一种重型托盘交换式伺服物流系统及其控制方法与流程

本发明涉及自动化生产线技术领域，尤其是一种重型托盘交换式伺服物流系统及其控制方法。

背景技术：

随着自动化生产线的发展，自动化生产线的复杂程度越来越高。为了实现较好的场地使用率以及考虑到整个产线的节拍设计，自动化生产线经常需要设计上下多层结构，物料需要在各个层之间进行传输。现有的托盘交换系统传输效率较低，成为了整条产线中提高生产节拍的瓶颈。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种重型托盘交换式伺服物流系统及其控制方法，能够解决现有技术的不足，提高了托盘交换系统的传输效率。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种重型托盘交换式伺服物流系统，包括机架和位于机架一侧的升降机构，所述机架的顶部设置有第一传送带，机架的底部设置有第二传送带；机架的顶部设置有矫正机构；升降机构包括第三传送带，第三传送带的底部连接有上下运动的第一液压缸；第一传送带、第二传送带和第三传送带分别通过第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机进行驱动，第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机和第一液压缸通过控制器进行驱动控制。

作为优选，所述矫正机构包括底板，底板底部通过第二液压缸连接在机架上，底板顶部通过万向节连接有负压吸盘，底板的中心同轴设置有第一驱动套和第二驱动套，第一驱动套位于第二驱动套的上方，第一驱动套和第二驱动套分别通过电机进行单独驱动，第一驱动套上通过第一弹簧体连接有两个第一连杆，两个第一连杆的夹角为180°，底板上设置有两个第一限位圈，第一连杆滑动插接在第一限位圈内，第二驱动套上通过第二弹簧体连接有两个第二连杆，两个第二连杆的夹角为180°，底板上设置有两个第二限位圈，第二连杆滑动插接在第二限位圈内，第一连杆和第二连杆的顶部分别设置有定位块。

作为优选，所述定位块的外侧面通过第三弹簧体连接有三角形顶块，定位块外侧面的底部设置有卡槽。

作为优选，所述第一驱动套和第二驱动套的接触面设置有相互压接的滚珠，滚珠的底部设置有第四弹簧体。

作为优选，所述第一传送带位于第三传送带一端的外侧设置有托架，托架通过第五弹簧体滑动设置在机架的侧面，托架上设置有第四传送带，第四传送带的两端固定在滑动销上，滑动销通过第六弹簧体设置在托架上。

作为优选，所述第二传送带的两侧垂直设置有金属弹片，金属弹片的顶部设置有向外侧倾斜的挡板。

一种上述的重型托盘交换式伺服物流系统的控制方法，包括以下步骤：

a、将盛有物料的托盘放置在矫正机构上，通过矫正机构对托盘的放置位置进行矫正；

b、第一传送带带动托盘向升降机构一端运动；

c、当托盘位于第三传送带上后，第一液压缸下降，最终使第三传送带与第二传送带水平设置；

d、第三传送带将托盘传递至第二传送带上，第二传送带将托盘传出；

e、控制器根据托盘上物料的重量和托盘的实时速度对第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机和第一液压缸进行调控。

采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明通过设置升降机构，实现物料托盘在垂直方向上的快速运输。矫正机构可以对托盘的传输位置进行矫正，避免高速传输过程中托盘偏离传输带而造成碰撞卡滞。然后通过对矫正机构的改进，提高了对于托盘矫正的效率。矫正机构采用底板作为矫正基板，通过负压吸盘对托盘进行吸附托举，实现托盘与传输带的脱离，从而避免了传动矫正机构在矫正过程中托盘与传输带之间的摩擦形变所带来的矫正误差。底板上两套独立的矫正连杆可以根据托盘偏移量进行多方向矫正，第一驱动套和第二驱动套通过滚珠进行联动，实现某一套矫正连杆进行矫正时，另一套矫正连杆可以进行矫正辅助。三角形顶块用来实现对于托盘的初期接触矫正以及在进行矫正辅助时对托盘进行限位，卡槽用来对托盘进行精确定位，完成矫正。托架可以在托盘没有完全脱离时允许升降机构开始向下运动，实现了多部动作的同时进行，在第三传送带未下降至底部时，便可将托盘向第二传送带上传递，金属弹片可以起到导向作用，实现托盘与第二传送带的准确接触，进一步缩小了传输时间。本发明使用的控制方法基于物料重量对各个伺服电机进行单独控制，充分利用物料的惯性运动进行提前加减速，并配合上述传输结构，实现物料在各个部位的无缝传递，极大地提高了传输效率。

附图说明

图1是本发明一个具体实施方式的结构图。

图2是本发明一个具体实施方式中矫正机构的结构图。

图3是本发明一个具体实施方式中矫正机构中连杆与驱动套连接位置的结构图。

图4是本发明一个具体实施方式中定位块的结构图。

图5是本发明一个具体实施方式中第一驱动套和第二驱动套连接位置的结构图。

图6是本发明一个具体实施方式中托架的结构图。

图7是本发明一个具体实施方式中金属弹片的结构图。

图中：1、机架；2、第一传送带；3、第二传送带；4、矫正机构；5、第三传送带；6、托架；7、第一液压缸；8、第一伺服电机；9、第二伺服电机；10、第三伺服电机；11、橡胶层；12、控制器；13、底板；14、第二液压缸；15、万向节；16、负压吸盘；17、第一驱动套；18、第二驱动套；19、第一弹簧体；20、第一连杆；21、第一限位圈；22、第二弹簧体；23、第二连杆；24、第二限位圈；25、定位块；26、第三弹簧体；27、三角形顶块；28、卡槽；29、滚珠；30、第四弹簧体；31、第五弹簧体；32、第四传送带；33、滑动销；34、第六弹簧体；35、金属弹片；36、挡板。

具体实施方式

本发明中使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接、粘贴等常规手段，在此不再详述。

参照图1-7，本发明一个具体实施方式包括机架1和位于机架1一侧的升降机构，所述机架1的顶部设置有第一传送带2，机架1的底部设置有第二传送带3；机架1的顶部设置有矫正机构4；升降机构包括第三传送带5，第三传送带5的底部连接有上下运动的第一液压缸7；第一传送带2、第二传送带3和第三传送带5分别通过第一伺服电机8、第二伺服电机9和第三伺服电机10进行驱动，第一伺服电机8、第二伺服电机9、第三伺服电机10和第一液压缸7通过控制器12进行驱动控制。矫正机构4包括底板13，底板13底部通过第二液压缸14连接在机架1上，底板13顶部通过万向节15连接有负压吸盘16，底板13的中心同轴设置有第一驱动套17和第二驱动套18，第一驱动套17位于第二驱动套18的上方，第一驱动套17和第二驱动套18分别通过电机进行单独驱动，第一驱动套17上通过第一弹簧体19连接有两个第一连杆20，两个第一连杆20的夹角为180°，底板13上设置有两个第一限位圈21，第一连杆20滑动插接在第一限位圈21内，第二驱动套18上通过第二弹簧体22连接有两个第二连杆23，两个第二连杆23的夹角为180°，底板13上设置有两个第二限位圈24，第二连杆23滑动插接在第二限位圈24内，第一连杆20和第二连杆23的顶部分别设置有定位块25。定位块25的外侧面通过第三弹簧体26连接有三角形顶块27，定位块25外侧面的底部设置有卡槽28。第一驱动套17和第二驱动套18的接触面设置有相互压接的滚珠29，滚珠29的底部设置有第四弹簧体30。第一传送带2位于第三传送带5一端的外侧设置有托架6，托架6通过第五弹簧体31滑动设置在机架1的侧面，托架6上设置有第四传送带32，第四传送带32的两端固定在滑动销33上，滑动销33通过第六弹簧体34设置在托架6上。第二传送带3的两侧垂直设置有金属弹片35，金属弹片35的顶部设置有向外侧倾斜的挡板36。

另外，在第一驱动套17和第二驱动套18的接触面上设置有橡胶层11。橡胶层11可以抑制第一驱动套17和第二驱动套18之间的惯性位移，提高矫正辅助的精确度。

上述的重型托盘交换式伺服物流系统的控制方法，包括以下步骤：

a、将盛有物料的托盘放置在矫正机构4上，通过矫正机构4对托盘的放置位置进行矫正；

b、第一传送带2带动托盘向升降机构一端运动；

c、当托盘位于第三传送带5上后，第一液压缸7下降，最终使第三传送带5与第二传送带3水平设置；

d、第三传送带5将托盘传递至第二传送带3上，第二传送带3将托盘传出；

e、控制器12根据托盘上物料的重量和托盘的实时速度对第一伺服电机8、第二伺服电机9、第三伺服电机10和第一液压缸7进行调控。

其中，第一伺服电机8、第二伺服电机9、第三伺服电机10的最高速度为

v＝k1*l/m

v为最高速度，l为第三传送带5的长度，m为物料重量，k1为比例系数，其单位是kg·/min；

托盘从第一传送带2向第三传送带3传输时，第三传送带3开始减速时托盘进过的第三传送带3的长度占第三传送带3总长度的百分比为

50％+k2*m²

k2为比例系数，其单位是％/kg²。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。