一种袋装物料装车机上的自动码垛装置的制作方法

本发明涉及物料输送设备领域，具体涉及一种袋装物料装车机上的自动码垛装置。

背景技术：

袋装水泥的装车在我国绝大部分公司由人工完成，现有的半自动装车机仍需人工将袋装水泥码垛至车厢内，工人的劳动强度仍然较大，装车效率难以提高，而且由于工作环境恶劣，粉尘等的吸入对工人的身体伤害大。专利201410424111.5公开了全自动袋装水泥装车机，卸包装置中包括四个卸包闸门，分别是两个正向卸包闸门和两个反向卸包闸门，实现了袋装水泥的自动装车，免去了人工搬运。但是，该装车机只能实现袋装水泥包的横向直线排列，不能实现纵向和横向混合交替摆放物料要求，码垛稳定性差，由于国内货车车厢挡 板不高，水泥包的码垛高度会大大超出车厢挡板，这就大大增加长途运输的危险性，而且该装车机使用条件有限，不能满足任意袋装尺寸自动适应各种规格车辆的自动装车要求。

技术实现要素：

本发明提供的自动码垛装置，解决目前市场各种规格袋装尺寸与不同型号车辆之间的全自动装车问题，实现任意袋装尺寸满足任意车厢尺寸自适应码垛装车要求，实现稳固的纵横交错码垛编组，实现物料落放平稳，码垛整齐，速度快，效率高等自动装车要求。

为解决上述技术问题，所采用的技术方案为：

一种袋装物料装车机上的自动码垛装置，包括用于提供物料码垛编组操作和码垛落包操作的落包平台、连接在落包平台的上方并能使落包平台在前后方向移动的落包移动机构、活动连接在落包移动机构上方并能使落包移动机构沿车厢宽度方向左右移动的横向移动机构，所述落包移动机构的前后端分别设有连接在落包移动机构上用于对物料在落包平台内进行编组时前后定位的前端定位挡板和推包机构，所述推包机构在落包平台移动时对落包平台后端定位的物料进行挤压并促使处于落包平台前端的物料滑落，所述推包机构与落包移动机构之间设有延伸至落包平台上方并与所述横向移动机构连接的中间桥架，所述中间桥架上从后端向前端方向依次连接有接收物料并临时停放物料的停包平台、将停包平台上的物料有序传送至落包平台上的送包机构以及对落包平台上的物料进行排布编组的摆包机构。

进一步地，所述横向移动机构包括横移框架、设置在横移框架前后两侧的横移导轨、分别与两侧横移导轨活动连接并与落包移动机构固定连接的横移连接板、固定在横移框架上的横移传动带组件、连接在横移框架上用以驱动所述横移传动带组件的横移伺服电机以及连接在横移传动带组件的横移拖动压块，所述横移传动带组件通过横移拖动压块与所述落包移动机构连接并带动落包移动机构沿横移导轨左右移动。其中所述横移传动带组件包括与横移伺服电机连接的联轴器、主动同步带轮、同步齿形带、从动同步带轮、带轮轴、轴承及轴承座、齿形带安装中心距调整垫片，所述横移导轨包括直线导轨和与直线导轨活动连接的移动滑块，所述横移连接板与移动滑块刚性连接并随移动滑块沿直线导轨同步移动，所述横移拖动压块与同步齿形带连接并与同步齿形带同步移动，所述横移伺服电机通过联轴器和主动同步带轮驱动同步齿形带转动而带动横移拖动压块移动使落包移动机构沿横移导轨左右移动。

进一步地，所述落包平台包括用于提供物料码垛编组与码垛落包的落包底板、连接在落包底板两侧的落包连接板、连接在两侧落包连接板之间的落包拖动横梁；所述落包移动机构包括落移框架、落移框架左右两侧连接的落移导轨、连接在落移框架上的落移伺服电机、与落移伺服电机连接并固定在落移框架上的落移传动带组件以及连接在落移传动带组件的落移拖动压块，所述落移框架上设有与横向移动机构连接的落移拖动横梁，所述落包连接板与所述落移导轨连接，所述落移传动带组件与所述落移拖动压块连接并带动落包平台沿落移导轨前后移动。其中所述落移传动带组件包括与落移伺服电机连接的联轴器、主动同步带轮、同步齿形带、从动同步带轮、带轮轴、轴承及轴承座、齿形带安装中心距调整垫片，所述落移导轨由直线导轨和与直线导轨活动连接的移动滑块组成，所述落包连接板与移动滑块刚性连接并随移动滑块沿直线导轨同步移动，所述落移拖动压块与齿形带连接并与同步齿形带同步移动，所述落移伺服电机通过联轴器和主动同步带轮驱动同步齿形带转动而带动落移拖动压块移动使与落移拖动压块刚性连接的落包拖动横梁同步移动而带动落包平台沿落移导轨前后移动。

进一步地，所述落包底板倾斜连接在落包连接板上，倾斜角度为4~8°，采用光滑的板材或由无动力辊筒组排布组成。

进一步地，所述推包机构包括连接在落包移动机构上的推包支架、推包支架上连接的推包气缸以及与推包气缸连接的推包板，所述推包气缸在落包平台移动时使推包板对落包平台后端定位的物料进行挤压促使处于落包平台前端的物料滑落。

进一步地，所述中间桥架包括分别与横向移动机构前端和后端连接的前连接板和后连接板、连接在所述前连接板与后连接板两侧的桥架侧板，所述停包平台、送包机构以及摆包机构连接在两侧桥架侧板上。

进一步地，所述停包平台包括倾斜连接在两侧桥架板上的停包框架、与停包框架连接用于接收和临时停放物料的停包台板，所述停包台板采用光滑的板材或由无动力辊筒组排布组成。

进一步地，所述送包机构包括设置于停包平台前端上方连接在桥架侧板上的送包框架、连接在送包框架上并与所述停包平台平行设置的送包带、以及设于送包带尾端并与送包框架连接的用于调整送包带与停包平台之间高度的弹性调整结构。其中所述送包带包括电机、减速器、大小带轮和平皮带，所述弹性调整结构包括与两侧桥架侧板连接的固定横杆、与送包框架连接的活动横杆、与两个横杆连接的可调整刚度的弹簧组。

进一步地，所述摆包机构包括连接在桥架侧板上的摆包支架、分别连接在摆包支架前后两端的横向导轨副、与两端的横向导轨副活动连接的纵向导轨副、在纵向导轨副前后两端分别活动连接的摆包杠杆、与两端的摆包杠杆分别连接的摆包气缸以及设于纵向导轨副下方与纵向导轨副连接的摆包板，所述摆包气缸均固定在摆包支架上，所述摆包气缸促使摆包杠杆在纵向导轨上滑动并带动摆包板沿横向导轨作往复运动。其中所述纵向导轨副和横向导轨副均包括直线导轨和与直线导轨活动连接的移动滑块，所述摆包杠杆由杠杆和多个滚动轴承构成的三个滚动摩擦回转副组成，所述杠杆一端的回转副与摆包支架活动连接，另一端的回转副与纵向导轨副的移动滑块活动连接，中间的回转副与摆包气缸活动连接，所述纵向导轨副的直线导轨两端分别与前后两个横向导轨副的移动滑块连接，所述横向导轨副的两个直线导轨与摆包支架刚性连接。

进一步地，所述前端定位挡板与落移框架刚性连接，前端定位挡板用于落包平台向前方向移动的行程终点，用于防止来自送包机构的物料进入落包平台后从落包平台前端滑落，用于在码垛编组时使落包平台内物料以前端定位挡板为前后方向基准进行排布，用于在码垛落包时以前端定位挡板为前后基准进行码垛定位；前端定位挡板与推包板协作在落包平台移动前使物料被挤压在推包板与前端定位挡板之间而保持稳定、密集的码垛编组状态，在落包平台移动时被保持挤压的物料克服物料与落包底板之间的摩擦力而在自重作用下从落包平台前端依次平稳落入车厢内。

有益效果：本发明通过送包机构有序控制袋装物料的传送；通过中间桥架、停包平台、送包机构以及摆包机构的协同控制实现多数量袋装物料在落包平台内的纵横交替多种形式的码垛编组；通过推包机构、前端定位挡板实现物料在落包平台内的码垛定位；通过落包移动机构、落包平台和推包机构协同工作使排布整齐的物料平稳地落入车厢内，减小冲击和粉尘污染，实现物料的精确码垛落包；通过横向移动机构将其中的每一层码包排布分解为多次码垛编组，然后通过横向精确码垛定位完成多次码垛编组沿车宽的整齐拼接，实现任意袋装尺寸适应任意车厢尺寸装车之间的自适应码垛装车要求。本发明实现物料全自动化码垛装车操作，减少人工劳动强度，提高工作效率，本装置设计方案构思新颖，结构简单，实用性广。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明横向移动机构的结构示意图；

图3为本发明中落包平台、落包移动机构以及推包机构的结构示意图；

图4为本发明中间桥架、停包平台、送包机构和摆包机构的结构示意图；

图中：1、横向移动机构；11、横移框架；12、横移导轨；13、横移连接板；14、横移伺服电机；15、横移传动带组件； 16、横移拖动压块； 2、落包移动机构；21、落移框架；22、落移导轨；23、落移伺服电机；24、落移传动带组件；25、落移拖动横梁；26、落移拖动压块； 3、前端定位挡板；4、落包平台；41、落包底板；42、落包连接板；43、落包拖动横梁；5、推包机构；51、推包支架；52、推包气缸；53、推包板；6、中间桥架；61、桥架侧板；62、前连接板；63后连接板；7、停包平台；71、停包框架；72、停包台板；8、送包机构；81、送包框架；82、送包带组件；83、弹性调整结构；9、摆包机构；91、摆包支架；92、横向导轨副； 93、纵向导轨副； 94、摆包杠杆；95、摆包气缸；96、摆包板。

具体实施方式

在本发明的描述中，除非另有说明，术语“上”“下”“前”“后”“左”“右”等指示的方位或位置关系仅是为了描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或结构必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。本发明以前端定位挡板处为前端，以停包平台处为后端。

下面结合附图对本发明的优选实施例作进一步详细说明，以下优选方式用于说明本发明，不用来限制本发明的范围。

如图1所示，本发明提供的袋装物料装车机上的自动码垛装置，包括横向移动机构1、落包移动机构2、前端定位挡板3、落包平台4、推包机构5、中间桥架6、停包平台7、送包机构8以及摆包机构9，其中所述横向移动机构固定吊装在装车机上。所述落包平台接收送包机构送入的物料，提供码垛编组操作，执行码垛落包操作；所述落包移动机构能够使落包平台在落移导轨上前后移动，使落包平台内编组好的物料依次平稳的落放到运输车厢内；所述前端定位挡板具有前端码垛落包定位、防尘以及密封作用，同时具有阻止落包平台内的物料在落放动作操作之前从前端自由滑落；所述推包机构能使落包平台内排布完成的物料以前端定位挡板定位并限制其在落包平台内前后移动，同时用于落包平台执行落包移动操作时使落包平台内的物料以前端定位挡板为落放定位基准依次滑落到车厢内；所述中间桥架被用来安装停包平台和送包机构以及摆包机构；所述停包平台用于临时停放前方连续来料并自动下滑至送包机构，等待送包机构间歇式送包；所述送包机构接收来自停包平台上的物料并按时序要求输送至落包平台，所述摆包机构能对送入落包平台内的物料进行横向或纵向或混合码垛编组排布；所述横向移动机构能够使落包移动机构在横移导轨上左右移动，用于左右两次编组物料落放到运输车厢内时的左右码垛落包的定位。

如图3所示，所述落包平台4采用模块化设计，包括用于接收送包机构传送的物料并进行摆放的落包底板41、连接在落包底板两侧的落包连接板42、连接在落包连接板之间的落包拖动横梁43，所述落包拖动横梁43与落包移动机构上的落移拖动压块26连接，所述两侧的落包连接板42与所述落包移动机构上落移框架两侧的落移导轨22滑动连接，所述落包底板倾斜连接在两侧落包连接板上，所述落包底板倾斜角度以能保证物料在较短的时间内滑行到落包底板的最前端，优选4~8°，所述落包底板由辊筒支架组件、无动力长辊筒以及无动力短辊筒组成，并且无动力短辊筒和无动力长辊筒的参数优化设计后以能保证物料进入落包平台时为滚动摩擦，其中所述参数包括无动力短辊筒和无动力长辊筒的直径、长度以及安装间距；由无动力短辊筒、无动力长辊筒和辊筒支架组成的落包底板具有多重功能，首先在不增加结构复杂性的前提下由3排长短辊筒组合结构保证若干不同位置的进包具有顺畅的滚动进包通道，其次为摆包机构提可供操作空间，并为纵横交错的码垛编组提供操作空间，最后为推包机构推压物料和前端落放定位提供操作空间；落包底板总长度尺寸比落包平台长度尺寸略短，能以减小落包移动机构工作行程，提高工作效率；落包底板最前端高度不大于50mm，保证物料能平稳的落放到运输车厢内；落包平台宽度尺寸优选2000mm，能适应正常情况下车厢宽度大于2100mm车辆自动装车要求；另外落包底板的另一种实施方式，可以采用光滑的钢板和摩擦系数极小的聚四氟乙烯板复合结构，替代多辊筒结构。

如图3所示，所述落包移动机构2采用模块化设计，包括落移框架21，所述落移框架左右两侧设有落移导轨22，所述落移框架上设有落移伺服电机23，所述落移伺服电机用于驱动固定在落移框架上的落移传动带组件24，所述落移传动带组件上连接有落移拖动压块26，所述落包平台上的落包连接板与所述落移导轨滑动连接，所述落移拖动压块26与落包平台上的落包拖动横梁43连接，落移伺服电机驱动同步带组件带动整个落包平台4沿落移导轨22滑动，在实际运用过程即沿运输车车厢长度方向前后移动，所述落移框架上设有与横向移动机构上的横移拖动压块连接的落移拖动横梁25。如图3所示，所述推包机构5采用模块化设计，包括与落包移动机构框架后端两侧连接的推包支架51，所述推包支架上连接有双推包气缸52，所述双推包气缸与推包板53连接，所述推包气缸使推包板与落包平台上的物料接触。如图3所示，在所述落包移动机构移动框架的前端连接有前端定位挡板3，在落包平台有物料进入时，阻止物料由于惯性沿着落包底板滑行而从前端滑落，同时在所述推包机构协同作用下使落包底板上编组好的一组物料在码垛落包过程中以前端定位挡板为基准开始依次落入车厢指定位置。在实际运用过程中，推包机构工作时使已码垛编组好的袋装物料保持在推包板与前端定位挡板之间，在落包底板上一组待落放的物料编组排布结束后，所述推包板向前移动，由于落包底板有倾斜角度，推包板稍稍挤压编组排布好的物料即可能使待落放的一组物料被固定在推包板与前端定位挡板之间，此时向后移动落包平台，被固定物料在自重作用下依次平稳的落入车厢指定位置，从而实现码垛落包功能。

如图4所示，所述中间桥架6包括分别与横向移动机构前端和后端连接的前连接板62与后连接板63，所述前连接板与后连接板的两侧通过与落包移动机构上落移导轨方向平行的两块桥架侧板61连接起来，所述停包平台、送包机构以及摆包机构沿所述中间桥架后端向前端方向依次连接在桥架侧板上。

如图4所示，所述停包平台7采用模块化设计，包括倾斜连接在两侧桥架板上的停包框架71、与停包框架连接用于接收和临时停放物料的停包台板72，所述停包台板采用光滑的板材或由无动力辊筒组排布组成，其中辊筒的直径、间距、数量和整体安装倾角根据情况而定，以能保证临时停放足够数量的物料，并且保证物料具备足够的下滑力使物料自动下滑到送包机构的前端，同时不会发生在惯性力作用下物料冲出送包机构。如图4所示，所述送包机构采用模块化设计，包括与桥架侧板连接的送包框架81、与送包框架连接的送包带82以及连接在中间桥架上用于调整物料通过高度的弹性调整结构83，其中所述送包带包括电机、减速器、大小带轮和平皮带，所述弹性调整结构包括与两侧桥架侧板连接的固定横杆、与送包框架连接的活动横杆、与两个横杆连接的可调整刚度的弹簧组。送包带参数优化设计后，既能保证有足够的加速度和加速行程，又不对物料包装袋产生损伤，送包机构的出包速度不小于1.5米/秒，送包机构能够把停放在停包平台上的物料及后续来料按时序要求沿送包机构的对称轴线准确送入落包平台中。

如图4所示，所述摆包机构9采用模块化设计，包括连接在桥架侧板上的摆包支架91、分别连接在摆包支架前后两端的横向导轨副92、与两端的横向导轨副活动连接的纵向导轨副93、与纵向导轨副前后两端活动连接的摆包杠杆94、与两端的摆包杠杆分别连接的摆包气缸95以及连接在纵向导轨副下的摆包板96，其中所述纵向导轨副和横向导轨副均包括直线导轨和与直线导轨活动连接的移动滑块，所述摆包杠杆由杠杆和多个滚动轴承构成的三个滚动摩擦回转副组成，所述杠杆一端的回转副与摆包支架活动连接，另一端的回转副与纵向导轨副的移动滑块活动连接，中间的回转副与摆包气缸活动连接，所述纵向导轨副的直线导轨两端分别与前后两个横向导轨副的移动滑块连接，所述横向导轨副的两个直线导轨与摆包支架刚性连接，所述摆包气缸促使摆包杠杆在纵向导轨副的直线导轨上滑动并带动摆包板沿横向导轨副的直线导轨作往复运动。所述摆包机构采用卧式布局设计，可以减小高度方向的尺寸，使用单摆板双向摆动的设计使摆包板可以向左或向右双向摆动；摆包杠杆具有位移和速度放大作用，放大比例为1：6，增大摆包板的工作行程和摆动速度；在摆包板两侧镶嵌若干阻尼模块，减小摆包板到达左右行程终点的冲击，采用双气缸驱动提高摆包能力。

如图2所示，所述横向移动机构1采用模块化设计，包括横移框架11、设置在横移框架前后两侧的横移导轨12、分别与两侧横移导轨连接的横移连接板13、固定在横移框架上的横移传动带组件15，所述横移传动带组件通过横移伺服电机14进行驱动，所述横移传动带组件上设有与传动带固定连接的横移拖动压块16，所述横移拖动压块与固定在落移框架21上的落移拖动横梁25连接，所述横移连接板与落移框架21固定连接，所述横移传动带组件通过横移拖动压块与落移框架上的落移拖动横梁连接并通过横移伺服电机驱动横移传送带组件带动整个落包移动机构沿横移导轨左右移动，在实际运用过程中即沿车宽方向左右移动。为解决任意袋装物料尺寸与任意车厢之间自动码垛装车要求，首先由智能控制系统根据物料和车厢尺寸自动规划最优码垛类型，所谓最优码垛类型意指以码垛方式装车，以多包物料构成的垛的每一层物料排布能最大限度的利用车厢有效装载空间，纵横交错排布构成整齐、稳固的垛，同时兼顾自动码垛装置运行控制方便简洁；其次把规划好的码垛类型中的每一层码包分解为左右两个码垛编组方案，左右两个码垛编组分别由落包移动机构、推包机构以及落包平台三者协同沿车厢宽度方向完成左右两次码垛落包操作，两次码垛落包操作整齐拼接完成码垛过程中一层码包任务，左边码垛落包和右边码垛落包的整齐拼接通过横向移动机构沿车厢宽度方向的精确码垛定位运行控制实现。

本发明的使用过程：自动码垛装置开始运行之前，后台智能系统根据物料的袋装尺寸和车厢尺寸规划出最优的码垛类型，同时将码垛类型中每一层码包分解为左右码垛编组或多个码垛编组；每次开始码垛操作之前，自动码垛装置先进行进包定位操作，落包移动机构带动落包平台向前移动到前端定位挡板位置，完成车厢长度方向进包定位，同时横向移动机构带动由落包移动机构、落包平台和推包机构组成的落包装置沿车厢宽度方向移动到左边或右边进包定位点，完成横向进包定位，进包定位效果是保证后续进入落包平台的物料不被先进入并已被排布在落包底板的物料阻挡其进入的通道；进包定位结束后开始执行码垛编组操作，具有一定间距的袋装物料以一定的初速度连续的从装车机的输送装置进入停包平台，在惯性力和下滑力作用下滑至送包带的前端，若送包带正在运行，则物料保持一定速度直接通过送包带进入落包平台，若送包带处在停止阶段，则进入的物料临时停放在停包平台上，可以临时停放3包纵向或5包横向物料，当送包带启动运行时，先进入的物料通过送包带的作用被加速后送入落包平台，后续的物料在下滑力作用下自动移至送包带处，被运转的送包带连续将物料送入落包平台上，直到落包平台进包通道填满物料后送包机构停止运转，送包机构能识别连续送出的物料包数，最先送入落包平台的物料在惯性力和下滑力作用下滑行到落包底板的最前端被前端定位挡板限制而停止滑行，停在落包平台最前端，后续送入的物料依次进入进包通道形成首尾相连的停靠状态，此时摆包机构在接收到送包机构送完一组物料信息后，根据码垛类型判定，控制摆包板向左或向右摆动，将落包底板上当前一组物料摆放到码垛类型规划的排布位置，摆包结束后重复送包摆包循环，直到一组码垛编组完成；码垛编组结束后开始实施码垛定位操作，由横向移动机构带动落包装置沿车厢宽度方向移动到码垛类型所规划指定的当前码垛定位位置，完成车厢宽度方向的码垛定位，同时启动推包机构，推包板稍稍挤压已编组好的物料，使物料保持在推包板和前端定位挡板之间维持稳定密集的编组状态，实现以前端定位挡板为基准的前后方向的码垛定位；码垛定位结束后开始执行码垛落包操作，落包移动机构启动，同步带通过连接块和拖动横梁带动落包平台沿车厢长度方向向后移动，由于物料被推包板和前端定位挡板限制而不能移动，落包底板上的物料在自身重力作用下从最前端开始依次平稳的落入车厢内。进包定位、码垛编组、码垛定位和码垛落包四道工序构成了自动码垛装车过程中的一次码垛循环操作。在实际码垛装车操作中，沿车厢宽度方向把码垛类型中的每一层物料装车过程分解为左右码垛编组或更多个码垛编组，每一次码垛循环完成一个码垛编组的装车任务，多个码垛编组在车厢内的整齐拼接实现一层码垛任务，码垛编组整齐拼接由精确码垛定位控制保证，左右码垛编组或更多个码垛编组的整齐拼接实现了任意袋装尺寸与任意车厢尺寸之间的自适应码垛装车要求。

由于袋装物料外形及尺寸不确定性存在，送包机构的弹性调整结构根据来料的高度可自动调节送包带压包高度，保证送包机构稳定运作；通过送包机构和摆包机构协同操作，实现一次多达12包数量的袋装物料在落包底板上的纵横混合码垛编组。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加简洁明了，本发明用以上具体实施例进行说明，仅仅用于描述本发明，不能理解为对本发明的范围的限制。应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。