多功能卡车自动装车机的制作方法

本发明涉及一种自动装车机，特别涉及一种多功能卡车自动装车机。

背景技术：

目前，大多数工厂物料出厂时，仍采用人工方式进行装载、摆放，这种装载、摆放方式存在着工人劳动强度大，效率低的缺陷。对于水泥等粉末状物料的物料，由于扬尘现象，严重影响工人身体健康。

已有部分工厂开始使用半自动和全自动装卸装置，但普遍存在机构复杂，工序繁多，故障率高等问题。

此外，现有半自动和全自动化物料装车机只能适应一种特定规格的车辆，例如固定车厢内净宽尺寸(2.2m)的车辆，其它宽度的车型都无法装车，极大地限制了自动装车机应用范围。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本发明人设计了一种自动装车机，以简化的结构设计，完成自动物料的装载或摆放；特别是提供一种自动装车机，可适用不同规格车辆的物料装车(例如，车厢内净宽1.8m～3.0m，对应车长4.2m～17.5m)。

为此，本发明人提供一种自动装车机，其包括：摆料装置、装车装置、和控制装置；所述控制装置用于控制整个自动装车机的运行；

所述摆料装置用于将物料摆放成预设的阵列，并将摆好的物料阵列输送至所述装车装置；

其特征在于，

所述装车装置包括升降机构、伸缩托板机构和定位元件；

所述升降机构驱动所述伸缩托板机构升降运动；

所述伸缩托板机构包括伸缩托板、宽度调节机构和卸料机构；

所述宽度调节机构用于根据运输车的规格，调节所述伸缩托板的宽度；

所述卸料机构用于将所述伸缩托板上的物料释放至运输车辆的预定位置；

所述定位元件用于定位和控制所述伸缩托板机构相对于运输车辆的位置。

在上述自动装车机中，优选地，所述卸料机构包括挡料板、退出导轨、退出电机和退出同步带，所述退出电机通过所述退出同步带驱动所述伸缩托板在所述退出导轨上前后移动。

在上述自动装车机中，优选地，所述伸缩托板包括固定板和所述固定板两端的伸缩板。

在上述自动装车机中，优选地，所述宽度调节机构包括丝杆、螺母、调宽电机和调宽同步带，所述两端的伸缩板与所述螺母固定连接，所述调宽电机通过所述调宽同步带驱动所述丝杆在所述螺母中正转或反转，带动两端的伸缩板相向靠近或者背向远离，由此调节伸缩托板的宽度。优先地，所述伸缩托板安装有导向轮，所述伸缩板借助导向轮行伸缩。

在上述自动装车机中，优选地，所述升降机构包括垂臂、升降电机、 链条传动机构、导轨和滑轮，所述链条传动机构与垂臂相连，所述导轨位于垂臂上，与所述滑轮配合，所述伸缩托板机构安装在所述垂臂上，所述升降电机通过所述链条传动机构带动所述垂臂升降运动，由此驱动所述伸缩托板机构升降运动。

在上述自动装车机中，优选地，所述垂臂上还安装有控料收尘机构，所述控料收尘机构包括控料板、控料气缸、收尘罩和收尘管，所述控料气缸能够驱动控料板竖直上下移动，所述收尘罩安装在所述控料板上，并与收尘管连接。

在上述自动装车机中，优选地，还包括横向定位机构，所述横向定位机构包括横向导轨、横向同步带、横向电机以及横向定位元件，通过所述横向定位元件对装车装置相对于运输车俩进行横向定位，所述横向电机通过横向同步带驱动装车装置相对于运输车辆横向移动，调整装车装置相对于运输车辆的横向相对位置。

在上述自动装车机中，优选地，所述摆料装置包括第一制动辊筒、第一推料器、第二制动辊筒和第二推料器，所述第一推料器用于将按照预设的方式输送至所述第一制动辊筒上的物料推向所述第二制动滚筒，物料在所述第二制动辊筒上按预设方式摆放成物料阵列，所述第二推料器用于将所述第二制动滚筒上的物料阵列输送至所述装车装置；优选地，所述第一推料器与所述第二推料器包括推料支架、推料气缸、推板、推料电机、和推料同步带；所述推料气缸驱动推板竖向升降，所述推料电机通过推料同步带驱动推板在水平方向上往返移动。

在上述自动装车机中，优选地，还包括正料装置，用于将物料按照预设的方式输送至所述摆料装置中，优选输送至所述第一制动辊筒上，所述正料装置包括上游光电开关、正料导向板、正料器和下游光电开关，所述正料器包括正料柱和气缸，所述气缸驱动所述正料柱进行伸缩，由 此控制物料呈纵向或横向输送。优选地，所述正料柱的伸出端上固定有滚轮。

在上述自动装车机中，优选地，还包括压包装置，所述压包装置包括传输皮带机、压包皮带机、光电开关和导向板，所述传输皮带机与所述压包皮带机的相对面上的皮带同向运动，供物料穿过，所述光电开关用于对物料进行计数，并控制压包装置供给物料的速度或节奏。

在上述自动装车机中，优选地，还包括转向装置，用于使物料输送方向进行转向，所述转向装置包括电机、导料器、气缸和导向溜子，所述导料器包括皮带轮和皮带，所述电机驱动所述皮带围绕所述皮带轮运动；所述导料器与所述气缸相连，通过所述气缸控制所述推料皮带的指向。

在上述自动装车机中，优选地，还具有前进后退机构，所述前进后退机构包括电机和导轨。所述皮带机、压包装置、正包装置、摆包装置和装车装置依次安装在导轨上，并能够在定位元件的控制下和电机的驱动下，沿着导轨前后移动。

上述技术方案，可以实现袋装物料、箱装物料或其他成形物料的自动装车，省时省力，降低劳动强度。

上述技术方案中，装车装置的伸缩托板宽度可调，可适用于多种规格车辆的装车。这样可以保证市面上所有卡车都能装车，无需再增加额外设备。例如，可分3个档位调节伸缩托板的宽度，用于对车厢内净宽度为1.8m；2.2m；2.7m的三种规格车辆进行装车。

附图说明

图1A、图1B分别是本发明示例性实施例的自动装车机的主视示意 图与侧视示意图。

图2A、图2B分别是本发明示例性实施例中转向装置的主视示意图与侧视示意图。

图3A、图3B分别是本发明示例性实施例中压包装置的主视示意图与侧视示意图。

图4A、4B分别是本发明示例性实施例中正包装置的主视示意图与侧视示意图。

图5A是本发明示例性实施例中摆包装置的主视示意图。

图5B、图5C分别是本发明示例性实施例的摆包装置中第一推包器、第二推包器的示意图。

图5D是物料包阵列的一个示例的平面示意图。

图6A、图6B分别是本发明示例性实施例中装车装置的主视示意图与侧视示意图。

图6C是实施例中伸缩托板的侧视示意图。

附图标记说明：转向装置1；电机11；导包器12；气缸13；导向溜子14；皮带机2；压包装置3；压包皮带机31；传输皮带机32；光电开关33；压包导向板34；正包装置4；上游光电开关41；正包导向板42；正包器43；正包柱431；正包气缸432；滚轮433；下游光电开关44；正包皮带45；摆包装置5；第一制动辊筒51；第一推包器52；第二制动辊筒53；第二推包器54；推板521、541；推包气缸522、542；推包电机523、543；推包支架524、544；推包同步带525、545；装车装置6；升降机构61；升降电机611；竖直导轨612；链条传动结构613；滑轮614；激光定位传感器621；激光测距传感器622；横梁63；横向导轨631；横向同步带632；横向电机633；控包收尘机构64；控包板641；控包气缸 642；收尘罩643；收尘管644；伸缩托板机构65；伸缩托板651；挡包板652；退出导轨653；退出电机654；退出同步带655；固定板66；伸缩板661；丝杆662；螺母663；导向轮664；调宽同步带665；调宽电机666；垂臂67；控制装置7；前进/后退机构8，电机81、导轨82。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个示例性实施例进行具体说明。

作为本发明的一个示例性实施例，图1A、图1B显示的是一种袋装粉末物料(例如水泥包)自动装车机，其包括转向装置1、皮带机2、压包装置3、正包装置4、摆包装置5、装车装置6、控制装置7以及前进/后退机构8；所述前进后退机构8包括电机81、导轨82。所述皮带机2、压包装置3、正包装置4、摆包装置5和装车装置6依次安装在导轨82上，并能够在电机81的驱动下，沿着导轨82前后移动；控制装置7对整个自动装车机的运行进行控制。

在使用时，所述转向装置1将物料包逐个引入皮带机2，输送至压包装置3进行排气、压平，再经正包装置4将物料包按照预设的方式呈纵向(物料的短边在前)或横向(物料的长边在前)地输送至摆包装置5，所述摆包装置5将物料包摆放成一层预设的阵列，并将摆好的物料包阵列输送至所述装车装置6；再由装车装置6将所述物料包阵列运送并放置在运输车辆的目标位置。在码放第一层物料包后，紧接着进行第二层物料包的摆放，如此逐层摆放，直至码放至预定层数，完成第一列物料包的码放；然后在激光定位传感器621的控制下，自动装车机沿导轨82往车厢后方移动至目标位置，进行第二列物料包的码放。如此反复码放，直至装载预设重量/袋数的物料包。

具体来说：

所述转向装置1，其结构如图2A、图2B所示，包括电机11、导包器12、气缸13和导向溜子14，所述导包器12包括皮带轮和皮带，所述电机11驱动所述皮带围绕所述皮带轮运动；所述导包器12与气缸13相连，通过所述气缸13控制所述导包器12的指向。所述气缸13使所述导包器12斜置于物料的行进路线上，使物料在导包器12的引导下转向并从导向溜子14处滑落。需要说明的是，根据场地情况下，物料包的输送也可能不需要进行转向。此时则无需设置转向装置1。

所述皮带机2为常规结构，在此不予赘述。

所述压包装置3如图3A、图3B所示，包括传输皮带机32以及位于所述传输皮带机32上方的压包皮带机31、光电开关33和导向板34。

所述传输皮带机32与压包皮带机31的相对面上的皮带同向运动，物料包从两者之间穿过时被挤压平整。

根据需要，所述压包装置3设有计数用的光电开关33，在检测到通过预定数量的物料包(如2包或3包)后，控制所述传输皮带机32与压包皮带机31停车一定时长(如1秒)，然后继续运行。如此控制由所述压包装置3供给物料的速度或节奏，以利于后续正包和摆包的顺利分批次进行。

经压包装置3后，物料包被挤压紧凑、平整，有利于更好地码放。但需要说明的是，对于箱装物料或不易变形、扬尘的物料，可不设该压包装置3。

通过压包装置3后的物料经压包导向板34引导继续向下游传送，进入正包装置4。

正包装置4的结构如图4A、4B所示，包括上游光电开关41、正包导向板42、正包器43、正包皮带45、下游光电开关44，所述正包导向板42的出口与物料的短边宽度相当，经过正包导向板42后的物料呈纵向 (物料的短边在前)往下输送。正包器43设于正包皮带45上方，所述正包器43包括正包柱431和正包气缸432，正包气缸432驱动所述正包柱431相对于所述正包皮带45横向伸缩。在所述正包柱431的伸出端上可任选地固定有滚轮433。在正包柱431缩回时，则不会与纵向输送的物料发生干涉。当正包柱431伸出时，正包柱431上的滚轮433会挡住物料的一角，从而使物料发生90度的旋转，改为横向(物料的长边在前)地往下输送。所述光电开关41能够计算通过正包导向板42的物料的数量，根据需要，在通过预定数量的物料(例如2包、4包或6包)后，正包柱431伸出或者缩回，使正包皮带45上的物料以预设的方式呈纵向或横向地输送至摆包装置5(如3包纵向-2包横向-2包横向-3包纵向)。

所述摆包装置5结构如图5A所示，包括第一制动辊筒51、第一推包器52、第二制动辊筒53和第二推包器54，第一制动辊筒51与正包装置4相接。由正包装置4将物料输送到第一制动辊筒51上，并通过下游光电开关44对通过的物料包进行计数，当第一制动辊筒51上通过预设数量的物料后(如横向2包或纵向3包)，第一推包器52启动，将这一排物料推送到第二制动辊筒53上，如此反复进行。第二制动滚筒53同步地将物料在第二制动滚筒53上摆放成预设阵列(例如，排列成如图5D所示形状的阵列)，然后第二推包器54启动，将物料输送至所述装车装置6。

如图5B、图5C所示，是第一推包器52与第二推包器54的示意图，分别设有推包支架524、544以及由推包气缸522、542驱动的能够相对于推包支架524、544竖直升降的推板521、541，所述推板521、541在推包电机523、543以及推包同步带525、545的作用下在水平方向上前后移动。使用过程中，推板521、541与物料处于同一水平高度，推板521、541在推包电机523、543和推包同步带525、545的驱动下移动，将物料推送到预定位置，随后推包气缸522、542驱动推板521、541上升，在推包电机523、543和推包同步带525、545的驱动下水平方向返回，并在推包气 缸522、542的驱动下下降回到原位。

所述装车装置6的结构如图6A、图6B所示，包括升降机构61、伸缩托板机构65和激光测距传感器622。

所述升降机构61包括垂臂67、升降电机611、链条传动机构613、导轨612和滑轮614，所述链条传动机构613与垂臂67相连，所述导轨612位于所述垂臂67上，与所述滑轮614配合，所述伸缩托板机构65安装在所述垂臂67上，所述升降电机611通过所述链条传动机构带动所述垂臂67作升降运动，由此驱动所述伸缩托板机构65升降运动。

所述伸缩托板机构65包括伸缩托板651、挡包板652、退出导轨653、退出电机654、退出同步带655。所述挡包板652固定安装在所述垂臂67上。所述伸缩托板651可前后滑动地安装在退出导轨653上，退出电机654通过退出同步带655驱动伸缩托板651在导轨653上前后移动；所述激光测距传感器622设在所述伸缩托板机构65上，用于定位和控制伸缩托板机构65的位置。

优选地，所述垂臂67上安装有控包收尘机构64，其包括控包板641以及能够驱动控包板641竖直上下移动的控包气缸642。所述控包板641与叠置在伸缩托板651上的物料包阵列的顶面相隔一较小间隙，其作用在于在下文中所述的伸缩托板651后缩以使得物料包码放在待装载车辆等时防止物料包翻落或向上拱起而导致码放不整齐。在控包板641上还固定有收尘罩643，收尘罩643连接有收尘管644，用于吸走物料包码放时产生的扬尘。

所述装车装置6在使用时，升降机构61驱动伸缩托板机构65到合适的高度，使伸缩托板651与摆包装置5的第二制动辊筒53共面相接，然后第二推包器54动作，将物料包阵列推送到伸缩托板651上，此时控包板641在控包气缸642推动下下降并在与物料包阵列的顶面相距一较小间 隔处停止，收尘罩643与收尘管644工作，以便将扬尘吸走；然后所述伸缩托板机构65在升降机构61的驱动下下降，直到激光测距传感器622测得伸缩托板651底面与下方参照物体(如车厢底板或先前码放的物料包)的距离足够近(如5cm以内)为止，此时退出电机654开始工作，驱动伸缩托板651缩回，挡包板652挡住物料包，使物料包阵列落下，完成这一层物料包的码放；随后，控包收尘机构64复位，退出电机654驱动伸缩托板651向前移动复位，升降机构61驱动伸缩托板机构65复位，以备进行另一层物料包的装载。

为了使所述装车装置6的伸缩托板651能够适应不同宽度的车厢，如图6C所示，所述伸缩托板651包括中间的固定板66以及固定板66两端的伸缩板661和导向轮664。两端的伸缩板661分别通过不同旋向的螺母663与丝杆662相接，所述丝杆662通过调宽同步带665与调宽电机666动力连接，当调宽电机666驱动丝杆662在螺母663中正转或反转时，两端的伸缩板661借助导向轮664相向靠近或者背向远离，使得伸缩托板651的整体宽度得到调整。

为了使装车装置6能够相对于运输车辆在横向上进行准确定位，还设有横向定位机构63。所述横向定位机构63包括横向导轨631、横向同步带632、横向电机633以及激光定位传感器621。在摆放装置5将物料包阵列推至伸缩托板651后，通过激光定位传感器621对装车装置6相对于运输车俩进行横向定位，然后所述横向电机633通过横向同步带632驱动装车装置6相对于运输车辆横向移动，以调整装车装置6相对于运输车辆的横向相对位置，然后升降机构61驱动伸缩托板机构65下降至预定位置。在卸下物料包之后，伸缩托板机构65沿着原路返回至与摆放装置5相接的位置。

一个具体的装车过程实例如下：

汽车开进预定停车位，工人将车宽、车长尺寸和需要装车的吨数输入控制装置7内，系统自动进行运算，运算得出此车需要装M层和N列，并运算出装多少袋。多功能自动装车机可通过调节伸缩托板651的宽度而适用于例如车宽(车厢内净宽)为1.8m～3.0m，车长4.2m～17.5m的多种不同规格的运输车俩。无需再增加额外设备。在本实施例中，多功能装车装置6可分1.8m；2.2m；2.7m 3个档位。

运算后，控制装置7发出指令，装车机头部的激光测距传感器621开始扫描汽车车厢，通过多功能装车装置6的横向定位机构63左右调整伸缩托板机构65与车厢保持一致，并进行记忆功能，控制装置7发出指令给转向装置1开始下降运行。

转向装置1的电机11带动皮带运转，气缸13将导包器12调到与物料包运行方向成45°角，将输送皮带上的物料包转输到自动装车机的皮带机2上。皮带机2将物料包输送到压包装置3上。

第一层码放：车长13m×车宽2.2m。

压包装置3将物料包排气、压平后，向正包装置4输送，物料包通过压包装置3尾端的光电开关33进行计数并控制运行/停止，按照例如通过3包停一秒→再通过2包停一秒→通过2包停一秒→通过3包停一秒的形式来控制供给的速度和节奏。

物料包输送到正包装置4上后，正包器43的正包柱431伸出，物料包撞到正包柱431后横向旋转，使物料包变为横向后继续前行，按照例如如下方式进行正包：通过上游光电开关41计数连续正包3袋，正包柱431收回；再连续通过4包纵向物料包，正包柱431伸出，再连续正包3袋。如此反复进行。

摆包装置5的第一制动滚筒51通过正包装置4尾端处的下游光电开关44进行计数并控制制动滚筒停止与转动。第一制动滚筒51停止后，启 动第一推包器52，第一推包器52的推板521将3包物料包推至第二制动辊筒53后，升起、退回并下降至原位置。再将后续的2包物料推到第二制动辊筒53后停止，随后升起、退回并下降至原位置。往返推包各4次。推包的方式为例如3包(物料包长边方向在前)→2包(物料包短边方向在前)→2包(物料包短边方向在前)→3包(物料包长边方向在前)。

推包4个动作完成后，第一推包器52停止动作，物料包在第二制动辊筒53呈阵列摆放。随后启动第二推包器54。第二推包器54的推板541向多功能装车装置6的伸缩托板651进行推包，将10包物料包推到多功能托板装置6的托板651上，随后第二推包器54停止动作，升起、退回并下降至原位置。

之后，启动控包收尘机构64和升降机构61。控包收尘机构64下降后停止，升降机构61驱动伸缩托板机构65下降，由激光测距传感器622的竖直向下激光测量伸缩托板651与车厢底板间距，间距为5cm左右时停止下降，此时退出电机654驱动伸缩托板651缩回，挡包板652挡住物料包，使物料包阵列落下，完成这一层物料包的码放。

第二层码放：

第二层的码放与第一层的码放类似，不同的是，物料包阵列被推至伸缩托板561后伸缩托板机构65下降时，激光测距传感器22不再由竖直向下的激光检测与车厢底板的距离，而是由另一激光测距传感器22的水平激光检测伸缩托板651与前次码放的一层物料包的距离。当光路被前次码放的一层物料包所遮挡，此时托板已降至与前一层物料包的上方具有预设距离的位置。此时，升降机构61停止下降，退出电机后退，将本层物料包码放于前一层物料包上。

以上动作重复进行，直至码放至预设的高度，从而完成一列物料包的码放。随后，装车装置6向车辆后部移动预设距离，进行第二列物料 包的码放。如此重复进行，直至将整个车厢码放完毕。

以上实施方式仅为本发明一个实施例，然其并非用以限定本发明的范围，本领域技术人员，在不脱离本发明精神的范围内，可在此基础上进行适当变型，这种变型均在本发明的范围之内。