在于：所述的输送分拣装置(4)安装在机架(1)上，包括依次排列的n个转动式分拣单元；n≥2；转动式分拣单元包括转向动力元件(6)和分拣输送机(7)；分拣输送机(7)安装在机架(1)上，并由转向动力元件(6)驱动进行转向，以改变对货物的输送方向。
2.根据权利要求1所述的一种基于局部转动的直线分拣机，其特征在于：所述的转动式分拣单元还包括引导板(8)；引导板(8)安装在分拣输送机(7)上；引导板(8)的内侧边缘靠近且低于自身对应的分拣输送机(7)的输出端，外侧边缘高于后一个分拣输送机(7)顶面的输入端。
3.根据权利要求2所述的一种基于局部转动的直线分拣机，其特征在于：所有转动式的输送面在同一个倾斜输送机(7)的特征平面内；特征平面与水平面的夹角为θ，1°≤θ≤5°；引导板(8)的顶面在由内向外的方向上倾斜向下。
4.根据权利要求2所述的一种基于局部转动的直线分拣机，其特征在于：所述的引导板(8)上引出的两块侧板与分拣输送机(7)的输送支架的输出端转动连接，且通过卡槽定位，螺母锁紧。
5.根据权利要求1所述的一种基于局部转动的直线分拣机，其特征在于：分拣输送机(7)的转动中心轴线经过自身的几何中心；分拣输送机的长度为L，宽度为W；初始状态下，相邻两个分拣输送机(7)的间距为B；L、W、B满足以下条件：
Figure FDA0002444279000000011
6.根据权利要求1所述的一种基于局部转动的直线分拣机，其特征在于：n个转动式分拣单元从机架的首端至末端，依次呈阶梯状排列；前一个转动式分拣单元的输入端位于后一个转动式分拣单元的输出端的上方。
7.根据权利要求6所述的一种基于局部转动的直线分拣机，其特征在于：转动式分拣单元中设置引导板(8)；引导板(8)安装在分拣输送机(7)的输出端；引导板(8)的内侧边缘与自身对应的分拣输送机(7)的输出端平齐，外侧边缘靠近后一个转动式分拣单元的输送面。
8.根据权利要求1所述的一种基于局部转动的直线分拣机，其特征在于：所述的转动式分拣单元还包括光电传感器(9)；光电传感器(9)安装在分拣输送机(7)上，检测头轴线平行且高于分拣输送机(7)的输送面。
9.根据权利要求1所述的一种基于局部转动的直线分拣机，其特征在于：所述的转向动力元件(6)采用DD马达；底板(7-4)固定在DD马达的输出转盘上。
10.根据权利要求1所述的一种基于局部转动的直线分拣机，其特征在于：所述的分拣输送机(7)包括输送带(7-1)、滚筒和输送支架(7-2)；两个滚筒分别通过两根中心轴支承在输送支架(7-2)的两端，并通过输送带(7-1)连接。
11.根据权利要求10所述的一种基于局部转动的直线分拣机，其特征在于：其中一个滚筒的中心轴的两端分别穿过输送支架(7-2)端部两侧的腰形孔；输送支架(7-2)的两侧均设置有抵住该滚筒的中心轴端部的螺栓(7-3)；两个滚筒中有一个滚筒为电动滚筒。
12.根据权利要求1所述的一种基于局部转动的直线分拣机，其特征在于：还包括称重扫码装置(3)；称重扫码装置(3)位于输送分拣装置(4)的输入端；所述的称重扫码装置(3)包括过渡输送机(3-1)、称重传感器、扫码支架(3-2)和条码识别模块；过渡输送机(3-1)通过一个或多个称重传感器安装在机架(1)上；扫码支架(3-2)安装在过渡输送机(3-1)的输出端处；扫码支架(3-2)上设置有条码识别模块。
13.根据权利要求1所述的一种基于局部转动的直线分拣机，其特征在于：还包括暂存上包装置(2)；暂存上包装置(2)设置在输送分拣装置(4)的输入端；所述的暂存上包装置(2)包括上包输送机(2-1)和暂存斗(2-2)；上包输送机(2-1)采用皮带输送机；皮带输送机的输送面倾斜设置，将货物倾斜向上输送至机架(1)的输入端；暂存斗(2-2)围住上包输送机(2-1)除输出端以外的其他边缘。
14.根据权利要求12所述的一种基于局部转动的直线分拣机，其特征在于：还包括下料台(5)；两个下料台(5)分别设置在输送分拣装置(4)的两侧；两个下料台(5)上均设置有沿着输送分拣装置(4)长度方向依次排列的n个下料口；一个下料台(5)上的n个下料口与n个转动式分拣单元分别对应。
15.根据权利要求14所述的一种基于局部转动的直线分拣机，其特征在于：各个下料口处均设置有撑袋架(5-2)和集包袋；集包袋安装在撑袋架(5-2)上；撑袋架(5-2)采用抽拉式撑袋架(5-2)。
16.根据权利要求14所述的一种基于局部转动的直线分拣机，其特征在于：所述机架(1)的末端处设置有异常包裹收集袋；各个下料口处均设置有满袋检测传感器和指示灯。
17.如权利要求14所述的一种基于局部转动的直线分拣机的分拣方法，其特征在于：步骤一、工作人员将货物输送搬运到称重扫码装置(3)上；称重扫码装置(3)对货物进行称重，并对货物上的条码进行扫描和识别，从而分别确定各个货物对应的目标下料口；
步骤二、货物进入输送分拣装置(4)；货物在各个分拣输送机(7)的接力输送下，向目标下料口移动；一件货物到达目标下料口对应的那个分拣输送机(7)的前一个分拣输送机(7)时，目标下料口对应的分拣输送机(7)在转向动力元件(6)的驱动下，转动至输送方向朝向目标下料口的状态；货物在目标下料口对应的分拣输送机的输送下掉落到目标下料口中。
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