CN115557182A - 一种金属铸件车间材料货运系统及其控制方法 - Google Patents

一种金属铸件车间材料货运系统及其控制方法 Download PDF

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CN115557182A CN202211462531.3A CN202211462531A CN115557182A CN 115557182 A CN115557182 A CN 115557182A CN 202211462531 A CN202211462531 A CN 202211462531A CN 115557182 A CN115557182 A CN 115557182A
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Abstract

本发明涉及一种金属铸件车间材料货运系统及其控制方法，包括货运车体、重心调节机构、PLC控制器、货运架体和货运轨道；所述货运车体上表面中心设置有球形支撑座，所述货运架体底部支撑在球形支撑座上，所述重心调节机构包括有陀螺仪、重力传感器和升降调节机构，所述重心调节机构能够将装满货物的货运架体的重心调节平衡；本发明的目的是为了解决现有技术中存在货物重心难以平衡和倾斜路面造成货物倾翻的技术问题。

Description

一种金属铸件车间材料货运系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及物流货运领域，具体涉及一种金属铸件车间材料货运系统及其控制方法。
背景技术
现有技术中，物流货运设备是现代化企业的主要作业工具之一，是合理组织批量生产和机械化流水作业的基础。物流设备是物流系统中的物质基础，伴随着物流的发展与进步，物流设备不断得到提升与发展。物流设备领域中许多新的设备不断涌现，极大的减轻了人们的劳动强度，提高了物流运作效率，提高了车间生产的效率，在物流作业中起着重要作用，极大的促进了物流的快速发展。
但现有的金属铸件车间材料货运系统中，工作人员需要将货物平均的装载在货运架体上才能保证货运车体的平衡，又或是设置另一套装货设备来规整货物布置，这样一来仅靠工作人员的经验无法判断出满载的货运架体是否达到平衡，而多设置一套装货设备提高了物流成本，降低的工作效率，另外，一般的车间具有多层，当货运车体在跨层运输时需要经过斜坡的路面进行运输，由于装载的货物重心较高，当整车倾斜时极易导致货物侧翻，损坏货物的同时造成了危险威胁。
因此，开发一种能应对货物重心难以平衡和倾斜路面造成货物倾翻的技术问题的车间材料货运系统是一个亟待解决的问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种金属铸件车间材料货运系统，采用如下技术方案实现：
一种金属铸件车间材料货运系统，包括货运车体、重心调节机构、PLC控制器、货运架体和货运轨道；所述货运车体底部设置有四个移动轮，四个移动轮限位在货运轨道中，所述货运车体上表面中心设置有球形支撑座，所述货运架体底部支撑在球形支撑座上，所述重心调节机构包括有陀螺仪、重力传感器和升降调节机构，升降调节机构底部固定在货运车体上表面处且其顶部不与货运架体连接，所述PLC控制器设置在货运车体的侧边，重心调节机构与PLC控制器连接，所述货运架体的底板为矩形面板，其四周设置有货物围挡，所述重心调节机构能够将装满货物的货运架体的重心调节平衡。
进一步的，所述陀螺仪包括第一陀螺仪和第二陀螺仪，所述第一陀螺仪设置在货运架体侧面，用于测量货运架体的倾斜角度，所述第二陀螺仪设置在货运车体的侧面，用于测量货运车体的倾斜角度。
进一步的，所述重力传感器设置有四个，分别设置在货运架体的底板上表面四角处，分别用于测量货运架体的底板上表面四角处中的货物重力并获取重力数据传输到PLC控制器中。
进一步的，所述升降调节机构为液压顶升器，所述液压顶升器设置有四个，分别对应于四个重力传感器的位置而设置，当其未工作时，四个液压顶升器都下降到最小高度。
进一步的，所述货运架体的底板下表面对应四个液压顶升器的位置设置分别有四个限位槽，当液压顶升器工作时，液压顶升器进入限位槽对货运架体进行顶升。
进一步的，所述限位槽中设置有触碰行程开关，所述液压顶升器顶部支点处设置有橡胶垫，当液压顶升器未工作时，若工作人员在装货的过程中使其中一个液压顶升器的橡胶垫触碰到触碰行程开关，则PLC控制器显示“严重偏载”，此时PLC不执行重力调节机构的计算与控制调节。
进一步的，所述PLC控制器控制重心调节机构调节货运架体重心的计算方法为：
从重力传感器中获取的重力数据为
Figure 235806DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 887367DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 73629DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 999996DEST_PATH_IMAGE004
，其中，
Figure 220893DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 840093DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 12187DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 742245DEST_PATH_IMAGE004
分别为货运架体底板的四个对角点处的重力；
从第一陀螺仪中获取的倾斜角度为θ，将该倾斜角度按货运架体底板的两条对角线方向上分解成第一对角线倾斜角度α和第二对角线倾斜角度β，第一对角线倾斜角度α和第二对角线倾斜角度β分别与
Figure 145545DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 545433DEST_PATH_IMAGE003
所处货运架体底板的对角线和
Figure 830921DEST_PATH_IMAGE007
、
Figure 240037DEST_PATH_IMAGE004
所处货运架体底板的对角线对应；
则第一对角线需调整的角度γ为：
Figure 294580DEST_PATH_IMAGE008
；
第二对角线需调整的角度δ为：
Figure 130949DEST_PATH_IMAGE009
；
第一对角线和第二对角线上的升降调节机构根据上述所需调整的角度γ、δ进行调节高度，四个升降调节机构的顶部支点始终处于同一个平面中。
本发明还提供了一种金属铸件车间材料货运系统的控制方法，包括以下步骤：
A、货物装载：工作人员装载货物，货运架体根据工作人员装载的货物偏移情况绕球形支撑座倾斜，当其倾斜到其中一个液压顶升器触碰到货运架体底部的触碰行程开关时，PLC控制器显示“严重偏载”，此时PLC不执行重力调节机构的计算与控制调节，工作人员需将货运架体上偏载的一侧的货物卸载到另一侧，时货运架体底部的触碰行程开关离开液压顶升器，PLC控制器恢复正常工作；
B、货运架体重心调节：工作人员装载完货物后，启动PLC控制器开关，PLC控制器首先获取第二陀螺仪的倾斜数据，若第二陀螺仪的倾斜数据为0时，直接获取重力数据和倾斜数据，按照预设的计算方式进行计算所需调整的角度γ、δ，控制对应的液压顶升器进行升降动作；若第二陀螺仪的倾斜数据不为0时，调整水平控制面至绝对水平面，后续的计算方式按照调整后的水平控制面进行计算和升降控制；
C、运输过程货运架体重心调节：若运输路径存在倾斜面时，当第二陀螺仪的倾斜角度数据发生变化且变化超过5°时，PLC控制器控制货运车体停止行驶，并重新调整水平控制面至绝对水平，后续的计算方式按照调整后的水平控制面进行计算和升降控制，重心调节完成后，再重新启动货运车体，继续货运工作。
采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：
1.本发明中，球形支撑座能够让货运架体适当倾斜，提醒工作人员货物偏载的同时，能够提供一个足够的倾斜幅度让升降调节机构调整货物的重心位置，达到了智能控制货物平衡的技术效果，同时应用了陀螺仪的高精度，能够大大提高重心偏移计算的精度，使PLC控制器的控制更为精确。
2.本发明中，第一陀螺仪和第二陀螺仪的设置，在当货运车体所处地面本身具有一定倾斜度时，也能获取该倾斜数据，从而控制货运架体的重心位置更为稳定；重力传感器的设置能够直观的获取货运架体的偏移情况，且通过四角控制货运架体更为平衡；采用四点支撑升降的设置，液压顶升器顶升货运架体时更加平稳，液压顶升器的顶部支点与货运架体接触更为稳定；限位槽的设置，液压顶升器顶升货运架体时更加平稳，液压顶升器的顶部支点与货运架体接触更为稳定。
3.本发明中，采用简单的计算方法，仅通过两种数据即可计算出所需调整的角度γ、δ，大大减少PLC控制器的计算量，提高重心调整效率。
4.本发明中，采用的控制方法，能够使货运车体在行驶到倾斜路面时，时刻控制货物的重心位置，提高的货运过程的稳定性，从而降低了货物侧翻和危险威胁的事故发生。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施方式中的技术方案，下面将对实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施方式提供的一种金属铸件车间材料货运系统的结构示意图。
图2为本申请实施方式提供的一种金属铸件车间材料货运系统的货运车体结构示意图。
图3为本申请实施方式提供的一种金属铸件车间材料货运系统的倾斜状态示意图。
图4为本申请实施方式提供的一种金属铸件车间材料货运系统的俯视图。
图5为本申请实施方式提供的一种金属铸件车间材料货运系统的正视图。
图6为本申请实施方式提供的一种金属铸件车间材料货运系统的工作状态示意图。
图7为本申请实施方式提供的一种金属铸件车间材料货运系统的货运架体底部结构示意图。
附图标记说明：
100-货运车体，101-移动轮，102-球形支撑座，200-重心调节机构，201-第一陀螺仪，202-第二陀螺仪，203-重力传感器，204-升降调节机构，205-橡胶垫，300-PLC控制器，400-货运架体，401-货物围挡，402-限位槽，403-触碰行程开关，500-货运轨道。
具体实施方式
通过下面对实施例的描述，将更加有助于公众理解本发明，但不能也不应当将申请人所给出的具体的实施例视为对本发明技术方案的限制，任何对部件或技术特征的定义进行改变，或对整体结构作形式的而非实质的变换都应视为本发明的技术方案所限定的保护范围。
在本申请中，除非另有明确的规定或限定，术语“安装”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通，也可以是仅为表面接触，或者通过中间媒介的表面接触连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
本发明采用如下技术方案实现：
如图1和图2所示，一种金属铸件车间材料货运系统，包括货运车体100、重心调节机构200、PLC控制器300、货运架体400和货运轨道500；所述货运车体100底部设置有四个移动轮101，四个移动轮101限位在货运轨道500中，所述货运车体100上表面中心设置有球形支撑座102，所述货运架体400底部支撑在球形支撑座102上，所述重心调节机构200包括有陀螺仪、重力传感器203和升降调节机构204，升降调节机构204底部固定在货运车体100上表面处且其顶部不与货运架体400连接，所述PLC控制器300设置在货运车体100的侧边，重心调节机构200与PLC控制器300连接，所述货运架体400的底板为矩形面板，其四周设置有货物围挡401，所述重心调节机构200能够将装满货物的货运架体400的重心调节平衡。
采用上述设置，球形支撑座102能够让货运架体400适当倾斜，提醒工作人员货物偏载的同时，能够提供一个足够的倾斜幅度让升降调节机构204调整货物的重心位置，达到了智能控制货物平衡的技术效果，同时应用了陀螺仪的高精度，能够大大提高重心偏移计算的精度，使PLC控制器300的控制更为精确。
如图3所示，所述陀螺仪包括第一陀螺仪201和第二陀螺仪202，所述第一陀螺仪201设置在货运架体400侧面，用于测量货运架体400的倾斜角度，所述第二陀螺仪202设置在货运车体100的侧面，用于测量货运车体100的倾斜角度。
采用上述设置，在当货运车体100所处地面本身具有一定倾斜度时，也能获取该倾斜数据，从而控制货运架体400的重心位置更为稳定。
如图4所示，所述重力传感器203设置有四个，分别设置在货运架体400的底板上表面四角处，分别用于测量货运架体400的底板上表面四角处中的货物重力并获取重力数据传输到PLC控制器300中。
采用上述设置，能够直观的获取货运架体400的偏移情况，且通过四角控制货运架体400更为平衡。
如图5所示，所述升降调节机构204为液压顶升器，所述液压顶升器设置有四个，分别对应于四个重力传感器203的位置而设置，当其未工作时，四个液压顶升器都下降到最小高度。
采用上述设置，能够提供货运架体400足够的倾斜幅度。
如图6所示，所述货运架体400的底板下表面对应四个液压顶升器的位置设置分别有四个限位槽402，当液压顶升器工作时，液压顶升器进入限位槽402对货运架体400进行顶升。
采用上述设置，液压顶升器顶升货运架体400时更加平稳，液压顶升器的顶部支点与货运架体400接触更为稳定。
如图7所示，所述限位槽402中设置有触碰行程开关403，所述液压顶升器顶部支点处设置有橡胶垫205，当液压顶升器未工作时，若工作人员在装货的过程中使其中一个液压顶升器的橡胶垫205触碰到触碰行程开关403，则PLC控制器300显示“严重偏载”，此时PLC不执行重力调节机构的计算与控制调节。
采用上述设置，避免了工作人员在装载货物时，货物因为严重偏载而导致货物倾翻对工作人员造成损伤的情况出现，并且提高了重力计算精度。
所述PLC控制器300控制重心调节机构200调节货运架体400重心的计算方法为：
从重力传感器203中获取的重力数据为
Figure 106996DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 913278DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 467668DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 317681DEST_PATH_IMAGE004
，其中，
Figure 781023DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 390996DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 295498DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 863883DEST_PATH_IMAGE004
分别为货运架体底板的四个对角点处的重力；
从第一陀螺仪201中获取的倾斜角度为θ，将该倾斜角度按货运架体400底板的两条对角线方向上分解成第一对角线倾斜角度α和第二对角线倾斜角度β，第一对角线倾斜角度α和第二对角线倾斜角度β分别与
Figure 221046DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 634710DEST_PATH_IMAGE003
所处货运架体400底板的对角线和
Figure 721615DEST_PATH_IMAGE007
、
Figure 70687DEST_PATH_IMAGE004
所处货运架体400底板的对角线对应；
则第一对角线需调整的角度γ为：
Figure 305360DEST_PATH_IMAGE008
；
第二对角线需调整的角度δ为：
Figure 631037DEST_PATH_IMAGE009
；
第一对角线和第二对角线上的升降调节机构204根据上述所需调整的角度γ、δ进行调节高度，四个升降调节机构204的顶部支点始终处于同一个平面中。
采用上述计算方法，仅通过两种数据即可计算出所需调整的角度γ、δ，大大减少PLC控制器300的计算量，提高重心调整效率。
本发明还提供了一种金属铸件车间材料货运系统的控制方法，包括以下步骤：
A、货物装载：工作人员装载货物，货运架体400根据工作人员装载的货物偏移情况绕球形支撑座102倾斜，当其倾斜到其中一个液压顶升器触碰到货运架体400底部的触碰行程开关403时，PLC控制器300显示“严重偏载”，此时PLC不执行重力调节机构的计算与控制调节，工作人员需将货运架体400上偏载的一侧的货物卸载到另一侧，时货运架体400底部的触碰行程开关403离开液压顶升器，PLC控制器300恢复正常工作；
B、货运架体400重心调节：工作人员装载完货物后，启动PLC控制器300开关，PLC控制器300首先获取第二陀螺仪202的倾斜数据，若第二陀螺仪202的倾斜数据为0时，直接获取重力数据和倾斜数据，按照预设的计算方式进行计算所需调整的角度γ、δ，控制对应的液压顶升器进行升降动作；若第二陀螺仪202的倾斜数据不为0时，调整水平控制面至绝对水平面，后续的计算方式按照调整后的水平控制面进行计算和升降控制；
C、运输过程货运架体400重心调节：若运输路径存在倾斜面时，当第二陀螺仪202的倾斜角度数据发生变化且变化超过5°时，PLC控制器300控制货运车体100停止行驶，并重新调整水平控制面至绝对水平，后续的计算方式按照调整后的水平控制面进行计算和升降控制，重心调节完成后，再重新启动货运车体100，继续货运工作。
采用上述控制方法，能够使货运车体100在行驶到倾斜路面时，时刻控制货物的重心位置，提高的货运过程的稳定性，从而降低了货物侧翻和危险威胁的事故发生。
本领域技术人员应该理解，本领域技术人员在结合现有技术以及上述实施例可以实现变化例，在此不做赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种金属铸件车间材料货运系统，其特征在于：包括货运车体、重心调节机构、PLC控制器、货运架体和货运轨道；所述货运车体底部设置有四个移动轮，四个移动轮限位在货运轨道中，所述货运车体上表面中心设置有球形支撑座，所述货运架体底部支撑在球形支撑座上，所述重心调节机构包括有陀螺仪、重力传感器和升降调节机构，升降调节机构底部固定在货运车体上表面处且其顶部不与货运架体连接，所述PLC控制器设置在货运车体的侧边，重心调节机构与PLC控制器连接，所述货运架体的底板为矩形面板，其四周设置有货物围挡，所述重心调节机构能够将装满货物的货运架体的重心调节平衡。
2.根据权利要求1所述的一种金属铸件车间材料货运系统，其特征在于，所述陀螺仪包括第一陀螺仪和第二陀螺仪，所述第一陀螺仪设置在货运架体侧面，用于测量货运架体的倾斜角度，所述第二陀螺仪设置在货运车体的侧面，用于测量货运车体的倾斜角度。
3.根据权利要求2所述的一种金属铸件车间材料货运系统，其特征在于，所述重力传感器设置有四个，分别设置在货运架体的底板上表面四角处，分别用于测量货运架体的底板上表面四角处中的货物重力并获取重力数据传输到PLC控制器中。
4.根据权利要求3所述的一种金属铸件车间材料货运系统，其特征在于，所述升降调节机构为液压顶升器，所述液压顶升器设置有四个，分别对应于四个重力传感器的位置而设置，当其未工作时，四个液压顶升器都下降到最小高度。
5.根据权利要求4所述的一种金属铸件车间材料货运系统，其特征在于，所述货运架体的底板下表面对应四个液压顶升器的位置设置分别有四个限位槽，当液压顶升器工作时，液压顶升器进入限位槽对货运架体进行顶升。
6.根据权利要求5所述的一种金属铸件车间材料货运系统，其特征在于，所述限位槽中设置有触碰行程开关，所述液压顶升器顶部支点处设置有橡胶垫，当液压顶升器未工作时，若工作人员在装货的过程中使其中一个液压顶升器的橡胶垫触碰到触碰行程开关，则PLC控制器显示“严重偏载”，此时PLC不执行重力调节机构的计算与控制调节。
7.根据权利要求6所述的一种金属铸件车间材料货运系统，其特征在于，所述PLC控制器控制重心调节机构调节货运架体重心的计算方法为：
从重力传感器中获取的重力数据为
Figure 981109DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 625717DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 285368DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 414736DEST_PATH_IMAGE004
，其中，
Figure 272970DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 963846DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 907531DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 342055DEST_PATH_IMAGE004
分别为货运架体底板的四个对角点处的重力；
从第一陀螺仪中获取的倾斜角度为θ，将该倾斜角度按货运架体底板的两条对角线方向上分解成第一对角线倾斜角度α和第二对角线倾斜角度β，第一对角线倾斜角度α和第二对角线倾斜角度β分别与
Figure 258058DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 978889DEST_PATH_IMAGE003
所处货运架体底板的对角线和
Figure 550816DEST_PATH_IMAGE007
、
Figure 648085DEST_PATH_IMAGE004
所处货运架体底板的对角线对应；
则第一对角线需调整的角度γ为：
Figure 684174DEST_PATH_IMAGE008
；
第二对角线需调整的角度δ为：
Figure 779886DEST_PATH_IMAGE009
；
第一对角线和第二对角线上的升降调节机构根据上述所需调整的角度γ、δ进行调节高度，四个升降调节机构的顶部支点始终处于同一个平面中。
8.一种基于权利要求7所述的一种金属铸件车间材料货运系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、货物装载：工作人员装载货物，货运架体根据工作人员装载的货物偏移情况绕球形支撑座倾斜，当其倾斜到其中一个液压顶升器触碰到货运架体底部的触碰行程开关时，PLC控制器显示“严重偏载”，此时PLC不执行重力调节机构的计算与控制调节，工作人员需将货运架体上偏载的一侧的货物卸载到另一侧，时货运架体底部的触碰行程开关离开液压顶升器，PLC控制器恢复正常工作；
B、货运架体重心调节：工作人员装载完货物后，启动PLC控制器开关，PLC控制器首先获取第二陀螺仪的倾斜数据，若第二陀螺仪的倾斜数据为0时，直接获取重力数据和倾斜数据，按照预设的计算方式进行计算所需调整的角度γ、δ，控制对应的液压顶升器进行升降动作；若第二陀螺仪的倾斜数据不为0时，调整水平控制面至绝对水平面，后续的计算方式按照调整后的水平控制面进行计算和升降控制；
C、运输过程货运架体重心调节：若运输路径存在倾斜面时，当第二陀螺仪的倾斜角度数据发生变化且变化超过5°时，PLC控制器控制货运车体停止行驶，并重新调整水平控制面至绝对水平，后续的计算方式按照调整后的水平控制面进行计算和升降控制，重心调节完成后，再重新启动货运车体，继续货运工作。
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