CN207890457U - 一种三轴机械手自动存取冷库 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种三轴机械手自动存取冷库，包括冷库库体、冷库门、冷库库体中的货架及冷库控制系统，其特点是：冷库还包括三轴机械手和控制系统，货架为至少设置二排阵列式的自动存取货架，在二排自动存取货架之间的地面上隔距设置二根与货架平行的导轨，三轴机械手可在自动存取货架长度和高度两个方向移动。三轴机械手的取货机构上设置有可伸缩的托盘实现朝向两侧自动存取货架的伸缩，将货物托取。取货机构上设置有接近传感器，货架的各个存货单元上均设置有接近传感器的感应器，用来判断三轴机械手对取货单元的定位是否准确。三轴机械手结构设计合理，使机械手在冷库的低温结霜环境下能稳定可靠运行，替代工人实现自动存取。

Description

一种三轴机械手自动存取冷库

技术领域

本实用新型属于制冷技术和机械自动化领域，涉及冷库的改进，尤其是需要频繁存取的生物制品冷库的改进，具体说是一种三轴机械手自动存取冷库。

背景技术

低温冷库内存储货物量大，频繁开闭冷库门会导致库内的温湿度及压力不稳定，影响储存物品的质量，当冷库内储存的是血浆一类的生物制品时，频繁开闭冷库门会导致生物制品变质报废；而且低温环境下长期作业会对工作人员的身体健康状况不利；传统冷库的人行通道较宽，冷库利用率低。

目前，虽然仓储自动化已被广泛采用，机器人替代了工人的繁重劳动，但是，冷库的低温环境使机械手的机械结构、运动机构、控制系统、传感识别系统的性能均发生变化。例如：导轨表面凝露、结霜导致滑块无法转动，进而导致机械手伺服系统过载报警；低温下金属货架及机械手框架发生变形，导致工位的空间坐标发生变化，机械手定位时位置发生偏移，不能取到货物，且容易发生碰撞，等一系列问题。

如何改进冷库，实现冷库自动化是制冷行业亟待解决的问题，目前低温冷库亟待改进的主要问题是：避免冷库结霜凝露和提供能够在低温环境下正常工作的机械手。

发明内容

本实用新型为解决现有技术存在的上述问题，提供一种三轴机械手自动存取冷库，使机械手在冷库的低温结霜环境下能稳定可靠运行，替代工人实现自动存取，同时也提高冷库利用率。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种三轴机械手自动存取冷库，包括冷库库体、冷库门、冷库库体中的货架及冷库控制系统，其特征在于，所述冷库库体内还设置有三轴机械手，所述的三轴机械手包括底板、固定在底板上的立柱、取货机构及伺服控制系统；所述冷库库体中的货架至少包括二排阵列式的自动存取货架，在相邻两排所述自动存取货架之间的地面上隔距设置二根与自动存取货架平行的导轨，在所述三轴机械手的底板的底部设置二组滑块，通过二组所述滑块分别与二根所述导轨配合，使三轴机械手安装在所述导轨上，且所述导轨作为所述三轴机械手的X向移动轴，使三轴机械手可在所述伺服控制系统的控制下沿所述自动存取货架的长度方向移动；

所述立柱上设置沿其上下移动的托架，所述三轴机械手的取货机构安装所述托架上，所述立柱作为三轴机械手的Z向移动轴载体,使所述取货机构在伺服控制系统的控制下沿所述自动存取货架的高度方向移动；

所述的取货机构上设置有可伸缩的托盘，在所述伺服控制系统的控制下实现朝向两侧的所述自动存取货架的Y向伸缩，从而将自动存取货架上的货物托取。

对上述技术方案的改进：在所述的取货机构朝向自动存取货架的两端各安装有接近传感器，在自动存取货架的各个存货单元上均安装有所述接近传感器的感应器；在所述托盘朝向所述自动存取货架的两端各安装有漫反射光电传感器，所述的三轴机械手设置一个物理零点位置，在所述的冷库控制系统中建立有所述自动存取货架各个存货单元的X、Y、Z三轴相对于所述物理零点位置的空间坐标。

对上述技术方案的进一步改进：所述的三轴机械手的立柱为一门型框架，其底部固定在底板上，所述门型框架上对称设置有二根Z轴导轨，所述Z轴导轨上设置有Z轴滑块，所述的托架与所述Z轴滑块连接，所述取货机构安装在托架上。

对上述技术方案的进一步改进：所述的三轴机械手的伺服控制系统包括X轴伺服电机、Z轴伺服电机和托盘的伸缩伺服电机，所述X轴伺服电机固定在所述底板上，所述Z轴伺服电机固定在所述托架上，所述托盘伸缩伺服电机固定在所述取货机构上，所述的X、Y、Z三个轴向的伺服传动系统均为齿轮齿条传动。

对上述技术方案的进一步改进：在所述的门型框架背向取货机构的一面设置有加强梁架，所述加强梁架的底部固定在所述底板上；所述的X、Y二个轴向的伺服传动系统分别设置有加强型的X轴拖链和Z轴拖链，所述冷库库体中使用的线缆均放置于所述X轴拖链和Z轴拖链中，所述X轴拖链设置在所述底板的下面，所述Z轴拖链固定在所述加强梁架和托架上。

对上述技术方案的进一步改进：所述的导轨为V型导轨，所述的滑块为V型滚轮滑块，在二根所述导轨的两端部均设置有挡块，二根所述的导轨分别固定在二两根铝型材上，所述铝型材固定在所述冷库库体内的地面上。

对上述技术方案的进一步改进：所述的冷库门为密封型自动门，并设置在所述导轨一端的冷库库体上，在冷库门的门框上边缘设置有风幕，所述冷库门的控制端连接到所述冷库控制系统。

对上述技术方案的进一步改进：在所述冷库库体的一侧设置手动存取货架和手动库门。

本实用新型与现有技术相比的优点和积极效果是：

1、本实用新型在冷库内安装三轴机械手代替人工取货，运行通道相较于传统冷库更窄，货架更高，冷库的利用率更高。冷库门为密封的自动门，并安装有风幕，减少了冷库与外界的热质交换，有利于保证冷库内部的温湿度恒定；

2、本实用新型的三轴机械手采用V型导轨和滚轮，在低温下运行时V型滚轮可将轨道上的霜挤掉，不会影响机械手的正常运行，提高了三轴机械手的稳定性；

3、本实用新型的三轴机械手采用接近传感器来检测定位是否准确，对每一个存货单元的空间坐标进行判断，相比较于光电传感器，接近传感器不会因表面凝霜产生信号干扰，运行更加稳定；

4、本实用新型的冷库控制系统可以建立数据库，每一次存取的信息都将存入数据库中，生成日志文件，使得货物管理更加准确并具有可追溯性，也有利于将货架按货物类型进行分区管理。

5、本实用新型还设置了手动存取货架和手动库门，当遇到停电等突发状况时能够人工存取货物。

附图说明

图1是本实用新型一种三轴机械手自动存取冷库的平面结构示意图；

图2是本实用新型一种三轴机械手自动存取冷库的立面结构示意图；

图3是本实用新型一种三轴机械手自动存取冷库的三轴机械手的立体结构示意图；

图4是本实用新型一种三轴机械手自动存取冷库的三轴机械手的俯视图；

图5是本实用新型一种三轴机械手自动存取冷库的三轴机械手的底板与导轨的连接示意图。

图中：1-库体、2-自动存取货架、3-自动库门、4-导轨、4.1-挡块、4.2-铝型材、5-三轴机械手、5.11-底板、5.12-滑块、5.13-X轴伺服电机、5.14-X轴拖链、5.21-立柱、5.22-Z轴导轨、5.23-Z轴滑块、5.24-托架、5.25-Z轴伺服电机、5.26-Z轴拖链、5.3-取货机构、5.31-托盘、5.32-接近传感器、5.33-漫反射光电传感器、5.4-加强梁架、6-手动存取货架、7-货物、8-手动库门。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细描述：

参见图1-图5，本实用新型一种三轴机械手自动存取冷库的实施例，包括冷库库体1、冷库门3、冷库库体1中的货架2及冷库控制系统。在所述冷库库体1内还设置有三轴机械手5，三轴机械手5包括底板5.11、固定在底板5.11上的立柱5.12、取货机构5.3及伺服控制系统。上述冷库库体1中的货架2至少包括二排阵列式的自动存取货架2，在相邻两排所述自动存取货架2之间的地面上隔距设置二根与自动存取货架2平行的导轨4。在三轴机械手5的底板5.11的底部设置二组滑块5.12，通过二组滑块5.12分别与二根导轨4配合，使三轴机械手5安装在所述导轨4上。导轨4作为三轴机械手5的X向移动轴，使三轴机械手5可在伺服控制系统的控制下沿自动存取货架2的长度方向移动。

上述立柱5.21上设置沿其上下移动的托架5.24，三轴机械手5的取货机构5.3安装托架5.24上，立柱5.21作为三轴机械手5的Z向移动轴载体,使取货机构5.3在伺服控制系统的控制下沿自动存取货架2的高度方向移动。

上述取货机构5.3上设置有可伸缩的托盘5.31，在所述伺服控制系统的控制下实现朝向两侧的所述自动存取货架2的Y向伸缩，从而将自动存取货架2上的货物托取。

进一步地：参见图4，在上述的取货机构5.3朝向自动存取货架2的两端各安装有接近传感器5.32，在自动存取货架2的各个存货单元上均安装有接近传感器5.32的感应器，用来判断三轴机械手5对存货单元的定位是否准确；通常，各个存货单元上均安装二个接近传感器5.32的感应器，以便定位是否到达存货单元的正中心，使托盘5.13能够顺利托取货物。

在托盘5.31朝向自动存取货架2的两端各安装有漫反射光电传感器5.33，用来当三轴机械手5每运动到一个存货单元时，首先判断是否在此位置存在一个货箱，再决定下一步动作。

实际实施时，为上述三轴机械手5设置一个物理零点位置，在上述冷库控制系统中建立有自动存取货架2各个存货单元的X、Y、Z三轴相对于所述物理零点位置的空间坐标。这样，三轴机械手5可以根据自动存取货架2上存货单元的坐标从零点开始向X、Y、Z三个轴向移动相应距离找到存货单元位置。

具体而言：参见图3，上述的三轴机械手5的立柱5.12为一门型框架，其底部固定在底板5.11上，在门型框架5.12上对称设置有二根Z轴导轨5.22，在 Z轴导轨5.22上设置有Z轴滑块5.23，将托架5.24与Z轴滑块5.23连接，将取货机构5.3安装在托架5.24上。

上述三轴机械手5的伺服控制系统包括X轴伺服电机5.13、Z轴伺服电机5.25和托盘5.31的伸缩伺服电机，将X轴伺服电机5.13固定在底板5.11上，将Z轴伺服电机5.25固定在托架5.24上，将托盘伸缩伺服电机固定在取货机构5.3上，上述的X、Y、Z三个轴向的伺服传动系统均为齿轮齿条传动。

在上述的门型框架5.12背向取货机构5.3的一面设置有加强梁架5.4，将加强梁架5.4的底部固定在底板5.11上。

参见图3， X、Y二个轴向的伺服传动系统分别设置有加强型的X轴拖链5.14和Z轴拖链5.26，将冷库库体1中使用的线缆均放置于X轴拖链5.14和Z轴拖链5.26中，将X轴拖链5.14设置在底板5.11的下面，将Z轴拖链5.26固定在加强梁架5.4和托架5.24上。优选地，X轴拖链5.14和Z轴拖链5.26弯曲半径为150mm的。在实际实施时，上述的X、Y、Z三个轴向的伺服传动系统均可采用齿轮齿条传动。

参见图1和图4，上述导轨4为V型导轨，所述的滑块5.12为V型滚轮滑块，在低温下运行时V型滚轮可将V型轨道上的霜挤掉，不会影响机械手的正常运行。在二根导轨4的两端部均设置有挡块4.1，为了防止导轨4变形，二根导轨4分别固定在二两根铝型材4.2上，铝型材4.2固定在冷库库体1内的地面上。

上述冷库门3为密封型自动门，并设置在所述导轨4一端的冷库库体1上，在冷库门3的门框上边缘设置有风幕，冷库门3的控制端连接到上述冷库控制系统。这样三轴机械手5存取货物可直接在自动库门3处实施交接，工作人员不必进入冷库。当自动库门3开启时启动风幕工作，可减少冷库与外界的热质交换，有利于保证冷库内部的温湿度恒定。

在图1所示的实施例中，在冷库库体1的一侧设置了若干个手动存取货架6和手动库门8，当遇到停电等突发状况时能够人工存取货物。

上述冷库控制系统除三轴的伺服控制系统外还包括计算机控制系统，用来建立数据库，将每一次存取的信息存入数据库中，生成日志文件，使得货物管理更加准确并具有可追溯性。上述三轴的伺服控制系统通常采用PLC控制器。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本实用新型的实质范围内所作出的变化、改型、添加或替换，也属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种三轴机械手自动存取冷库，包括冷库库体、冷库门、冷库库体中的货架及冷库控制系统，其特征在于，所述冷库库体内还设置有三轴机械手，所述的三轴机械手包括底板、固定在底板上的立柱、取货机构及伺服控制系统；所述冷库库体中的货架至少包括二排阵列式的自动存取货架，在相邻两排所述自动存取货架之间的地面上隔距设置二根与自动存取货架平行的导轨，在所述三轴机械手的底板的底部设置二组滑块，通过二组所述滑块分别与二根所述导轨配合，使三轴机械手安装在所述导轨上，且所述导轨作为所述三轴机械手的X向移动轴，使三轴机械手可在所述伺服控制系统的控制下沿所述自动存取货架的长度方向移动；

所述立柱上设置沿其上下移动的托架，所述三轴机械手的取货机构安装所述托架上，所述立柱作为三轴机械手的Z向移动轴载体,使所述取货机构在伺服控制系统的控制下沿所述自动存取货架的高度方向移动；

所述的取货机构上设置有可伸缩的托盘，在所述伺服控制系统的控制下实现朝向两侧的所述自动存取货架的Y向伸缩，从而将自动存取货架上的货物托取。

2.按照权利要求1所述的三轴机械手自动存取冷库，其特征在于，在所述的取货机构朝向自动存取货架的两端各安装有接近传感器，在自动存取货架的各个存货单元上均安装有所述接近传感器的感应器；在所述托盘朝向所述自动存取货架的两端各安装有漫反射光电传感器，所述的三轴机械手设置一个物理零点位置，在所述的冷库控制系统中建立有所述自动存取货架各个存货单元的X、Y、Z三轴相对于所述物理零点位置的空间坐标。

3.按照权利要求1或2所述的三轴机械手自动存取冷库，其特征在于，所述的三轴机械手的立柱为一门型框架，其底部固定在底板上，所述门型框架上对称设置有二根Z轴导轨，所述Z轴导轨上设置有Z轴滑块，所述的托架与所述Z轴滑块连接，所述取货机构安装在托架上。

4.按照权利要求1或2所述的三轴机械手自动存取冷库，其特征在于，所述的三轴机械手的伺服控制系统包括X轴伺服电机、Z轴伺服电机和托盘的伸缩伺服电机，所述X轴伺服电机固定在所述底板上，所述Z轴伺服电机固定在所述托架上，所述托盘伸缩伺服电机固定在所述取货机构上，所述的X、Y、Z三个轴向的伺服传动系统均为齿轮齿条传动。

5.按照权利要求3所述的三轴机械手自动存取冷库，其特征在于，所述的三轴机械手的伺服控制系统包括X轴伺服电机、Z轴伺服电机和托盘的伸缩伺服电机，所述X轴伺服电机固定在所述底板上，所述Z轴伺服电机固定在所述托架上，所述托盘伸缩伺服电机固定在所述取货机构上，所述的X、Y、Z三个轴向的伺服传动系统均为齿轮齿条传动。

6.按照权利要求5所述的三轴机械手自动存取冷库，其特征在于，在所述的门型框架背向取货机构的一面设置有加强梁架，所述加强梁架的底部固定在所述底板上；所述的X、Y二个轴向的伺服传动系统分别设置有加强型的X轴拖链和Z轴拖链，所述冷库库体中使用的线缆均放置于所述X轴拖链和Z轴拖链中，所述X轴拖链设置在所述底板的下面，所述Z轴拖链固定在所述加强梁架和托架上。

7.按照权利要求1或2所述的三轴机械手自动存取冷库，其特征在于，所述的导轨为V型导轨，所述的滑块为V型滚轮滑块，在二根所述导轨的两端部均设置有挡块，二根所述的导轨分别固定在二两根铝型材上，所述铝型材固定在所述冷库库体内的地面上。

8.按照权利要求6所述的三轴机械手自动存取冷库，其特征在于，所述的导轨为V型导轨，所述的滑块为V型滚轮滑块，在二根所述导轨的两端部均设置有挡块，二根所述的导轨分别固定在二两根铝型材上，所述铝型材固定在所述冷库库体内的地面上。

9.按照权利要求1或2所述的三轴机械手自动存取冷库，其特征在于，所述的冷库门为密封型自动门，并设置在所述导轨一端的所述冷库库体上，在冷库门的门框上边缘设置有风幕，所述冷库门的控制端连接到所述冷库控制系统。

10.按照权利要求1或2所述的三轴机械手自动存取冷库，其特征在于，在所述冷库库体的一侧设置手动存取货架和手动库门。