一种散粮集装箱免移动快速翻转精确装载系统和方法与流程

本发明涉及一种散粮集装箱免移动快速翻转精确装载系统和方法，是一种机械自动化运输系统和方法，是一种散装货物的自动站装车系统和方法。

背景技术：

我国是世界上最大的粮食消费国，粮食是国民的基本生活保障，也是工农业生产的重要资源，粮食问题关系到一个国家的政治稳定和广大农民的切身利益。在我国，每年都通过铁路运输完成国家的储备粮出、入库轮换和正常的生产销售。长期以来，绝大部分粮食都是进行包装后再进行装车运输，这样需要大量劳动力，工作效率特别低，增加了粮食运输的成本。散粮不经过包装直接运输，是降低运输成本的有效途径。而大宗散粮称量、仓储等也都属于劳动密集型作业，不但劳动强度大，速度慢，而且计量精度差。不仅费时费力，也难以保证系统综合计量精度。同时，现有标准集装箱的箱门都设置在侧面，使用标准集装箱进行大宗散粮运输，存在装车不方便、散粮难以装满集装箱的缺陷。常规集装箱装载多采用皮带机直接装载，由于落差较大，破碎率较高，扬尘大，环境污染严重。

因此，如何能够快速、精准的将散粮装载至标准侧开门集装箱内，同时确保散粮装满整个集装箱，是一个需要解决的问题。

技术实现要素：

为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种散粮集装箱免移动快速翻转精确装载系统和方法。所述的方法能能够快速、精准的将散粮装载至标准侧开门集装箱内，同时确保散粮装满整个集装箱，降低劳动强度，降低粮食运输成本。

本发明的目的是这样实现的：一种散粮集装箱免移动快速翻转精确装载系统，包括支撑框架，所述的支撑架从上到下依次设置与粮源仓衔接的入料闸门、称重秤、出料闸门、溜管，所述支撑架上还设有提升装置，所述的提升装置下方对应的地面上设置集装箱翻转装置。

进一步的，所述的粮源仓与称重秤之间设有精确补料器。

进一步的，所述的精确补料器包括依次连接的与粮源仓连接的进料管、横向安装的螺旋给料器、与称重秤连接落料管。

进一步的，所述的料源仓与称粮称之间设有精确取料器。

进一步的，所述的精确取料器是竖直安装穿过粮源仓进入称重秤的螺旋给料器。

进一步的，所述的提升装置是设置在支撑框架上的两台卷扬机。

进一步的，所述的卷扬机的钢丝绳端部连接一个门型梁的吊钩，所述的门型梁的吊钩的两个门腿端部分别设有集装箱插销器。

进一步的，所述的集装箱翻转装置包括一对安装在装车位两侧的支架，所述的支架上设有顶升器，所述的顶升器上设有插销器。

进一步的，所述的集装箱上设有箱门自动开闭装置。

一种利用上述系统的散粮集装箱免移动快速翻转精确装载方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，车辆进入装车位：空载的标准集装箱由底盘车运送至装车站，底盘车根据车辆轨迹标识运行进入装车位；

步骤2，吊钩钩住集装箱：当集装箱前部插孔到达吊钩正下方时停车，吊钩放下，吊钩上的两个插销器的销轴分别插入集装箱前上角两侧的角件中；

步骤3，车辆前行：集装箱车向前运行，同时卷扬机放出钢丝绳，以避免钢丝绳拉紧，将集装箱吊起；

步骤4，插入后角件：当集装箱的后下方角件与顶升器上的插销器对齐时停车，顶升器上的插销器插入集装箱后下角的两个角件中；

步骤5，集装箱顶升：顶升器升起，将集装箱的后部下方的两个角件从集装箱车的后固定销轴中脱出；

步骤6，集装箱翻转：吊钩提升，将集装箱前部提起，由于集装箱后下角受到约束，集装箱前部随吊钩的升起，集装箱翻转，同时打开集装箱的前部箱门；

步骤7，放入溜管：当集装箱达到翻转的最高位置时，集装箱的前箱门对准了溜管，溜管开始下降，深入至集装箱中，在不与集装箱发生干涉的前提下，尽可能的深入到集装箱中；

在进行上述1-7的步骤过程中还平行运行以下步骤：

步骤01，散粮注入：开启入料闸门，向称重秤中注入散粮，同时监测称重秤中的散粮重量；

步骤02，精细称重：当称重秤中的散粮达到计划装载量时，关闭入料闸门，根据当前称重秤中的物料量选择如下子步骤：

子步骤021，维持：如果称重秤中的散粮量与计划量相等，则不作任何动作；

子步骤022，补量：如果称重秤中的散粮量小于计划量，则开启精确补料器，补充散粮，使称重秤中的物料达到计划量；

子步骤023，减量：如果称重秤中的散粮量大于计划量，则开启精确取料器，取出多出的散粮，使称重秤中的物料达到计划量；

步骤8，卸料：开启出料闸门，将称重秤中的散粮倾斜进入集装箱中；

步骤9，关闭箱门：结束卸料后，溜管完全抬起，集装箱前面自动关闭；

步骤10，放平集装箱：吊钩下降，将集装箱前部放下，并使前部下方的两个角件插入集装箱车前部的两个固定销轴中，将吊钩上的两个插销器的销轴从角件中拔出，使吊钩与集装箱脱离，提升吊钩；

步骤11，完成装车：顶升器下降，将集装箱后部下方的两个角件插入集装箱车后部的两个固定销轴中，使集装箱固定在集装箱车上，顶升器上的插销器将销轴从集装箱的后部角件中拔出，集装箱车驶离装车位，结束装车过程。

本发明的优点和有益效果是：本发明利用提升装置配合顶升轴支撑装置，在装车是将集装箱翻转竖起，利用重力使经过精确称重的散粮能够从溜管中直接倾泻至集装箱中，形成连续的自动化装车，装车效率明显提高。在精确称量和过重自动取料亏重自动补充装置的辅助下，使散粮称重精度等级提高至0.01%，比现有常规称重等级0.05%提高约5倍。散粮从储粮仓经称重到溜管处于完全封闭状态，装载时直接进入集装箱中，保证了散粮的清洁，减少粮食落下造成的冲击破碎，并避免了装载时扬起粉尘和灰分，是一种完全实现散粮集装箱自动化装车的高效清洁装车系统和方法。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明实施例一所述系统的结构示意图；

图2是本发明实施例二、三、四、五所述带有精确补料器和精确取料器的系统结构示意图；

图3是本发明实施例三、五所述带有精确补料器和精确取料器的系统结构示意图，是图2中的a框放大图；

图4是本发明实施例七所述的带有门型梁吊钩的系统示意图，是图2中b向视图；

图5是本发明实施例八所述的集装箱翻转装置的结构示意图，是图2中c向视图；

图6是本发明实施例十所述的方法的流程图。

具体实施方式

实施例一：

本实施例一种散粮集装箱免移动快速翻转精确装载系统，如图1所示。本实施例包括支撑框架1，所述的支撑架从上到下依次设置与粮源仓2衔接的入料闸门3、称重秤4、出料闸门5、溜管6，所述支撑架上还设有提升装置7，所述的提升装置下方对应的地面上设置集装箱翻转装置8。

散装粮食运输的特点是，散粮通常从储存在高大的圆筒形构筑物中，利用重力自然下落进行装车和运输。而集装箱9则是一种横卧的矩形箱体，为了防雨通常顶部是封闭的，侧面开门，箱门901通常在前后或两侧。要提高集装箱装运散粮的效率，特别是汽车运输集装箱的效率，必须解决散粮竖直流动和集装箱侧面开箱门的矛盾。本实施例的思路是，汽车装载的集装箱装运散粮时，以集装箱后下方的相对的两个底角件为轴，用钩子钩住提起集装箱前上方两个顶角件并提起，使集装箱翻转竖起，前箱门朝上，能够承接竖直下落的散粮。本实施例所述的前后左右是根据车辆前行方向而确定的，迎着前行方向为前，其余按常规排列。

本实施例所述的粮源仓可以是大型粮库的竖直圆筒形储粮仓，也可以是与散装物料装车站类似的缓冲仓。

所述的入料闸门可以安装在缓冲仓或大型储粮仓的底部，用以控制散粮进入称重秤的数量。

称重秤上半部为与入料闸门衔接的桶形，下半部为漏斗形的仓体，漏斗的底部设置出料闸门，通过称重传感器与支撑架连接。通常可以设置四个称重称重传感器，通过连接件安装在支撑架的横梁上。

入料闸门和出料闸门可以是液压或电机控制的平板闸门或摆动式闸门。

溜管是一种能够伸缩的筒形构件，本实施例中所述的溜管伸缩距离较长，可是多个套管套装而成，或使用柔性材料折叠而成，升降采用液压或钢丝绳拉拽等方式。

为达到精确的称量数量，可以在粮源仓和称重秤之间设置散粮互通的设施，以便将过多的进入称重秤的散粮或称重秤中称量不足的部分补齐。散粮互通设施可以是真空吸附的方式，也可以采用机械螺旋输送等方式。

所述的提升装置可以是带有吊钩的卷扬机，卷扬机可以用一台，通过滑轮组产生平衡的两端拉力，也可以是两台，产生拉动两个前顶角的平衡力。

吊钩可以是两个钩子钩住顶角，也可以设计为与集装箱吊车类似的形式，用一根门型梁两侧分别安装一个插销器，将两个柱销性对的插入角件中，形成夹持和钩住的状态。

所述的集装箱翻转装置主要是利用柱销作为旋转轴，将集装箱翻起。为使集装箱与运输车分离，还要将集装箱抬起，使车上的固定柱销与集装箱的底角件分离，方可使集装箱翻转。

为实现完全自动化装车，可以对现有的粮食用集装箱进行改造，在前后箱门设设置自动开闭箱门的机构。

为使装载散粮的集装箱车辆能够正确的进入装车位，可以在车辆通过集装箱翻转装置的地面设置车辆轨迹标识，以及停车位置标识，以便汽车司机按标识操作，提高装车效率。

实施例二：

本实施例是实施例一个改进，是实施例一关于精确补料的细化。本实施例所述的粮源仓与称重秤之间设有精确补料器10，如图2所示。

所述的精确布料器可以有多种方案，可以是真空吸附器，或者是机械装置如螺旋输送器等。

实施例三：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于精确补料器的细化。本实施例所述的精确补料器包括依次连接的与粮源仓连接的进料管101、横向安装的螺旋给料器102、与称重秤连接落料管103，如图2所示。

本实施例的精确补料器采用螺旋进给器作为输送散粮的动力。螺旋进给器是一种利用电机或其他动力源带动螺旋叶片旋转，推动散装物料移动的一种装置。当需要微量的补充散粮时，启动螺旋进给器，散粮通过进料管进入横卧的螺旋进给器中，散粮被螺旋叶片推动向前运动到达落料管时，便通过落料管落入称重秤中，根据称重秤称出的数量开启电动螺旋叶片的旋转，一旦达到计划量，即停止螺旋叶片的旋转。

实施例四：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于精确取料器的细化。本实施例所述的料源仓与称粮称之间设有精确取料器11，如图2所示。

当称重秤中进入过多的散粮时，可以通过精确取料器将多余的散粮送回到粮源仓中。同样精确输料器可以采用多种形式，如采用螺旋给料器或其他形式的装置。

实施例五：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于精确取料器的细化。本实施例所述的精确取料器是竖直安装穿过粮源仓进入称重秤的螺旋给料器。

本实施例所述的螺旋给料器的进口111设置在称重秤的散粮12中，出口112设置在粮源仓中，当需要从称重秤中提取散粮时，启动螺旋叶片，由于给料器的进口在散粮堆中，因此散粮能够进入螺旋给料器中，螺旋叶片提升散粮至出口排出，进入粮源仓，完成取料的功能。

实施例六：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于提升装置的细化。本实施例所述的提升装置是设置在支撑框架上的两台卷扬机。

使用两台卷扬机可以平衡的将集装箱两侧的顶角钩住，一同吊起，或者将一个能够钩住集装箱两个顶角的横梁平衡的吊起。

实施例七：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于提升装置的细化。本实施例所述的卷扬机的钢丝绳端部连接一个门型梁701的吊钩，所述的门型梁的吊钩的两个门腿702、703端部分别设有集装箱插销器704、705，如图4所示。

门型梁有两根钢丝绳706、707吊起形成平衡（也可以两端使用滑轮组形成平衡），两个门腿上设有能够相向插入集装箱顶角的插销708、709，形成夹持的吊钩，能够十分稳定的将集装箱吊起。

实施例八：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于集装箱翻转装置的细化。本实施例所述的集装箱翻转装置包括一对安装在装车位两侧的支架801、802，所述的支架上设有顶升器803、804，所述的顶升器上设有插销器805、806，如图5所示。

要使集装箱翻转，需先将集装箱顶起，使集装箱脱离汽车上的固定销轴，再进行翻转，因此本实施例设置了顶升器，在插销器的销轴807、808插入集装箱的角件905、906后，先将集装箱顶起（图5中的细实线表示未顶起之前的状态，虚线表示顶起之后的状态），然后再进行翻起。

实施例九：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于集装箱的细化。本实施例所述的集装箱上设有箱门自动开闭装置。

一般的集装箱都是收到开门，在本实施例中集装箱翻起，前箱门处于较高的位置，如果手动开关门需要工作人员爬的较高位置，不太安全。为此，本实施例设置集装箱的自动开门关门装置，减轻了劳动强度，提高了自动化水平。自动开门关门可以设置液压或电动推杆实现，并设置锁闭装置，保证运输过程箱门关闭，保证行车安全。

实施例十：

本实施例是一种利用上实施例所述系统的散粮集装箱免移动快速翻转精确装载方法。所述方法的基本方式为：将集装箱翻转竖起，使竖直落下的散粮从竖起的集装箱的顶部输入，实现集装箱装车的自动化。

所述方法包括以下步骤，流程如图6所示：

步骤1，车辆进入装车位：空载的标准集装箱由底盘车运送至装车站，底盘车根据车辆轨迹标识运行进入装车位。

集装箱车辆是由底盘车和集装箱构成。集装箱可以是通用的标准集装箱，这种标准集装箱的前后都设有箱门，可以前后打开，这样装车时箱体抬起，前门打开，将散粮装入，卸车时，后门打开，集装箱抬起，散粮从后门倾斜出。集装箱也可以是经过改造的集装箱，大小与标准型箱体，也同为前后开箱门，只是经改造后设置自动开闭箱门设施，以便装卸车时箱门自动打开，减少装卸的工作量，同时可以对集装箱的前上角的两个角件和后下角的两个进行加固，以能够承受装载或卸车时较大的受力。

步骤2，吊钩钩住集装箱：当集装箱前部插孔到达吊钩正下方时停车，吊钩放下，吊钩上的两个插销器的销轴分别插入集装箱前上角两侧的角件中。

由于门型梁的两个插销器是相对的向里插入，也就是插销从左右两个方向分别插入两个相对角件的左右面上的插孔中，这样相当于两个钩子分别从左右钩住集装箱的前上角，吊钩约束了集装箱的左右运动维度，但能够上下运动的维度没有被约束，由于插入角件的销轴和角件的孔都是圆形物体，因此相当于销轴与角件孔形成轴与轴孔的关系，约束了轴向但没有约束周向，即吊钩与角件可以相对周向旋转。

步骤3，车辆前行：集装箱车向前运行，同时卷扬机放出钢丝绳，以避免钢丝绳拉紧，将集装箱吊起。

车辆前行为的是将集装箱后下角件能够与顶升器对齐。在这个过程中可以使拖曳吊钩的钢丝绳处于完全松弛状态，以免干扰车辆前行。

步骤4，插入后角件：当集装箱的后下方角件与顶升器上的插销器对齐时停车，顶升器上的插销器插入集装箱后下角的两个角件中。

由于顶升器的两个支架分别设置在车的两边，顶升器的插销器的销轴也是相对插入集装箱左右的后两个角件中，这也相当于形成了一个轴和支撑轴孔的关系，这样集装箱可以在这对角件以及顶升器的插销器的约束下，形成翻转运动。

步骤5，集装箱顶升：顶升器升起，将集装箱的后部下方的两个角件从集装箱车的后固定销轴中脱出。

本步骤的作用是，将集装箱从集装箱车的平台上分离，以避免平台上的固定柱干扰集装箱的翻转。

步骤6，集装箱翻转：吊钩提升，将集装箱前部提起，由于集装箱后下角受到约束，集装箱前部随吊钩的升起，集装箱翻转，同时打开集装箱的前部箱门。

当吊钩升起的时候，将集装箱前部提起，而集装箱的后部有受到顶升器上的销轴约束，不能抬起，但可以绕销轴转动，这样就形成了集装箱的翻转，前箱门的打开使集装箱形成了一个箱体敞口向上的势态，这样便于散粮从上方进入集装箱中。

步骤7，放入溜管：当集装箱达到翻转的最高位置时，集装箱的前箱门对准了溜管，溜管开始下降，深入至集装箱中，在不与集装箱发生干涉的前提下，尽可能的深入到集装箱中。

由于集装箱处于开口朝上的状态，同时集装箱是竖起的，也就是说长方向立起，溜槽下降进入集装箱中可以十分的深入，这样能够减少散粮下降过程的冲击，即保护了散粮也保护了集装箱。

在进行上述1-7的步骤过程中还平行运行以下步骤：

步骤01，散粮注入：开启入料闸门，向称重秤中注入散粮，同时监测称重秤中的散粮重量。

在集装箱车进入装车位并进行调整装车状态的同时，称重秤对将要装车的散粮近似称重。

步骤02，精细称重：当称重秤中的散粮达到计划装载量时，关闭入料闸门，根据当前称重秤中的物料量选择如下子步骤：

子步骤021，维持：如果称重秤中的散粮量与计划量相等，则不作任何动作。

子步骤022，补量：如果称重秤中的散粮量小于计划量，则开启精确补料器，补充散粮，使称重秤中的物料达到计划量。

子步骤023，减量：如果称重秤中的散粮量大于计划量，则开启精确取料器，取出多出的散粮，使称重秤中的物料达到计划量。

步骤01-02是准备装车散粮，是称量出计划装车量准备装车的过程，这一过程在集装箱车辆进入装车位时同时进行。由于粮食是高价值产品，因此需要精确的称量，称量的精度以千克计算，而入料闸门是一种尺寸相对较大的控制闸门，控制量只能达到数十千克级无法精确到千克以下。因此，在入料闸门关闭的过程中，可能有是数十千克的多余量或不足量，为此需要经过精确的调整。02步骤则是对这种情况应对，首先需要根据称重秤在入料闸门关闭后的当前称重量进行判断，是否当前的称重量符合计划装载量的要求，再根据当前称重量增加或减少量，进行微量调节。

步骤8，卸料：开启出料闸门，将称重秤中的散粮倾斜进入集装箱中。

将带有软性吸尘罩的溜管伸入集装箱内，开启出料闸门使散粮落入部集装箱中。散粮卸料过程中溜管随堆积逐步上升，以保证散粮的顺利下料，直至称重秤清空，达到计划装车量。

步骤9，关闭箱门：结束卸料后，溜管完全抬起，集装箱前面自动关闭。

为使散粮的清洁，在倾斜后应立即关闭集装箱的箱门，使散粮在完全封闭的空间中，以确保散粮的质量不会受到外界的影响。

步骤10，放平集装箱：吊钩下降，将集装箱前部放下，并使前部下方的两个角件插入集装箱车前部的两个固定销轴中，将吊钩上的两个插销器的销轴从角件中拔出，使吊钩与集装箱脱离，提升吊钩。

连接吊钩的钢丝绳缓慢放下，直至集装箱回落至底盘车，并且集装箱的前部下方的两个角件插入集装箱车上相应的固有销轴中，形成固定。吊钩则与集装箱脱离，这时集装箱的前部已经稳固在集装箱车上。

步骤11，完成装车：顶升器下降，将集装箱后部下方的两个角件插入集装箱车后部的两个固定销轴中，使集装箱固定在集装箱车上，顶升器上的插销器将销轴从集装箱的后部角件中拔出，集装箱车驶离装车位，结束装车过程。

顶升器下降的过程就是将集装箱与集装箱车固定的过程，顶升器降下之后，插销器拔出销轴，使顶升器与集装箱分离，至此散粮装载过程结束。

最后应说明的是，以上仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳布置方案对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案（比如整体结构形式、各种闸门和仓室的形式、步骤的先后顺序等）进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。