WO2022047897A1

WO2022047897A1 - 一种单件分离系统

Info

Publication number: WO2022047897A1
Application number: PCT/CN2020/120832
Authority: WO
Inventors: 孙炳洙
Original assignee: 上海宝羽自动化系统设备有限公司; 孙炳洙
Priority date: 2020-09-03
Filing date: 2020-10-14
Publication date: 2022-03-10
Also published as: KR20230054842A; CN112173584A

Abstract

一种单件分离系统，包括依次设置的分散装置（18）、分离单元（21）、排列装置（19）、分流装置（20），分离单元（21）包括若干矩阵排列的分离机，分离机包括驱动系统、输送带（6）、主体支架（1），主体支架（1）的至少一侧设有驱动系统和输送带（6）；驱动系统包括驱动滚筒（2）、驱动电机（7）、电机座（12）和若干从动滚筒（5），电机座（12）为套筒结构，驱动电机（7）安装在电机座（12）内，驱动电机（7）和驱动滚筒（2）传动连接；驱动滚筒（2）套设在电机座（12）外侧，轴承（15）设置在电机座（12）和驱动滚筒（2）之间；输送带（6）依次绕过驱动滚筒（2）和从动滚筒（5）。该单件分离系统可以提升包裹单件分离的精度和快速分流，降低成本，提升设备使用寿命。

Description

一种单件分离系统

技术领域

本发明涉及传输设备领域，具体涉及一种单件分离系统。

背景技术

传送带应用在物流、流水线作业、自动化生产等较多领域，借助动力源驱动传送带将传送带上的物品输送至不同位置。其中，伴随网购的发展，快递、物流行业的业务量急剧增加，每天都要处理大量的包裹，大量的包裹堆积在一起并不方便操作，传统的方法为人力将堆积包裹进行分拣，任务量较为繁重。由此，用于将堆积的包裹进行分件的设备应运而生，通过机器代替人力进行分件，大大减轻了人员的负担。

现有技术如申请号为201911168246.9的发明专利公开了一种并排包裹的分离装置及其方法，采取先分散拉开包裹之间的距离，再应用图像识别算法进行拍照识别相邻包裹间的位置关系，以针对性地对包裹进行分离和单队列输送，其中，其分离时依靠分离装置实现，分离装置通过呈矩阵排列的分离皮带机实现，每一台分离皮带机单独地通过伺服电机驱动，通过图像识别算法对比识别出位置靠前的包裹，提升其所在位置分离皮带机的电机转速，位置靠后的包裹所在位置的分离皮带机电机转速变慢或者停止转动，通过不同的传输速度，将堆积的包裹分离开来。

该专利申请中的分离皮带机包含24条呈矩阵排列的小皮带机组成，每一条小皮带机由一台伺服系统驱动，每个小皮带机包括由伺服减速机和带轮驱动的输送带；在两侧带轮之间设有涨紧带，涨紧带依次连接驱动滚动、安装于涨紧曲柄轴上的涨紧滚筒、以及涨紧柄和弹簧。

该类分离皮带机的皮带的宽度较宽，对于体积较小的包裹而言难以实现单件分离，极易发生多个小型的包裹出现在同一个皮带机上；伺服电机的成本也相对较高，且结构布局不够紧凑。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种单件分离系统，提升单件分离的精度，实现包裹的精准分离，本发明的技术目的是通过以下技术方案实现的：

一种单件分离系统，包括依次设置的分散装置、分离单元、排列装置，分离单元包括若干矩阵排列的分离机，分离机包括驱动系统、输送带、主体支架，主体支架的至少一侧设有驱动系统和输送带；驱动系统包括驱动滚筒、驱动电机、电机座和若干从动滚筒，从动滚筒水平安装在主体支架上端的一侧，电机座为套筒结构，电机座安装在从动滚筒下方的主体支架一侧，驱动电机安装在电机座内，驱动电机和驱动滚筒传动连接；驱动滚筒套设在电机座外侧，电机座外侧设有轴承，轴承设置在电机座和驱动滚筒之间；输送带依次绕过驱动滚筒和从动滚筒。

进一步地，输送带沿分流单元输送方向按照4排×7列排布。

进一步地，驱动滚筒内还设有减速器、涨套，驱动电机依次连接减速器和涨套，减速器和驱动滚筒内侧壁之间通过涨套连接。

进一步地，其结构还包括用以张紧输送带的输送带自动张紧装置，输送带自动张紧装置设置在输送带一侧的主体支架上。

进一步地，输送带自动张紧装置包括张紧滚筒、张紧滚筒轴、张紧短轴、张紧转臂、弹簧，张紧滚筒活动安装在张紧滚筒轴上，张紧滚筒轴连接固定在张紧短轴一端的轴心一侧，张紧转臂的一端垂直连接张紧短轴另外一端的轴心，弹簧拉伸连接在张紧转臂的另外一端，张紧短轴活动安装在主体支架上。

进一步地，主体支架上设有张紧短轴安装座，张紧短轴活动安装在张紧短轴安装座内，张紧短轴可相对张紧短轴安装座转动。

进一步地，张紧滚筒轴和张紧转轴之间还设有张紧曲柄连接块，张紧曲柄连接块连接固定在张紧短轴的轴心一侧，张紧转轴活动安装在张紧曲柄连接块上。

进一步地，主体支架上还设有弹簧固定轴，弹簧一端连接张紧转臂，弹簧另外一端连接弹簧固定轴。

进一步地，该系统还包括分流装置，分流装置设置在排列装置后端。

进一步地，上述的驱动电机为步进电机。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

1、将电机安装在电机座内，再将驱动滚筒安装在电机座的套筒外侧，可以缩短输送带的宽度，提升单件分离时的分离精度，能够适应体积较小的包裹及无规则形状的包裹的准确输送和分拣，此外使得结构上更加紧凑合理。

2、电机座外部轴承的设置，保证驱动滚动相对电机座转动时更加平稳。

3、将伺服电机变为步进电机，降低了生产成本。

4、自动张紧装置的设置，实现了输送带的自动调节，保持输送带在工作过程中始终保持张紧状态，保证输送带的稳定运行。

5、动力直接由步进电机传递至驱动滚筒，传动方式更加直接、可靠且传动磨耗较小，易于单独实施检修、调试作业，维护更加方便。

6、若干从动滚筒的设置，有效增大了输送带与输送带上端包裹之间的接触面积，提升了输送效率。

7、分流设备中传动杆上的磁环和传动轴之间通过磁力驱动，传动轴和驱动单元之间通过磁力驱动，通过非接触式的传动方式，减小了摩擦损耗，延长了设备的使用寿命，保证设备平稳运行，实现包括快递、包裹等快速的分流，提升工作效率。

附图说明

图1是本发明中的分离机结构示意图。

图2是本发明中的分离机前视图。

图3是本发明中的分离机后视图。

图4是本发明中的分离机的左侧透视图。

图5是本发明中的分离机组装立体图。

图6是本发明中的单件分离系统俯视图。

图7是本发明中的分流单元结构示意图。

图8是本发明中的分流单元剖面图。

图9是本发明中的分流模组俯视图。

图10是本发明中的分流模组前视图。

图中，1、主体支架；2、驱动滚筒；3、张紧滚筒；4、张紧滚筒轴；5、从动滚筒；6、输送带；7、步进电机；8、张紧短轴；9、张紧转臂；10、弹簧；11、弹簧固定轴；12、电机座；13、减速器；14、涨套；15、轴承；16、张紧曲柄连接块；17、张紧短轴安装座；18、分散装置；19、排列装置；20、分流装置；21、分离单元；22、固定座；23、摆轴连接座；24、传动轴；25、磁盘；26、传动杆；27、盖板；28、驱动轴；29、磁环；30、驱动轮；31、从动轮；32、摆轴连接孔；33、驱动轮开孔；34、从动轮开孔；35、工作台；36、关节轴承；37、转动连杆；38、防尘罩；39、第一驱动单元；40、矩形板；41、矩形板；42、圆弧槽；43、多楔轮。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的技术方案进行进一步描述：

一种新型平稳高精度分离模组，其特征在于，其结构包括依次设置的分散装置18、分离单元21、排列装置19、分流装置20，在分离单元21的前端设有分散装置18，分散装置18可以是散射皮带机，在分离单元21的后端设有排列装置19，排列装置19为斜向辊筒机，在排列装置19的后端设有分流装置20，传送方向为分散装置18到分流装置20，如图6所示。分离单元21由若干分离机组成，分离机包括驱动系统、输送带6、主体支架1、输送带自动张紧装置；分离机矩阵排列，使得输送带排布形成4排×7列的矩阵。

具体的驱动系统包括若干从动滚筒5、驱动滚筒2、步进电机7、电机座12，如图1-4所示：

主体支架1为立板，若干从动滚筒5水平安装在主体支架1上端的一侧，从动滚筒5水平设置，可自由转动；在从动滚筒5的下端，输送带6依次绕过若干从动滚筒5以及下端的驱动滚筒2，通过驱动滚筒2转动可以带动输送带6沿从动滚筒5移动。步进电机7安装在驱动滚筒 2的内部，在主体支架1上安装电机座12，电机座12为套筒式电机座，电机座12通过螺栓固定在主体支架1上，步进电机7固定在电机座12的套筒内，步进电机7的输出端依次连接减速器13、涨套14、驱动滚筒2，减速器13和驱动滚筒2的内侧壁之间通过涨套14连接，驱动滚筒2套设在电机座12的外侧，在电机座12的外侧面还安装有轴承15，本实施例中的轴承15均为深沟球轴承，轴承15设置在电机座12和驱动滚筒2之间，保证驱动滚动2转动时的稳定性，同时步进电机7安装在驱动滚筒2内，可以缩短驱动滚筒2的长度，也即可以减小驱动滚筒2上的输送带6的宽度，通过本申请的安装方式，可以将皮带宽度控制在不超过200mm。

为了保证输送带6运行的稳定性，在主体支架1上设置输送带自动张紧装置，输送带自动张紧装置包括张紧滚筒3、张紧滚筒轴4、张紧短轴8、张紧曲柄连接块16、张紧转臂9、弹簧10、弹簧固定轴11、轴承15、张紧短轴安装座17，张紧滚筒3设置在主体支架1的一侧，张紧滚筒3安装在张紧滚筒轴4上，张紧滚筒3可相对张紧滚筒轴4自由转动，张紧滚筒3和驱动滚筒2分别位于输送带6的内外两侧，张紧短轴安装座17安装在主体支架1的另外一侧，张紧短轴8安装在张紧短轴安装座17内，张紧短轴8外侧套设轴承15，轴承15安装在张紧短轴安装座17内，张紧短轴8可相对张紧短轴安装座17自由转动，在张紧短轴8的一端安装固定张紧曲柄连接块16，张紧曲柄连接块16固定在张紧短轴8的轴心一侧，张紧滚筒轴4安装在张紧曲柄连接块16上，此时张紧滚筒轴4的轴心与张紧短轴8的轴心错位；在张紧短轴8的另外一端的轴心处安装一张紧转臂9，张紧转臂9的一端垂直连接张紧短轴8的轴心，张紧转臂9的另外一端连接弹簧10的一端，弹簧10的另外一端挂在弹簧固定轴11上，弹簧固定轴11垂直固定在主体支架1上，弹簧10保持拉伸状态，通过弹簧10拉紧张紧转臂9使得张紧滚筒3始终贴靠在输送带6上，达到自动张紧输送带6的目的。

使用时，如图5所示，可在主体支架1的两侧分别安装输送带6和对应的驱动系统，每个输送带6由对应的驱动系统驱动，每个输送带6分别配置对应的输送带自动张紧装置，将两套输送带6和对应的驱动系统安装在同一个主体支架1上，使得结构更加紧凑，空间利用率大大提升。最终将若干本实施例中的分离机按照矩阵排列，通过分离单元21上方的识别系统判断包裹在分离单元21上的位置，具体的通过识别系统的3D相机判断包裹的位置，通过控制系统控制不同位置分离机的运行，通过每个输送带速度的差异实现包裹的分离；相比现有技术，将步进电机7安装在电机座12内，再将驱动滚筒2安装在电机座12的套筒外侧，可以缩短输送带6的宽度，提升单件分离时的分离精度，电机座12和驱动滚筒2之间轴承15的设置，使得驱动滚筒2转动时更加平稳。

分流装置20包括若干并排设置的分流模组，如图6所示，分流模组包括工作台35、分流机单元，本实施例中6个分流机单元排成一列安装在工作台35上，分流机单元之间等距设置，如图7-10所示。

具体的，分流机单元包括固定座22、摆轴连接座23、驱动单元、传动轴模块，固定座22通过螺栓安装固定在工作台35上，摆轴连接座23安装在固定座22的上端中部，摆轴连接座23和固定座22之间安装有轴承，摆轴连接座23可以相对固定座22转动；传动轴模块安装在摆轴连接座23的中部，传动轴模块和摆轴连接座23之间也设有轴承，传动轴模块可相对摆轴连接座23转动，驱动单元安装在摆轴连接座23的上端。

具体的，驱动单元包括驱动轴28、磁环29、驱动轮30、从动轮31，驱动轮30分别安装在驱动轴28的两端，磁环29安装在两个驱动轮30之间的驱动轴28上，磁环29靠近其中一个驱动轮30设置，两个从动轮31分别设置在驱动轴28的两侧，从动轮31在驱动轴28的带动下转动，本实施例中驱动轴28上还设有多楔轮43，从动轮31的一端也设有多楔轮43，驱动轴上的多楔轮43和从动轮31上的多楔轮43之间通过多楔带传动连接，相比传统的同步带，多楔带传动功率较大、振动小，运行更加平稳。驱动轴28通过轴承安装在摆轴连接座23上，从动轮31也安装在摆轴连接座23上；在驱动单元的上端，还安装有盖板27，盖板27 安装在摆轴连接座23上，盖板27上设有驱动轴开孔33和从动轮开孔34，驱动轮开孔33和从动轮开孔34分别与驱动轮30和从动轮31相对应，驱动轮30的上端面和从动轮31的上端面可以相对盖板27凸出，盖板27的下端还设有防尘罩38，如图5所示，防尘罩38可以罩住两个驱动轮30之间的驱动轴28以及驱动轴28上的磁环29，防尘罩38由两块矩形板40和两块带有圆弧槽42的矩形板41组成，两块带有圆弧槽42的矩形板41相对设置，圆弧槽42可以罩在驱动轴28的上端，但不接触驱动轴28，最大程度对驱动轴28及驱动轴上的磁环29进行防护。

具体的，传动轴模块包括传动轴24、磁盘25，传动轴24竖直设置，两个磁盘25分别安装在传动轴24的上下两端，传动轴24上端的磁盘25位于驱动轴上的磁环29的下方，磁盘25与磁环29之间不接触。

具体的，驱动模块包括传动杆26、第二驱动单元、磁环29，6个磁环29安装在水平设置的传动杆26上，传动杆26通过轴承安装在工作台35的下方，磁环29的安装位置对应每个传动轴模块下端的磁盘25的下方，磁盘25与磁环29之间不接触，第二驱动单元为驱动电机，第二驱动单元和传动杆26之间传动连接，可以是通过齿轮传动，也可以是通过传动带传动，通过第二驱动单元驱动传动杆26转动，进而带动传动杆26上的磁环29转动，通过传动杆26上的磁环29驱动传动轴模块转动。

为了实现分流机单元的输送角度变化，在工作台35的下端还设置有第一驱动单元39，第一驱动单元39选用步进电机；在摆轴连接座23的两侧分别设置两个摆轴连接孔32，第一驱动单元39的输出轴通过关节轴承36与其中一个分流机单元的一个摆轴连接孔32铰接连接，分流机单元之间通过转动连杆37连接；本实施例选取工作台35一端第一个的分流机单元与第一驱动单元39连接，关节轴承36的一端连接在第一个分流机单元的一个摆轴连接孔32上，第一个分流机单元另外一侧的摆轴连接孔32通过转动连杆37连接第二个分流机单元位于同侧的摆轴连接孔32处，第二个分流机单元另外一侧的摆轴连接孔32也通过转动连杆37连接第三个分流机单元位于同侧的摆轴连接孔32处，第三个分流机单元另外一侧的摆轴连接孔32通过转动连杆37连接第四个分流机单元同侧的摆轴连接孔32，第四个分流机单元通另外一侧的摆轴连接孔32通过转动连杆37连接第五个分流机单元同侧的摆轴连接孔32，第五个分流机单元另外一侧的摆轴连接孔32通过转动连杆37连接第六个分流机单元同侧的摆轴连接孔32，转动连杆37与摆轴连接孔32之间铰接连接。通过第一驱动单元39驱动第一个分流机单元的摆轴连接座23发生偏转，第一个分流机单元通过转动连杆37依次带动其余五个分流机单元同步偏转，偏转的方向、角度、时间均相同。

工作时，第二驱动单元带动传动杆26转动，传动杆26上的磁环29在传动杆26的作用下发生转动，磁环29转动驱动传动轴模块下端的磁盘25转动，进而驱动传动轴模块上端的磁盘25转动，传动轴模块上端的磁盘25驱动驱动轴28上的磁环29转动，进而带动驱动轴28上的驱动轮9转动，驱动轴28通过多楔带驱动从动轮31转动，驱动轮9和从动轮31转动将分流机单元上的包裹或者快递输送。第一驱动单元39驱动分流机单元实现同步偏转，实现分快速流的目的。

本申请中使用步进电机作为驱动电机，步进电机相比伺服电机而言，虽然成本低，但是步进电机反应慢，且步进电机的扭矩不够，因此，为了降低成本，本申请采用参数自动识别技术，计算得到步进电机的电阻、电感、力矩系数、磁通量等参数，通过滑膜观测器和PLL估算器来确认电机转子位置和速度，通过FOC控制来调整控制步进电机的输出频率、输出电压的大小及角度，减少电机控制的成本，提升步进电机的性能；通过FOC+PWM调制解调的控制，实现步进电机高速响应。利用滑膜观测器确认电机转子的位置和速度如申请号为201811045137.3的发明专利公开了一种基于自适应滑膜观测器检测电机转子位置及转速的方法；申请号为201510828298.X的发明专利公开了一种无刷直流电机无位置传感器控制系统，利用线反电势法替代FOC算法中的间接测量反电动势EMF方式，可有效地简化FOC算法计算过程，提高控制系统的响应速度与控制精度。同时，在FOC算法中引入模糊PI以取代传统的PI调节，使得 FOC控制算法可以更加有效地改善动态响应，以较低的电流产生最佳的转矩，并且在每一个PWM周期中控制电机电流，从根本上限制电流，进而实现响应负载动态变化，达到改善电机动态性能的目的，本文不做详细描述。

工作时：

若干包裹由分散装置18通过输送角度的差异扩散开后移送至分离单元21，使得堆积的包裹间出现间隙，在分离单元21上通过识别系统判断包裹在分离单元21上的具体位置，控制系统控制分离单元21上不同位置的输送带6的运行，每个输送带6被施加不同的输送速度，根据速度的不同使得包裹先后到达排列装置19，分散装置18和排列装置19分别如申请号为201911168246.9的专利申请中的散射皮带机和斜向辊筒机，经排列装置19排成一列后到达分流装置20，分流装置20将包裹送往不同的方向。

本实施例只是对本发明的进一步解释，并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性的修改，但是只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims

一种单件分离系统，其特征在于，包括依次设置的分散装置、分离单元、排列装置，所述分离单元包括若干矩阵排列的分离机，所述分离机包括驱动系统、输送带、主体支架，所述主体支架的至少一侧设有驱动系统和输送带；所述驱动系统包括驱动滚筒、驱动电机、电机座和若干从动滚筒，所述从动滚筒水平安装在主体支架上端的一侧，所述电机座为套筒结构，所述电机座安装在从动滚筒下方的主体支架一侧，所述驱动电机安装在电机座内，所述驱动电机和驱动滚筒传动连接；所述驱动滚筒套设在电机座外侧，所述电机座外侧设有轴承，所述轴承设置在电机座和驱动滚筒之间；所述输送带依次绕过驱动滚筒和从动滚筒。
根据权利要求1所述的一种单件分离系统，其特征在于，所述输送带沿分流单元输送方向按照4排×7列排布。
根据权利要求1所述的一种单件分离系统，其特征在于，所述驱动滚筒内还设有减速器、涨套，所述驱动电机依次连接减速器和涨套，所述减速器和驱动滚筒内侧壁之间通过涨套连接。
根据权利要求1所述的一种单件分离系统，其特征在于，其结构还包括用以张紧输送带的输送带自动张紧装置，所述输送带自动张紧装置设置在输送带一侧的主体支架上。
根据权利要求4所述的一种单件分离系统，其特征在于，所述输送带自动张紧装置包括张紧滚筒、张紧滚筒轴、张紧短轴、张紧转臂、弹簧，所述张紧滚筒活动安装在张紧滚筒轴上，所述张紧滚筒轴连接固定在张紧短轴一端的轴心一侧，所述张紧转臂的一端垂直连接张紧短轴另外一端的轴心，所述弹簧拉伸连接在张紧转臂的另外一端，所述张紧短轴活动安装在主体支架上。
根据权利要求5所述的一种单件分离系统，其特征在于，所述主体支架上设有张紧短轴安装座，所述张紧短轴活动安装在张紧短轴安装座内，张紧短轴可相对张紧短轴安装座转动。
根据权利要求5所述的一种单件分离系统，其特征在于，所述张紧滚筒轴和张紧转轴之间还设有张紧曲柄连接块，所述张紧曲柄连接块连接固定在张紧短轴的轴心一侧，所述张紧转轴活动安装在张紧曲柄连接块上。
根据权利要求5所述的一种单件分离系统，其特征在于，所述主体支架上还设有弹簧固定轴，所述弹簧一端连接张紧转臂，所述弹簧另外一端连接弹簧固定轴。
根据权利要求1所述的一种单件分离系统，其特征在于，该系统还包括分流装置，所述分流装置设置在排列装置后端。
根据权利要求1-9任意一项权利要求所述的一种单件分离系统，其特征在于，所述驱动电机为步进电机。