CN113428661B - 一种铁路车轮自动码垛系统及码垛方法 - Google Patents

Abstract

一种铁路车轮自动码垛系统及码垛方法，属于铁路车轮转运技术领域，该自动码垛系统，包括输送机，输送机的上方设置受料台，受料台一侧设置转运机构，输送机上设置用于检测车轮到位信号的位置检测机构，输送机下方设置有将输送机上的车轮向上顶升到受料台上的顶升机构，位置检测机构通过控制单元与顶升机构和转运机构相连以使车轮脱离受料台进行码垛，本发明的有益效果是，本发明满足了车轮转运过程中的智能化物流改造需求，取消了行车的使用，使车轮的转运更稳定灵活，自动化程度更高，适用于多种尺寸的车轮的转运，避免了转运过程出现堆垛、歪斜甚至倒垛的现象。

Description

一种铁路车轮自动码垛系统及码垛方法

技术领域

本发明涉及铁路车轮转运技术领域，尤其涉及一种铁路车轮自动码垛系统及码垛方法。

背景技术

铁路车轮轧制成型后，需进入等温炉进行热处理，析氢和消除车轮杂质应力。目前轧制好的热态车轮由链板输送机输送到等温炉附近，在链板机的尾端设有落垛台，当车轮到达落垛台下方时，落垛台下方的顶升机将车轮顶升到落垛台支撑块上方设定好的高度后，顶升机开始下降回到原位，在顶升机下降过程中，车轮落到落垛台支撑块上。到下一块车轮到达落垛台下方时，顶升机再次将车轮顶起，在顶升机顶升过程中，带动上次已落在落垛台上的车轮一道顶起，当顶升机到达设定高度后，开始下降回归原位，这时顶起的两块车轮均落到落垛台支撑块上，重复上述动作，当落垛台上堆垛的车轮达到5块时，通过行车将落垛台上堆垛好的一垛5块车轮吊往缓冷坑进行缓冷。

当前这种车轮堆垛转运方式存在以下缺陷：第一，这种下顶式车轮堆垛的方式容易引起车轮堆垛过程中的晃动，甚至产生轮垛的歪斜，不易吊运；第二，当车轮到达落跺台下方时，传统的位置检测机构结构复杂，当转运不同直径大小的车轮时，需要反复调整或电控调节位置检测机构的位置，使车轮位于与落跺台的中心的正下方时，顶升机构开始动作，传统的位置检测机构制作成本高，调节不方便，影响车轮转运的效率；第三，行车吊具在钩吊车轮过程中，靠行车工的眼睛判断吊具是否挂到车轮，使吊具容易碰倒车轮，引起车轮倒垛。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种铁路车轮自动码垛系统及码垛方法，能够满足车轮转运过程中的智能化物流改造需求，码垛好的成垛车轮适合智能倒运要求，取消了行车的使用，避免了车轮在顶升过程中出现的轮垛晃动、歪斜和不易吊运的问题。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所述铁路车轮自动码垛系统，包括输送机，所述输送机的上方设置受料台，所述受料台一侧设置转运机构，所述输送机上设置用于检测车轮到位信号的位置检测机构，所述输送机下方设置有将输送机上的车轮向上顶升到受料台上的顶升机构，所述位置检测机构通过控制单元与顶升机构和转运机构相连以使车轮脱离所述受料台进行码垛。

所述输送机设置为链板机，包括机架及其上传动连接的两条链板，两条链板上放置所述车轮，两条链板之间的下方设置所述顶升机构。

所述输送机的末端设置所述受料台，所述受料台包括支撑台，所述支撑台的中部设置有使车轮通过的顶升孔，所述顶升孔的上端沿其周向设置有多个将车轮支撑的逆止支撑件。

所述逆止支撑件包括支座，所述支座内通过转轴和扭簧连接有支撑爪，所述支撑爪的一端伸入所述顶升孔。

所述逆止支撑件与伸缩调节机构相连以调节所述逆止支撑件的支撑端与所述顶升孔的中心轴线之间的距离。

所述伸缩调节机构包括导向压板，所述导向压板固定在所述支撑台上，所述导向压板内滑动连接有滑动板，所述滑动板与所述逆止支撑件相连，所述滑动板的一端与伸缩驱动部件相连。

所述伸缩驱动部件设置为丝杆滑块机构、液压缸、气缸或电动伸缩杆。

所述位置检测机构包括设置在所述机架上的L形挡料杆和行程开关，所述L形挡料杆包括水平段和竖直段，所述水平段上连接有伸向所述链板上方的挡料轴，所述竖直段转动连接在所述机架上，所述竖直段的下端与所述行程开关相对。

所述水平段伸向两条链板之间且与所述链板平行，所述水平段的上表面不高于链板的上表面，所述水平段沿其长度方向设置有多个与车轮直径相适应的插接孔，所述挡料轴插接在对应的插接孔内并通过螺栓定位。

所述竖直段上固定有与之垂直的连接轴，所述连接轴位于所述L形挡料杆重心的上方，所述连接轴的两端伸出所述竖直段的两侧后通过轴承座与所述机架相连。

所述竖直段的底端连接有弧形板，所述行程开关设置在所述弧形板下方，所述弧形板的端部连线与所述连接轴相互垂直。

所述顶升机构包括顶升液压缸，所述顶升液压缸的活塞杆与顶头固定相连，所述顶头的中心线与所述顶升孔的中心线重合。

所述转运机构包括搬运机器人及其执行端连接的抓取夹具，所述受料台上设置有支撑定位所述抓取夹具的支撑座。

所述受料台一侧还设置有码垛台，所述码垛台包括基础板，所述基础板固定在地面上，所述基础板的上表面连接有支撑底板，所述支撑底板沿其周向可拆卸连接有多个将车轮层叠定位的耐磨垫块。

一种铁路车轮自动码垛方法，运用所述的铁路车轮自动码垛系统，包括以下步骤：

步骤1：输送机将车轮输送到受料台下方；

步骤2：车轮边缘触发位置检测机构，位置检测机构将到位信号传输给控制单元，控制单元控制顶升机构将车轮顶升到受料台上；

步骤3：顶升机构和位置检测机构回位，搬运机器人使用抓取夹具将受料台上的车轮转运到码垛台上；

步骤4：按照步骤1～3的方式将输送机上的车轮一一转运叠放到码垛台上；

步骤5：码垛台上的车轮数量达到设定的数量后，自动装载机使用载具将成垛的车轮运送到下一工位。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过输送机将热处理后的车轮运送到受料台处，通过位置检测机构检测车轮的到位信息后，控制单元控制顶升机构将单个车轮顶升到受料台上，再通过转运机构将车轮脱离受料台进行转运码垛，避免了车轮在顶升过程中出现的轮垛晃动、歪斜和不易吊运的问题。

2、本发明通过在受料台沿着顶升孔的周向设置伸缩调节机构，使之与逆止支撑件相连，可根据车轮直径的大小调节逆止支撑件中支撑爪伸入顶升孔的距离，可承载不同直径大小的车轮，提高了受料台的通用性。

3、本发明通过在输送机下方设置包括L形挡料杆和行程开关的位置检测机构，在L形挡料杆的水平段上沿长度方向设置插接孔，根据车轮的直径大小，在水平段相应位置的插接孔处安装挡料轴，当车轮边缘触碰挡料轴时，带动整个L形挡料杆转动，使竖直段触碰行程开关，检测车轮到位，使车轮中心线与顶升孔中心线重合，此时顶升机构动作，使车轮能顺利通过顶升孔，而且整个L形挡料杆结构简单，制作成本低，调节方便。

4、本发明通过使用搬运机器人连接抓取夹具来夹持受料台上的车轮，使车轮夹持精度高、夹持稳定，避免了车轮脱离抓取夹具的现象，使车轮可顺利转运到码垛台上进行堆叠码垛，方便了成垛车轮顺利吊运到下一工位。

综上，本发明满足了车轮转运过程中的智能化物流改造需求，取消了行车的使用，使车轮的转运更稳定灵活，自动化程度更高，适用于多种尺寸的车轮的转运，避免了转运过程出现堆垛、歪斜甚至倒垛的现象。

附图说明

下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明中自动输送码垛系统的结构示意图；

图2为图1中受料台的结构示意图；

图3为图1中位置检测机构的结构示意图；

图4为图1中顶升机构的结构示意图；

图5为体1中码垛台的结构示意图；

上述图中的标记均为：1.输送机，11.链板，2.受料台，21.支撑台，22.顶升孔，23.逆止支撑件，231.支座，232.转轴，233.支撑爪，24.伸缩调节机构，241.导向压板，242.滑动板，243.伸缩驱动部件，25.支撑座，3.转运机构，31.搬运机器人，32.抓取夹具，4.位置检测机构，41.L形挡料杆，411.插接孔，42.行程开关，43.挡料轴，44.连接轴，45.轴承座，46.弧形板，5.顶升机构，51.顶升液压缸，52.顶头，6.码垛台，61.基础板，62.支撑底板，63.耐磨垫块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供了一种铁路车轮自动码垛系统，包括输送机1，输送机1的上方设置受料台2，受料台2一侧设置转运机构3，输送机1上设置用于检测车轮到位信号的位置检测机构4，输送机1下方设置有将输送机1上的车轮向上顶升到受料台2上的顶升机构5，位置检测机构4通过控制单元与顶升机构5和转运机构3相连以使车轮脱离受料台2进行码垛。本发明通过输送机1将热处理后的车轮运送到受料台2处，通过位置检测机构4检测车轮的到位信息后，控制单元控制顶升机构5将单个车轮顶升到受料台2上，再通过转运机构3将车轮脱离受料台2进行转运码垛，避免了车轮在顶升过程中完成码垛带来的轮垛晃动、歪斜和不易吊运的问题。

具体地，其中的输送机1设置为链板11机，包括机架及其上传动连接的两条链板11，两条链板11上放置车轮，两条链板11之间的下方设置顶升机构5，当车轮到达受料台2正下方时，便于顶升机构5将车轮顶升到上方的受料台2上。

具体地，其中的输送机1的末端设置受料台2，该受料台2包括支撑台21，支撑台21的周向有支撑腿支撑，支撑台21的中部设置有使车轮通过的顶升孔22，顶升孔22的上端沿其周向设置有多个将车轮支撑的逆止支撑件23，当车轮由顶升孔22下方向上顶升碰触该逆止支撑件23时，该逆止支撑件23随动旋转，使车轮顺利通过顶升孔22，直到车轮脱离该逆止支撑件23时，逆止支撑件23回位并支撑车轮，而不会被车轮下压翻转。

其中的逆止支撑件23包括支座231，支座231内通过转轴232和扭簧连接有支撑爪233，使支撑爪233只能向上转动，而不能向下翻转，支撑爪233的一端伸入顶升孔22。

其中的逆止支撑件23与伸缩调节机构24相连以调节逆止支撑件23的支撑爪233与顶升孔22的中心轴线之间的距离，以承载不同直径大小的车轮。其中的伸缩调节机构24包括导向压板241，导向压板241固定在支撑台21上，导向压板241内滑动连接有滑动板242，滑动板242与逆止支撑件23的支座231相连，滑动板242的一端与伸缩驱动部件243相连，该伸缩驱动部件243设置为丝杆滑块机构、液压缸、气缸或电动伸缩杆，通过调节伸缩驱动部件243，从而带动滑动板242和支座231在导向压板241内滑动，调节支座231上的支撑爪233与顶升孔22的中心轴线之间的距离，使车轮的直径大于多个支撑爪233围成的圆的直径且小于顶升孔22的孔径，使车轮可顺利通过顶升孔22后支撑在多个支撑爪233上，适用于承载多种不同直径大小的车轮。

具体地，其中的位置检测机构4包括设置在机架上的L形挡料杆41和行程开关42，该L形挡料杆41包括水平段和竖直段，水平段上连接有伸向链板11上方的挡料轴43，竖直段转动连接在机架上，竖直段的下端与行程开关42相对，当车轮在链板11上输送的过程中，当车轮外缘触碰挡料轴43时，由于车轮的推力，使竖直段绕着机架转动，从而使竖直段下端触碰行程开关42，使行程开关42动作，从而检测到车轮到位，通过行程开关42给控制单元以位置信号，使控制单元控制顶升机构5动作将车轮顶升。

其中的水平段伸向两条链板11之间且与链板11平行，水平段的上表面不高于链板11的上表面，水平段沿其长度方向设置有多个与车轮直径相适应的插接孔411和定位孔，插接孔411和定位孔相通连，且其中心线均与水平段垂直，其中的插接孔411设置为竖直阶梯孔或盲孔，插接孔411内插接挡料轴43，定位孔设置为水平螺纹孔，定位孔内安装螺栓，螺栓与挡料轴43垂直顶止相连。根据车轮直径大小，使挡料轴43插接在对应位置的插接孔411内，由于插接孔411为阶梯孔或盲孔，可避免挡料轴43的脱落，并在对应的定位孔内安装螺栓使螺栓将挡料轴43顶止定位，避免了挡料轴43的松动。

其中的竖直段上设置有与之垂直的通孔，该通孔内穿接有连接轴44，该连接轴44通过连接键与通孔相连，该连接轴44位于L形挡料杆41重心的上方，连接轴44的两端伸出竖直段的两侧后通过轴承座45与机架相连，使L形挡料杆41可绕连接轴44转动，当车轮触碰挡料轴43，并在车轮的推力作用下使L形挡料杆41转动，使L形挡料杆41碰触行程开关42，当车轮向上顶升并脱离挡料轴43时，由于连接轴44位于L形挡料杆41重心的上方，在重力的作用下使L形挡料杆41回位，为下一个车轮的到位做准备。

其中的竖直段的底端连接有弧形板46，行程开关42设置在弧形板46下方，弧形板46的端部连线与连接轴44相互垂直，当L形挡料杆41绕着连接轴44转动时，使弧形板46转动而触碰下方的行程开关42，使行程开关42可及时动作发出车轮到位信号。

具体地，其中的顶升机构5包括顶升液压缸51，该顶升液压缸51选用低压大流量液压缸，液压缸缸径较大，不需要加装导向结构，避免了在输送机1下方狭窄空间内安装顶升机构5难度，顶升液压缸51的活塞杆与顶头52固定相连，顶头52增加了与车轮的接触面积，可使车轮稳定顶升，而且顶头52的中心线与顶升孔22的中心线重合，当车轮位于顶头52的中心时，可使车轮能顺利顶升通过顶升孔22。

具体地，其中的转运机构3包括搬运机器人31及其执行端连接的抓取夹具32，该抓取夹具32可设置为气动夹紧机构，受料台2上设置有支撑定位抓取夹具32的支撑座25，便于将抓取夹具32定位支撑后，将车轮稳定夹紧。

其中的受料台2一侧还设置有码垛台6，该码垛台6包括基础板61，基础板61通过预埋螺栓固定在混凝土地面上，较大的基础板61的设计减少了车轮码垛时混凝土地面承受的负载，基础板61的上表面通过螺栓连接有支撑底板62，支撑底板62沿其周向通过螺栓可拆卸连接有多个将车轮层叠定位的耐磨垫块63，支撑底板62与耐磨垫块63的可拆卸连接方式，便于对磨损后的耐磨垫块63进行更换，保证了码垛台6承载面的水平。

运用上述铁路车轮自动码垛系统对铁路车轮进行自动码垛的方法，包括以下步骤：

步骤1：输送机1将车轮输送到受料台2下方。

步骤2：车轮边缘触发位置检测机构4，位置检测机构4将到位信号传输给控制单元，控制单元控制顶升机构5将车轮顶升到受料台2上。具体地，首先，车轮边缘触碰挡料轴43，并在车轮的推力作用下使L形挡料杆41转动，使L形挡料杆41下端的弧形板46碰触行程开关42，使行程开关42动作，从而检测到车轮到位；然后，行程开关42给控制单元以位置信号，使控制单元控制顶升机构5动作将车轮顶升，车轮触碰支撑爪233，使支撑爪233绕支座231向上翻转，使车轮顺利通过顶升孔22后落到多个支撑爪233上。

步骤3：顶升机构5和位置检测机构4回位，搬运机器人31使用抓取夹具32将受料台2上的车轮转运到码垛台6上。具体地，当车轮向上顶升并脱离挡料轴43时，在重力的作用下使L形挡料杆41回位，为下一个车轮的到位检测做准备；当顶升机构5向上顶升设定的距离后回位，使车轮被多个支撑爪233支撑，为下一个车轮的顶升做准备；顶升机构5回位后，搬运机器人31携带抓取夹具32动作，使抓取夹具32位于受料台2的支撑座25上，使抓取夹具32将车轮稳定夹持，搬运机器人31按设定的轨迹动作，将受料台2上的车轮转运到码垛台6上。

步骤4：按照步骤1～3的方式将输送机1上的车轮一一转运叠放到码垛台6上。

步骤5：码垛台6上的车轮数量达到设定的数量后，自动装载机使用载具将成垛的车轮运送到下一工位。

综上，本发明满足了车轮转运过程中的智能化物流改造需求，取消了行车的使用，使车轮的转运更稳定灵活，自动化程度更高，适用于多种尺寸的车轮的转运，避免了转运过程出现堆垛、歪斜甚至倒垛的现象。

以上所述，只是用图解说明本发明的一些原理，本说明书并非是要将本发明局限在所示所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

Claims (10)

1.一种铁路车轮自动码垛系统，其特征在于，包括输送机，所述输送机的上方设置受料台，所述受料台一侧设置转运机构，所述输送机上设置用于检测车轮到位信号的位置检测机构，所述输送机下方设置有将输送机上的车轮向上顶升到受料台上的顶升机构，所述位置检测机构通过控制单元与顶升机构和转运机构相连以使车轮脱离所述受料台进行码垛；

所述输送机设置为链板机，包括机架及其上传动连接的两条链板，两条链板上放置所述车轮，两条链板之间的下方设置所述顶升机构；

所述位置检测机构包括设置在所述机架上的L形挡料杆和行程开关，所述L形挡料杆包括水平段和竖直段，所述水平段上连接有伸向所述链板上方的挡料轴，所述竖直段转动连接在所述机架上，所述竖直段的下端与所述行程开关相对；

所述水平段伸向两条链板之间且与所述链板平行，所述水平段的上表面不高于链板的上表面，所述水平段沿其长度方向设置有多个与车轮直径相适应的插接孔，所述挡料轴插接在对应的插接孔内并通过螺栓定位；

所述竖直段上固定有与之垂直的连接轴，所述连接轴位于所述L形挡料杆重心的上方，所述连接轴的两端伸出所述竖直段的两侧后通过轴承座与所述机架相连；

所述竖直段的底端连接有弧形板，所述行程开关设置在所述弧形板下方，所述弧形板的端部连线与所述连接轴相互垂直。

2.根据权利要求1所述的铁路车轮自动码垛系统，其特征在于：所述输送机的末端设置所述受料台，所述受料台包括支撑台，所述支撑台的中部设置有使车轮通过的顶升孔，所述顶升孔的上端沿其周向设置有多个将车轮支撑的逆止支撑件。

3.根据权利要求2所述的铁路车轮自动码垛系统，其特征在于：所述逆止支撑件包括支座，所述支座内通过转轴和扭簧连接有支撑爪，所述支撑爪的一端伸入所述顶升孔。

4.根据权利要求2所述的铁路车轮自动码垛系统，其特征在于：所述逆止支撑件与伸缩调节机构相连以调节所述逆止支撑件的支撑端与所述顶升孔的中心轴线之间的距离。

5.根据权利要求4所述的铁路车轮自动码垛系统，其特征在于：所述伸缩调节机构包括导向压板，所述导向压板固定在所述支撑台上，所述导向压板内滑动连接有滑动板，所述滑动板与所述逆止支撑件相连，所述滑动板的一端与伸缩驱动部件相连。

6.根据权利要求5所述的铁路车轮自动码垛系统，其特征在于：所述伸缩驱动部件设置为丝杆滑块机构、液压缸、气缸或电动伸缩杆。

7.根据权利要求2所述的铁路车轮自动码垛系统，其特征在于：所述顶升机构包括顶升液压缸，所述顶升液压缸的活塞杆与顶头固定相连，所述顶头的中心线与所述顶升孔的中心线重合。

8.根据权利要求1所述的铁路车轮自动码垛系统，其特征在于：所述转运机构包括搬运机器人及其执行端连接的抓取夹具，所述受料台上设置有支撑定位所述抓取夹具的支撑座。

9.根据权利要求1所述的铁路车轮自动码垛系统，其特征在于：所述受料台一侧还设置有码垛台，所述码垛台包括基础板，所述基础板固定在地面上，所述基础板的上表面连接有支撑底板，所述支撑底板沿其周向可拆卸连接有多个将车轮层叠定位的耐磨垫块。

10.一种铁路车轮自动码垛方法，运用如权利要求1~9任意一项所述的铁路车轮自动码垛系统，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：输送机将车轮输送到受料台下方；

步骤2：车轮边缘触发位置检测机构，位置检测机构将到位信号传输给控制单元，控制单元控制顶升机构将车轮顶升到受料台上；

步骤3：顶升机构和位置检测机构回位，搬运机器人使用抓取夹具将受料台上的车轮转运到码垛台上；

步骤4：按照步骤1~3的方式将输送机上的车轮一一转运叠放到码垛台上；

步骤5：码垛台上的车轮数量达到设定的数量后，自动装载机使用载具将成垛的车轮运送到下一工位。

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