CN113460730A - 袋装水泥装车系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种袋装水泥装车系统，涉及袋装水泥装车装置技术领域。袋装水泥装车系统，包括轨道、输送天车、斜皮带输送机、承重架、分包叠包装置和码垛机器人；输送天车与轨道滚动配合，输送天车一端设置有水平皮带输送机，水平皮带输送机与斜皮带输送机的一端连接，斜皮带输送机的另一端与分包叠包装置连接，分包叠包装置固定在承重架下部，承重架上部与输送天车的另一端固定连接；分包叠包装置两侧的承重架侧面对称固定有底座安装架，底座安装架上固定有码垛机器人。本系统通过将码垛机器人对称固定在叠包机构的两侧，实现二者相对位置固定不变，保证码垛机器人每次都能准确抓取袋包，提高了装车效率。

Description

袋装水泥装车系统

技术领域

本发明涉及袋装水泥装车装置技术领域，尤其涉及一种袋装水泥装车系统。

背景技术

随着环保、健康意识的增强和人力成本的提高，袋装水泥装车装置向自动化趋势发展。目前市场的自动装车装置主要分为两种：装车机头和码垛机械手形式，二者均通过传送机构将袋包物料输送至待处理工位，而后进行码垛。车辆驶入待装区时很容易出现位置偏差，装车机头结构固定，不能对该误差进行调整，需反复调整车辆位置，浪费时间，较小的误差使装车袋包发生偏移，减小了车载量。

现有的码垛机械手多在轨道上单独运行，通过自动化程序控制与传送机构的相对位置关系，但是实际使用过程中传送机构的停机程序运行后，传送机构由于惯性继续移动，移动距离大概10mm~30mm，这种不确定的惯性位移造成码垛机械手和传送机构的相对位置发生改变，码垛机械手的爪齿与传送机构的托辊平台间隙产生偏差，机械手不能准确插到托辊缝隙中将袋装水泥取走，给装车过程带来了困扰，降低了装车效率。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种袋装水泥装车系统，保证码垛机器人和传送机构相对位置不变，提高装车效率。

为实现此技术目的，本发明采用如下方案：袋装水泥装车系统，包括轨道、输送天车、斜皮带输送机、承重架、分包叠包装置和码垛机器人；输送天车与轨道滚动配合，输送天车一端设置有水平皮带输送机，水平皮带输送机与斜皮带输送机的一端连接，斜皮带输送机的另一端与分包叠包装置连接，分包叠包装置固定在承重架下部，承重架上部与输送天车的另一端固定连接；分包叠包装置两侧的承重架侧面对称固定有底座安装架，底座安装架上固定有码垛机器人。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本系统通过将码垛机器人对称固定在叠包机构的两侧，实现二者相对位置固定不变，保证码垛机器人每次都能准确抓取袋包，提高了装车效率；通过输送天车带动整个系统移动实现自动装车，减少设备可动连接点，从而降低了设备故障率。

本发明的优选方案为：

分包叠包装置包括分包平台、分包机构和叠包机构，叠包机构为台阶状存包平台，存包平台沿X轴对称分为两排待取工位；分包机构设置在分包平台上，将两个待取工位交替与斜皮带输送机连通。利用叠包机构将多个袋包部分堆叠在一起，减小整体长度，适应车厢宽度，满足宽度方向上机械手一次性装车，达到车厢最大装载量，提高装车效率。

分包机构包括驱动装置、第一齿轮和分包半齿轮，驱动装置和分包半齿轮分别固定在分包平台上，第一齿轮固定在驱动装置的输出轴上；分包半齿轮外侧为凸出的弧形面，分包半齿轮内侧设置有弧形齿条，弧形齿条与第一齿轮啮合。利用分包半齿轮结构使袋包在运输过程中发生角度和路线改变，无需增加拨动外力；同侧袋包装满后分包半齿轮转动一次，驱动装置启停次数少，降低了装置的使用功耗，延长了设备的使用寿命；弧形面为圆滑弧面结构，能够使袋包在不发生明显变形的情况下改变运动轨迹。

分包平台和存包平台上分别间隔设置有电动辊筒和从动辊筒，存包平台的左端设置有挡板，防止袋包掉落。

分包平台的电动辊筒和/或从动辊筒上套装有套筒，套筒上设置有转轴，转轴与分包半齿轮中部连接。

码垛机器人包括可转动的机械臂和机械手，机械手固定在机械臂的上端，机械手包括固定架、伸缩结构和夹爪，固定架包括导轨和连接架，连接架固定在两根导轨的中部，连接架下侧面固定有伸缩结构；伸缩结构包括第一驱动电机、第二齿轮和直线齿条，固定架的两端分别滑动连接一夹爪，两个夹爪相对的侧面分别固定一根直线齿条，两根直线齿条分别与第二齿轮侧面啮合，第二齿轮固定在第一驱动电机的输出轴上，第一驱动电机固定在连接架上。通过伸缩结构实现机械手抓取宽度调节，适用于多种数量袋包的抓取作业；整体上缩短了码垛时间，提高了装车效率。

夹爪包括支撑架、联动机构、压平机构、爪齿和爪齿架，支撑架通过滑块与导轨滑动连接，支撑架上设置有联动机构；联动机构包括第二驱动电机、转杆、拉杆和弧形臂，第二驱动电机的输出轴与转杆的中部固定连接，转杆的两端分别铰接一根拉杆，拉杆的另一端铰接一弧形臂，弧形臂与爪齿架铰接，爪齿架上固定有爪齿。

支撑架包括横梁和电机固定板，两根横梁和两块电机固定板两两相对设置组成四边形框架结构，横梁上侧面通过连接板与滑块固定连接。

还包括压平机构，压平机构包括限位板、弹簧和压板，限位板固定在支撑架的下端面，限位板下端面与弹簧一端固定连接，弹簧另一端与压板固定连接，压板与袋包抵接。通过弹簧式压平机构自动调节压包力度，省略了气缸或液压缸类驱动装置，降低了设备制作成本，同时避免因外力过大造成脱包或外力过小导致压平效果不明显。

限位板下端面固定有上限位杆，压板上端面固定有下限位杆，上、下限位杆位置一一对应，上、下限位杆的高度和等于处于最大压缩量时弹簧的长度。通过限位杆限定压板的上升高度，保证弹簧处于正常使用状态，延长弹簧的使用寿命，保证袋包受力适中。

附图说明

图1为本发明实施例提供的袋装水泥装车系统的立体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的袋装水泥装车系统的承重架部分结构示意图；

图3为本发明实施例提供的分包叠包装置的俯视图；

图4为本发明实施例提供的分包机构的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的分包叠包装置的主视图；

图6为本发明实施例提供的码垛机器人的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的机械手的立体图；

图8为本发明实施例提供的机械手的打开状态仰视图；

图9为本发明实施例提供的夹爪闭合状态的侧面剖视图；

图10为本发明实施例提供的压平机构与夹爪的位置关系图；

图11为本发明实施例提供的压平机构的结构示意图；

图中标记为：1、输送天车；11、水平皮带输送机；2、轨道；3、斜皮带输送机；4、分包叠包装置；41、分包平台；42、分包机构；421、第一齿轮；422、分包半齿轮；423、第一电机减速机；43、叠包机构；431、第一存包平台；432、第二存包平台；433、第三存包平台；434、第四存包平台；435、挡板；5、承重架；51、底座安装架；6、码垛机器人；61、机械臂；7、机械手；71、伸缩结构；711、第二电机减速机；712、第二齿轮；713、直线齿条；72、导轨；721、连接架；722、滑块；723、连接板；73、夹爪；731、横梁；732、电机固定板；74、联动机构；741、第三电机减速机；742、转杆；743、拉杆；744、弧形臂；75、爪齿架；751、轴杆；76、爪齿；77、压平机构；771、L型支架；772、限位板；773、弹簧；774、压板；775、上限位杆；776、下限位杆；777、排气空窗。

具体实施方式

为充分了解本发明之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本发明做详细说明，但本发明并不仅仅限于此。

请参阅图1和图2，本发明提供的一种袋装水泥装车系统，由输送天车1、轨道2、斜皮带输送机3、分包叠包装置4、承重架5和码垛机器人6等组成。输送天车1由车轮、车架和水平皮带输送机11组成，车架下端面装有车轮，车轮在轨道2上滚动运行，轨道2固定在厂房上部。车架左端下侧面与承重架5上端固定连接，车架右端部装有水平皮带输送机11，水平皮带输送机11的左端与斜皮带输送机3上端固定连接，斜皮带输送机3的下端与分包叠包装置4的右端固定连接。分包叠包装置4固定在承重架5的下部。

请参阅图3，分包叠包装置4由叠包机构43、分包平台41和分包机构42组成。分包平台41为左下向右上倾斜的托辊平台结构，托辊由间隔设置电动辊筒和从动辊筒组成，用于输送袋包。分包平台41的右侧与斜皮带输送机3固定连接，分包平台41的左侧与叠包机构43固定连接。

分包平台41与叠包机构43连接位置的中心处设置分包机构42，如图4所示。分包机构42由驱动装置、第一齿轮421、分包半齿轮422、转轴、套筒组成，驱动装置为第一电机减速机423。第一电机减速机423固定在分包平台41与叠包机构43连接位置，第一电机减速机423的输出轴竖直朝上设置，第一齿轮421固定在输出轴上，第一齿轮421与分包半齿轮422啮合。分包半齿轮422通过转轴固定在套筒上，套筒套装并固定在分包平台41的多根滚筒上，使分包半齿轮422在第一齿轮421的作用下能绕转轴转动。分包半齿轮422的外侧面为凸出的平滑的弧形面，内侧为向外凸出的弧形齿条结构，弧形齿条与第一齿轮421啮合，使分包半齿轮422绕转轴转动，在两个预设位置交替摆停，将斜皮带输送机3的输送通道与叠包机构43一侧阻断，使料包从输送通道进入叠包机构43的另一侧。分包半齿轮422的弧形面改变袋包的运输角度，使袋包到达叠包机构43前，刚好长度方向沿X轴水平放置，存放整齐。

请参阅图5，叠包机构43由架体、托辊、存包平台等组成，架体上表面间隔设置有多根托辊，托辊由穿车设置的电动辊筒和从动辊筒组成。托辊的间距与机械手7的爪齿76间距匹配，使得夹爪73抓取袋包后由托辊间隙中上提，将袋包取走。托辊在架体上表面形成存包平台，多个存包平台呈台阶状升高形式排布，首位存包平台、中间存包平台、末位存包平台，首位存包平台的长度（X轴）与袋装水泥长度相同，中间存包平台的长度小于袋装水泥长度，末位存包平台与分包平台41连接。优选地，设计有四个存包平台，第一存包平台431位于最左侧且位置最低，依次向右为第二存包平台432、第三存包平台433和第四存包平台434。第一存包平台431长度与袋装水泥相同，第二、三存包平台的长度小于袋装水泥长度，实现袋包局部堆叠，缩减多袋包抓取时的整体长度。第一存包平台431的左端承重架5上固定有竖直挡板435，用于防止袋包溜走。

存包平台沿轨道2方向（X轴）对称分成两排待取工位，通过分包机构42使斜皮带输送机3的单一输送通道与两排待取工位交替连通。第四存包平台434的两个待取工位上分别设置有传感器，分别用于检测两个待取工位上袋包经过的数量。传感器与装车系统的PLC控制器连接，PLC控制器中装有计数器，通过设置计数器的袋包数量，输送命令至分包机构42和斜皮带输送机3，控制二者启停。如设置计数器数量≥4时，发送命令给分包机构42或斜皮带输送机3改变运行状态，当一排待取工位的第四个袋包进入第四存包平台434时，PLC控制器发送命令给分包机构42，分包机构42启动。袋包被输送至另一排空的待取工位；当另一排待取工位的第四个袋包进入第四存包平台434时，且两组待取工位均满载的情况下，PLC控制器发送命令给斜皮带输送机3和水平皮带输送机11停止输送。

两排待取工位两侧的承重架5侧面对称固定有底座安装架51，底座安装架51上固定有码垛机器人6，保证码垛机器人6与输送结构的相对位置不变，消除码垛机器人6在地轨上运行时与输送结构的相对位置误差，保证抓取精确度和抓取成功率。码垛机器人6由可转动的机械臂61和机械手7组成，可转动机械臂61为采购产品，例如川崎机械臂，可转动机械臂61的上端与机械手7连接，如图6所示。

请参阅图7和图8，机械手7由伸缩结构71、固定架和夹爪73等组成，固定架由两条平行设置的导轨72组成，两条导轨72的中部通过连接架721固定连接，连接架721上端面与机械臂61固定连接，连接架721下端面安装伸缩结构71。伸缩结构71由第二电机减速机711、第二齿轮712和直线齿条713组成，第二电机减速机711固定在连接架721上，第二电机减速机711的输出轴垂直于导轨72朝下设置。输出轴上固定安装第二齿轮712，第二齿轮712的前后侧面分别与一根直线齿条713啮合，直线齿条713靠近第二齿轮712的一端为活动端，直线齿条713的另一端分别固定连接一个夹爪73。

请参阅图9和图10，夹爪73由支撑架、联动机构74、压平机构77、爪齿架75和爪齿76组成，支撑架由两条横梁731和两块电机固定板732组成，两条横梁731互相平行且分别在水平面上垂直于导轨72设置，两条横梁731两端上侧面分别通过连接板723固定连接，每块连接板723上固定有一个滑块722，滑块722与导轨72滑动连接，即每根导轨72上安装两个滑块722，位于连接架721同侧的两根导轨72上的滑块722位置相同。两条横梁731两端下侧面分别通过电机固定板732连接，形成四边形框架结构。电机固定板732上设置有缺口，供联动机构74穿过。

联动机构74由第三电机减速机741、转杆742、拉杆743和弧形臂744组成，第三电机减速机741固定在电机固定板732上，第三电机减速机741的输出轴与导轨72平行设置。转杆742和拉杆743分别为长条杆结构，转杆742的对称中心固定在第三电机减速机741的输出轴上。转杆742的两端分别铰接一根拉杆743，两根拉杆743的另一端分别铰接一弧形臂744，两根弧形臂744的下端分别套在两根轴杆751的中心位置，每根轴杆751的两端分别与爪齿架75铰接，爪齿架75上固定有梳齿型爪齿76。两个爪齿架75沿X轴镜像对称设置，形成一个完整的夹爪73。

支撑架的下端面还固定有对称设置的压平机构77，压平机构77位于爪齿架75的内侧，如图11所示。压平机构77由L型支架771、限位板772、弹簧773、上限位杆775、下限位杆776和压板774组成，L型支架771的竖直面与限位板772侧面固定连接，限位板772的下端面中部与弹簧773一端固定连接，弹簧773另一端与压板774中部固定连接。限位板772下端面的四角分别固定安装有上限位杆775，对应位置的压板774上分别固定有下限位杆776，在弹簧773处于压缩状态下，下限位杆776的上端与上限位杆775的下端顶接，上、下限位杆的高度和与弹簧773处于最大压缩量时的长度相同，控制弹簧773收缩范围，延长弹簧773使用寿命。压板774的长度方向与袋包的长度方向一致。压板774上设置有排气空窗777，分解压包时的压力，避免压板774突然施力造成袋包内气体由袋包两端挤出而发生袋包破损现象。L型支架771的水平面固定在电机固定板732上侧面，每个电机固定板732上分别安装一个压平机构77，两个压平机构77分别位于爪齿架75的内侧，保证压板774与袋包的上面接触。

工作过程：袋装水泥由水平皮带输送机11运输至斜皮带输送机3，斜皮带输送机3将袋装水泥输送至分包平台41，分包半齿轮422将一排待取工位与输送通道隔断，袋装水泥在托辊和分包半齿轮422作用下进入另一排待取工位，到达第一存包平台431时，袋装水泥停止运动。之后待取工位逐渐装满，当第四存包平台434上放置第四袋水泥时，PLC控制器发送命令启动分包机构42，分包半齿轮422将空的待取工位与输送通道连通，袋装水泥开始填满该侧待取工位。与此同时，装满的待取工位侧码垛机器人6转动机械臂61和机械手7将叠好的袋装水泥抓走。两排待取工位交替装填，两个码垛机器人6交替抓取，提高了装车效率。需要向前或向后移动时，启动输送天车1，带动本系统整体移动，在移动的同时，输送机构和分包叠包装置4保持运行工作，减少了空白工作时间，进一步提高了装车效率。

最后，需要注意的是：以上列举的仅是本发明的优选实施例，当然本领域的技术人员可以对本发明进行改动和变型，倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种袋装水泥装车系统，包括轨道、输送天车、斜皮带输送机、承重架、分包叠包装置和码垛机器人；其特征在于，

输送天车与轨道滚动配合，输送天车一端设置有水平皮带输送机，水平皮带输送机与斜皮带输送机的一端连接，斜皮带输送机的另一端与分包叠包装置连接，分包叠包装置固定在承重架下部，承重架上部与输送天车的另一端固定连接；

分包叠包装置两侧的承重架侧面对称固定有底座安装架，底座安装架上固定有码垛机器人。

2.根据权利要求1所述的袋装水泥装车系统，其特征在于，分包叠包装置包括分包平台、分包机构和叠包机构，叠包机构为台阶状存包平台，存包平台沿X轴对称分为两排待取工位；分包机构设置在分包平台上，将两个待取工位交替与斜皮带输送机连通。

3.根据权利要求2所述的袋装水泥装车系统，其特征在于，分包机构包括驱动装置、第一齿轮和分包半齿轮，驱动装置和分包半齿轮分别固定在分包平台上，第一齿轮固定在驱动装置的输出轴上；分包半齿轮外侧为凸出的弧形面，分包半齿轮内侧设置有弧形齿条，弧形齿条与第一齿轮啮合。

4.根据权利要求3所述的袋装水泥装车系统，其特征在于，分包平台和存包平台上分别间隔设置有电动辊筒和从动辊筒，存包平台的左端设置有挡板。

5.根据权利要求4所述的袋装水泥装车系统，其特征在于，分包平台的电动辊筒和/或从动辊筒上套装有套筒，套筒上设置有转轴，转轴与分包半齿轮中部连接。

6.根据权利要求1所述的袋装水泥装车系统，其特征在于，码垛机器人包括可转动的机械臂和机械手，机械手固定在机械臂的上端，机械手包括固定架、伸缩结构和夹爪，

固定架包括导轨和连接架，连接架固定在两根导轨的中部，连接架下侧面固定有伸缩结构；

伸缩结构包括第一驱动电机、第二齿轮和直线齿条，固定架的两端分别滑动连接一夹爪，两个夹爪相对的侧面分别固定一根直线齿条，两根直线齿条分别与第二齿轮侧面啮合，第二齿轮固定在第一驱动电机的输出轴上，第一驱动电机固定在连接架上。

7.根据权利要求6所述的袋装水泥装车系统，其特征在于，夹爪包括支撑架、联动机构、压平机构、爪齿和爪齿架，支撑架通过滑块与导轨滑动连接，支撑架上设置有联动机构；

联动机构包括第二驱动电机、转杆、拉杆和弧形臂，第二驱动电机的输出轴与转杆的中部固定连接，转杆的两端分别铰接一根拉杆，拉杆的另一端铰接一弧形臂，弧形臂与爪齿架铰接，爪齿架上固定有爪齿。

8.根据权利要求7所述的袋装水泥装车系统，其特征在于，支撑架包括横梁和电机固定板，两根横梁和两块电机固定板两两相对设置组成四边形框架结构，横梁上侧面通过连接板与滑块固定连接。

9.根据权利要求7所述的袋装水泥装车系统，其特征在于，还包括压平机构，压平机构包括限位板、弹簧和压板，限位板固定在支撑架的下端面，限位板下端面与弹簧一端固定连接，弹簧另一端与压板固定连接，压板与袋包抵接。

10.根据权利要求9所述的袋装水泥装车系统，其特征在于，限位板下端面固定有上限位杆，压板上端面固定有下限位杆，上、下限位杆位置一一对应，上、下限位杆的高度和等于处于最大压缩量时弹簧的长度。

Images