专利名称：银行金库币箱出入库自动拆垛和码垛工艺及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及银行金库物流自动化系统中币箱的自动入库码垛和出库拆垛技术领域。
背景技术：
在银行金库自动化物流系统中，通常需要在交接车间进行大量的币箱出库、入库操作。且往往是上午进行币箱的出库，将装有纸币的钱箱分发到各商业银行，而下午进行币箱的入库，将从各商业银行回收的装有纸币的钱箱进行入库。在入库操作时，需将不同种类的币箱按要求在托盘上码放成不同的垛型进行入库。而在出库时，需将码有币箱的实托盘进行拆垛，最终将一个个的币箱从交接车间内输送到运钞车入口。
目前，银行金库中，依据100元、50元、20元、10元、5元、1元六种不同币种，分别采用了6种不同尺寸规格、颜色的塑料币箱，且在币箱的底部有凸起的定位块，顶部有与底部凸起定位块相配合的凹槽，码垛时凸凹部分相配合，使垛型不易错位，但同时也要求码垛时定位精度高，增加了码垛的工作难度，且装有纸币时，币箱重量约为30kg。目前，在出库或入库时，大多采用人工来完成拆垛和码垛，这种方法工作效率低，劳动强度大，作业环境差，较难满足大批量、机械化连续生产的需要。
针对这种人工操作存在的不足，有人也提出了一些入库、出库时自动码垛、拆垛系统，但这些系统都是基于垂直关节机器人及特殊的机器人手爪卡具来完成，成本较为昂贵，且需既能完成拆垛，又能实现码垛时，需要的输送机等辅联设备多，且拆垛和码垛多分别采用两种独立的系统来完成，平面布置及系统控制复杂，占地面积大，使用率低，不利于市场的推广使用，且拆垛时没有有效的散盘检测方法及措施，不能解决散盘拆垛问题。因此目前很少使用这种系统来实现银行金库的出库、入库作业。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能满足银行币箱出库和入库的不同需求，实现币箱自动拆垛和码垛作业，从而完成银行金库币箱出入库的自动交接，且能满足不同种类的币箱，以及不同垛型币箱的码垛和拆垛，码垛和拆垛用同一套系统完成，自动化程度高，占地面积小，适应能力强，功能齐全，币箱拆垛、码垛快捷、准确、安全的银行金库币箱出入库自动拆垛和码垛工艺，本发明还提供这种实现这种工艺的系统。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的。
银行金库币箱出入库自动拆垛和码垛工艺，该工艺包括币箱的入库码垛工艺和出库拆垛工艺，所述的入库码垛工艺步骤如下①币箱输送将运钞车上卸下的带有条形码的币箱运放到币箱输送机上，沿输送线输送到码垛抓取工位；②条码扫描识别币箱在输送过程中，通过设置在币箱输送机上方或侧边的条码扫描装置扫描币箱上的条形码，由此确定币种以及币箱的规格；③币箱整形定位当币箱输送到码垛抓取工位处时，对币箱进行整形定位，确保机器人抓取位置准确；④币箱抓取和码垛启动机器人抓取币箱，并按抓取的币种所要求的垛型以及位置，将币箱依次码垛到位于码垛工位处的预先用输送机送入的空托盘上，至码完一托盘或完成某一币种的码垛；⑤入库将码完币箱的实托盘输送出码垛工位，经过后续输送工序入库；⑥输送空托盘输送机将下一个空托盘输送到码垛工位，等待进行后续币箱的码垛；所述的出库拆垛工艺步骤如下①币箱出库将码放有币箱的实托盘运送到输送机上，通过输送机输送至机器人拆垛工位；②条码扫描识别实托盘在输送过程中，通过设置在输送机上方或侧边的条码扫描装置扫描币箱上的条形码，校核出库币种以及确定币箱的规格；③机器人拆垛实托盘输送到机器人拆垛工位后，启动机器人依次抓取实托盘上的币箱，并将其放置于币箱输送机上送出；④送出空托盘将拆垛完币箱的空托盘用输送机送出拆垛工位；⑤输送实托盘输送机将下一个实托盘输送到拆垛工位，等待进行后续币箱的拆垛。
在输送机输送实托盘至机器人拆垛工位过程中，对实托盘上的币箱垛进行垛型检测，即通过检测装置检测出托盘上币箱的数量以及币箱在托盘上的分布位置。
用于银行金库币箱出入库自动拆垛和码垛工艺的系统，该系统包括一台直角坐标机器人及安装于其底端的卡具，在机器人下方顺序设置有横向输送机和币箱输送机，在横向输送机之中位于机器人码垛和拆垛位置下方设置有升降输送机，在升降输送机出口设置有与横向输送机相垂直的纵向输送机，在横向输送机和币箱输送机上方或侧边分别设置有条码扫描装置；在横向输送机上还设置有检测传感器；在币箱输送机靠向机器人的一端设置有币箱规整定位装置和检测传感器。
本发明在横向输送机上方或侧边设置有散盘检测装置；所述的直角坐标机器人安装于机架上，安装于机器人底端的卡具通过旋转法兰与机器人的末端执行机构连接，在卡具的手爪上安装有气缸，气缸的活塞杆外接有压板，在手爪的后端设置有检测传感器所述的散盘检测装置，由安装在支架上的检测传感器组成；所述的币箱规整定位装置包括安装在币箱输送机端头的挡块、安装在币箱输送机一侧的推箱挡块和另一侧的推箱执行机构；在币箱输送机两侧设置有币箱输送导向条；所述的币箱输送机为双向输送机。
本发明系统中的直角坐标机器人可作三维移动，并通过安装于其底端的卡具便捷、准确地抓取和夹紧币箱进行码垛和拆垛。沿输送机设置的条码扫描装置，可用于检测识别币箱的种类，以及最终确认出库、入库的币箱种类及数量。所设置的横向输送机，可实现拆垛时将实托盘输送到机器人拆垛工位，而码垛时将空托盘输送到机器人码垛工位。所设置的升降输送机，主要用来将码好垛的实托盘输送出机器人码垛工位，或将已拆完垛后的空托盘输送出机器人拆垛工位，与升降输送机相接的纵向输送机，用来将空托盘或实托盘输送出拆垛、码垛系统。所设置的币箱定位整形装置，可将输送到达机器人抓取工位的币箱进行定位整形装置，归正币箱的位置，以确保机器人可靠抓取住币箱。设置在横向输送机上的检测装置可以检测托盘在输送机上的位置信息，设置在币箱输送机上的检测装置可以用于检测币箱在输送机上的位置信息。币箱输送机采用双向输送机，可以依据实际使用时的需求实现正转和反转，在出库拆垛时输送机正转将单个币箱输送出拆码系统，而入库码垛时，输送机反转将输送进来的币箱输送到机器人抓取币箱工位处。所述的用于垛型检测的散盘检测装置，可检测托盘上的币箱垛型以及币箱数量位置，以及托盘上的币箱的数量以及币箱在托盘上的分布状况。
本发明与现有技术相比较，具有明显的特点和优点结合银行金库币箱出库、入库的特点，通过合理的优化出库拆垛、入库码垛的工艺流程，实现了同一系统完成出库拆垛、入库码垛两种不同的工艺流程，大大减少了占地面积，既节省了设备投资成本，又可获得较好的自动化生产能力，且各工序安排合理，工艺过程简洁，自动化程度高。实现该工艺的系统结构紧凑，占地面积小，所有的工序均通过一定的设备自动完成。此外，采用直角坐标机器人作为核心，大大提高了系统的柔性化能力，系统适应性强，能满足不同种类的币箱、以及不同垛型币箱的入库码垛和出库拆垛，尤其是与散盘检测装置、条码扫描装置相结合后，可以实现散盘的出库拆垛。且与通常的垂直关节机器人系统相比，占地面积小，维护简单，工作效率高，系统布局也更为紧凑。本发明合理地利用了空间及机器人技术，工艺路线短，占地面积小，自动化程度高，功能齐全，且使币箱拆垛、码垛工作更快捷、准确、安全。
下面结合说明书附图进一步阐述本发明的内容。
图1为本发明的币箱入库码垛工艺流程图；图2为本发明的币箱出库拆垛工艺流程图；图3和图4为银行币箱垛型的两种示意图；图5为本发明系统一个实施例的主视示意图；图6为图5的俯视图；图7为图5中机器人操作终端的币箱抓取卡具三维立体图。
具体实施例方式
如图1所示，本发明提出的银行金库币箱入库自动码垛主要由以下步骤实现入库时，将金库交接车间外运钞车上卸下的币箱通过输送机输送到安装于交接车间的拆垛和码垛系统，在输送过程中同时进行条码扫描识别，确认币箱的种类以及数量，当币箱到达输送机末端时，对币箱整形定位，保证机器人抓取位置准确。定位后，启动机器人抓取币箱，并按抓取的币种所要求的垛型以及位置，将币箱在码垛工位处的托盘上进行码垛，当码完一托盘或完成某一币种的码垛后，码垛暂停，用输送机将码完的实托盘输送出码垛工位，并通过后续输送设备进行入库。同时备用的下一个空托盘通过输送机输送到码垛工位，重复上述工艺，继续进行币箱的输送以及码垛。
如图2所示，本发明提出的银行金库币箱出库自动拆垛主要由以下步骤实现出库时，将金库中码放有币箱的实托盘输送到安装于币箱交接车间的拆垛和码垛系统，且输送过程中通过输送机侧边的条码扫描仪扫描币箱上的条形码，校核出库币种以及确定币箱的规格。同时在输送过程中，还可让实托盘通过一个散盘检测装置，进行垛型检测，依据条码扫描装置扫描出的币箱种类，最终检测出托盘上的币箱是如图3所示的“田”字形码放还是如图4所示的“品”字形码放，以及托盘上的币箱的数量以及币箱在托盘上的分布状况，以便机器人按照币箱的分布状况进行抓取。如果币箱的垛型和数量固定不变，可以不进行垛型检测。但实际应用中，堆码在实托盘上的币箱垛型和数量常常是变化的，因此，设置散盘检测装置会更加方便。当实物托盘输送到机器人拆垛工位后，启动机器人依次抓取托盘上的币箱，并将其放置于币箱输送机上，然后通过币箱输送机传输，将币箱输送出金库交接车间，再运送到运钞车上。在输送过程中，需要判断先前放置在输送机上的币箱是否已离开输送机上的机器人放置币箱工位，如没有，则暂停拆垛，等待币箱输送出该工位，然后继续拆垛。如当前托盘上的币箱已完成拆垛，则暂停拆垛，将空托盘输送出拆垛工位。当需要继续出库时，将下一个实托盘输送到拆垛工位，重复上述工艺，继续进行币箱的拆垛及输送。出库结束后，停机。
实现上述的自动码垛和拆垛工艺的系统如图5～图7所示，包括一台直角坐标机器人5和安装于其底端的卡具6，在机器人下方顺序设置有横向输送机1和币箱输送机10，在横向输送机1之中位于机器人码垛位置下方设置有升降输送机12，在升降输送机12出口设置有与横向输送机1相垂直的纵向输送机14，在横向输送机1侧边设置有条码扫描装置13，在币箱输送机10上方设置有条码扫描装置9。在横向输送机1上方还可设置散盘检测装置3，以预先检测出实托盘上不同垛型和数量的币箱，便于后续机器人能准确抓取币箱；在横向输送机1上设置有三对检测传感器29、19，用来检测托盘8在输送机上的位置信息。在币箱输送机10靠向机器人的一端设置有币箱规整定位装置和检测传感器15、17，用于检测币箱在输送机10上的位置信息。所述的直角坐标机器人5安装于机架4上，能实现空间的四自由度位置定位及插补运动，是系统的核心组成部分。安装于机器人底端的卡具6通过旋转法兰21与机器人的末端执行机构20连接，在卡具的手爪24上安装着两个气缸22，气缸22的活塞杆外接有压板23，在手爪24的后端设置有检测传感器27，以及与两个设置在手爪底部的防碰撞探针25相连接的两个检测传感器26。所述的散盘检测装置3由安装在支架上的检测传感器2组成，实现托盘上币箱位置及数量的检测。所述的币箱规整定位装置包括安装在币箱输送机10端头的挡块28、安装在币箱输送机10一侧的推箱挡块16和另一侧的推箱执行机构11。在币箱输送机10两侧设置有币箱输送导向条18，对币箱的输送起导向和定位作用。所述的币箱输送机10为双向输送机。空托盘输送机1采用普通的链式输送机，其宽度与输送的托盘8相适应，而托盘8的尺寸与其上的币箱7相关。升降输送机12为辊道式输送机，由升降部分和输送辊道两大部分组成，辊道输送方向与横向输送机1的输送方向垂直，而与纵向输送机14的输送方向一致。横向输送机14采用普通辊道输送机，其输送面高度与升降输送机12顶升起来后的输送面高度一致。币箱输送机10在本实施例中采用辊道输送机，但也可采用链板输送机或皮带输送机。
工作过程如下在币箱入库自动码垛工作时，首先通过币箱输送机10反转将币箱输送进来，并通过安装在币箱输送机10上面的条码扫描装置9实现币箱种类等信息的确认，并将该信息传到控制系统中。输送过程中，在导向定位条18的作用下，使币箱可靠的输送到规整定位工位，且由币箱输送机10后端的挡块28实现输送方向的定位。当检测开关15检测到币箱到位后，推箱执行机构11动作，且在币箱输送机10侧边的两个挡块16阻挡作用下，实现币箱在输送机上的定位。币箱定位后，启动机器人5，按照所需码垛币种要求的抓取位置，使抓箱卡具6的手爪24下部插入币箱底部的凹槽中，当检测传感器27检测到币箱进入后，两个气缸22动作，使压板23压住币箱，实现币箱的可靠抓取，如插入过程中，防碰撞探针25碰到障碍物，则系统报警停机。抓住币箱后，机器人5动作，将币箱搬运到托盘上该币种所预定的码放位置，然后气缸22动作，打开压板23，机器人抽出抓箱卡具6，实现码垛。重复以上的过程，当完成一个托盘的码垛或结束某一币种的入库码垛时，机器人5、币箱输送机10停止并等待，升降输送机12顶升，顶升后其输送面与纵向输送机14输送面高度相同，之后，升降输送机12、横向输送机14启动，将码完的实托盘输送出码垛工位，并通过纵向输送机14将实托盘输送到下一工序，用后续运送装置进行入库。当实托盘从升降输送机12被输送出后，升降输送机12输送停止并下降，然后横向输送机1启动，将预先放置在其后端的空托盘输送到码垛工位，也即输送到升降输送机12上面，且在输送过程中通过检测传感器29、19实现托盘位置的检测。当传感器19检测到空托盘输送到位后，横向输送机1停止，并启动机器人5及币箱输送机10等，重复以上的工序，继续进行码垛，直至入库码垛工作结束。
在币箱出库自动拆垛工作时，首先用其他输送设备将码有币箱的实托盘运送到横向输送机上，通过横向输送机1将实托盘输送到拆垛工位，也即输送到升降输送机12上面，且在输送过程中，当实托盘经过跨在横向输送机1上的散盘检测装置3及托盘位置检测装置29时，通过散盘检测装置3上的检测传感器2实现币箱数量以及币箱分布状况的检测，而通过条码扫描装置13扫描币箱的种类，并将这些信息传到控制系统中，作为机器人抓取币箱时手爪定位及动作顺序的依据。且输送过程中，当输送机1侧边的检测传感器19检测到实托盘到位后，表明实托盘8到达拆码垛工位，横向输送机1停止并定位，启动币箱输送机10正转，并通过币箱输送机10侧边的检测传感器15、17证实输送机上币箱放置工位没有币箱时，机器人动作，依据散盘检测装置3、扫描装置13的检测结果依次进行币箱的抓取，且抓取动作与入库码垛时的动作相同，然后将币箱放置到币箱输送机10上的放置工位，即入库时币箱规整定位处，且放置动作与码垛时的放置动作相同，由币箱输送机10将币箱输送出拆垛和码垛系统。之后机器人5继续动作，进行下一个币箱的抓取，但只有当检测传感器15、17检测到放置工位没有币箱时，才允许放置下一个币箱，否则机器人5在抓取币箱后必须在放置工位上空等待。重复以上的动作，直到完成实托盘上币箱的出库拆垛。拆垛完后，升降输送机12顶升，随后其输送辊道以及与之相连接的横向输送机14启动，将空托盘输送出拆垛和码垛工位。然后升降输送机12下降并停止输送，而横向输送机1启动，重复以上的出库拆垛工序，直至出库结束。
如上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以此限定本发明的范围，即依本发明专利申请保护范围所作的等同变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围。
本发明的工艺和系统除了适用于银行金库币箱出库、入库交接车间外，通过控制流程的改变以及机器人抓箱手爪卡具的改变，还可广泛用于食品、医药、交通、烟草等轻工行业的出入库拆垛和码垛。
权利要求
1.银行金库币箱出入库自动拆垛和码垛工艺，其特征在于，该工艺包括币箱的入库码垛工艺和出库拆垛工艺，所述的入库码垛工艺步骤如下①币箱输送将运钞车上卸下的带有条形码的币箱运放到币箱输送机上，沿输送线输送到码垛抓取工位；②条码扫描识别币箱在输送过程中，通过设置在币箱输送机上方或侧边的条码扫描装置扫描币箱上的条形码，由此确定币种以及币箱的规格；③币箱整形定位当币箱输送到码垛抓取工位处时，对币箱进行整形定位，确保机器人抓取位置准确；④币箱抓取和码垛启动机器人抓取币箱，并按抓取的币种所要求的垛型以及位置，将币箱依次码垛到位于码垛工位处的预先用输送机送入的空托盘上，至码完一托盘或完成某一币种的码垛；⑤入库将码完币箱的实托盘输送出码垛工位，经过后续输送工序入库；⑥输送空托盘输送机将下一个空托盘输送到码垛工位，等待进行后续币箱的码垛；所述的出库拆垛工艺步骤如下①币箱出库将码放有币箱的实托盘运送到输送机上，通过输送机输送至机器人拆垛工位；②条码扫描识别实托盘在输送过程中，通过设置在输送机上方或侧边的条码扫描装置扫描币箱上的条形码，校核出库币种以及确定币箱的规格；③机器人拆垛实托盘输送到机器人拆垛工位后，启动机器人依次抓取实托盘上的币箱，并将其放置于币箱输送机上送出；④送出空托盘将拆垛完币箱的空托盘用输送机送出拆垛工位；⑤输送实托盘输送机将下一个实托盘输送到拆垛工位，等待进行后续币箱的拆垛。
2.根据权利要求1所述的银行金库币箱出入库自动拆垛和码垛工艺，其特征在于，在输送机输送实托盘至机器人拆垛工位过程中，对实托盘上的币箱垛进行垛型检测，即通过检测装置检测出托盘上币箱的数量以及币箱在托盘上的分布位置。
3.用于如权利要求1所述工艺的银行金库币箱出入库自动拆垛和码垛系统，其特征在于，该系统包括一台直角坐标机器人(5)及安装于其底端的卡具(6)，在机器人下方顺序设置有横向输送机(1)和币箱输送机(10)，在横向输送机(1)之中位于机器人码垛和拆垛位置下方设置有升降输送机(12)，在升降输送机(12)出口设置有与横向输送机(1)相垂直的纵向输送机(14)，在横向输送机(1)和币箱输送机(10)上方或侧边分别设置有条码扫描装置(13)、(9)；在横向输送机(1)上还设置有检测传感器(29)、(19)；在币箱输送机(10)靠向机器人的一端设置有币箱规整定位装置和检测传感器(15)、(17)。
4.根据权利要求3所述的银行金库币箱出入库自动拆垛和码垛系统，其特征在于，在横向输送机(1)上方或侧边设置有散盘检测装置(3)。
5.根据权利要求3所述的银行金库币箱出入库自动拆垛和码垛系统，其特征在于，所述的直角坐标机器人(5)安装于机架(4)上，安装于机器人底端的卡具(6)通过旋转法兰(21)与机器人的末端执行机构(20)连接，在卡具的手爪(24)上安装有气缸(22)，气缸(22)的活塞杆外接有压板(23)，在手爪(24)的后端设置有检测传感器(26)、(27)。
6.根据权利要求4所述的银行金库币箱出入库自动拆垛和码垛系统，其特征在于，所述的散盘检测装置(3)，由安装在支架上的检测传感器(2)组成。
7.根据权利要求3所述的银行金库币箱出入库自动拆垛和码垛系统，其特征在于，所述的币箱规整定位装置包括安装在币箱输送机(10)端头的挡块(28)、安装在币箱输送机(10)一侧的推箱挡块(16)和另一侧的推箱执行机构(11)。
8.根据权利要求3所述的银行金库币箱出入库自动拆垛和码垛系统，其特征在于，在币箱输送机(10)两侧设置有币箱输送导向条(18)。
9.根据权利要求3或7或8所述的银行金库币箱出入库自动拆垛和码垛系统，其特征在于，所述的币箱输送机(10)为双向输送机。
全文摘要
银行金库币箱出入库自动拆垛和码垛工艺及系统，包括币箱的入库码垛工艺和出库拆垛工艺；系统包括直角坐标机器人(5)及其底端的卡具(6)，在机器人下方顺序设有横向输送机(1)和币箱输送机(10)，在横向输送机之中位于机器人码垛和拆垛位置下方设有升降输送机(12)，升降输送机出口设有与横向输送机相垂直的纵向输送机(14)，在横向输送机和币箱输送机上方或侧边分别设有条码扫描装置(13)、(9)；在横向输送机上设置有检测传感器(29)、(19)；在币箱输送机靠向机器人的一端设置有币箱规整定位装置和检测传感器(15)、(17)。本发明能用同一套系统实现币箱自动拆垛和码垛作业，完成币箱出入库的自动交接，自动化程度高，占地面积小，拆垛和码垛快捷、准确。
文档编号B65G1/00GK1923644SQ20061004864
公开日2007年3月7日 申请日期2006年8月30日 优先权日2006年8月30日
发明者杨灏泉, 张勇, 冉文学, 丁兴, 苑韬, 陈黎, 蔡磊, 游玲 申请人:云南昆船设计研究院