CN115045159B - 一种级配料自动化上料系统 - Google Patents

Abstract

一种级配料自动化上料系统，包括具备动力与转向功能的行走小车、循环挖料斗、智能皮带传输系统、自动感知装置，所述行走小车包括，主车架、驱动装置；所述循环挖料斗包括，挖料斗、循环输送链、转动轮、循环挖料电机；所述智能皮带传输系统包括，皮带支撑架、皮带输送轮、称量传感器；所述自动感知装置包括，毫米波雷达、称量传感器；在所述主车架前端纵向设置有毫米波雷达，在输送皮带尾端内设置称量传感器；在主车架上设置有控制柜，在控制柜内安装控制板及系统控制程序，自动控制中心通过集成毫米波雷达、称量传感器的数据信息，实时控制各功能电机自动运行，实现挖料与送料的自动化，从而实现级配料上料系统自动化运行的优点。

Description

一种级配料自动化上料系统

技术领域

本发明涉及智能施工机械，主要解决各种级配料到搅拌机的自动化输送问题，确切说是一种级配料自动化上料系统。

背景技术

级配料是指按照公路等级，设计多种规格的粗集料、细集料、填料统称级配料，它又分沥青混凝土级配料和水泥稳定土级配料，多者有6-7个级配，少者都有3-4个级配。

目前通用的施工工艺，都是在沥青砼搅拌站或者水泥稳定土搅拌站，按照公路设计等级要求设计对应级配的料仓、集料斗、粉料罐、搅拌机、拌合楼及皮带传输系统。使用装载机从各个级配料仓中装料到集料斗完成上料，在通过皮带传输系统将各种级配料，按照比例从集料斗下端的出料口输送到搅拌机进行搅拌。在这个过程中，装载机从各种级配料的仓中装料，还是一件很原始的施工工序，完全靠装载机操作手评感觉进行，需要随时观察每个集料斗中的漏料情况，来确定是否应该装料。在夜晚灯光不好无法准确判断集料斗的漏料情况下，或者装载机操作手一时疏忽的未及时装料时，就可能出现某一个集料斗缺料，从而改变混合料的级配，影响出场的混合料的拌合质量。再者，通常的3-4个级配料的拌合场需要配置1-2台装载机及2-4名操作人员，4-7个级配料的拌合场需要配置3-5台装载机及6-10名操作人员。如果遇上突击生产，需要24小时加班作业，就还需要增加更多的装载机操作人员轮班作业。

当前，国内外很多施工单位都在探索，自动化、无人化的上料模式。目前已经出现的有：CN2018208901137一种混凝土拌合站下沉式配料装置（技术方案包括水平放置的传送带，传送带的上方设有多个沿传送带左右方向布置的料仓，每个料仓与传送带之间设有称量斗，称量斗的内侧壁为锥而结构，称量斗的下端设有挡板，挡板上设有压力传感器，挡板的中心设有贯穿挡板且可上下移动）。市场上还有CN2017204675768下沉式稳定土搅拌站、下沉式稳定土搅拌站的制作方法、集装箱式下沉配料装置等等新工艺。

上述多种自动化的上料模式，都是需要在级配料仓的地下施工大方量的混凝土，留出下沉输送设备的空间来安装下沉式输送设备。这些方法虽然实现了自动化、无人化的上料场景，但是需要前期投入高昂的建场成本。就下沉设备与基础施工，少者需要600-800万元，多者投入超过1000万元，而使用周期少的只有1-2年，多者不超过5年。

因此，下沉式混合料搅拌站是很浪费资源、最不可取的一种施工方法，没有太大的推广价值，不适合全面推广应用。如何直接将地面堆放的粗集料、细集料、填料等各种级配料，按照比例直接输送到搅拌机进行搅拌，才是众多施工单位迫切需要的最优技术方案。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种级配料自动化上料系统，是通过开发一款具备动力与转向功能的行走小车，在行走小车上组装循环挖料斗、安装智能皮带传输系统、出料漏斗等功能的设施；并在行走小车上设置毫米波雷达、在皮带传输系统上设置称量传感器及自动控制中心；自动控制中心通过集成毫米波雷达、称量传感器的数据信息，实时控制各功能电机自动运行，实现挖料与送料的自动化，从而达到级配料上料系统自动化运行的目的。

本发明通过下述技术方案实现：

一种级配料自动化上料系统，包括具备动力与转向功能的行走小车、循环挖料斗、智能皮带传输系统、自动感知装置，其特征在于：所述具备动力与转向功能的行走小车包括，主车架、前后车轮、转向装置、驱动装置；由型钢纵梁与型钢横梁焊接成主车架，在所述主车架前端设置一对转向轮，在转向轮上安装有转向装置，在转向装置上设置转向电机，所述转向轮通过转向电机控制其转向角度；在所述主车架后端设置一对驱动轮，所述驱动轮中间设置有差速器，在所述差速器上设置驱动电机，所述驱动轮通过驱动电机驱动整个主车架前进与后退；

所述循环挖料斗包括，挖料斗、循环输送链、转动轮、支持架、动力链条、循环挖料电机；在主车架上焊接两榀三角形的支持架，在所述支持架上下两端分别焊接两个轴承座，在上下两个轴承座上分别设置两个转动轮，在两个转动轮之间设置循环输送链，在循环输送链上安装挖料斗；在上下转动轮的其中一个转动轮外侧设置齿轮，在主车架上安装循环挖料电机，所述齿轮通过动力链条与循环挖料电机连接；

所述智能皮带传输系统包括，皮带支撑架、皮带输送轮、皮带转动轮、皮带转动电机、输送皮带、出料漏斗、称量传感器；所述皮带支撑架的一端，固定在主车架前端的挖料斗的旋转半径外侧，其高度低于所述挖料斗的转动外径，另一端悬空斜撑于在主车架后端；在皮带支撑架两端分别设置皮带转动轮，其中一端的皮带转动轮上设置皮带转动电机；在所述皮带支撑架中段均匀设置皮带输送轮，在两端的皮带转动轮及皮带输送轮上安装输送皮带，在出料一端的输送皮带下设置有称量传感器；在所述输送皮带及皮带支撑架的尾端设置出料漏斗；

所述自动感知装置包括，毫米波雷达、称量传感器；在所述主车架前端纵向设置有毫米波雷达，在输送皮带尾端内设置称量传感器；在主车架上设置有控制柜，在控制柜内安装控制板及系统控制程序，通过网络远程到拌合站控制室，实现远程集中控制；

所述毫米波雷达、称量传感器，循环挖料电机、驱动电机、转向电机、皮带转动电机分别与控制柜内的控制板连接；根据所述毫米波雷达、称量传感器采集的数据信号，实时控制所述循环挖料电机、驱动电机、转向电机、皮带转动电机的启动、运行、停止，实现机器人自动完成级配料上料的目的。

毫米波雷达，在所述主车架前端纵向设置的毫米波雷达，通过探测所述循环挖料斗上的挖料斗与级配料之间的实时距离，及时将数据传输给所述具备动力与转向功能的机器上的驱动电机，所述驱动电机控制驱动轮的前进与后退。

称量传感器，在输送皮带尾端内设置的称量传感器，实时检测级配料输送重量的数据，将数据传输给皮带转动电机，通过皮带转动电机实时控制级配料的输送速度。

数据信息处理，所述毫米波雷达的探测数据、称量传感器检测的级配料重量数据，集中汇集所述控制柜内安装的控制板系统控制程序，系统控制程序通过运算后，由系统软件分别控制各路电机的自动运行，使各个系统协同作业，完成机器人自动上料的全过程。

本发明的有益效果主要表现在以下方面：

一、本发明提供一种级配料自动化上料系统，是通过开发一款具备动力与转向功能的行走小车，在行走小车上设置挖料斗、智能皮带传输系统、自动感知装置等设施，构成级配料自动化上料系统的主体结构。

二、本发明提供一种级配料自动化上料系统，通过挖料斗上设置的挖料斗、循环输送链、转动轮、支持架、动力链条、循环挖料电机；来替换用传统装载机一斗一斗上料的工作流程；采用智能皮带传输系统直接从挖料斗上向拌缸不间断送料，来取代装载机操作人员往返于料堆与集料斗之间，不断端料\倒料的重复劳动，既能提供工作效益，又能减少安全生产事故的发生频率。

三、本发明提供一种级配料自动化上料系统，通过智能皮带传输系统的皮带支撑架、皮带输送轮、皮带转动轮、皮带转动电机、输送皮带、出料漏斗、称量传感器；使皮带转动电机的运行速度与所述挖料斗的循环挖料电机同步，从而保证级配料不间断的输送重量。

四、本发明提供一种级配料自动化上料系统，通过自动感知装置设置的毫米波雷达、称量传感器、自动控制中心；由自动控制中心通过集成毫米波雷达、称量传感器的数据信息，实时控制各功能电机自动运行，实现挖料与送料的自动化，从而实现级配料上料系统自动化运行的优点。

附图说明

图1为本发明上料系统主车架与循环挖料斗结构侧示意图；

图2为本发明上料系统主车架与循环挖料斗结构俯示意图；

图3为本发明上料系统循环挖与皮带传输系统结构侧示意图；

图4为本发明上料系统循环挖与皮带传输系统结构俯示意图。

图中标记：1为主车架，2为转向轮，3为驱动轮，4为挖料斗，5为循环输送链，6为转动轮，7为支持架，8为皮带支撑架，9为皮带输送轮，10为皮带转动轮，11为输送皮带，12为出料漏斗，13为称量传感器，14为毫米波雷达，15为控制柜，16为循环挖料电机，17为驱动电机、18为皮带转动电机，19为转向电机。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

具体实施方式

实施例1：一种级配料自动化上料系统

其特征在于：所述具备动力与转向功能的行走小车包括（图1、图2所示），主车架1、前后车轮、转向装置、驱动装置；由型钢纵梁与型钢横梁焊接成主车架1，在所述主车架1前端设置一对转向轮2，在转向轮2上安装有转向装置，在转向装置上设置转向电机19，所述转向轮2通过转向电机19控制其转向角度；在所述主车架1后端设置一对驱动轮3，所述驱动轮3中间设置有差速器，在所述差速器上设置驱动电机17，所述驱动轮3通过驱动电机17驱动整个主车架1前进与后退；

所述循环挖料斗包括（图1、图2所示），挖料斗4、循环输送链5、转动轮6、支持架7、动力链条、循环挖料电机16；在主车架1上焊接两榀三角形的支持架7，在所述支持架7上下两端分别焊接两个轴承座，在上下两个轴承座上分别设置两个转动轮6，在两个转动轮6之间设置循环输送链5，在循环输送链5上安装挖料斗4；在上下转动轮6的其中一个转动轮6外侧设置齿轮，在主车架1上安装循环挖料电机16，所述齿轮通过动力链条与循环挖料电机16连接；

所述智能皮带传输系统包括（图3、图4所示），皮带支撑架8、皮带输送轮9、皮带转动轮10、皮带转动电机18、输送皮带11、出料漏斗12、称量传感器13；所述皮带支撑架8的一端，固定在主车架1前端的挖料斗4的旋转半径外侧，其高度低于所述挖料斗4的转动外径，另一端悬空斜撑于在主车架1后端；在皮带支撑架8两端分别设置皮带转动轮10，其中一端的皮带转动轮10上设置皮带转动电机18；在所述皮带支撑架8中段均匀设置皮带输送轮9，在两端的皮带转动轮10及皮带输送轮9上安装输送皮带11，在出料一端的输送皮带11下设置有称量传感器13；在所述输送皮带11及皮带支撑架8的尾端设置出料漏斗12；

所述自动感知装置包括，毫米波雷达14、称量传感器13；在所述主车架1前端纵向设置有毫米波雷达14，在输送皮带11尾端内设置称量传感器13；在主车架1上设置有控制柜15，在控制柜15内安装控制板及系统控制程序，通过网络远程到拌合站控制室，实现远程集中控制；

所述毫米波雷达14、称量传感器13，循环挖料电机16、驱动电机17、转向电机19、皮带转动电机18分别与控制柜15内的控制板连接；根据所述毫米波雷达14、称量传感器13采集的数据信号，实时控制所述循环挖料电机16、驱动电机17、转向电机19、皮带转动电机18的启动、运行、停止，实现机器人自动完成级配料上料的目的。

一种级配料自动化上料系统的工作原理：包括多台行走小车上的挖料斗4及多套皮带传输系统，分别设置到级配料堆料场的各个级配料仓中，再通过一套总皮带传输系统，汇集多台行走小车上的挖料斗4及多套皮带传输系统的传输皮带，从料仓地平面堆积的级配料中挖料后，直接传输至搅拌机，既能省去安装多个集料斗的传统方法，又避免在料仓地下进行下沉设备空间的砼基础工程，能节约大量的施工成本。

实施例2：一种级配料自动化上料系统

其特征在于：毫米波雷达14，在所述主车架1前端纵向设置的毫米波雷达14，通过探测所述循环挖料斗上的挖料斗4与级配料之间的实时距离，及时将数据传输给所述具备动力与转向功能的机器上的驱动电机17，所述驱动电机17控制驱动轮3的前进与后退。

实施例3：一种级配料自动化上料系统

其特征在于：称量传感器13，在输送皮带11尾端内设置的称量传感器13，实时检测级配料输送重量的数据，将数据传输给皮带转动电机18，通过皮带转动电机18实时控制级配料的输送速度。

实施例4：一种级配料自动化上料系统

其特征在于：数据信息处理，所述毫米波雷达14的探测数据、称量传感器13检测的级配料重量数据，集中汇集所述控制柜15内安装的控制板系统控制程序，系统控制程序通过运算后，由系统软件分别控制各路电机的自动运行，使各个系统协同作业，完成机器人自动上料的全过程。

所述皮带转动电机18的运行速度与所述挖料斗4的循环挖料电机16同步，从而保证级配料不间断的输送重量。

所述循环挖料斗的循环挖料电机16与所述差速器上设置的驱动电机17保持互动的关联关系：当所述循环挖料电机16负荷太轻时，判定所述挖料斗4与级配料距离太远，所述挖料斗4无法正常挖料，需要所述驱动电机17正向运行，使行走小车向前行走；当所述循环挖料电机16负荷太重时，判定所述挖料斗4与级配料距离太近，需要所述驱动电机17反向运行，使行走小车向后行走。

Claims (3)

1.一种级配料自动化上料系统，包括具备动力与转向功能的行走小车、循环挖料斗、智能皮带传输系统、自动感知装置，其特征在于：所述具备动力与转向功能的行走小车包括，主车架（1）、前后车轮、转向装置、驱动装置；由型钢纵梁与型钢横梁焊接成主车架（1），在所述主车架（1）前端设置一对转向轮（2），在转向轮（2）上安装有转向装置，在转向装置上设置转向电机（19），所述转向轮（2）通过转向电机（19）控制其转向角度；在所述主车架（1）后端设置一对驱动轮（3），所述驱动轮（3）中间设置有差速器，在所述差速器上设置驱动电机（17），所述驱动轮（3）通过驱动电机（17）驱动整个主车架（1）前进与后退；

所述循环挖料斗包括，挖料斗（4）、循环输送链（5）、转动轮（6）、支持架（7）、动力链条、循环挖料电机（16）；在主车架（1）上焊接两榀三角形的支持架（7），在所述支持架（7）上下两端分别焊接两个轴承座，在上下两个轴承座上分别设置两个转动轮（6），在转动轮（6）上设置循环输送链（5），在循环输送链（5）上安装挖料斗（4）；在上下转动轮（6）的其中一个转动轮（6）外侧设置齿轮，在主车架（1）上安装循环挖料电机（16），所述齿轮通过动力链条与循环挖料电机（16）连接；

所述智能皮带传输系统包括，皮带支撑架（8）、皮带输送轮（9）、皮带转动轮（10）、皮带转动电机（18）、输送皮带（11）、出料漏斗（12）、称量传感器（13）；所述皮带支撑架（8）的一端，固定在主车架（1）前端的挖料斗（4）的旋转半径外侧，其高度低于所述挖料斗（4）的转动外径，另一端悬空斜撑于在主车架（1）后端；在皮带支撑架（8）两端分别设置皮带转动轮（10），其中一端的皮带转动轮（10）上设置皮带转动电机（18）；在所述皮带支撑架（8）中段均匀设置皮带输送轮（9），在两端的皮带转动轮（10）及皮带输送轮（9）上安装输送皮带（11），在出料一端的输送皮带（11）下设置有称量传感器（13）；在所述输送皮带（11）及皮带支撑架（8）的尾端设置出料漏斗（12）；

所述自动感知装置包括，毫米波雷达（14）、称量传感器（13）；在所述主车架（1）前端纵向设置有毫米波雷达（14），在输送皮带（11）尾端内设置称量传感器（13）；在主车架（1）上设置有控制柜（15），在控制柜（15）内安装控制板及系统控制程序，通过网络远程到拌合站控制室，实现远程集中控制；

所述毫米波雷达（14），在所述主车架（1）前端纵向设置的毫米波雷达（14），通过探测所述循环挖料斗上的挖料斗（4）与级配料之间的实时距离，及时将数据传输给所述具备动力与转向功能的机器上的驱动电机（17），所述驱动电机（17）控制驱动轮（3）的前进与后退；

所述循环挖料斗的循环挖料电机（16）与所述差速器上设置的驱动电机（17）保持互动的关联关系：当所述循环挖料电机（16）负荷太轻时，判定所述挖料斗（4）与级配料距离太远，所述挖料斗（4）无法正常挖料，需要所述驱动电机（17）正向运行，使行走小车向前行走；当所述循环挖料电机（16）负荷太重时，判定所述挖料斗（4）与级配料距离太近，需要所述驱动电机（17）反向运行，使行走小车向后行走。

2.根据权利要求1所述的一种级配料自动化上料系统，其特征在于：称量传感器（13），在输送皮带（11）尾端内设置的称量传感器（13），实时检测级配料输送重量的数据，将数据传输给皮带转动电机（18），通过皮带转动电机（18）实时控制级配料的输送速度。

3.根据权利要求1所述的一种级配料自动化上料系统，其特征在于：数据信息处理，所述毫米波雷达（14）的探测数据、称量传感器（13）检测的级配料重量数据，集中汇集所述控制柜（15）内安装的控制板系统控制程序，系统控制程序通过运算后，由系统软件分别控制各路电机的自动运行，使各个系统协同作业，完成机器人自动上料的全过程。

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