一种倾斜转弯式环形分拣机及其分拣方法与流程

本发明属于物流分拣技术领域，具体涉及一种倾斜转弯式环形分拣机及其分拣方法。

背景技术：

随着现代物流行业的迅猛发展，人们对物流自动化设备的要求越来越高。环形交叉带以其效率高、准确率高、破损率低等优势，逐渐成为了市场主流。众所周知，环形交叉带的运行速度，关系着设备的分拣效率；当速度提升至3米甚至更高时，转弯处就会出现甩包现象，这就限制了环线交叉带的进一步提速，也限制了整个行业对速度和效率的追求。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服环形分拣机在高速运行下拐弯处易抛出货物的缺陷，提供一种倾斜转弯式环形分拣机及其分拣方法。

本发明一种倾斜转弯式环形分拣机，包括机架、环形导轨和分拣小车。所述的环形导轨安装在机架上，包括两个直线段和两个倾斜圆弧段。两个直线段的一端与其中一个倾斜圆弧段的两端连接。两个直线段的另一端与另一个倾斜圆弧段的两端连接。直线段和倾斜圆弧段上均设置有相互正对的内侧轨道和外侧轨道。直线段上的内侧轨道与外侧轨道等高设置。倾斜圆弧段上的内侧轨道低于外侧轨道。多个分拣小车依次首尾相连的排列在环形导轨上。位于倾斜圆弧段上的分拣小车的顶面向内侧倾斜。

作为优选，所述倾斜圆弧段上的内侧轨道与外侧轨道之间的高度差其中，v为倾斜转弯式环形分拣机的运行速度；l为内侧轨道与外侧轨道的水平距离；r为倾斜圆弧段的转弯半径，转弯半径为倾斜圆弧段的内径与外径的平均值。g为重力加速度。

作为优选，所述的环形导轨还包括四个过渡段。四个过渡段分别设置在两个直线段与两个倾斜圆弧段的四个连接处。过渡段的输送轨迹为直线。过渡段上设置有相互正对内侧轨道和外侧轨道。过渡段的内侧轨道沿着直线段向倾斜圆弧段的方向向下倾斜，连接直线段与倾斜圆弧段的内侧轨道；过渡段的外侧轨道沿着直线段向倾斜圆弧段的方向向上倾斜，连接直线段与倾斜圆弧段的外侧轨道。

作为优选，所述倾斜圆弧段上的内侧轨道与外侧轨道之间的正中位置与直线段上的内侧轨道、外侧轨道等高设置。

作为优选，相邻的两个分拣小车之间通过球铰链构成球面副。所述的分拣小车包括车架、支撑轮、定位轮、齿板和横向输送机。轴线水平设置的两个支撑轮分别支承在车架底部的两侧。轴线竖直设置的两个定位轮分别支承在车架底部的两侧。两个支撑轮分别位于环形导轨的的内侧轨道、外侧轨道。环形导轨的内侧轨道和外侧轨道均设置有定位侧板。两个定位轮与导轨上两块定位侧板分别接触。齿板固定在车架的底部。环形导轨的两个直线段处设置有对齿板产生推力的非接触式直线电机。

作为优选，所述的横向输送机安装在车架的顶部，输送方向垂直于分拣小车的行进方向。横向输送机包括输送带和滚筒。两个滚筒分别支承在车架的两侧，并通过输送带连接。其中一个滚筒采用电动滚筒或由输送电机驱动旋转。

作为优选，所述的内侧轨道和外侧轨道均为呈u型的滚轮滑槽。

作为优选，本发明一种倾斜转弯式环形分拣机还包括货物识别装置和上料台。一个或多个上料台设置在其中一个直线段的侧部。所述的上料台包括依次排列相邻的称重扫码段、缓存段和加速段。称重扫码段安装在一个或多个称重传感器上；货物识别装置安装在称重扫码段与缓存段连接处。

作为优选，本发明一种倾斜转弯式环形分拣机还包括下料台；两个下料台分别设置在一个直线段的两侧；两个下料台上均设置有沿着直线段依次排列的多个下料口。下料台上设置有倾斜滑道。

该倾斜转弯式环形分拣机的分拣方法具体如下：

步骤一、各分拣小车在两个直线段上的各非接触式直线电机的驱动下沿着环形导轨以3～3.5m/s的速度循环移动；工作人员持续将待分拣的货物放置到上料台的称重扫码段上，且使得货物的面单朝上。上料台上的货物识别装置对货物进行扫描和识别，并分别确定各个货物对应的目标下料口。

步骤二、货物经上料台的称重扫码段、缓存段和加速段，被输送到其中一个分拣小车上。货物随着分拣小车经环形导轨的直线段、过渡段、倾斜圆弧段，到达下料台处；当分拣小车经过倾斜圆弧段时，该分拣小车在存在高度差的内侧轨道、外侧轨道的支撑下向内发生倾斜；倾斜的分拣小车为货物提供倾斜朝向内侧的支撑力，支撑力的水平向内的分离为货物转弯提供向心力，避免货物转弯时由于速度过快而被甩出。

步骤三、当货物与目标下料口的距离达到预设值时，分拣小车上的横向输送机启动，驱动货物横向移动，当分拣小车到达目标下料口时，货物被送入目标下料口。

本发明具有的有益效果是：

1、本发明通过在环形分拣机的转弯处设置倾斜，避免了货物在高速运行下被甩出，从而大大提升环线运行速度，有效提高分拣效率。

2、本发明通过转弯倾斜设计，使得运行速度大大提升，基本达到了现有技术中需要用双层输送机才能实现的分拣效率，从而降低了设备成本。

3、本发明在环形导轨上设置过渡段，实现了直线段与倾斜圆弧段的平滑过渡，保证货物在进入倾斜圆弧段时即达到所需斜度，而不会被甩出。

4、本发明通过将过渡段内侧轨道降低、外侧轨道抬高的方式，达到所需的高度差，减少了过渡段内、外侧的变形量，降低了加工成本，且使得过渡段的长度得以缩短。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明中环形导轨的俯视示意图；

图3为图2中a-a截面的示意图；

图4为本发明中分拣小车的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

一种倾斜转弯式环形分拣机，包括机架1、环形导轨2、分拣小车3、货物识别装置4、上料台5和下料台6。环形导轨2安装在机架1上，包括两个直线段2-1、两个倾斜圆弧段2-2和四个过渡段2-3。两个直线段2-1的一端与其中一个倾斜圆弧段2-2的两端通过其中两个过渡段2-3连接。两个直线段2-1的另一端与另一个倾斜圆弧段2-2的两端分别通过另两个过渡段2-3分别连接。过渡段2-3的输送轨迹为直线。

直线段2-1、两个倾斜圆弧段2-2和四个过渡段2-3上均设置有相互正对的内侧轨道2-4和外侧轨道2-5。内侧轨道2-4和外侧轨道2-5均为呈u型的滚轮滑槽。直线段2-1上的内侧轨道2-4与外侧轨道2-5等高设置，且滚轮支撑面水平设置。倾斜圆弧段2-2上的内侧轨道2-4低于外侧轨道2-5，且滚轮支撑面倾斜朝向倾斜圆弧段2-2的内侧，这使得位于倾斜圆弧段2-2上的分拣小车3向倾斜圆弧段2-2的内侧倾斜。

倾斜圆弧段2-2上的内侧轨道2-4与外侧轨道2-5之间的高度差其中，v为倾斜转弯式环形分拣机的运行速度，运行速度为3～3.5m/s；现有的常规环形分拣机仅能够达到2.2m/s；l为内侧轨道2-4与外侧轨道2-5的水平距离；r为倾斜圆弧段2-2的转弯半径，r＝3442mm，转弯半径为倾斜圆弧段2-2的内径与外径的平均值。g为重力加速度。

过渡段2-3的内侧轨道2-4沿着直线段2-1向倾斜圆弧段2-2的方向向下倾斜，连接直线段2-1与倾斜圆弧段2-2的内侧轨道2-4；过渡段2-3的外侧轨道2-5沿着直线段2-1向倾斜圆弧段2-2的方向向上倾斜，连接直线段2-1与倾斜圆弧段2-2的外侧轨道2-5。内侧轨道2-4和外侧轨道2-5的下方均设置有定位侧板2-6。定位侧板的内侧面垂直于内侧轨道2-4和外侧轨道2-5的支撑底面。

当分拣小车3在倾斜圆弧段2-2行进时，分拣小车3上的货物受到分拣小车3倾斜向上的支撑力，支撑力的水平分力朝向倾斜圆弧段2-2的内侧，为货物提供作圆周运动所需的向心力，从而避免高速输送下货物在圆弧段被甩出分拣机的情况出现。

倾斜圆弧段2-2上的内侧轨道2-4与外侧轨道2-5之间的正中位置与直线段2-1上的内侧轨道2-4、外侧轨道2-5等高设置，即倾斜圆弧段2-2的内侧轨道2-4相比于直线段2-1的内侧轨道2-4降低，倾斜圆弧段2-2的外侧轨道2-5相比于直线段2-1的外侧轨道2-5降低。这样的设计能够使得过渡段2-3所需要的变形被均等分散到内侧轨道2-4、外侧轨道2-5上，降低过渡段2-3的加工难度；此外，外侧抬高、内侧降低的方式能够使得分拣小车3在倾斜过弯时重心基本保持不变，运行更加稳定和节能。

环形导轨2的内侧和外侧均设置有定位侧板，用于与分拣小车3上的定位轮3-3配合，避免分拣小车3的横向移动。环形导轨2的两个直线段2-1处设置有非接触式直线电机，能够对齿板3-4产生推力。非接触式直线电机中的“定子”采用垂直双边线圈，“转子”采用铁氧体磁铁，具有较强的抗退磁性能，缝隙只有8.2mm，磁场几乎闭合，因为转换效率很高，可以节能高达75％以上，故无风扇设计，且具有最高200％的过载力，因此电机功率也可更小。此种驱动方式具有无接触、无磨损、噪音低、免维，护、低碳节能等优点，装置可以整体卸载，大大降低了维护的工作频率和工作量，并保证了较低的工作噪声，特别适用于交叉带分拣机主机。

多个分拣小车3依次首尾相连，排列在环形导轨2上；相邻的两个分拣小车3之间通过球铰链3-6构成球面副。分拣小车3包括车架3-1、支撑轮3-2、定位轮3-3、齿板3-4和横向输送机3-5。轴线水平设置的两个支撑轮3-2分别支承在车架3-1底部的两侧。轴线竖直设置的两个定位轮3-3分别支承在车架3-1底部的两侧。两个支撑轮3-2分别位于环形导轨2上的直线段2-1、倾斜圆弧段2-2或过渡段2-3的内侧轨道2-4、外侧轨道2-5，为车架3-1提供支撑。两个定位轮3-3与导轨上两块定位侧板2-6分别接触，避免分拣小车3的横向振动。横向输送机3-5安装在车架3-1的顶部，输送方向垂直于分拣小车3的行进方向，用于实现货物的下料和位置调整。横向输送机3-5包括输送带、滚筒和输送电机。两个滚筒分别支承在车架3-1的两侧，并通过输送带连接。其中一个滚筒由输送电机驱动旋转。齿板3-4固定在车架3-1的底部，用于与两个直线段2-1上的非接触式直线电机配合，实现分拣小车3的驱动。

一个或多个上料台5设置在其中一个直线段2-1的侧部。上料台5包括依次排列相邻的称重扫码段、缓存段和加速段。称重扫码段和缓存段采用皮带输送机；加速段采用窄带输送机，输出端呈阶梯状，能够将货物以一定的初速度倾斜送入输出分拣小车3，减少货物在分拣小车3上加速时的滑移。称重扫码段安装在四个称重传感器上，当货物被放上称重扫码段上时能够自动称取重量，并显示在显示器上；货物识别装置4呈门形，安装在称重扫码段与缓存段连接处；货物识别装置4内设置有朝向正下方的相机或扫码枪，用以识别下方通过的货物上的条码。条码信息和条码信息自动关联到货物上，从而为后面的货物分拣提供必要的依据。

两个下料台6分别设置在另一个直线段2-1的两侧；两个下料台6上均设置有沿着直线段依次排列的多个下料口。下料台6上设置有倾斜滑道，用于引导分拣小车3送出的货物从对应的下料口滑出到目标位置。

各非接触式直线电机、各横向输送机、上料台上的称重扫码段、缓存段、加速段、扫码枪、称重传感器均与控制器连接，实现自动化控制。控制器采用plc。控制器通过显示器进行人机交互。

该倾斜转弯式环形分拣机的分拣方法具体如下：

步骤一、各分拣小车3在两个直线段2-1上的各非接触式直线电机的驱动下沿着环形导轨2以3～3.5m/s的速度循环移动；工作人员持续将待分拣的货物放置到上料台5的称重扫码段上，且使得货物的面单朝上。上料台5上的货物识别装置4对货物进行扫描和识别，并分别确定各个货物对应的目标下料口。

步骤二、货物经上料台5的称重扫码段、缓存段和加速段，被输送到其中一个分拣小车3上。货物随着分拣小车3经环形导轨2的直线段2-1、过渡段2-3、倾斜圆弧段2-2，到达下料台处；当分拣小车3经过倾斜圆弧段2-2时，该分拣小车3在存在高度差的内侧轨道2-4、外侧轨道2-5的支撑下向内发生倾斜；倾斜的分拣小车3为货物提供倾斜朝向内侧的支撑力，支撑力的水平向内的分离为货物转弯提供向心力，避免货物转弯时由于速度过快而被甩出，从而使得分拣小车3的运行速度大大增加，提高了分拣效率。

步骤三、当货物与目标下料口(在步骤一中确定)的距离达到预设值时，分拣小车3上的横向输送机3-5启动，驱动货物横向移动，当分拣小车3到达目标下料口时，货物被送入目标下料口，货物在目标下料口滑出，实现货物的自动分拣。