CN113247516A - 一种货架及配菜机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械自动化仓储设备，具体涉及一种货架及配菜机构，货架包括活动机架、滑道、固定机架、调节装置和支撑轴组件，活动机架上排列设置有若干滑道；固定机架固定不动，固定机架底部安装有支撑轴组件，并通过支撑轴组件连接安装所述活动机架，活动机架以支撑轴组件为转轴，相对于固定机架进行定轴转动，支撑轴组件的轴向垂直于滑道的延伸方向，述调节装置安装在货架顶部，调节活动机架相对于固定机架的转动角度，配菜机构包括上述货架、三维机械臂，货架一侧设置三维机械臂，三维机械臂可三维移动，移取货架上的货品并往外界传递。货架设置有可转动的活动机架，便于倾斜卸货，更换货架上的货品；配菜机构具有自动化分拣配菜的功能。

Description

一种货架及配菜机构

技术领域

本发明涉及机械自动化仓储设备技术领域，具体涉及一种货架及配菜机构。

背景技术

在如火锅店等餐饮行业中，一般各种菜品出菜一般采用人工出菜的方式，人工需要从后厨分拣所需菜品，出菜效率低，费时费力，所需人手多，且在货架的菜品过期后更换新鲜菜品时，卸下过期菜品的操作过程十分不便。

发明内容

为了克服现有技术不足，现提出一种具有倾斜转动功能的货架及配菜机构。

本发明通过如下技术方案实现：

一种货架，包括活动机架、滑道、固定机架、调节装置和支撑轴组件；

所述活动机架上排列设置有若干滑道，滑道呈长条状；

所述固定机架固定不动，固定机架底部安装有支撑轴组件，并通过支撑轴组件连接安装所述活动机架，活动机架以支撑轴组件为转轴，相对于固定机架进行定轴转动，此处的定轴的方向指支撑轴组件的轴向，支撑轴组件的轴向垂直于滑道的延伸方向；

所述调节装置安装在货架顶部，调节活动机架相对于固定机架的转动角度。

进一步地，所述调节装置包括螺杆、螺母、第一连接座、连接杆和第二连接座；

所述固定机架顶部梁体上通过轴承座安装有螺杆，螺杆杆体上套有螺母，螺母沿着螺杆运动；

所述第一连接座与螺母固定连接，所述第二连接座与活动机架顶部固定连接，所述连接杆的两端分别与第一连接座、第二连接座铰接；

当螺母沿着螺杆运动时，连接杆推动或拉动所述活动机架以支撑轴组件为转轴进行定轴转动，此处的定轴的方向指支撑轴组件的轴向。

进一步地，所述螺杆一端安装有手轮，用于转动螺杆，可调节螺母在螺杆上的位置。

进一步地，所述螺杆可以使用电机驱动其旋转。

进一步地，所述支撑轴组件包括支撑轴和轴承座，轴承座固定安装在固定机架底部，轴承座内穿过支撑轴，支撑轴与活动机架固定连接。

进一步地，所述活动机架上倾斜设置有若干滑道，滑道的高、低两端分别架设在高位横梁和低位横梁上，单个的高位横梁和低位横梁为一组，活动机架在竖直方向上设置有若干组高位横梁和低位横梁，每组上方排列若干滑道，滑道可拆卸地安装在活动机架上，此处的高位横梁和低位横梁是当活动机架自身处在不转动的某一状态下，设置具有高低差的高位横梁和低位横梁，使滑道具有一定倾斜角度，滑道上的货品可靠自重滑动出货。

进一步地，所述述高位横梁上安装若干高位卡持件，低位横梁上安装若干低位卡持件，滑道卡持在高位卡持件与低位卡持件之间。

进一步地，所述高位卡持件或滑道上安装有RFID读写器。

一种配菜机构，包括上述货架、三维机械臂，货架一侧设置三维机械臂，三维机械臂可三维移动，移取货架上的货品并往外界传递。

进一步地，包括若干数量的货架和三维机械臂，每个单元的货架配置相应的三维机械臂。

进一步地，所述三维机械臂包括机械夹爪、x向直线模组和y向直线模组，机械夹爪包括相连的夹具和伸缩臂，伸缩臂带动夹具在y轴方向直线运动，x向直线模组和y向直线模组分别控制机械夹爪在x轴、y轴方向直线运动。

本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

1、货架设置有可转动的活动机架，便于倾斜卸货，更换货架上的货品；

2、配菜机构具有自动化分拣配菜的功能，菜品靠自重自动补充置货架前排，货架上货道按照菜品种类补货，三维机械臂由后台系统控制夹取所需种类的菜品，实现配菜自动化；

3、设计了三维机械臂，配置有伸缩臂，该笛卡尔机器人较现的机械悬臂在x、y轴移动方向上所需预留空间小，体积小，结构简单，适用范围广；

4、货架上安装有RFID读写器，用于读写菜盒上的电子标签，可识别菜品种类、数量、保质期等信息并将数据交付后台系统；

5、货架结构简单，成本低，且滑道可快速拆卸，便于清洁及更换。

附图说明

图1为货架的立体图；

图2为活动机架和固定机架连接方式的立体图；

图3为调节装置的立体图；

图4为高位卡持件和低位卡持件的立体图；

图5为滑道的立体图；

图6为菜盒的立体图；

图7为配菜机构的立体图；

图8为三维机械臂的立体图；

图9为机械夹爪的立体图；

图10为伸缩臂的分解图；

图11为伸缩臂的立体图；

图12为夹具的立体图。

附图标记说明如下：E-三维机械臂；E1-夹具；E11-手指；E111-卡扣槽；E12-滑台气缸；E121-气缸滑块；E13-手指连接件；E14-夹具传感器；E2-伸缩臂；E21-固定段；E211-固定座；E212-固定段滑块；E22-中段；E221-中段梁体；E222-上导轨；E223-下导轨；E224-第一齿条面；E225-中段滑块；E23-活动段；E231-活动段梁体；E232-第二齿条面；E233-第三齿条面；E234-活动段导轨；E31-第一驱动装置；E32-第二驱动装置；E33-第三驱动装置；E4-夹具连接件；E5-x向直线模组；E51-底部直线模组；E52-顶部导轨组件；E6-y向直线模组；；F-货架；F1-活动机架；F11-高位横梁；F12-低位横梁；F13-高位卡持件；F131-指示灯；F132-显示器；F14-低位卡持件；F15-缓冲件；F16-堵头；F2-滑道；F21-凸轨；F5-上盖体；F6-下盒体；F61-凹陷部；F7-固定机架；F8-调节装置；F81-螺杆；F82-螺母；F83-第一连接座；F84-连接杆；F85-第二连接座；F86-手轮；F9-支撑轴组件。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请综合参阅图1、图2，本发明较佳实施例一种货架F，包括活动机架F1、滑道F2、固定机架F7、调节装置F8和支撑轴组件F9。如图2所示活动机架F1安装在固定机架F7内部，实际中亦可不完全安装在内部，仅需使活动机架F1能相对固定机架F7转动即可，两者之间通过支撑轴组件F9连接，支撑轴组件F9包括支撑轴F91和两个轴承座，两个轴承座安装在固定机架F7的底部、支撑轴F91的两端，支撑轴F91的两端与活动机架F1固定连接，使得活动机架F1以支撑轴F91为转轴，在固定机架F7的内部转动，固定机架F7固定不动。支撑轴F91垂直于滑道F2。

请综合参阅图2、图3，活动机架F1的转动角度通过调节装置F8调节，从而调节货架F上滑道F2的倾斜角度，以供卸货。调节装置F8包括螺杆F81、螺母F82、第一连接座F83、连接杆F84、第二连接座F85和手轮F86；固定机架F7顶部梁体上通过轴承座安装有螺杆F81，螺杆F81可在固定机架F7上轴向自转且保持相对位置不动，螺杆F81杆体上套有螺母F82，螺母F82沿着螺杆F81运动；第一连接座F83与螺母F82固定连接，第二连接座F85与活动机架F7顶部固定连接，所述连接杆F84的两端分别与第一连接座F83、第二连接座F85铰接；当螺母F82沿着螺杆F81运动时，连接杆F84推动或拉动所述活动机架F7以支撑轴F91为转轴进行定轴转动。螺杆F81一端安装有手轮F86，亦可采用电动控制的方式使螺杆F81转动。

如图1所示，货架F包括活动机架F1和成排倾斜架设在活动机架F1上的滑道F2，活动机架F1一侧面上横向安装有成列的高位横梁F11，与其相对的面上相应地安装成列的低位横梁F12，单个的高位横梁F11和低位横梁F12为一组，活动机架F1在竖直方向上设置有若干组高位横梁F11和低位横梁F12，每组上方排列若干滑道F2，滑道F2可拆卸地安装在活动机架F1上。

此处的高位横梁F11和低位横梁F12是当活动机架F1自身处在不转动的某一状态下，设置具有高低差的高位横梁和低位横梁，使滑道F2具有一定倾斜角度，滑道F2上的货品可靠自重滑动出货，货品持续滑至滑道F2靠近三维机械臂E的一段,便于三维机械臂E进行转移,当需要卸货时，再转动手轮F86，更改活动机架F1的倾斜度，使得滑道倾斜角度改变，往后端卸货。

高位横梁F11上排列高位卡持件F13，高位卡持件F13如图4所示，为方块状，两侧边较高用于防偏，内嵌有RFID读写器，用于读写菜盒上的电子标签，其前侧面安装有指示灯F131以及显示器F132，指示灯F131由后台系统控制，以不同数量或灭亮状态或灯光颜色等来表示滑道的不同工作状态，显示器F132可显示数字，可用于表示滑道上菜品数量或需补货、已补货等数据，高位横梁F11上安装有长条块状的堵头F16，用于卡紧滑道。

如图4所示，低位卡持件F14上亦安装有长条块状的堵头F16，低位卡持件14的前侧面安装有脚垫等软质的缓冲件F15，用于缓冲滑下的菜盒。滑道F2卡持在高位卡持件F13及低位卡持件F14中间，滑道F2与水平面的倾斜角最优为3.8度。

请综合参阅图5和图6，滑道F2中间具有突起的凸轨F21，用于卡紧两端的堵头F16，以及更好地限定其上方的菜盒的滑动轨迹，菜盒包括上盖体5及下盒体F6，下盒体F6底部设置有凹陷部F61，适配于凸轨F21，且下盒体F6可内嵌芯片等RFID电子标签，可被高位卡持件F13内的读写器识别，实际运用到识别菜品种类以及出货补货的数量统计。活动机架F1上没横排可安装多个滑道F2，图1为了易读性只设置了一列，实际可根据需求设置多排多列，且可设置多个货架进行自由组装，灵活性高。活动机架F1或固定机架F7上安装有振动器，可使货架整体振动，防止菜盒停滞于滑道上，影响出菜。

如图7所示，配菜机构包括若干单元的货架F和三维机械臂E，两者分别如图1、图8所示，每个单元的货架F前端补货，后端配置安装三维机械臂E，三维机械臂E可在三维方向(附图中坐标系所示)上移取货架F上的货品，货架F上设置若干货道，菜品适用菜盒包装并按类别摆放于相应货道上，每条货道可放置多个菜盒，货架F将菜盒自动推至货道靠近三维机械臂E的一侧，三维机械臂E可三维移动，移动至所需菜品种类的货道将最近的菜盒取出并往外传递，实现自动化配菜。每个单元的货架配置相应的三维机械臂,亦可数量比不为1：1，即由单个三维机械臂负责多个货架单元或多个三维机械臂负责单个货架单元，但如此设置效率较低或三维机械臂工作区域划分混乱。

如图8所示，三维机械臂E包括机械夹爪、x向直线模组E5和y向直线模组E6，机械夹爪包括相连的夹具E1和伸缩臂E2，伸缩臂E2带动夹具E1在y轴方向直线运动，x向直线模组E5和y向直线模组E6分别控制机械夹爪在x轴、y轴方向直线运动。即将机械夹爪安装在二维直线模组上，以定子-动子的模式移动，包括x向直线模组E5和y向直线模组E6，本实施例采用同步带直线模组，亦可使用其它直线运动机构替代，机械夹爪的伸缩方向为坐标系的z轴方向，机械夹爪垂直滑动连接在y向直线模组E6上，y向直线模组E6竖直滑动连接在x向直线模组E5上，形成一个笛卡尔机器人。x向直线模组E5包括底部直线模组E51和顶部导轨模组E52，底部直线模组E51控制y向直线模组E6运动，顶部导轨模组52进行顶部限位，使三维机械臂运动更加稳定。

如图9所示，机械夹爪，包括夹具E1和伸缩臂E2，伸缩臂E2为三段式结构，包括固定段E21、中段E22、活动段E23，三者互相叠合滑动，可滑动展开，且两两限位连接，通过挡板或优力胶限位，或U型光电开关以及勾形感应片组件限位，防止脱轨。

请综合参阅图9、图10、图11，中段E22的直线运动由第一驱动装置E31控制，活动段E23的直线运动由第二驱动装置E32控制，夹具E1在活动段E23上的滑动由第三驱动装置E33控制。驱动装置可采用步进电机或伺服电机等。

请综合参阅图9、图10、图11，固定段E21包括固定座E211和固定段滑块E212，固定座E211为L型钣金，固定段滑块E212固定安装在固定座E211上。

中段E22包括中段梁体E221、下导轨E223和第一齿条面E224，中段梁体E221底部设置下导轨E223，下导轨E223与固定段滑块E212滑动连接，中段梁体E221上设置有第一齿条面E224，第一齿条面E224与下导轨E223的延伸方向相同，固定段E21上安装第一驱动装置E31，控制一齿轮自转，该齿轮与第一齿条面E224啮合，从而控制中段E22滑动。

中段E22还包括上导轨E222和中段滑块E225，上导轨E222设置在中段梁体E221的顶面，中段滑块E225与上导轨E222滑动连接，中段滑块E225与活动段E23固定连接；第二驱动装置E32安装在中段E22上，跟随中段E22运动；活动段E23包括活动段梁体E231和第二齿条面E232，第二齿条面E232设置在活动段梁体E231上，第二驱动装置E32控制一齿轮自转，该齿轮与第二齿条面E232啮合，从而控制活动段E23滑动。

请综合参阅图11、图12，第三驱动装置E33和夹具连接件E4，第三驱动装置E33通过夹具连接件E4与夹具E1连接，第三驱动装置E33控制夹具E1在活动段E23上直线运动。活动段E23包括第三齿条面E233和活动段导轨E234，均设置在活动段梁体E231上，活动段导轨E234上滑动连接有滑块，滑块与夹具连接件E4固定连接；第三驱动装置E33控制一齿轮自转，该齿轮与第三齿条面E233啮合，从而控制夹具E1在活动段E23上滑动。

夹具E1包括手指E11、滑台气缸E12、手指连接件E13、夹具传感器E14，手指E11为平行式气动手指，滑台气缸E12包括导轨和导轨上滑动连接的两个气缸滑块1E21，气缸滑块E121通过手指连接件E13与手指E11连接，从而控制两个手指E11的间距。手指E11的夹持部呈长条形，上方凹设有卡扣槽E111，便于稳定卡持或托持待转移物。除了滑台气缸，亦可使用其它结构控制手指夹持，包括蜗轮蜗杆、推进机构配合凸轮或滑槽、丝杠等结构均可实现。手指连接件E13上安装有夹具传感器E14，用于感应夹具E1是否夹取到物品。

本发明可作为自动出菜系统的一部分或者适用于冷库储藏系统等场合。

综上，本发明货架设置有可转动的活动机架，便于倾斜卸货，更换货架上的货品；配菜机构具有自动化分拣配菜的功能，菜品靠自重自动补充置货架前排，货架上货道按照菜品种类补货，三维机械臂由后台系统控制夹取所需种类的菜品，实现配菜自动化；设计了三维机械臂，配置有伸缩臂，该笛卡尔机器人较现的机械悬臂在x、y轴移动方向上所需预留空间小，体积小，结构简单，适用范围广；货架上安装有RFID读写器，用于读写菜盒上的电子标签，可识别菜品种类、数量、保质期等信息并将数据交付后台系统；货架结构简单，成本低，且滑道可快速拆卸，便于清洁及更换。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括。

Claims (10)

1.一种货架(F)，其特征在于：包括活动机架(F1)、滑道(F2)、固定机架(F7)、调节装置(F8)和支撑轴组件(F9)；

所述活动机架(F1)上排列设置有若干滑道(F2)，滑道(F2)呈长条状；

所述固定机架(F7)固定不动，固定机架(F7)底部安装有支撑轴组件(F9)，并通过支撑轴组件(F9)连接安装所述活动机架(F7)，活动机架(F7)以支撑轴组件(F9)为转轴，相对于固定机架(F7)进行定轴转动，支撑轴组件(F9)的轴向垂直于滑道(F2)的延伸方向；

所述调节装置(F8)安装在货架(F)顶部，调节活动机架(F7)相对于固定机架(F7)的转动角度。

2.根据权利要求1所述的货架(F)，其特征在于：所述调节装置(F8)包括螺杆(F81)、螺母(F82)、第一连接座(F83)、连接杆(F84)和第二连接座(F85)；

所述固定机架(F7)顶部梁体上通过轴承座安装有螺杆(F81)，螺杆(F81)杆体上套有螺母(F82)，螺母(F82)沿着螺杆(F81)运动；

所述第一连接座(F83)与螺母(F82)固定连接，所述第二连接座(F85)与活动机架(F7)顶部固定连接，所述连接杆(F84)的两端分别与第一连接座(F83)、第二连接座(F85)铰接；

当螺母(F82)沿着螺杆(F81)运动时，连接杆(F84)推动或拉动所述活动机架(F7)以支撑轴组件(F9)为转轴进行定轴转动。

3.根据权利要求2所述的货架(F)，其特征在于：所述螺杆(F81)一端安装有手轮(F86)。

4.根据权利要求1所述的货架(F)，其特征在于：所述支撑轴组件(F9)包括支撑轴(F91)和轴承座，轴承座固定安装在固定机架(F7)底部，轴承座内穿过支撑轴(F91)，支撑轴(F91)与活动机架(F7)固定连接。

5.根据权利要求1～4任一所述的货架(F)，其特征在于：所述活动机架(F1)上倾斜设置有若干滑道(F2)，滑道(F2)的高、低两端分别架设在高位横梁(F11)和低位横梁(F12)上，单个的高位横梁(F11)和低位横梁(F12)为一组，活动机架(F1)在竖直方向上设置有若干组高位横梁(F11)和低位横梁(F12)，每组上方排列若干滑道(F2)，滑道(F2)可拆卸地安装在活动机架(F1)上。

6.根据权利要求5所述的货架(F)，其特征在于：所述述高位横梁(F11)上安装若干高位卡持件(F13)，低位横梁(F12)上安装若干低位卡持件(F14)，滑道(F2)卡持在高位卡持件(F13)与低位卡持件(F14)之间。

7.根据权利要求6所述的货架(F)，其特征在于：所述高位卡持件(F13)或滑道(F2)上安装有RFID读写器。

8.一种配菜机构，其特征在于：包括权利要求1～4任一所述的货架(F)，还包括三维机械臂(E)，货架(F)一侧设置三维机械臂(E)，三维机械臂(E)可三维移动，移取货架(F)上的货品并往外界传递。

9.根据权利要求8所述的配菜机构，其特征在于：包括若干数量的货架(F)和三维机械臂(E)，每个单元的货架(F)配置相应的三维机械臂(E)。

10.根据权利要求8或9所述的配菜机构，其特征在于：所述三维机械臂(E)包括机械夹爪、x向直线模组(E5)和y向直线模组(E6)，机械夹爪包括相连的夹具(E1)和伸缩臂(E2)，伸缩臂(E2)带动夹具(E1)在y轴方向直线运动，x向直线模组(E5)和y向直线模组(E6)分别控制机械夹爪在x轴、y轴方向直线运动。

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