一种工件智能取用装置及其应用的制作方法

本发明涉及一种工件智能取用装置及其应用，属于工件存放及取用领域。

背景技术：

在现代化大件产品生产中，为提高生产效率和生产连续性，通常需要在同一车间中连续完成数道工序，因此车间内需同时存放多种工件。目前车间中常见的工件存放方式为多种工件混合存放在某一固定位置，既容易造成工件种类混乱、存放困难，同时还会产生工人取件不方便、生产效率低等多种问题。

再者，现代工业生产中，标准件被广泛应用，比如螺栓连接件、轴承等，而标准件又被用在多道工序作业过程中，在车间或某一特定作业区域内，不同工序上的工人需要反复到存放箱内取用标准件，这在一定程度上既浪费了人力，又浪费了时间，降低了工作效率。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种工件智能取用装置。该装置可按事先设定好的程序按照工序位置顺次移动且无需固定电源，方便工人进行工件取用而无需离开工位，既节省人力又提高工作效率。

本发明还提供上述一种工件智能取用装置的工作方法。

本发明的技术方案如下：

一种工件智能取用装置，包括：

—行走装置，用于驱动智能取用装置按照设定程序移动；

—箱体，设置在行走装置上，包括工件存放柜和活动面板，活动面板位于工件存放柜一侧并可上下移动；

—plc控制器，用于控制行走装置和活动面板的运行；

—蓄电池和太阳能自动收集装置，太阳能自动收集装置将太阳能转化为电能存储在蓄电池，蓄电池为智能取用装置提供电源。

优选的，所述行走装置包括底座、车轮、车轮驱动电机、星型支撑架、方形底板、支撑轮、轮盘、驱动齿轮和轮盘驱动电机；车轮设置在底座底部并与车轮驱动电机连接，在底座顶部设置星型支撑架，星型支撑架的中心连接方形底板、端部设置有支撑轮，轮盘安放在支撑轮上，轮盘驱动电机设置在底座上并与驱动齿轮传动连接，驱动齿轮与轮盘边缘相啮合带动轮盘转动，所述车轮驱动电机由plc控制器连接控制。

进一步优选的，在底座的底部对称设置四个车轮，其中对角的两个车轮连接车轮驱动电机为主动轮，另两个车轮为从动轮。此设计的好处在于，只选择对角的两个车轮连接车轮驱动电机，既能实现直线行走，又能实现转向，同时还节省制造成本。

优选的，所述支撑轮为凹槽轮，轮盘的底部设置有一圈凸起导轨，凸起导轨安放在凹槽轮内。此设计的好处在于，通过凸起导轨和凹槽轮的凸凹镶嵌配合，可保证轮盘转动过程中的稳定性。

优选的，所述底座的底部还对称设置有四个液压支撑腿，所述液压支撑腿由plc控制器连接控制。此设计的好处在于，当智能取用装置需要长时间停留在某一位置时，液压支撑腿伸出撑起智能取用装置使车轮离地，防止装置滑动。

优选的，所述箱体的前后两侧设置有辅助支撑装置，所述辅助支撑装置包括由上而下设置的气缸安装板、气缸、齿条槽、齿条、齿轮安装板、齿轮、液压缸和滚轮，其中气缸通过气缸安装板固定在箱体上，气缸的活塞杆连接齿条，齿条位于齿条槽内且底端与齿轮相啮合，齿轮通过齿轮安装板设置在箱体上，齿轮与液压缸的缸筒固定连接，液压缸的活塞杆连接滚轮，所述气缸和液压缸均由plc控制器连接控制。此设计的好处在于，通过气缸带动齿条在齿条槽内上下移动，进而带动齿轮转动，齿轮转动的同时带动液压缸发生角度旋转，后续借助液压缸活塞杆的伸缩实现滚轮始终与地面接触，保证智能取用装置行走在斜坡时的稳定性。在空间狭小的情况下，辅助支撑装置可收回至箱体两侧，以节约空间。

优选的，所述箱体上设置有驱动皮带轮、从动皮带轮和皮带轮驱动电机，从动皮带轮和驱动皮带轮分别位于箱体的上下两侧并通过皮带联动，皮带轮驱动电机与驱动皮带轮传动连接，活动面板连接在皮带上，所述皮带轮驱动电机由plc控制器连接控制。

优选的，所述箱体上还设置有夹紧装置、人体接近传感器和摄像头，夹紧装置包括夹紧装置固定底座、夹紧装置安装板、夹紧气缸、夹紧块和夹紧装置活动块，夹紧气缸通过夹紧装置安装板设置在夹紧装置固定底座上，夹紧气缸的活塞杆与夹紧块连接，夹紧块与夹紧装置活动块铰接，所述夹紧气缸、人体接近传感器、摄像头均由plc控制器连接控制。此设计的好处在于，通过夹紧气缸带动夹紧块绕与夹紧装置活动块的铰接点转动，实现夹紧块夹口的开合，由夹紧块夹口咬紧一侧皮带来防止皮带上下滑动，进而保证活动面板位置的固定。

优选的，所述箱体的左右两侧设置有活动侧板，所述活动侧板包括上侧板、下侧板、顶部液压缸、侧板气缸、侧板小齿轮、侧板驱动齿轮、下侧板驱动电机、侧板转轴和吊耳，所述顶部液压缸设置在箱体顶部，顶部液压缸的活塞杆通过齿轮齿条传动与上侧板连接，下侧板的顶端设置所述的侧板转轴和侧板气缸，侧板转轴通过吊耳安装在上侧板底部且侧板转轴的两端固定连接所述的侧板小齿轮，下侧板驱动电机设置在上侧板底部并连接侧板驱动齿轮，侧板驱动齿轮与侧板小齿轮相啮合，所述顶部液压缸、侧板气缸、下侧板驱动电机均由plc控制器连接控制。

优选的，所述箱体还包括废料收集装置，废料收集装置位于工件存放柜的背面，废料收集装置包括上推板、下推板、推板气缸、丝杠驱动电机、丝杠、外挡板和活动挡板，所述丝杠驱动电机与丝杠传动连接，活动挡板设置在外挡板下方并与丝杠螺纹连接，在外挡板内侧设置所述的上推板和下推板，下推板通过合页与上推板铰接，推板气缸的活塞杆与下推板的底部相接触，所述推板气缸、丝杠驱动电机均由plc控制器连接控制。

优选的，所述废料收集装置还包括隔板，隔板位于外挡板内侧将外挡板内侧空间分隔成左右两个空间，在左右两个空间分别设置上推板、下推板和推板气缸。此设计的好处在于，将外挡板内侧空间分隔成左右两个空间可分别用于盛放可回收废料和不可回收废料，便于废料分类和回收。

优选的，所述太阳能自动收集装置包括两块太阳能电池板、支杆、立板、凸轮、凸轮电机和电池板气缸，两块太阳能电池板分别与支杆顶端连接，支杆底端设置在立板开设的滑道内并与凸轮相接触，凸轮由凸轮电机驱动连接，电池板气缸的活塞杆、缸筒分别与太阳能电池板底部、箱体的顶部相铰接，所述凸轮电机、电池板气缸均由plc控制器连接控制。

优选的，所述太阳能电池板的上表面设置有光照传感器，光照传感器位于太阳能电池板的角点处并与plc控制器电连接。

一种工件智能取用装置的工作方法，包括以下步骤：

将智能取用装置事先输入设定程序，然后将智能取用装置放置在车间内的预设地点，智能取用装置由plc控制器控制按照预设程序沿工序位置运行移动，且与生产线上待加工产品保持同步，方便该工序的工人取用工件；当有工人或障碍物接近智能取用装置时，智能取用装置暂停移动，工人取完所需工件离开后，智能取用装置继续按照预设程序持续运行移动；

当有工人需要暂时休息或在高危车间内防止高空坠物伤害时，智能取用装置可暂时停止移动，箱体两侧的活动侧板打开，供工人坐下休息或提供遮挡防护。

可将该智能取用装置于工作间隙放置在室外阳光充足处，通过太阳能发电装置，将电能储存在蓄电池中，用于智能取用装置的日常运行。

本发明的有益效果在于：

1、本发明工件智能取用装置具有自动行走功能，并可以自动转向，可与生产线上被加工产品同步移动，方便工人取用所需工件，节约生产时间；安装辅助行走装置，可以使工件智能取用装置平稳通过不平稳的路段；停止移动时可以固定其位置，避免发生移动或倾倒，增加了工件智能取用装置的活动范围。

2、本发明工件智能取用装置，利用太阳能电池板将太阳能转化为电能，储存在蓄电池中，持续为工件智能取用装置供电，工件智能取用装置不需要另接外部电源，避免其活动范围受到限制，防止电线造成安全隐患同时节约大量的电力消耗。另外，太阳能电池板连接调整机构，可以根据太阳光照情况灵活调整电池板角度，使发电效果达到最优状态。

3、本发明工件智能取用装置，设有自动感应装置，可自动感应工人或其它障碍物接近或离开，同时led触摸活动面板可移动，方便工作在不同高度状态下的工人使用；并装有电-气夹紧装置，能够及时固定活动面板位置。

4、本发明工件智能取用装置，还配备了废料收集装置，及时收集加工废料，维持车间生产环境；采用特殊的废料清理方式，既减少了清洁工人的工作量，也保证了清洁质量。

5、本发明工件智能取用装置，在箱体的两侧还设置有活动面板，可以为过往工人提供临时休息座位，在高危车间内还可用来遮挡高空坠物，可满足不同的使用需求。

6、本发明工件智能取用装置，整个工件智能取用装置运用plc控制，自动化程度高，无需人工操作；多处运用了机-电-液以及机-电-气机构，有利于实现自动控制、减小机构所占空间、减少维修成本。

附图说明

图1为工件智能取用装置总体装配图；

图2为底座部分装配图；

图3为液压支撑腿活塞杆伸出状态图；

图4为辅助支撑腿装配图；

图5为辅助支撑腿活塞杆伸出状态图；

图6为活动面板及其控制装置装配图；

图7为夹紧装置装配图；

图8为活动侧板完整装配图；

图9为上、下侧板连接处装配图；

图10为下侧板抬起状态图；

图11为上、下侧板同时抬起状态图；

图12为上侧板抬起、下侧板与上侧板相垂直状态图；

图13为废料收集装置装配图；

图14为太阳能发电部分装配图；

图15为控制部分安装图。

其中：1-太阳能电池板，2-光照传感器，3-转轴，4-转轴固定块，5-转轴活动块，6-支杆，7-凸轮，8-立板，9-凸轮电机，10-凸轮电机支座，11-电池板固定块，12-电池板活动块，13-电池板气缸，14-气缸头部活动块，15-气缸头部固定块，16-液压缸固定板，17-顶部液压缸，18-液压缸防护罩，19-箱体，20-工件存放柜，21-取件口，22-摄像头，23-报警按钮，24-人体接近传感器，25-调节按钮，26-从动皮带轮，27-皮带，28-驱动皮带轮，29-皮带轮驱动电机，30-活动面板，31-夹紧装置固定底座，32-夹紧装置安装板，33-夹紧气缸，34-夹紧块，35-夹紧装置活动块，36-气缸安装板，37-气缸，38-齿条槽，39-齿条，40-齿轮安装板，41-齿轮，42-液压缸，43-滚轮，44-侧板支撑板，45-连接板，46-上侧板，47-下侧板，48-吊耳，49-侧板转轴，50-下侧板驱动电机，51-侧板驱动齿轮，52-侧板小齿轮，53-侧板气缸，54-外挡板，55-活动挡板，56-隔板，57-上推板，58-合页，59-下推板，60-丝杠驱动电机，61-丝杠电机支座，62-丝杠，63-轴承，64-丝杠固定块，65-导轨固定块，66-导轨，67-推板气缸，68-报警器，69-信号发射器，70-控制柜，71-蓄电池，72-轮盘，73-驱动齿轮，74-轮盘驱动电机，75-支撑轮，76-星型支撑架，77-底座，78-车轮，79-车轮驱动电机，80-液压支撑腿。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1：

本实施例提供一种工件智能取用装置，包括：

—行走装置，用于驱动智能取用装置按照设定程序移动；

—箱体，设置在行走装置上，包括工件存放柜和活动面板，活动面板位于工件存放柜一侧并可上下移动；

—plc控制器，用于控制行走装置和活动面板的运行；

—蓄电池和太阳能自动收集装置，太阳能自动收集装置将太阳能转化为电能存储在蓄电池，蓄电池为智能取用装置提供电源。

其中，行走装置包括底座77、车轮78、车轮驱动电机79、星型支撑架76、方形底板、支撑轮75、轮盘72、驱动齿轮73和轮盘驱动电机74；车轮78通过轴安装在底座77底部并与车轮驱动电机79连接，在底座77顶部通过一立轴安装星型支撑架76，星型支撑架76的中心连接方形底板，星型支撑架76共有八条分支，八条分支的端部设置所述的支撑轮75，轮盘72安放在支撑轮75上，轮盘驱动电机74安装在底座77上并与驱动齿轮73传动连接，驱动齿轮73与轮盘72边缘的齿相啮合带动轮盘72转动，所述车轮驱动电机79由plc控制器连接控制。箱体19下表面为圆形平板，放置在轮盘72上，通过螺栓连接固定在底座中央方形底板上，后续轮盘72可带动整个箱体旋转。

在底座77的底部前后左右对称安装四个车轮78，其中对角的两个车轮连接车轮驱动电机79为主动轮，另两个车轮为从动轮。只选择对角的两个车轮连接车轮驱动电机，既能实现直线行走，又能实现转向，同时还节省制造成本。

支撑轮75为凹槽轮，轮盘72的底部设置有一圈凸起导轨，凸起导轨安放在凹槽轮内。通过凸起导轨和凹槽轮的凸凹镶嵌配合，可保证轮盘转动过程中的稳定性。

底座77的底部还对称安装有四个液压支撑腿80，即液压千斤顶，液压支撑腿80由plc控制器连接控制。当智能取用装置长时间停留在某一位置时，液压支撑腿伸出撑起装置使车轮离地，防止装置意外滑动。

本实施例中，箱体19的前后两侧设置有辅助支撑装置，辅助支撑装置包括由上而下设置的气缸安装板36、气缸37、齿条槽38、齿条39、齿轮安装板40、齿轮41、液压缸42和滚轮43，其中气缸37通过气缸安装板36固定在箱体19上，气缸37的活塞杆连接齿条39，齿条39位于齿条槽38内且底端与齿轮41相啮合，齿轮41通过齿轮安装板40安装在箱体19上，齿轮41与液压缸42的缸筒固定连接，液压缸42的活塞杆底端连接滚轮43，气缸37和液压缸42均由plc控制器连接控制，气缸安装板36和齿轮安装板40均由螺栓固定安装在箱体19上。通过气缸37带动齿条39在齿条槽38内上下移动，进而带动齿轮41转动，齿轮41转动的同时带动液压缸42发生角度旋转，后续借助液压缸活塞杆的伸缩实现滚轮43始终与地面接触，保证智能取用装置行走在斜坡时的稳定性。在空间狭小的情况下，辅助支撑腿可回收至箱体两侧以节约空间。

箱体19上设置有驱动皮带轮28、从动皮带轮26和皮带轮驱动电机29，从动皮带轮26和驱动皮带轮28分别位于箱体19的上下两侧并通过皮带27联动，皮带轮驱动电机29与驱动皮带轮28传动连接，活动面板30的两侧通过卡槽连接在皮带27上(皮带27以过盈配合的方式嵌在卡槽内)，皮带轮驱动电机29安装在箱体19底部并由plc控制器连接控制。

箱体19上还设置有夹紧装置、人体接近传感器24和摄像头22，人体接近传感器24和摄像头22安装在工件存放柜20和活动面板30之间，整个夹紧装置安装在箱体19底部，夹紧装置包括夹紧装置固定底座31、夹紧装置安装板32、夹紧气缸33、夹紧块34和夹紧装置活动块35，夹紧气缸33通过夹紧装置安装板32设置在夹紧装置固定底座31上，夹紧气缸33的活塞杆与夹紧块34连接，夹紧块34与夹紧装置活动块35铰接，所述夹紧气缸33、人体接近传感器24、摄像头22均由plc控制器连接控制。通过夹紧气缸33带动夹紧块34绕与夹紧装置活动块35的铰接点转动，实现夹紧块34夹口的开合，由夹紧块34夹口咬紧一侧皮带来防止皮带27上下滑动，进而保证活动面板30位置的固定。

该工件智能取用装置的控制部分包括信号发射器69、plc控制柜70和报警器68。报警器68、信号发射器69和plc控制柜70沿竖直方向安装在箱体19侧面内部、蓄电池71上方，信号发射器69用来对该装置进行定位，报警器68用以在突发状况时向后台发出报警信号，本工件智能取用装置的控制部分的电路连接关系依照现有技术布置即可实现。

实施例2：

一种工件智能取用装置，结构如实施例1所述，其不同之处在于：丰富了工件智能取用装置的功能，方便工人临时休息或防止高空坠物，在箱体19的左右两侧设置有活动侧板，活动侧板包括上侧板46、下侧板47、顶部液压缸17、侧板气缸53、侧板小齿轮52、侧板驱动齿轮51、下侧板驱动电机50、侧板转轴49和吊耳48，顶部液压缸17安装在箱体19顶部并置于液压缸防护罩18内，顶部液压缸17的活塞杆通过齿轮齿条传动(图中未示出)与上侧板46连接，下侧板47的顶端设置所述的侧板转轴49和侧板气缸53，侧板转轴49通过吊耳48安装在上侧板46底部且侧板转轴49的两端固定连接所述的侧板小齿轮52，下侧板驱动电机50安装在上侧板底部并连接侧板驱动齿轮51，侧板驱动齿轮51与侧板小齿轮52相啮合，所述顶部液压缸17、侧板气缸53、下侧板驱动电机50均由plc控制器连接控制。

当需要使用活动侧板时，工人可通过活动面板上的开关启动活动侧板，由plc控制器向顶部液压缸、侧板气缸、下侧板驱动电机发送指令，控制活动侧板的运行。

实施例3：

一种工件智能取用装置，结构如实施例2所述，其不同之处在于：为了维护车间内部环境，及时有效的清理加工废料。该箱体还包括废料收集装置，废料收集装置位于工件存放柜20的背面，废料收集装置包括上推板57、下推板59、推板气缸67、丝杠驱动电机60、丝杠62、外挡板54和活动挡板55，丝杠驱动电机60的输出轴与丝杠62传动连接，活动挡板55设置在外挡板54下方并与丝杠62螺纹连接且活动挡板55位于外挡板54内侧，在外挡板54内侧设置所述的上推板57和下推板59，下推板59通过合页58与上推板57铰接，推板气缸67的活塞杆与下推板59的底部相接触，推板气缸67、丝杠驱动电机60均由plc控制器连接控制。

废料收集装置还包括隔板56，隔板56位于外挡板54内侧将外挡板内侧空间分隔成左右两个空间，在左右两个空间分别设置上推板57、下推板59和推板气缸67。将外挡板内侧空间分隔成左右两个空间可分别用于盛放可回收废料和不可回收废料，便于废料分类。当废料装满后，通过丝杠驱动电机驱动丝杠带动活动挡板升起，然后推板气缸的活塞杆伸出将下推板顶开，从而将废料推出。

实施例4：

一种工件智能取用装置，结构如实施例3所述，其不同之处在于：太阳能自动收集装置包括两块太阳能电池板1、支杆6、立板8、凸轮7、凸轮电机9和电池板气缸13，两根转轴3分别穿过套筒安装在两太阳能电池板内侧圆形孔内，每根转轴3下方安装有两根支杆6，支杆6底端设置在立板8开设的滑道内并与凸轮7相接触，凸轮7由凸轮电机9驱动连接实现支杆6的升降，电池板气缸13的活塞杆、缸筒分别与太阳能电池板1底部、箱体19的顶部相铰接，凸轮电机9、电池板气缸13均由plc控制器连接控制。太阳能电池板1的上表面设置有光照传感器2，光照传感器2位于太阳能电池板的四个角点处并与plc控制器电连接。

本实施例的技术方案，由plc控制器按照设定程序驱动电池板气缸和凸轮电机的工作，电池板气缸和凸轮电机可以相互配合工作，也可单独工作，以此实现太阳能电池板张开或角度调整，使太阳能电池板能够迎合太阳光入射角，尽量使太阳光垂直照射在太阳能电池板上，最大程度上获取太阳能。

实施例5：

一种如实施例4所述的工件智能取用装置的工作方法，包括以下步骤：

将工件智能取用装置事先输入预设程序，然后将工件智能取用装置放置在预设地点，使用时，工件智能取用装置在一定的作业区域内实现反复行走，然后工件智能取用装置由plc控制器按照预设程序运行移动；

当有工人接近工件智能取用装置时，人体接近传感器24在感应范围内感应到人体接近，工件智能取用装置就会暂停移动，工人通过箱体19上的调节按钮25调节活动面板30的高度至合适位置，工人通过活动面板30选择工件存放柜20中的工件，工人从工件存放柜20下方的取货口21拿出工件，工人取走工件离开后，工件智能取用装置继续按照预设程序持续运行移动。

若工件智能取用装置的作业区域为户外区域，当出现下雨天时，行人可以接近工件智能取用装置，工件智能取用装置停止后通过活动面板30上的开关按钮启动活动侧板，活动侧板撑开后可以临时为行人遮风避雨。另外，不下雨时，行人可以利用活动侧板，活动侧板的下侧板47打开后行人可以坐在上面休息片刻。

该工件智能取用装置顶部的太阳能电池板可以在晴朗天气时，不间断地吸收太阳能并将太阳能转化为电能储存在蓄电池71中，由蓄电池71为整个工件智能取用装置提供电力来源。

当工件智能取用装置工作于室外区域时，在行走过程中难免遇到各种复杂路况。当工件智能取用装置需要上坡、下坡或经过崎岖不平的路况时，可以使用辅助支撑腿来保证工件智能取用装置的平稳行进。气缸37活塞杆行程由plc控制器控制，气缸37活塞杆推出带动齿条39在齿条槽38中移动，齿条39与固定在辅助支撑腿液压缸42头部的齿轮41啮合，通过齿轮41的转动带动液压缸42绕头部转动。液压缸42活塞杆在plc控制下自行伸缩，使滚轮43接触地面。当工件智能取用装置上坡时，箱体19后侧两辅助支撑腿自动张开，调节液压缸活塞杆长度，使滚轮43撑至地面，以防止箱体19向后倾倒。当工件智能取用装置下坡时，箱体19前侧两辅助支撑腿作用，防止箱体向前倾倒。当工件智能取用装置行经坎坷路况时，前后两侧辅助支撑腿都可张开，增强行走稳定性。