一种面向箱体结构自动转运的堆拆垛装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于物流运输机械设备相关技术领域，并公开了一种面向箱体结构自动转运的堆拆垛装置，其包括门架单元、卡爪单元以及配套的全过程监测及反馈单元，其中门架单元带动卡爪实现三个自由度的运动，同时卡爪单元自身可以张开闭合，以实现对箱体货物的抓放；全过程监测及反馈单元提供了多传感器反馈功能，并可包括顶部横梁测距传感器、门架传感器、卡爪运动传感器、卡爪拉力传感器和卡爪接触开关等，其用于对卡爪运输货物的全过程执行监测。本发明专利技术无需复杂昂贵的工业机器人，结构紧凑，模块化设计且方便维护，只用一些小型电机和气泵就可以实现高效的全自动堆拆垛动作。

A stacking and destacking device for automatic transfer of box structure

【技术实现步骤摘要】
一种面向箱体结构自动转运的堆拆垛装置
本专利技术属于物流运输机械设备相关
，更具体地，涉及一种面向箱体结构自动转运的堆拆垛装置。
技术介绍
对于长矩形之类箱体货物的堆垛或拆垛操作而言，由于货物形状偏向于长条状，输送和转向过程中货物姿态不容易控制，所以常规的采用皮带机与滚筒输送机组合成货件码垛机的方式并不适用。目前行业内多数用的解决方案是使用码垛机器人，并通过机械手抓取、翻转，一件一件摆放的方式进行堆拆垛。然而，进一步的研究表明：首先，这种设计需要投入昂贵的工业机器人，并且对于长矩形截面的货物，在抓取的时候必须有两个或两个以上的抓握点才能防止倾翻；其次，在操作过程中，抓握力度过大容易损害货物，抓握力度小又容易掉包，为了适应不同重量的货物提供合适的抓握力，使得机器人码垛的机械手机构往往复杂笨重。因此，投入工业机器人来自动堆拆垛机来堆拆长矩形货垛，收益支出比不高，导致推广难，有必要寻找更为经济和合理的其他自动堆拆垛替代方式。另一方面，由于现代化货物物流通常是处于一种自动转运的状态，在此情况下如何实现对生产线的转运全过程的精确和实时监控，进而配合完成高效的全自动堆拆垛动作，正成为本领域亟需解决的技术问题所在。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种面向箱体结构自动转运的堆拆垛装置，其中通过对其整体空间构造布局及其关键组件的设置方式及工作机理等方面的研究设计，不仅可有效替代昂贵的工业机器人来执行全自动堆拆垛操作，而且还能够对货物运输的全过程进行高精度实时监测、进而配合完成高效可靠的取货-夹持-运动-放货等一系列动作，同时具备结构紧凑、不占用额外空间、环境适应性强、可结合不同工况进行模块化设计等特点，因而尤其适用于需要配合长矩形截面之类箱体结构的自动转运生产线来实现堆拆垛操作的应用场合。为实现上述目的，按照本专利技术，提供了一种面向箱体结构自动转运的堆拆垛装置，其特征在于，该堆拆垛装置包括门架单元、卡爪单元以及配套的全过程监测及反馈单元，其中：该门架单元整体为框架式构造，并包括顶部横梁、以及安装于该门架单元上的X向平动模块、Z向平动模块和Z向旋转模块，由此分别用于将从所述顶部横梁的下方转运然后被所述卡爪单元夹持住的箱体结构执行下列的三自由运动：X轴方向也即水平方向上的直线移动，以及Z轴方向也即竖直方向上的直线移动和旋转；该卡爪单元包括具备滑轨、滑块和电机的开闭直线模块、与所述滑块固连的卡爪臂以及卡爪盖板，其中所述卡爪臂在所述电机的驱动下连同所述滑块一同沿着所述滑轨移动，由此实现该卡爪臂相对于所述卡爪盖板的闭合张开动作，进而夹持或释放箱体结构；此外，该卡爪臂的外侧还设置有多个真空吸盘；该全过程监测及反馈单元包括顶部横梁测距传感器、卡爪运动传感器、卡爪拉力传感器、卡爪接触开关和门架传感器，其中：所述顶部横梁测距传感器被安装于所述顶部横梁上，它用于监测下方是否存在待作业的箱体结构，并且当判定存在箱体结构时，反馈于所述卡爪单元沿着Z轴方向以常速下降到达取货工位；所述卡爪运动传感器安装在所述卡爪臂的内侧且与臂底面相平齐，它用于监测所述卡爪单元是否接近箱体结构，并且当判定即将接近箱体结构时，反馈于所述卡爪单元由常速降为慢速并准确达到夹持工位；接着，当所述卡爪接触开关监测到所述卡爪单元已经夹持住箱体结构之后，该卡爪运动传感器再次反馈于所述卡爪单元，并使其沿着Z轴方向加速上升及输送至放货工位；所述卡爪拉力传感器用于对所述卡爪单元对所述门架单元的拉力进行实时监测，并据此判断箱体结构是否已经被所述卡爪单元稳定夹持住；此外，所述门架传感器安装在货物传送带两侧，并用于监测经由所述卡爪结构夹持的箱体结构是否已经接近货物传送带，并且当判定即将接近货物传送带时，反馈于所述卡爪单元减速进入放货工位。作为进一步优选地，所述卡爪单元优选还包括门架连接组件和卡爪接触开关滑槽组件，其中该门架连接组件用于将整个卡爪单元悬挂安装于所述顶部横梁上，该卡爪接触开关滑槽组件被设置于所述卡爪盖板上且靠近所述卡爪臂，并用于安装所述卡爪接触开关以便判断整个卡爪单元是否已到达夹持工位。作为进一步优选地，当所述卡爪接触开关监测到所述卡爪单元已经夹持住箱体结构之后，所述卡爪臂被闭合并且所述真空吸盘执行抽取动作。作为进一步优选地，所述卡爪拉力传感器的使用方式优选设计如下：设其测量值为F，所述卡爪单元的自重为G，其中当F大于G时，判断箱体结构是否已经被所述卡爪单元稳定夹持住；而当F等于G时，判断箱体结构并未被所述卡爪单元稳定夹持住。作为进一步优选地，所述顶部横梁测距传感器的使用方式优选设计如下：设其测量值为d，所述顶部横梁到地面的距离也即门架高度为D，其中当d小于D时，判断此时货道内存在待作业的箱体结构；而当d等于D时，判断此时货道内没有待作业的箱体结构，并可使装置各单元归零。作为进一步优选地，所述卡爪运动传感器和门架传感器优选采用对射型光电传感器，由此借助于对射光的检测来实现监测功能。作为进一步优选地，所述顶部横梁测距传感器优选采用超声波式测距传感器。总体而言，按照本专利技术的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：1、本专利技术通过对其整体空间构造布局及其关键组件如卡爪单元、全过程监测及反馈单元的设置方式及工作机理等方面的研究设计，不仅可有效替代昂贵的工业机器人来执行全自动堆拆垛操作，而且还能够对货物运输的全过程进行高精度实时监测、进而配合完成高效可靠的取货-夹持-运动-放货等一系列动作；2、本专利技术所设计的上述堆拆垛装置可直接在生产线传输带两侧进行布置，不占用额外的空间；同时便于操控和调整，只需要一些小型电机和气泵就可以实现高效的全自动堆拆垛动作，在适用性和灵活性方面具备突出的优势；3、本专利技术还可以通过调整门架高度等参数，针对不同工况进行模块化设计，互换性强；其中通过为卡爪配备的多传感器反馈系统，能够对卡爪运输货物的全过程状态进行实时监控，同时配套对卡爪的运动状态及调整做出了针对性的改进；4、通过对按照本专利技术的堆拆垛装置设计的绕Z轴旋转的自由度，可以在堆拆垛过程中对货物角度进行旋转，更符合实际生产应用中箱体结构货物的运输习惯；此外，通过采用真空吸盘，对货物进行非挤压的夹持方式，避免箱体货物表面被压坏或划伤，可以有效保护货物。附图说明图1是本专利技术所构建的面向箱体结构自动转运的堆拆垛装置的整体构造示意图；图2a是用于更具体说明图1中所示门架单元的结构示意图；图2b是用于更具体说明图1中所示卡爪单元的结构示意图；图2c是用于更具体说明图1中所示卡爪臂的结构示意图；图3是按照本专利技术的多个传感器的功能及组合使用示意图；图4是按照本专利技术用于对该堆拆垛装置进行多指标全过程控制的控制原理图；图5是按照本专利技术的面向箱体结构自动转运的堆拆垛装置执行拆垛任务的整体流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向箱体结构自动转运的堆拆垛装置，其特征在于，该堆拆垛装置包括门架单元(110)、卡爪单元(120)以及配套的全过程监测及反馈单元，其中：/n该门架单元(110)整体为框架式构造，并包括顶部横梁(112)、以及安装于该门架单元上的X向平动模块(113)、Z向平动模块(111)和Z向旋转模块(114)，由此分别用于将从所述顶部横梁的下方转运然后被所述卡爪单元夹持住的箱体结构执行下列的三自由运动：X轴方向也即水平方向上的直线移动，以及Z轴方向也即竖直方向上的直线移动和旋转；/n该卡爪单元(120)包括具备滑轨、滑块和电机的开闭直线模块(122)、与所述滑块固连的卡爪臂(121)以及卡爪盖板(124)，其中所述卡爪臂在所述电机的驱动下连同所述滑块一同沿着所述滑轨移动，由此实现该卡爪臂相对于所述卡爪盖板的闭合张开动作，进而夹持或释放箱体结构；此外，该卡爪臂的外侧还设置有多个真空吸盘(123)；/n该全过程监测及反馈单元包括顶部横梁测距传感器(201)、卡爪运动传感器(203)、卡爪拉力传感器(204)、卡爪接触开关(205)和门架传感器(202)，其中：/n所述顶部横梁测距传感器(201)被安装于所述顶部横梁上，它用于监测下方是否存在待作业的箱体结构，并且当判定存在箱体结构时，反馈于所述卡爪单元沿着Z轴方向以常速下降到达取货工位；/n所述卡爪运动传感器(203)安装在所述卡爪臂(121)的内侧且与臂底面相平齐，它用于监测所述卡爪单元是否接近箱体结构，并且当判定即将接近箱体结构时，反馈于所述卡爪单元由常速降为慢速并准确达到夹持工位；接着，当所述卡爪接触开关(205)监测到所述卡爪单元已经夹持住箱体结构之后，该卡爪运动传感器(203)再次反馈于所述卡爪单元，并使其沿着Z轴方向加速上升及输送至放货工位；/n所述卡爪拉力传感器(204)用于对所述卡爪单元对所述门架单元的拉力进行实时监测，并据此判断箱体结构是否已经被所述卡爪单元稳定夹持住；/n所述门架传感器(202)安装在货物传送带两侧，并用于监测经由所述卡爪结构夹持的箱体结构是否已经接近货物传送带，并且当判定即将接近货物传送带时，反馈于所述卡爪单元减速进入放货工位。/n...

【技术特征摘要】
1.一种面向箱体结构自动转运的堆拆垛装置，其特征在于，该堆拆垛装置包括门架单元(110)、卡爪单元(120)以及配套的全过程监测及反馈单元，其中：
该门架单元(110)整体为框架式构造，并包括顶部横梁(112)、以及安装于该门架单元上的X向平动模块(113)、Z向平动模块(111)和Z向旋转模块(114)，由此分别用于将从所述顶部横梁的下方转运然后被所述卡爪单元夹持住的箱体结构执行下列的三自由运动：X轴方向也即水平方向上的直线移动，以及Z轴方向也即竖直方向上的直线移动和旋转；
该卡爪单元(120)包括具备滑轨、滑块和电机的开闭直线模块(122)、与所述滑块固连的卡爪臂(121)以及卡爪盖板(124)，其中所述卡爪臂在所述电机的驱动下连同所述滑块一同沿着所述滑轨移动，由此实现该卡爪臂相对于所述卡爪盖板的闭合张开动作，进而夹持或释放箱体结构；此外，该卡爪臂的外侧还设置有多个真空吸盘(123)；
该全过程监测及反馈单元包括顶部横梁测距传感器(201)、卡爪运动传感器(203)、卡爪拉力传感器(204)、卡爪接触开关(205)和门架传感器(202)，其中：
所述顶部横梁测距传感器(201)被安装于所述顶部横梁上，它用于监测下方是否存在待作业的箱体结构，并且当判定存在箱体结构时，反馈于所述卡爪单元沿着Z轴方向以常速下降到达取货工位；
所述卡爪运动传感器(203)安装在所述卡爪臂(121)的内侧且与臂底面相平齐，它用于监测所述卡爪单元是否接近箱体结构，并且当判定即将接近箱体结构时，反馈于所述卡爪单元由常速降为慢速并准确达到夹持工位；接着，当所述卡爪接触开关(205)监测到所述卡爪单元已经夹持住箱体结构之后，该卡爪运动传感器(203)再次反馈于所述卡爪单元，并使其沿着Z轴方向加速上升及输送至放货工位；
所述卡爪拉力传感器(204)用于对所述卡爪单元对所述门架单元的拉力进行实时监测，并据此判断箱体结构是否已经被所述卡爪单元稳定夹持住；
所述门架传感器(202)安装在货物传送带两侧，并用于监测经由...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建魁，孙志浩，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42