全自动货架堆拆跺供料设备的制作方法

本发明属于自动化设备领域，具体是一种全自动货架堆拆跺供料设备。

背景技术

自动取料机是现代仓储中的重要设备，可以将货物整体的码放在货架上。中国专利文献cn203938192u于2014年11月12日公开了“一种全自动取料机”，包括机架、点对点计数器、机械手、集中控制台和两个堆栈台，所述点对点计数器固定在所述机架上，所述机架上方设有导轨架，所述机械手与所述导轨架活动链接，两个所述堆栈台位于所述导轨架下方，所述全自动取料机还包括用于驱动所述机械手的电机，所述电机固定在所述机架上，所述集中控制台通过线路控制所述点对点计数器、所述机械手、所述电机和两个所述堆栈台。所述集中控制台控制全自动取料机的堆垛速度与产线速度相匹配，并能够随着产线速度的改变而改变，实现精密对接。所述点对点计数器实现产品的精密计数，两个所述堆栈台提高堆垛效率。此类传统的取料机，仅能实现自动堆垛功能，无法实现拆垛取货功能，无法从货架上的整件货物中抽取单件或数件，因此无法满足为自动化生产线连续供料的要求，特别无法满足多种原料在供料时间上具有严格先后顺序的供料方式的要求。

技术实现要素：

基于上述问题，本发明提供一种全自动货架堆拆跺供料设备，不但可以将物料整件的堆放在货架上，还可以从货架上的整件货物中分拆的抓取一件或数件，以满足为自动化生产线连续供料的需要。

此类设备一般都会与长长的货架配合使用，设备的取料机部分可以沿货架的长度延伸方向平移，取料机的机架可以在高度上升降，货叉可以朝向货架的方向伸出或缩回。为了便于叙述，下文将货架的长度延伸方向定义为x向，将货叉的伸缩方向定义为y向，将高度方向定义为z向，三个方向彼此垂直，构成一个完整的空间维度方向体系。

为了实现发明目的，本发明采用如下技术方案：一种全自动货架堆拆跺供料设备，包括沿x向延伸且彼此平行的地轨和天轨，一对沿z向延伸的侧轨彼此平行，上下分别以上横梁和行走底座互相固定，侧轨的上下端分别在天轨和地轨上可滑动，两侧轨之间设有可在z向升降的取料机，取料机设有机架，机架上设有整取货叉，机架上还设有分料料托和在y向上可伸缩的分料取货货叉；分料取货货叉上设有与在货架上物料位置和自然属性适配对应的取料机构；分料料托位于分料取货货叉复位至y向初始位置的正下方。

本技术方案中，设计有固定装置和移动装置，固定装置包括上方的天轨和下方的地轨，沿货架的长度方向延伸。移动装置的两侧为竖直向的侧轨，侧轨的上端以上横梁固定连接，下端以行走底座固定连接。侧轨及上横梁、行走底座构成一个矩形，该矩形可在天轨和地轨之间沿x向滑动。通常可以选择在行走底座上设置主动滚轮，施以动力，沿地轨主动滚动，在上横梁上设置从动滚轮，沿天轨被动滚动。取料机位于两侧轨之间可沿z向升降，取料机上设置有整取货叉，沿y向可伸缩。机架上还设计有可在y向上伸缩的分料取货货叉，并对应的在分料取货货叉下方设计了分料料托。分料取货货叉上安装有取料机构，用于对物料进行零星的取料。取料机构与在货架上物料位置和自然属性适配对应，例如对应的是平板形物料，可以是真空吸盘，对应的是黑色金属物料，可以是电磁铁，对应的是有固定立体形状的物料，可以是夹钳，等等。当需要取料时，整机沿x向平移到标的物料所在水平位置，机架沿z向升起到标的物料所在高度，分料取货货叉沿y向伸出，取料机构抓取所需物料，然后分料取货货叉沿y向缩回，取料机构的抓取动作失效，物料自然坠落在分料料托上，机架沿z向下降至目标位置例如流水线等水平高度的位置，整机平移至流水线的进料工位上，此时或继续使用取料机构向流水线上料，或由专门的机械手抓取分料料托上的物料向流水线上料也可。通过这样的设计，使自动取料机除了传统的整件物料的取放之外，还能用取料机构从货架上的整件货物中分拆的抓取一件或数件，满足需要。进而可以利用该功能，编辑所需的取料程序，使用一台取料机就能完成为自动化生产线连续供料的工作，使供料工作效率大幅上升。

作为优选，分料取货货叉上固定有分料机架，取料机构设于分料机架上；取料机构在沿y向缩回至初始位置时，与下方的分料料托的位置对应。取料机构设置在分料机架上，可以通过分料机架形成受力的均衡，有助于取料机的平稳安全运行。

作为优选，分料料托可沿z向升降。分料料托是承托由取料机构取出的物料，而取料机构取出的物料，其尺寸尤其是厚度尺寸，可能是相同的，也可能是不同的，可能一次仅取一件，也可能一次取多件，这多件会堆叠在分料料托上，因此在取任何一件物料的时候，分料料托都要在z向上做适当的升降，使取料机构取出的物料经过适当的高度落到分料料托上，或者是落到已经堆叠在分料料托上的其它物料上。这是保证物料质量的有效手段。

作为优选，分料料托上设有与待取物料的形状和位置适配的限位结构。分料料托依靠重力承托物料，其上设置一些限位机构，可以对置于其上的物料起到良好的限位、定位作用，这样也方便了后续从分料料托向流水线上料。

作为优选，机架上竖直的设置有直线导轨，分料料托沿直线导轨限定的升降方向和幅度动作。机架一般是一个由若干沿x向y向z向延伸的杆件固定组成的长方体，可以在其中的z向的杆件上安装直线导轨，将分料料托的运动轨迹交由直线导轨限制，确保分料料托的升降平稳。

作为优选，机架上设置有伺服电缸，伺服电缸的固定端与伸缩端分别与机架和分料料托固定。伺服电缸是将伺服电机与丝杠一体化设计的模块化产品，其速度为0.1~2m/s。因为闭环伺服控制，所以控制精度较高。伺服电缸具有成本低，配置灵活等特点，是液压缸和气缸的最佳替代品，广泛应用于工业、军事、娱乐设施、汽车等行业。使用伺服电缸控制分料料托的z向升降，控制精度高，同步性好。

作为优选，机架由一对滑轮组驱动在z向上升降；滑轮组的动滑轮设于机架上，动滑轮通过一条钢丝绳与固定在上横梁上的定滑轮连接。本方案中，驱动机架在z轴上升降的是动滑轮组。定滑轮固定悬挂在上横梁上，动滑轮固定在机架上，机架升降的稳定性要优于其它方案。

作为优选，机架的x向两端的上下分别设有一对x向导向轮，x向导向轮的轴向为y向。将两x向导向轮分别置于两个侧轨的槽底之间，可以使机架在x向上获得限位，可以保证机架在z向升降和y向取、放物料的时候更加平稳。

作为优选，机架上还设有至少两对y向导向轮，y向导向轮的轴向为x向。一般的，在每个侧轨旁还设有一对起辅助性质的辅助轨，两辅助轨在y向上排列，沿z向延伸，辅助轨上的槽开口方向相对。将两对y向导向轮分别置于两个槽底之间，可以使机架在y向上获得限位，可以保证机架在z向升降和x向平移的时候更加平稳，而在y向取、放物料的时候，y向导向轮与y向的导轨之间的接触可以对分料机架构成力平衡。

作为优选，整取货叉上方为整件货物放置空间，整件货物放置空间的y向侧面的x向两端，成副的设有对射传感器。一副对射传感器包括一个发射端和一个接收端，从发射端发出信号，例如光，接受端接收到或者未能接收到，会产生不同的电信号。将对射传感器的发射端和接收端分别安装在整件货物放置空间的y向侧面的x向两端，就可以侦测整件货物在y向上是否放置到位。如果整件货物在y向上放置超出放置空间的y向侧面，可能导致在随机架运动时与旁边的货架擦碰，或者是由于货物重心偏离机架中心较多导致机架受力严重失衡，从而形成安全隐患。通过本方案的设计，如果货物放置位置偏离到遮挡对射传感器的接收端接收发射端的信号了，对射传感器就会发出电信号，利用该电信号可以形成提醒，或者触发取料机自动动作，将货物重新放回重新取件以消除隐患。

作为优选，机架上设有z向激光定位反射板，对应的，行走底座上设有z向激光发射端及传感器。通过z向激光发射端发射激光，照射到z向激光定位反射板后反射回来，被z向激光传感器接收，就可以据此计算出机架与行走底座之间的距离，从而可以获知取料机的高度。并可通过中心自动控制系统，将取料机精确的定位在所需高度，对应需要放方、取物料的高低位置。z向激光定位反射板和z向激光发射端及传感器的位置可以互换。

作为优选，地轨的端部固定有x向激光定位反射板，对应的，行走底座上设有x向激光发射端及传感器。同样的，通过x向激光发射端发射激光，照射到地轨的端部的x向激光定位反射板后反射回来，被x向激光传感器接收，就可以据此计算出行走底座与地轨端部之间的距离，从而可以获知取料机的在x向上的位置。并可通过中心自动控制系统，将取料机精确的定位在所需x向位置，对应需要放、取物料的水平位置。x向激光定位反射板和x向激光发射端及传感器的位置可以互换。

作为优选，行走底座的两端均固定有缓冲块，对应的，地轨端部均固定有地轨限位桩。缓冲桩设置在地轨端部，缓冲块设置在行走底座的端部，当行走底座过于靠近地轨端部时，缓冲块会触及地轨限位桩，使行走底座始终处于安全平移的范围内。

作为优选，行走底座的端部和地轨端部还对应的设置有紧急制动传感器，紧急制动传感器上相对的伸出有触头，两触头之间的间距小于行走底座的端部和地轨端部之间的间距。该方案设计有一个保险装置。如果行走底座失控，冲向地轨端部，则两触头优先互触，形成信号，例如是某特定的电路导通信号，该电路信号导通后触发刹车系统紧急启动，可以将行走底座快速制动在地轨范围内，防止出现大的意外。

综上所述，本发明的有益效果是：不但可以将物料整件的堆放在货架上，还可以从货架上的整件货物中分拆的抓取一件或数件，以满足为自动化生产线连续供料的需要。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是取料机的结构示意图。

图3是取料机处于使用状态的结构示意图。

其中：100取料机，101机架，102整取货叉，103分料料托，104分料取货货叉，105分料机架，106直线导轨，107伺服电缸，108限位凸点，109动滑轮，110钢丝绳，111x向导向轮，112y向导向轮，113真空吸盘，114对射传感器，115z向激光定位反射板，201控制柜，202z向激光发射端及传感器，203x向激光发射端及传感器，204x向激光定位反射板，205真空发生器，206储气罐，207紧急制动传感器，301天轨，302地轨，303侧轨，304行走底座，305提升机，306检修梯，307地轨限位桩，308缓冲块，309定滑轮，310上横梁，900整件物料，901单件物料。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1所示的实施例，为一种全自动货架堆拆跺供料设备，一般配合货架使用。该设备沿货架的长度方向设有天轨301和地轨302，在天轨和地轨之间沿竖直方向设有一对侧轨303，两侧轨的上端以上横梁310固定连接，下端以行走底座304固定连接，使侧轨和上横梁、行走底座合围成一个矩形。在行走底座上设置有主动滚轮，施以动力，沿地轨主动滚动，在上横梁上设置有从动滚轮，沿天轨被动滚动。动力系统由自动控制中心控制。在该矩形中，设置有取料机100，取料机可以随行走底座在x向即货架的长度方向上平移，也可以沿z向即侧轨竖直方向升降。

如图2所示，取料机上设置有机架101，机架也可以沿z向即竖直方向升降；机架上设置有整取货叉102，可以在y向即靠近或远离货架的方向上伸缩。本例的机架，是由若干沿x向y向z向延伸的杆件固定组成的长方体。其中，在机架上设置有分料取货货叉104，分料取货货叉上固定有分料机架105，分料机架上设置有取料机构。取料机构与在货架上物料位置和自然属性适配对应。取料机构可以随分料取货货叉可在y向上伸缩，用来从货架上的整件货物中取出其中的一份或数份。分料取货货叉复位至y向初始位置的正下方设置有分料料托103，分料料托用来承托取料机构取出的物料。机架上竖直的设置有直线导轨106，分料料托沿直线导轨限定的升降方向和幅度动作，可沿z向升降。推动分料料托升降动作的是机架上设置的伺服电缸107，伺服电缸的固定端与伸缩端分别与机架和分料料托固定。分料料托上设有与待取物料的形状和位置适配的限位结构，本例的限位结构为数个限位凸点108，各个限位凸点围成的空间正好与待取物料的大小适配。

整取货叉上方为整件货物放置空间，整件货物放置空间的y向侧面的x向两端，成副的设有对射传感器114，可以对整件放置在整件货物放置空间的物品的位置是否正确进行判断。

机架由一对滑轮组驱动在z向上升降；滑轮组的动滑轮109设于机架上，动滑轮通过一条钢丝绳110与固定悬挂在上横梁上的定滑轮309连接。驱动钢丝绳卷绕和放松的是提升机305。

机架的x向两端的上下分别设有一对x向导向轮111，x向导向轮的轴向为y向。将两x向导向轮分别置于两个侧轨的槽底之间，可以使机架在x向上获得限位，可以保证机架在z向升降和y向取、放物料的时候更加平稳。机架上还设有两对y向导向轮112，y向导向轮的轴向为x向。在每个侧轨旁还设有一对起辅助性质的辅助轨，两辅助轨在y向上排列，沿z向延伸，辅助轨上的槽开口方向相对。将两对y向导向轮分别置于两个槽底之间，可以使机架在y向上获得限位，可以保证机架在z向升降和x向平移的时候更加平稳，而在y向取、放物料的时候，y向导向轮与y向的导轨之间的接触可以对分料机架构成力平衡。

机架上安装有一个z向激光定位反射板115，对应的，行走底座上设有z向激光发射端及传感器202。从z向激光发射端沿z向发出的激光在照射到z向激光定位反射板后，向下反射回激光传感器，激光传感器感知到激光后将其输入自动控制中心，电控中心可以据此计算出机架所在位置的高度，从而实现精准的z向定位。本例中，地轨的右侧端部固定有x向激光定位反射板204，对应的，行走底座上设有x向激光发射端及传感器203。从行走底座上沿x向发出的激光在照射到地轨端部的x向激光定位反射板后，向左反射回激光传感器，激光传感器感知到激光后将其输入自动控制中心，自动控制中心可以据此计算出机架所在位置的高度，从而实现精准的x向定位。

行走底座的两端均固定有缓冲块308，对应的，地轨端部均固定有地轨限位桩307，可以对行走底座行走至地轨端部时的冲击进行缓冲。

行走底座的端部和地轨端部还对应的设置有紧急制动传感器207，紧急制动传感器上相对的伸出有触头，两触头之间的间距小于行走底座的端部和地轨端部之间的间距。当行走底座在地轨上平移失控时，两触头触碰接通紧急电路，触发紧急刹车机构动作，对行走底座实施无条件制动，确保不会出现意外。

此外，本例的全自动货架堆拆跺供料设备还在行走底座上设置有控制柜201，为设备的自动化控制中心；在一侧的侧轨旁设有检修梯306，可供检修时人员爬升。

如图3所示，本例中的物料为一种板材，其整件物料900可以整件的置于整取货叉上，由整取货叉整件的放置在货架上或者整件的从货架上取下。在此过程中，如果整件物料放置在机架上遮挡了对射传感器的发射端与接收端之间的信号路径，就意味着整件物料放置在y向上产生较大偏移，对射传感器会产生电信号形成警报，以便人工介入远程操作，或者是将物料重新归位至货架后重新取件。在需要取单件物料901即一张板材时，则系统会驱动自动取料机沿x向移动，驱动机架沿z向升降，至标的货架位置，此时分料取货货叉沿y向向货架伸出，取料机构同时伸出，本例由于是板材，因此取料机构选择的是电控的真空吸盘113。真空吸盘在货架的整件板材中吸取一张，然后分料取货货叉沿y向缩回，分料料托向上升起至预设高度，真空吸盘的吸力受控消失，板材依靠自重落下在分料料托上。本例中，分料料托上的限位结构为数个限位凸点101，各个限位凸点围成的区域与板材的尺寸适配，使板材在落到分料料托上的时候位置居中。在抓取到标的单件物料后，自动取料机会根据电控中心的指令到达自动化流水线的上料工位，由上料机器手从自动取料机上抓取物料至流水线上，完成上料。

由于要配合真空吸盘的工作，本例中在行走底座上还设置有真空发生器205和储气罐206，均由自动控制中心实现自动控制。

在本例的全自动货架堆拆跺供料设备中，行走底座的x向平移动力、取料机的z向升降动力、分料取货货叉的y向伸缩的动力均由自动控制中心实现自动控制，真空吸盘的吸放动作也由自动控制中心实现自动控制。根据不同的供料要求，编辑特定的动作步骤，就可以控制整个设备的拆分取料的品种、数量、先后顺序，并最终将符合要求的物料供应给全自动流水线。