CN212424674U - 一种智能搬运设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能搬运设备，其送料装置自动化送料至进料区，视觉控制设备获取送料装置上的物料载体位置信息，进而自动化控制抓料装置抓取物料载体，抓料装置运输物料载体至置物装置，视觉控制设备获取物料载体上物料的位置信息，进而自动化控制码放装置将物料码放至物料传输装置。本实用新型提供的一种智能搬运设备能够完全替代人力大大提高了工作效率、工作精度，实现完全的无人化工作环境，降低用工成本，工作更加稳定安全。同时，本实用新型避免了工件搬运过程易产生磕碰，工件尺寸有较大限制，码放不整齐，分层不可控导致工件质量低的问题，达到更加理想的生产需求，更加一体化、智能化，是对以往生产方式的质的飞跃。

Description

一种智能搬运设备

技术领域

本实用新型涉及机械设计技术领域，特别涉及，一种智能搬运设备。

背景技术

随着加工企业生产发展的需要，劳动力市场人员紧缺、人力成本逐年攀升、不可预见的风险因素等为企业的生产带来了各种不必要的制约因素。能否减人增效，增加企业经济效益，同时保证生产质量，实现批量化、批次化生产，已经成为当今企业发展的一大难题。根据调研信息的掌握和了解，目前国内外企业生产模式，主要采取的工作方式包括，人工手动作业、震动上料、电磁网带上料。

人工手动作业方式由人工完成全部的作业，比如将需要热处理的工件零散放入料框中，用叉车或桁架车运送到热处理炉前，采用人工把料框中的物料码放到热处理炉上。该种工作方式为最原始作业方式，用工需求量大，且热处理炉需要7×24小时运行，工人的劳动强度极高，由于热处理炉温度很高还易发生重大安全事故。人工上料方式在国内最为普遍，随着人口红利的逐渐消失，企业的用工成本也逐年增加。震动上料方式噪音大，零件会产生磕碰，且对工件尺寸限制比较大。电磁网带上料方式码放的不整齐，分层不可控，热处理质量得不到保障。

着眼于现阶段的这些问题，亟待设计一款解决用工需求量大，用工成本逐年增加，工人的劳动强度高，且易发生重大安全事故，生产过程噪音大，零件易产生磕碰，工件尺寸有较大限制，码放不整齐，分层不可控，热处理质量得不到保障，工件质量低问题的设备。

实用新型内容

针对上述缺陷，本实用新型解决的技术问题在于，提供一种智能搬运设备，以解决现在技术所存在的用工需求量大，用工成本逐年增加，工人的劳动强度高，且易发生重大安全事故，生产过程噪音大，零件易产生磕碰，工件尺寸有较大限制，码放不整齐，分层不可控，热处理质量得不到保障，工件质量低的问题。

本实用新型提供了一种智能搬运设备，包括：

置物装置，设置于物料传送装置前；

码放装置，设置于所述置物装置与所述物料传送装置之间；

视觉控制设备，与所述码放装置电连接；

抓料装置，与所述视觉控制设备电连接，其上设有自适应抓取组件；

送料装置，设置于所述置物装置前的进料区，并且位于所述抓料装置抓取范围内。

优选地，所述抓料装置还包括：

驱动装置，与所述视觉控制设备电连接；

水平移动组件，设置于所述进料区，并与所述驱动装置连接；

升降组件，分别与所述水平移动组件、所述自适应抓取组件和所述驱动装置连接。

优选地，所述自适应抓取组件包括：

驱动件，与所述视觉控制设备电连接；

滑台，分别与所述驱动件和所述升降组件连接；

定位装置，设置于所述滑台上；

夹爪，与所述滑台连接。

优选地，所述滑台包括：

滑台架体，分别与所述驱动件和所述升降组件连接；

正反牙螺纹杆，与所述驱动件连接，并转动连接于所述滑台架体；

滑块，设有两个，分别与所述正反牙螺纹杆螺纹连接，其上设有所述夹爪。

优选地，所述水平移动组件包括：

支撑架，设有两个，分别放置于所述置物装置两侧；

水平滑块，分别与所述支撑架和所述驱动装置连接；

支撑轴，与所述水平滑块连接。

优选地，所述驱动装置包括：

齿条，分别设置于所述支撑架、所述支撑轴和所述升降组件上；

齿轮，与所述齿条啮合；

驱动器，与所述齿轮连接。

优选地，所述视觉控制设备包括：

工业摄像机，设置于所述置物装置上；

图像采集卡，与所述工业摄像机电连接；

处理器，分别与所述图像采集卡和所述码放装置电连接；

控制器，分别与所述处理器和所述抓料装置和所述码放装置电连接。

优选地，所述送料装置包括：

自动引导运输车，设置于所述进料区定位槽处，其上放置有所述物料载体；

物料载体，放置于所述自动引导运输车上。

优选地，所述处理器设有安全检测组件，所述安全检测组件进行撞击检测和运动范围限位。

优选地，该种智能搬运设备还包括：

防护围栏，设置于除所述视觉控制设备外的其余装置外围；

开关感应门，设置于所述防护围栏上，与所述视觉控制设备电连接。

由上述方案可知，本实用新型提供的一种智能搬运设备，其送料装置自动化送料至进料区，视觉控制设备获取送料装置上的物料载体位置信息，进而自动化控制抓料装置抓取物料载体，其上设置的自适应抓取组件可以抓取多种规格的物料载体，实用性更强，抓料装置运输物料载体至置物装置，视觉控制设备获取物料载体上物料的位置信息，自动化控制码放装置将物料码放至物料传输装置。置物装置便于码放装置对物料的获取和送料装置对物料载体的转移，码放装置、视觉控制设备、抓料装置和送料装置自动化进行物料状态信息分析与对物料进行抓取、转移和码放等一系列操作。本实用新型能够完全替代人力，实现完全的无人化工作环境，降低用工成本，工作更加稳定安全，工作节拍更快，可以达到更高的工作时长，实现全天负荷工作，除此之外，该种智能搬运设备大大提高工作效率、工作精度，避免了易产生磕碰，工件尺寸有较大限制，码放不整齐，分层不可控，热处理质量得不到保障，工件质量低的问题，零件生产过程噪音减小，工厂生产规范化，达到更加理想的生产需求，较之传统方式，更加一体化、智能化，是对以往生产方式的质的飞跃。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本实用新型实施例提供的智能搬运设备的结构示意图一；

图2为本实用新型实施例提供的智能搬运设备的结构示意图二；

图3为图2所示智能搬运设备的抓料装置的结构示意图；

图4为图3所示抓料装置的自适应抓取组件的结构示意图；

图5为图4所示自适应抓取组件的滑台的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的智能搬运设备视觉控制设备的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的智能搬运设备的布置位置示意图；

图8为本实用新型实施例提供的智能搬运设备的作业过程框图。

图1-8中：

1、抓料装置；2、送料装置；3、码放装置；4、置物装置；5、视觉控制设备；6、定位槽；7、网带；8、加热炉；9、防护围栏；10、开关感应门；11、水平移动组件；12、升降组件；13、自适应抓取组件；14、驱动装置；15、进料区；21、自动引导运输车；22、物料载体；51、工业摄像机；52、图像采集卡；53、处理器；54、控制器；111、支撑架；112、水平滑块；113、支撑轴；121、升降轴；122、固定件；131、滑台；132、定位装置；133、夹爪；134、驱动件；141、驱动器；142、齿条；221、空物料载体；1311、滑台架体；1312、滑块；1313、正反牙螺纹杆。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

请一并参阅图1至图8，现对本实用新型提供的一种智能搬运设备的一种具体实施方式进行说明。该种智能搬运设备包括，置物装置4、码放装置3、视觉控制设备5、抓料装置1和送料装置2，其中置物装置4设置于物料传送装置前；码放装置3设置于置物装置4与物料传送装置之间；视觉控制设备5与码放装置3电连接；抓料装置1与视觉控制设备5电连接；送料装置2设置于置物装置4前的进料区15，并且位于抓料装置1抓取范围内，其上设有个性化设计的物料载体22。码放装置3包括码放机械臂、关节机械臂，该结构属于本领域公知技术，送料装置2自动化送料至进料区15，视觉控制设备5获取送料装置2上的物料载体22位置信息，进而自动化控制抓料装置1抓取物料载体22，抓料装置1运输物料载体22至置物装置4，置物装置4包括金属杆和金属板焊接成的储料架、由气缸控制的置物升降台，视觉控制设备5获取物料载体22上物料的位置信息，进而自动化控制码放装置3将物料码放至物料传输装置，物料传输装置包括网带7，网带7将物料继续传送至加热炉8进行热处理。

置物装置4便于码放装置3对物料的获取和送料装置2对物料载体22的转移，码放装置3、视觉控制设备5、抓料装置1和送料装置2自动化进行物料状态信息分析与对物料进行抓取、转移和码放等一系列操作。本实用新型能够完全替代人力，实现完全的无人化工作环境，降低用工成本，工作更加稳定安全，工作节拍更快，可以达到更高的工作时长，实现全天负荷工作，除此之外，该种智能搬运设备大大提高工作效率、工作精度，避免了易产生磕碰，工件尺寸有较大限制，码放不整齐，分层不可控，热处理质量得不到保障，工件质量低的问题，零件生产过程噪音减小，工厂生产规范化，达到更加理想的生产需求，较之传统方式，更加一体化、智能化，是对以往生产方式的质的飞跃。

在本实施例中，抓料装置1包括，驱动装置14、水平移动组件11、升降组件12和自适应抓取组件13，其中驱动装置14与视觉控制设备5电连接；水平移动组件11设置于进料区15，并与驱动装置14连接；升降组件12分别与水平移动组件11和驱动装置14连接；自适应抓取组件13与升降组件12连接。升降组件12包括升降轴121和固定件122，升降轴121包括工字钢、方管，固定件122包括矩形方管或两金属板一边90度焊接，焊接处连有加强筋的结构，升降轴121穿过矩形方管上下移动，矩形方管内焊接或螺栓紧固连接的金属板，驱动装置14固定放置于该金属板上并与升降轴121连接。

视觉控制设备5处理后得到位置信息，控制各个驱动装置14准确运作，水平移动组件11上的驱动装置14控制水平移动组件11进行水平方向的运动，运动到送料装置2上方，升降组件12上的驱动装置14控制升降组件12在竖直方向的移动，到达物料所在位置，自适应抓取组件13收到指令进行物料载体22的抓取，进而将物料载体22运输至置物装置4，自适应抓取组件13能够承受较大的载荷，并且对不同的物料载体22尺寸有一定的适应性，且整个过程经过视觉控制设备5的控制，实现自动化运输物料载体22，并且精确控制运输过程，高效运输，避免磕碰。

在本实施例中，自适应抓取组件13包括，驱动件134、滑台131、定位装置132和夹爪133，其中驱动件134与视觉控制设备5电连接；滑台131分别与驱动件134和升降组件12连接；定位装置132设置于滑台131上；夹爪133与滑台131连接。定位装置132包括脉冲激光雷达、连续波激光雷达，驱动件134包括步进电机、伺服电机，夹爪133包括光杆或金属板。滑台131包括正反牙螺纹杆1313、滑台架体1311和滑块1312，其中滑台架体1311分别与驱动件134和升降组件12连接；正反牙螺纹杆1313与驱动件134连接，并转动连接于滑台架体1311；滑块1312设有两个，分别设置于正反牙螺纹杆1313正牙螺纹端和反牙螺纹端，其上设有夹爪133。滑台架体1311包括一长条矩形金属板两端固定连接两个方形金属板的结构组成的支架或者金属板和金属杆组合形成的支架。

滑台架体1311连接在升降组件12上，随升降组件12到达物料载体22所在位置，自适应抓取组件13中间位置安装的定位装置132进行物料载体22的二次定位及检测，定位装置132获取位置信息传递至视觉控制设备5，视觉控制设备5分析处理信息，控制驱动件134运作，驱动件134带动正反牙螺纹杆1313转动，正反牙螺纹杆1313转动带动滑块1312及滑块1312上连接的夹爪133移动到物料载体22适配的位置，两个夹爪133作为自适应抓取组件13的两个“手指”伸到物料载体22的底部或者卷边的地方并把物料载体22托举起来，自适应抓取物料载体22，并进行物料载体22的搬运。由于滑台131的两个滑块1312分别设置于正反牙螺纹杆1313正牙螺纹端和反牙螺纹端，具有相对运动的特点，即随着正反牙螺纹杆1313的正转/反转出现两个滑块1312相对/相背运动的运动状态，自适应抓取组件13的两个夹爪133(“手指”)的距离可以进行调节以适应不同物料载体22的尺寸，对物料载体22没有尺寸的限制，应用更广泛。

在本实施例中，水平移动组件11包括，支撑架111、水平滑块112和支撑轴113，其中支撑架111设有两个，分别放置于置物装置4两侧；水平滑块112分别与支撑架111和驱动装置14连接；支撑轴113与水平滑块112连接。支撑架111包括两金属杆和导轨组成的架体或导轨与两个三脚架连接组成的支架，支撑轴113包括工字钢或金属导轨，支撑架111固定放置于进料区15，水平滑块112设置于支撑架111上沿支撑架111方向滑动，支撑轴113连接在水平滑块112上，随水平滑块112的运动沿支撑架111方向滑动。

在本实施例中，驱动装置14包括，齿条142、齿轮和驱动器141，其中齿条142设置于支撑架111、支撑轴113和升降组件12上；齿轮与齿条142啮合；驱动器141与齿轮连接。驱动器141包括步进电机、伺服电机，驱动器141运作带动与其连接的齿轮转动，齿轮带动与其啮合的齿条142移动，每组驱动装置14齿条142的一端与运动件连接，运动件包括升降组件12的升降轴121、支撑轴113或升降组件12，齿条142另一端自由，齿条142中间位置啮合有齿轮，齿条142移动推动运动件移动。

支撑轴113方向为X轴方向，升降轴121方向为Z轴方向，与X轴Z轴垂直方向为Y轴方向，则支撑轴113在支撑架111上的驱动装置14驱动下沿Y轴方向前后移动，升降组件12在支撑轴113上的驱动装置14驱动下沿X轴左右移动，升降轴121在升降组件12上的驱动装置14的驱动下沿Z轴上下移动。三轴均采用高精度齿轮齿条142的传动形式保证了精度和速度。Y轴的支撑架111起到为其余两轴支撑的作用，采用双导轨双电机的传动形式，X轴的支撑轴113两端安装在支撑架111两个水平滑块112上，Z轴采用升降轴121的设计这样在抓取物料载体22的时候会避免干涉问题。

在本实施例中，视觉控制设备5包括，工业摄像机51、图像采集卡52、处理器53和控制器54，其中工业摄像机51设置于置物装置4上；图像采集卡52与工业摄像机51电连接；处理器53分别与图像采集卡52和码放装置3电连接；控制器54分别与处理器53、抓料装置1和码放装置3电连接。视觉控制设备5有效的避免了物料载体22中的物料码放位置出现偏差或者物料载体22破损，导致抓料装置1或码放装置3上料的失败，进而影响整个生产进程的问题。

具体的是，定位装置132首先获取位置信息，将位置信息传递至处理器53，处理器53包括工控机、PC(Personal Computer)机将获取的信息进行处理分析，得出控制抓料装置1的控制信息，将控制信息传输至控制器54，控制器54包括PLC控制器、运动控制器控制与其连接的驱动器141或驱动件134，最终控制抓料装置1抓取物料载体22，并将其运输至置物装置4，定位装置132进行二次定位并将其位置信息传递至处理器53。工业摄像机51包括工业CCD(charge coupled device)相机、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)相机，工业摄像机51获取置物装置4上的物料及物料载体22的图像及位置信息，并将该信息传送至图像采集卡52，图像采集卡52包括外置采集卡、内置板卡接收存储信息，并将信息传递至处理器53，处理器53将获取的信息进行处理分析，得出控制码放装置3的控制信息，将控制信息传输至控制器54，控制器54控制与其连接的送料装置2进行物料的精确获取及码放，之后空物料载体221再次由抓料装置1抓取先放置于运输车21一侧，待装有物料的物料载体22全部码放至置物装置4后，再依次将空物料载体221码放回运输车21。视觉控制设备5实时地检测物料载体22中物料的状态，并控制抓料装置1或码放装置3进行适当的调整，提高了该种智能搬运设备自动上料的适应性。

在本实施例中，送料装置2包括自动引导运输车21和物料载体22，其中自动引导运输车21，设置于进料区15定位槽6处；物料载体22设置于运输车21上。送料装置2上设置的个性化物料载体22可以将物料相互之间隔离放置，避免运输过程中产生相互碰撞，导致最终加工出的零件质量过低的问题，自动引导运输车21包括AGV(Automated Guided Vehicle)装备有电磁或光学等自动导引装置的运输车，物料载体22为特定装载物料的料框或普通金属框架，装有装满物料的物料载体22的自动引导运输车21自动行驶至进料区15，到达进料区15后自动引导运输车21卡在定位槽6处，定位槽6包括具有斜坡的与运输车21车轮相匹配的凹槽或弧形凸台，抓料装置1将物料载体22传送至置物装置4，码放装置3将置物装置4上物料载体22中的工件按照要求的码放形式进行码放，空物料载体221被送回至自动引导运输车21，自动引导运输车21自动行驶返回，继续装载物料。

在本实施例中，处理器53设有安全检测组件，安全检测组件进行撞击检测和运动范围限位。码放装置3虽然负载较小，但由于运动速度比较高，仍然需要一定的安全防护措施，采用安全检测组件进行运动范围限位，即在安全检测组件中设置限定每个轴运动范围的数值，确保码放装置3不会运动到工作空间以外。安全检测组件的撞击检测能力具体实施方式即通过实时检测电机的输出力矩并判断有无异常来确保码放装置3一旦产生撞击后能够及时自动停机，24小时实时高效的进行安全监控，避免了人工监测工作强度大的问题，有效的保障工作过程中操作员的安全。

在本实施例中，该种智能搬运设备还包括防护围栏9和开关感应门10，其中防护围栏9设置于除视觉控制设备5外的其余装置外围；开关感应门10设置于防护围栏9上，与视觉控制设备5电连接。由于抓料装置1在高速大负载下工作时存在一定的危险性，因此要规定抓料装置1在工作时工作人员严禁站在进料区15内。为了保证安全性，进料区15的四周安装有防护围栏9，防护围栏9的高度可以为1.2米。进料区15的正前方安装有开关感应门10，只有抓料装置1在不工作的情况下，才能打开开关感应门10以进行AGV将运输车21推入进料区15或者回收运输车21及空物料载体221的工作。

实施例2

作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请一并参阅图1至图8，本实施例智能搬运设备的结构与实施例1基本相同，其不同之处在于水平移动组件11包括布置于地面的滑轨，两个带滑轮的三脚架组成的支架和连接两支架的支撑轴113，支撑轴113上连接升降组件12，支架连接驱动装置14，驱动装置14驱动支架沿滑轨移动，移动到相应位置驱动器141驱动其余组件进行物料载体22的抓取，抓取后驱动器141驱动支架移动运输物料载体22到相应位置。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种智能搬运设备，其特征在于，包括：

置物装置(4)，设置于物料传送装置前；

码放装置(3)，设置于所述置物装置(4)与所述物料传送装置之间；

视觉控制设备(5)，与所述码放装置(3)电连接；

抓料装置(1)，与所述视觉控制设备(5)电连接，其上设有自适应抓取组件(13)；

送料装置(2)，设置于所述置物装置(4)前的进料区(15)，并且位于所述抓料装置(1)抓取范围内。

2.根据权利要求1所述的一种智能搬运设备，其特征在于，所述抓料装置(1)还包括：

驱动装置(14)，与所述视觉控制设备(5)电连接；

水平移动组件(11)，设置于所述进料区(15)，并与所述驱动装置(14)连接；

升降组件(12)，分别与所述水平移动组件(11)、所述自适应抓取组件(13)和所述驱动装置(14)连接。

3.根据权利要求2所述的一种智能搬运设备，其特征在于，所述自适应抓取组件(13)包括：

驱动件(134)，与所述视觉控制设备(5)电连接；

滑台(131)，分别与所述驱动件(134)和所述升降组件(12)连接；

定位装置(132)，设置于所述滑台(131)上；

夹爪(133)，与所述滑台(131)连接。

4.根据权利要求3所述的一种智能搬运设备，其特征在于，所述滑台(131)包括：

滑台架体(1311)，分别与所述驱动件(134)和所述升降组件(12)连接；

正反牙螺纹杆(1313)，与所述驱动件(134)连接，并转动连接于所述滑台架体(1311)；

滑块(1312)，设有两个，分别设置于所述正反牙螺纹杆(1313)的正牙螺纹端和反牙螺纹端，其上设有所述夹爪(133)。

5.根据权利要求4所述的一种智能搬运设备，其特征在于，所述水平移动组件(11)包括：

支撑架(111)，设有两个，分别放置于所述置物装置(4)两侧；

水平滑块(112)，分别与所述支撑架(111)和所述驱动装置(14)连接；

支撑轴(113)，与所述水平滑块(112)连接。

6.根据权利要求5所述的一种智能搬运设备，其特征在于，所述驱动装置(14)包括：

齿条(142)，分别设置于所述支撑架(111)、所述支撑轴(113)和所述升降组件(12)上；

齿轮，与所述齿条(142)啮合；

驱动器(141)，与所述齿轮连接。

7.根据权利要求6所述的一种智能搬运设备，其特征在于，所述视觉控制设备(5)包括：

工业摄像机(51)，设置于所述置物装置(4)上；

图像采集卡(52)，与所述工业摄像机(51)电连接；

处理器(53)，分别与所述图像采集卡(52)和所述码放装置(3)电连接；

控制器(54)，分别与所述处理器(53)和所述抓料装置(1)和所述码放装置(3)电连接。

8.根据权利要求7所述的一种智能搬运设备，其特征在于，所述送料装置(2)包括：

自动引导运输车(21)，设置于所述进料区(15)定位槽(6)处；

物料载体(22)，放置于所述自动引导运输车(21)上。

9.根据权利要求8所述的一种智能搬运设备，其特征在于，所述处理器(53)设有安全检测组件，所述安全检测组件进行撞击检测和运动范围限位。

10.根据权利要求9所述的一种智能搬运设备，其特征在于，该种智能搬运设备还包括：

防护围栏(9)，设置于除所述视觉控制设备(5)外的其余装置外围；

开关感应门(10)，与所述防护围栏(9)连接，与所述视觉控制设备(5)电连接。

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