一种适用于货运集装箱的物流取码车的制作方法

本发明涉及一种物流取码车，具体是一种适用于货运集装箱的物流取码车，属于智能物流技术装备领域。

背景技术：

智能物流就是利用条形码、射频识别技术、传感器、全球定位系统等先进的物联网技术通过信息处理和网络通信技术平台广泛应用于物流业运输、仓储、配送、包装、装卸等基本活动环节，实现货物运输过程的自动化运作和高效率优化管理，提高物流行业的服务水平，降低成本，减少自然资源和社会资源消耗，智能物流的发展将会促进区域经济的发展和世界资源优化配置、实现社会化。

物流仓储是现代智能物流中的关键环节，在连接、中转、存放、保管等环节发挥着重要作用，而仓储管理同时也是在物流仓储中占据着核心的地位，精准仓库过程一般包括收货、上架、捡货、补货、发货、盘点几个流程，为实现智能配送，现有技术中出现自动导引运输车，即装备有电磁或光学等自动导引装置，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，物流仓储应用中不需驾驶员，以可充电电池为其动力来源，一般可通过电脑来控制其行进路线以及行为、或利用电磁轨道来设立其行进路线以实现仓储货物的调运，但是针对补货或发货进出仓库进行集装运输过程中的装卸货物码放操作依然大量采用人工操作，即操作人员驾驶叉车进行装卸，特别是针对集装箱货物运输，如何合理布局使集装箱的空间利用率最大、如何合理配载布局使集装箱便于多目的地运输等集装箱问题致使集装箱的装箱或卸载目前一直采用人工操作。

这种传统的人工操作装箱或卸载的生产方式存在以下缺陷：

1.虽然入库工序或出库工序已实现自动化操作，但集装箱的装箱或卸载仍采用人工操作，因此物流仓储整体自动化程度降低、效率低；

2.由于现有技术中入库工序或出库工序通常采用自动导引运输车或输送带进行传输，人工操作装箱或卸载的速度要跟上入库或出库的速度才能保证仓储转运的效率，因此操作人员劳动强度较大；

3.操作人员的责任心、情绪等人为因素对装卸进度的影响较大。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种适用于货运集装箱的物流取码车，自动化程度较高，能够实现智能操作、提高装卸效率，特别适用于物流仓储的集装运输中的装卸货物码放操作。

为了实现上述目的，本适用于货运集装箱的物流取码车包括车架、行走部、回转支承、支撑平台、工作部、液压系统和电控系统；

所述的行走部设置在车架的底部，行走部内部设有行走驱动，所述的支撑平台通过回转支承架设安装在车架上，所述的回转支承上设有液压回转驱动，所述的工作部、液压系统和电控系统均安装在支撑平台上；

所述的工作部包括门架、货叉架和货叉；门架的底端铰接连接于支撑平台的前端，门架的架体通过门架俯仰液压缸与支撑平台连接；货叉架通过叉架导向机构与门架的前端面滑动贴合连接，货叉架的架体通过叉架升降液压缸与门架连接，货叉架上还设有扫码识别装置和距离传感器；货叉左右对称设置为两件、通过货叉滑移导向机构架设安装在货叉架上，且货叉通过左右方向设置的货叉推移部件与货叉架安装连接；

所述的液压系统包括液压泵站和控制阀组，液压泵站通过液压管路与控制阀组连接，控制阀组通过液压管路分别与液压回转驱动、门架俯仰液压缸、叉架升降液压缸连接；

所述的电控系统包括电池组、工业控制计算机、电源回路、数据输入输出端口、定位芯片、定位坐标移动控制回路、距离反馈控制回路、货叉档距调节回路、转载控制回路，工业控制计算机内置有装卸平台的整个地理位置坐标信息，工业控制计算机分别与电池组、数据输入输出端口、行走部、液压系统、货叉推移部件、货叉架上的扫码识别装置和距离传感器电连接。

作为本发明的进一步改进方案，所述的货叉架上还包括模式识别传感器，所述的电控系统还包括叉装位置定位控制回路，所述的工业控制计算机与模式识别传感器电连接。

作为本发明的进一步改进方案，所述的数据输入输出端口还包括无线收发模块，所述的电控系统还包括无线收发控制回路。

作为本发明的进一步改进方案，所述的车架上设有多个竖直方向设置的托载辅助液压缸，多个托载辅助液压缸围绕回转支承均布设置，托载辅助液压缸的缸体端固定安装在车架上，托载辅助液压缸的伸缩端顶部设有辊轮结构、且辊轮结构的辊轮中轴线延长线经过回转支承的回转中心设置，托载辅助液压缸通过液压管路与液压系统的控制阀组连接，所述的电控系统还包括辅助支撑回路。

作为本发明行走部的一种实施方式，所述的行走部是万向对辊轮结构，行走部至少包括四件辊轮，所述的行走驱动至少配合包括四件辊轮驱动，每件辊轮均分别与一件辊轮驱动连接，辊轮的辊状外表面上设有多个沿辊状外表面呈螺旋状的螺旋凸起、且多个螺旋凸起沿辊轮的旋转中心均布设置，每两件辊轮同心设置、并分别相对于车架左右对称设置构成前辊轮组和后辊轮组，且前辊轮组和后辊轮组相对于车架前后对称设置；四件辊轮驱动分别与电控系统的工业控制计算机电连接。

作为本发明的进一步改进方案，所述的螺旋凸起上架设安装有多个中轴线沿螺旋走向设置的副辊轮。

作为本发明行走部的另一种实施方式，所述的行走部是履带结构，行走部包括履带梁、履带、液压驱动轮和导向滚轮，所述的行走驱动包括行走液压马达，行走液压马达与液压系统的控制阀组通过液压管路连接。

作为本发明货叉推移部件的一种实施方式，所述的货叉推移部件包括货叉推移伺服电机和水平架设安装在货叉架上的双向螺旋杆，双向螺旋杆与货叉推移伺服电机连接、且双向螺旋杆左右两端杆体上具有旋向相反的螺旋丝杠结构，所述的货叉上设有与双向螺旋杆配合安装在双向螺旋杆上的丝母，货叉推移伺服电机与电控系统的工业控制计算机电连接。

作为本发明货叉推移部件的另一种实施方式，所述的货叉推移部件包括水平架设安装在货叉架上的、伸缩方向相反设置的两件货叉推移液压缸，两件货叉推移液压缸的伸缩端分别与两件货叉连接，两件货叉推移液压缸分别与液压系统的控制阀组通过液压管路连接。

作为本发明的优选方案，所述的电池组是锂电池组。

与现有技术相比，本适用于货运集装箱的物流取码车是完全数字化控制单元，可以与智能物流的数字总线无缝连接实现集中数字化管理；由于工业控制计算机内置有装卸平台的整个地理位置坐标信息和定位芯片，且行走部、回转支承和工作部均完全采用电脑控制自动化操作，因此通过数据输入输出端口向电控系统的工业控制计算机输入货运集装箱的货物装箱位置信息、配载方案、货物码放坐标位置、货物尺寸、货运集装箱内部尺寸等数据信息后，工业控制计算机根据已输入的货物信息控制行走部动作坐标移动，同时工业控制计算机根据输入的货物信息控制货叉推移部件动作使货叉之间的档距调节至配合货物尺寸的设定宽度尺寸，并根据已输入的信息及货叉架上的扫码识别装置和距离传感器的反馈信息，建立叉装位置和叉装深度数学模型，然后根据数学模型控制液压系统使门架俯仰液压缸、叉架升降液压缸动作进行叉装装卸，完全电脑控制自动化操作可避免因操作人员责任心、情绪等人为因素对生产进度的影响，同时可免受操作人员操作技能熟练程度的限制，完全避免了人工操作存在的弊端，能够实现智能操作、提高装卸效率，特别适用于物流仓储的集装运输中的装卸货物码放操作。

附图说明

图1是本发明进行装卸货运集装箱时的三维结构示意图；

图2是本发明采用万向对辊轮结构行走部时的三维结构示意图；

图3是图2的底视图；

图4是本发明采用履带结构行走部时的三维结构示意图；

图5是本发明对货运集装箱进行取码的三维结构示意图。

图中：1、车架，11、托载辅助液压缸，2、行走部，3、回转支承，4、支撑平台，5、工作部，51、门架，52、货叉架，53、货叉。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明(以下以工作部5安装在支撑平台4上的方向为前方描述)。

如图1、图2、图4所示，本适用于货运集装箱的物流取码车包括车架1、行走部2、回转支承3、支撑平台4、工作部5、液压系统和电控系统。

所述的行走部2设置在车架1的底部，行走部2内部设有行走驱动，所述的支撑平台4通过回转支承3架设安装在车架1上，所述的回转支承3上设有液压回转驱动，回转支承3的设置可以使本物流取码车自由度增加、适合于较狭小的装卸空间，所述的工作部5、液压系统和电控系统均安装在支撑平台4上。

所述的工作部5包括门架51、货叉架52和货叉53；门架51的底端铰接连接于支撑平台4的前端，门架51的架体通过门架俯仰液压缸与支撑平台4连接，通过控制门架俯仰液压缸的伸缩可以实现门架51整体沿其铰接轴前后方向俯仰动作；货叉架52通过叉架导向机构与门架51的前端面滑动贴合连接，货叉架52的架体通过叉架升降液压缸与门架51连接，通过控制叉架升降液压缸的伸缩可以实现货叉架52沿叉架导向机构在门架51上上下移动动作，货叉架52上还设有扫码识别装置和距离传感器；货叉53左右对称设置为两件、通过货叉滑移导向机构架设安装在货叉架52上，且货叉53通过左右方向设置的货叉推移部件与货叉架52安装连接，通过控制货叉推移部件的动作可以实现货叉53之间档距的调节。

所述的液压系统包括液压泵站和控制阀组，液压泵站通过液压管路与控制阀组连接，控制阀组通过液压管路分别与液压回转驱动、门架俯仰液压缸、叉架升降液压缸连接。

所述的电控系统包括电池组、工业控制计算机、电源回路、数据输入输出端口、定位芯片、定位坐标移动控制回路、距离反馈控制回路、货叉档距调节回路、转载控制回路，工业控制计算机内置有装卸平台的整个地理位置坐标信息，定位芯片可以采用gps定位芯片、北斗定位芯片等卫星定位芯片或采用雷达定位芯片，工业控制计算机分别与电池组、数据输入输出端口、行走部2、液压系统、货叉推移部件、货叉架52上的扫码识别装置和距离传感器电连接。

本适用于货运集装箱的物流取码车的工作原理：在进行取码操作前，将载有货运集装箱的车辆停滞在装卸平台下的设定位置后货运集装箱的底板即与装卸平台对接并位于同一水平面内、并打开箱门，操作人员通过数据输入输出端口向电控系统的工业控制计算机输入货运集装箱的货物装箱位置信息、配载方案、货物码放坐标位置、货物尺寸、货运集装箱内部尺寸数据信息；

装箱操作时，需装箱的货物首先通过自动导引运输车按照配载方案依次运输至货物码放坐标位置，然后本物流取码车启动，工业控制计算机控制定位坐标移动控制回路和货叉档距调节回路开始工作，工业控制计算机根据已输入的货物信息控制行走部2动作坐标移动，同时工业控制计算机根据输入的货物尺寸信息控制货叉推移部件动作使货叉53之间的档距调节至配合货物尺寸的设定宽度尺寸；然后工业控制计算机控制转载控制回路和距离反馈控制回路开始工作，工业控制计算机根据已输入的货物尺寸信息和货物码放坐标位置信息及货叉架52上的扫码识别装置的反馈识别信息建立货物叉装位置和叉装深度数学模型，然后工业控制计算机根据数学模型控制液压系统使门架俯仰液压缸、叉架升降液压缸动作进行叉装，叉装过程中货叉架52上的距离传感器实时反馈货叉架52与货物之间的距离以保证叉装深度；完成货物叉装后工业控制计算机根据配载方案及货物装箱位置信息、货运集装箱内部尺寸数据信息顺序将货物依次自装卸平台上进行叉装并坐标移动至货运集装箱内设定位置并码放完成装箱；

卸车操作时，本物流取码车启动，工业控制计算机控制定位坐标移动控制回路和货叉档距调节回路开始工作，工业控制计算机根据已输入的货运集装箱内部尺寸数据信息、货物尺寸信息、货物装箱位置信息和配载方案控制行走部2动作坐标移动至货运集装箱内，同时工业控制计算机根据输入的货物尺寸信息控制货叉推移部件动作使货叉53之间的档距调节至配合货物尺寸的设定宽度尺寸；然后工业控制计算机控制转载控制回路和距离反馈控制回路开始工作，工业控制计算机根据已输入的货物尺寸信息和货物码放坐标位置信息及货叉架52上的扫码识别装置的反馈识别信息建立货物叉装位置和叉装深度数学模型，然后工业控制计算机根据数学模型控制液压系统使门架俯仰液压缸、叉架升降液压缸动作进行叉装，叉装过程中货叉架52上的距离传感器实时反馈货叉架52与货物之间的距离以保证叉装深度；完成货物叉装后工业控制计算机控制行走部2动作坐标移动至装卸平台上的设定坐标位置进行码放，同时根据配载方案及货叉架52上的扫码识别装置反馈的货物信息进行记录坐标位置，依次类推，直至将货物全部叉装码放至装卸平台上的设定坐标位置完成卸车。

为了保证准确叉装，作为本发明的进一步改进方案，所述的货叉架52上还包括模式识别传感器，所述的电控系统还包括叉装位置定位控制回路，所述的工业控制计算机与模式识别传感器电连接；工业控制计算机根据货物尺寸信息及模式识别传感器反馈的货物位置信息建立货物模式识别数据模型，并将该货物模式识别数据模型与已建立的叉装位置和叉装深度数学模型进行纠偏整合，最后根据纠偏整合后的数学模型控制液压系统使门架俯仰液压缸、叉架升降液压缸动作进行叉装。

为了实现更快捷的实时数据交换和控制、提高装卸效率，作为本发明的进一步改进方案，所述的数据输入输出端口还包括无线收发模块，所述的电控系统还包括无线收发控制回路；工业控制计算机通过无线收发模块和无线收发控制回路可以在装卸前利用无线传输自上端网络接收货运集装箱的货物装箱位置信息、配载方案、货物码放坐标位置、货物尺寸、货运集装箱内部尺寸等数据信息，并在装卸过程中实现实时向上端网络反馈装卸具体情况，一方面可以实现配合自动导引运输车在装箱过程中自装卸平台上进行定点叉装、在卸车过程中在装卸平台上进行定点码放，缩短了本物流取码车在叉装码放过程中行走的路程、提高装卸效率；另一方面操作人员可以对本物流取码车进行实时远程控制纠偏。

由于叉装时承力点位于支撑平台4的前部，为了防止重载叉装过程中的偏载造成回转支承3的损坏，作为本发明的进一步改进方案，所述的车架1上设有多个竖直方向设置的托载辅助液压缸11，多个托载辅助液压缸11围绕回转支承3均布设置，托载辅助液压缸11的缸体端固定安装在车架1上，托载辅助液压缸11的伸缩端顶部设有辊轮结构、且辊轮结构的辊轮中轴线延长线经过回转支承3的回转中心设置，托载辅助液压缸11通过液压管路与液压系统的控制阀组连接，所述的电控系统还包括辅助支撑回路；当输入的配载方案中货物额定载重信息超过工业控制计算机预设的重载启动重量时辅助支撑回路首先开始工作，工业控制计算机控制液压系统使托载辅助液压缸11伸出支撑顶靠在支撑平台4的底平面上进行辅助托载，然后工业控制计算机再控制液压系统使门架俯仰液压缸、叉架升降液压缸动作进行叉装。

针对重量较轻的货物和空间相对狭小的货运集装箱，为了实现本物流取码车更大的灵活性，作为本发明行走部2的一种实施方式，所述的行走部2是万向对辊轮结构，如图2、图3所示，行走部2包括至少四件辊轮，所述的行走驱动至少配合包括四件辊轮驱动，每件辊轮均分别与一件辊轮驱动连接，辊轮的辊状外表面上设有多个沿辊状外表面呈螺旋状的螺旋凸起、且多个螺旋凸起沿辊轮的旋转中心均布设置，螺旋凸起在辊轮旋转移动过程中与地面摩擦可提供倾斜于辊轮移动方向的分力、进而可以实现转向，每两件辊轮同心设置、并分别相对于车架1左右对称设置构成前辊轮组和后辊轮组，且前辊轮组和后辊轮组相对于车架1前后对称设置；四件辊轮驱动分别与电控系统的工业控制计算机电连接；工业控制计算机同时控制四件辊轮驱动同方向旋转时可以实现四件辊轮同方向旋转，此时分别由两件辊轮构成的前辊轮组和后辊轮组产生的倾斜于辊轮移动方向的分力互相抵消，实现车架1保持直线行走；工业控制计算机同时控制车架1左侧的前后两件辊轮同时同方向旋转、车架1右侧的前后两件辊轮同时反方向旋转，且车架1左侧前后两件辊轮的转速与车架1右侧前后两件辊轮的转速不同，此时四件辊轮产生的倾斜于辊轮移动方向的分力发生叠加，不同的转速实现车架1向叠加方向的转向；工业控制计算机同时控制四件辊轮同时互相反方向旋转，且四件辊轮的转速相同，此时四件辊轮产生的倾斜于辊轮移动方向的分力发生全部叠加，进而实现车架1向叠加方向的平移；万向对辊轮结构的行走部2可以实现车架1在±360°范围内原地旋转，配合回转支承3的液压回转驱动动作可适用于空间相对狭小的货运集装箱。

单纯的螺旋凸起在辊轮旋转移动过程中与地面的滑动摩擦易造成螺旋凸起过早磨损，为了减少磨损、延长辊轮的使用寿命，作为本发明的进一步改进方案，所述的螺旋凸起上架设安装有多个中轴线沿螺旋走向设置的副辊轮；在辊轮旋转移动过程中副辊轮与地面的滚动摩擦减少了磨损、延长了辊轮的使用寿命。

针对重量较重的货物和空间相对较大的货运集装箱，为了降低重载的本物流取码车对货运集装箱底盘的伤害，作为本发明行走部2的另一种实施方式，如图4所示，所述的行走部2是履带结构，行走部2包括履带梁、履带、液压驱动轮和导向滚轮，所述的行走驱动包括行走液压马达，行走液压马达与液压系统的控制阀组通过液压管路连接。

针对货物宽度尺寸与货运集装箱内部的宽度尺寸配合的情况，作为本发明货叉推移部件的一种实施方式，所述的货叉推移部件包括货叉推移伺服电机和水平架设安装在货叉架52上的双向螺旋杆，双向螺旋杆与货叉推移伺服电机连接、且双向螺旋杆左右两端杆体上具有旋向相反的螺旋丝杠结构，所述的货叉53上设有与双向螺旋杆配合安装在双向螺旋杆上的丝母，货叉推移伺服电机与电控系统的工业控制计算机电连接；通过工业控制计算机控制货叉推移伺服电机的正反转可以实现货叉53之间档距的调节。

针对货物尺寸较小、需偏载叉装装卸的情况，作为本发明货叉推移部件的另一种实施方式，所述的货叉推移部件包括水平架设安装在货叉架52上的、伸缩方向相反设置的两件货叉推移液压缸，两件货叉推移液压缸的伸缩端分别与两件货叉53连接，两件货叉推移液压缸分别与液压系统的控制阀组通过液压管路连接；通过工业控制计算机控制液压系统使两件货叉推移液压缸的伸出长度不同可以实现货叉53之间档距的调节和货叉53的偏载位置。

所述的电池组可以是燃料电池组、蓄电池组或锂电池组，由于锂电池具有高储存能量密度、使用寿命长、具备高功率承受力、重量轻、体积小等特点，因此优选锂电池，即，作为本发明的优选方案，所述的电池组是锂电池组。

本适用于货运集装箱的物流取码车在具有足够的承载能力的情况下配合适合的叉装工装同样可以适用于对货运集装箱的取码，如图5所示，针对40英尺货运集装箱可以采用两架本物流取码车对货运集装箱进行两头端底或两头吊顶的形式同步控制移动或罗列装载，针对20英尺货运集装箱可以采用一架本物流取码车对货运集装箱进行传统的侧面叉装的方式控制移动或罗列装载。

本适用于货运集装箱的物流取码车是完全数字化控制单元，可以与智能物流的数字总线无缝连接实现集中数字化管理；由于工业控制计算机内置有装卸平台的整个地理位置坐标信息和定位芯片，且行走部2、回转支承3和工作部5均完全采用电脑控制自动化操作，因此通过数据输入输出端口向电控系统的工业控制计算机输入货运集装箱的货物装箱位置信息、配载方案、货物码放坐标位置、货物尺寸、货运集装箱内部尺寸等数据信息后，工业控制计算机根据已输入的货物信息控制行走部2动作坐标移动，同时工业控制计算机根据输入的货物信息控制货叉推移部件动作使货叉53之间的档距调节至配合货物尺寸的设定宽度尺寸，并根据已输入的信息及货叉架52上的扫码识别装置和距离传感器的反馈信息，建立叉装位置和叉装深度数学模型，然后根据数学模型控制液压系统使门架俯仰液压缸、叉架升降液压缸动作进行叉装装卸，完全电脑控制自动化操作可避免因操作人员责任心、情绪等人为因素对生产进度的影响，同时可免受操作人员操作技能熟练程度的限制，完全避免了人工操作存在的弊端，能够实现智能操作、提高装卸效率，特别适用于物流仓储的集装运输中的装卸货物码放操作。