轻量化堆垛机的制作方法

本实用新型涉及一种堆垛机，尤其涉及一种轻量化的堆垛器械，属于教学试验运输设备技术领域。

背景技术：

早期的堆垛机是在桥式起重机的起重小车上悬挂一个门架（立柱），利用货叉在立柱上的上下运动及立柱的旋转运动来搬运货物，通常称为桥式堆垛机。1960年左右在美国出现了巷道式堆垛机。这种堆垛机利用地面导轨来防止倾倒。其后，随着计算机控制技术和自动化立体仓库的发展，堆垛机的运用越来越广泛，技术性能越来越好，高度也越来越高。

专利201810777236.4涉及一种堆垛机，属于纸卷堆垛机技术领域，包括下横梁，下横梁上竖直设置有两根相互平行的导轨，在两根导轨之间安装有沿导轨做上下滑动的载货台，在载货台上安装有货叉，在载货台正下方的下横梁上安装有激光测速装置，该激光测速装置用于测量载货台至下横梁的距离和用于测量载货台上下运动时的移动速度，在载货台底部安装有与激光测速装置进行反光配合的反光板。通过堆垛机，在激光测速装置和反光板的配合设置下，可检查载货台卡轨失速的情况，提前报警停止设备，避免较大事故的发生；在编码器的设置下，能让货叉在撞到纸卷的一瞬间使货叉停止，有效避免的严重事故发生。

专利201810629955.1公开了一种堆垛机，其包括：载货台、立柱、上运行轨道、下运行轨道、下横梁、水平驱动机构以及起升驱动机构；载货台在驱动下沿立柱进行升降运动，立柱的下端与下横梁相连接，下横梁在水平驱动机构的驱动下沿下运行轨道进行滑动，下横梁的前端靠近立柱设置，并避让位于下极限位置的载货台，上运行轨道位于下运行轨道的上方，并与下运行轨道保持平行，立柱的上端沿上运行轨道进行滑动，水平驱动机构包括水平电机和驱动轮，起升驱动机构包括：起升电机、起升卷筒、电机减速器、钢丝绳以及滑轮。其通过对载货台以及下横梁的结构进行合理布局，增加了载货台的升降行程，使其能够方便地叉取位置较低的货物，提高了堆垛机的空间利用率。

综合目前已经公开的专利、论文相关设计中，堆垛机都是朝着空间利用率优化、设备运行精细化的方向发展；本实用新型致力于针对是现场实验教学，在现有的机械运输设备教学过程中，机械设备冗杂，机械装配比较复杂，在课堂教学过程中，一般的动画演示、技术操作等并不能使学生直观深入了解堆垛机的工作原理。因此，设计一种能够直观展示堆垛机工作原理的机械非常有必要。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于设计了一种应用于教学领域的轻、小型堆垛机，用于向学生直观地展示工业堆垛机的工作过程，以及与生产线其他部分的配合过程。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为轻量化堆垛机，包括横向移动机构（1）、电气控制部分（2）、升降移动机构（3）、货叉（4）、工装托盘（5）、触摸屏（6）、导向轨（7）、导向机构（8）和立体库（9）。

横向移动机构（1）固定在地面上作为地轨结构，升降移动机构（3）竖直安装在横向移动机构（1）上，升降移动机构（3）能够沿横向移动机构（1）进行水平滑动；工装托盘（5）固定在货叉（4）上，货叉（4）安装在升降移动机构（3）上，货叉（4）能够在升降移动机构（3）上进行竖直滑动；升降移动机构（3）正对立体库（9），立体库（9）被分割划分为多个库位，通过控制升降移动机构（3）在横向移动机构（1）上的位置，以及货叉（4）在升降移动机构（3）上的位置使工装托盘（5）正对立体库（9）中的库位。导向轨（7）安装在立体库（9）的顶部，导向轨（7）与横向移动机构（1）平行布设；升降移动机构（3）的顶部安装有导向机构（8），导向机构（8）与导向轨（7）之间为滑动配合。触摸屏（6）安装在立体库（9）的一侧，所述横向移动机构（1）、升降移动机构（3）、货叉（4）和立体库（9）均与电气控制部分（2）连接。

横向移动机构（1）和升降移动机构（3）的驱动源均为正反转电机，通过电机的正转或者反转驱动升降移动机构（3）沿横向移动机构（1）进行水平移动，以及实现货叉（4）的上下移动。

触摸屏（6）为人机操作界面，通过人机操作界面对电气控制部分（2）进行控制。

轻量化堆垛机的工作过程如下，通过触摸屏（6）进行控制，根据指令，横向移动机构（1）和升降移动机构（3）配合动作将货叉（4）移动到立体库（9）中对应的库位，货叉（4）通过伸缩动作将工装托盘（5）（及其中物料）放入或取出。

货叉（4）采取两级联动伸缩，两级联动伸缩的驱动主体为正反转电机，通过正反转电机驱动同步带实现上下两级联动，实现工装托盘（5）伸缩，相较于一级伸缩，货叉（4）简化了结构并减小了机构的体积。固定位置上下料，方便了堆垛机与agv或传送带等其他搬运设备对接，也同样便于人工搬运。

立体库（9）采用轻质铝型材构成，降低了整体重量，更便于运输和安装。

与现有技术相比较，本实用新型具有如下技术效果。

1、本实用新型装置结构整体体积小、重量轻，能够展示堆垛机几个关键步骤，比如机构横移、纵移，堆垛驱动过程等，整体结构简单、便于操作。

2、本实用新型装置将驱动执行部分通过触摸屏进行控制，整体自动化程度高。

3、整体的装置结构采用轻质铝型材，重量较轻。

附图说明

图1是本实用新型装置的结构示意图。

图2是本实用新型装置的导向结构示意图。

图中：1、横向移动机构，2、电气控制部分，3、升降移动机构，4、货叉，5、工装托盘，6、触摸屏，7、导向轨，8、导向机构，9、立体库。

具体实施方式

本实用新型设计的技术方案填补了工业堆垛机在教育领域应用的空白，通过减小体积，减轻重量，使得让学生直观了解工业生产过程变为可能。

如图1-2所示，轻量化的堆垛机，包括横向移动机构（1）、电气控制部分（2）、升降移动机构（3）、货叉（4）、工装托盘（5）、触摸屏（6）、导向轨（7）、导向机构（8）和立体库（9）。

横向移动机构（1）固定在地面上作为地轨结构，升降移动机构（3）竖直安装在横向移动机构（1）上，升降移动机构（3）能够沿横向移动机构（1）进行水平滑动；工装托盘（5）固定在货叉（4）上，货叉（4）安装在升降移动机构（3）上，货叉（4）能够在升降移动机构（3）上进行竖直滑动；升降移动机构（3）正对立体库（9），立体库（9）被分割划分为多个库位，通过控制升降移动机构（3）在横向移动机构（1）上的位置，以及货叉（4）在升降移动机构（3）上的位置使工装托盘（5）正对立体库（9）中的库位。导向轨（7）安装在立体库（9）的顶部，导向轨（7）与横向移动机构（1）平行布设；升降移动机构（3）的顶部安装有导向机构（8），导向机构（8）与导向轨（7）之间为滑动配合。触摸屏（6）安装在立体库（9）的一侧，所述横向移动机构（1）、升降移动机构（3）、货叉（4）和立体库（9）均与电气控制部分（2）连接。

轻量化的堆垛机的工作过程：通过触摸屏（6）进行控制，根据指令，横向移动机构（1）和升降移动机构（3）配合动作将货叉（4）移动到立体库（9）对应库位，货叉通过伸缩动作将工装托盘（5）（及其中物料）放入或取出。

轻量化的堆垛机征在于：货叉（4）采取两级联动伸缩，简化结构的同时减小了机构的体积。

轻量化的堆垛机征在于：立体库（9）主体采用轻质铝型材构成，降低了整体重量，更便于运输和安装。立体库（9）高2.1m，立体库（9）被分割划分的库位尺寸为0.36*0.35*0.25（长*宽*高）。

触摸屏（6）可以采用西门子触摸屏，整个操作简单和方便；规避了多重冗余操作模式，在操作界面上进行一键切换实现货叉的自动运行。同时，触摸屏（6）能够自动接收、分析和执行指令；触摸屏（6）自动记录并上传所有状态信息和故障数据；当运行过程中发生各种异常时，能瞬间自动停止运行并报警。此外，触摸屏（6）还能够远程控制，通过远程无线控制端对触摸屏（6）进行控制，进而展示无人操作。

通过调节横向移动机构（1）、升降移动机构（3）的驱动电机，运行和升降速度分别最高可达到150米/分和30米/分，货叉（4）的叉取速度最快达到30米/分。

横向移动机构（1）主要由相互平行的滑轨及齿条和驱动横向移动的电机组成，固定在地面上作为地轨结构；升降移动机构（3）主要由两条互相平行的滑轨、驱动竖直移动的电机及同步带组成，竖直安装在横向移动机构（1）上，使升降移动机构（3）能够沿横向移动机构（1）进行水平滑动；工装托盘（5）固定在货叉（4）上，货叉（4）主要由两级联动的伸缩板及驱动伸缩的电机和同步带组成，安装在升降移动机构（3）上，使货叉（4）能够在升降移动机构（3）上进行竖直滑动；升降移动机构（3）正对立体库（9），立体库（9）被分割划分为多个库位，通过控制升降移动机构（3）在横向移动机构（1）上的位置，以及货叉（4）在升降移动机构（3）上的位置使工装托盘（5）正对立体库（9）中特定的库位。导向轨（7）安装在立体库（9）的顶部，导向轨（7）与横向移动机构（1）平行布设，使得横向移动更加稳定；升降移动机构（3）的顶部安装有导向机构（8），导向机构（8）与导向轨（7）之间为滑动配合。触摸屏（6）安装在立体库（9）的一侧，所述横向移动机构（1）、升降移动机构（3）、货叉（4）和立体库（9）均与电气控制部分（2）连接。

横向移动机构（1）和升降移动机构（3）的驱动源均为正反转电机，通过电机的正转或者反转驱动升降移动机构（3）沿横向移动机构（1）进行水平移动，以及实现货叉（4）的上下移动。

触摸屏（6）为人机操作界面，通过人机操作界面对电气控制部分（2）进行控制。

轻量化堆垛机整体尺寸为2.6*1.3*2.1m，主体框架由铝型材构成，传动机构除部分零件均采用轻质铝合金制造，有效的减轻了整体的重量。

轻量化堆垛机的工作过程如下，通过触摸屏（6）发出需求，由电气控制部分（2）中的plc等进行控制，根据指令，横向移动机构（1）和升降移动机构（3）配合动作将货叉（4）移动到立体库（9）中对应的库位，货叉（4）通过伸缩动作将工装托盘（5）放入或取出，工装托盘中的料瓶为演示用，也可更换为其他物料。

货叉（4）采取两级联动伸缩，两级联动伸缩的驱动主体为正反转电机，通过正反转电机驱动同步带实现上下两级联动，实现工装托盘（5）伸缩，相较于一级伸缩，货叉（4）简化了结构并减小了机构的体积。固定位置上下料，方便了堆垛机与agv或传送带等其他搬运设备对接，也同样便于人工搬运。

立体库（9）采用轻质铝型材构成，降低了整体重量，更便于运输和安装。

堆垛机通过配合灌装产线其他模块的工作，进行了对种子灌装结束后料瓶的入库存储过程的演示：货叉（4）将空的工装托盘（5）从立体库中取出，交给搬运设备，由上一模块进行料瓶码放；料瓶码放结束后，货叉（4）再将装载料瓶的工装托盘（5）放入预先指定的库位，或按顺序放入空的库位。

尽管本机型的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本机型领域。对于熟悉本领域的人而言，可容易的实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本机型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。