一种配合物流输送的货箱自动码垛机器人及其工作方法

1.本发明涉及一种配合物流输送的货箱自动码垛机器人及其工作方法。


背景技术：

2.目前货运集装箱内物料装卸一般使用人力装卸；人力装箱，劳动强度大，装货效率低，因此提出一种配合物流输送的货箱自动码垛机器人来解决上述问题。
3.虽然市面上已经有很多集装箱内自动码设备；但是大多数集装箱内自动码垛设备适用性不强，一种码垛设备一般只适用于一种尺寸的集装箱，对于不同尺寸的集装箱一般需要更换不同型号的码垛设备，极大增加了成本；且大多数码垛设备只适用于码垛工序并不能用于拆垛工序。
4.目前大多数集装箱码垛设备码垛工序多，码垛效率不高；且过多的工序步骤容易影响设备的可靠性，增大设备制造与维护的成本。


技术实现要素：

5.鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种配合物流输送的货箱自动码垛机器人及其工作方法。
6.为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种配合物流输送的货箱自动码垛机器人，包括底部设有行走轮的移动架，所述移动架顶部连接有水平转台，所述水平转台顶部连接有前后滑架，所述前后滑架上铰接有升降输送带，所述升降输送带前端连接有可上下左右摆动调节的装卸货执行器。
7.优选的，所述移动架底部的行走轮由万向轮与动力轮组成；所述水平转台经旋转支承轴承安装在移动架顶部并经电机驱动旋转；所述前后滑架与水平转台之间设置有滑块滑轨组件，前后滑架经滚珠丝杆副或齿轮齿条组件驱动前后平移调节；所述升降输送带的输送带架体的后端铰接在前后滑架上，输送带架体与前后滑架之间连接有电动推杆，电动推杆的活塞杆顶端铰接输送带架体，电动推杆的缸体底端铰接前后滑架。
8.优选的，所述升降输送带与装卸货执行器之间经柔性输送带衔接。
9.优选的，所述柔性输送带包括后端连接板与前端连接板，后端连接板铰接在升降输送带的输送带架体的前端，前端连接板铰接在装卸货执行器的机架后端，后端连接板与前端连接板之间设置有若干个前后连接分布的中间连接板，其中中间连接板前侧具有凸部、后侧具有凹部，后方的中间连接板凸部嵌入前方的中间连接板凹部，后端连接板的前方也经凸部与相邻中间连接板后方的凹部对嵌连接，前端连接板的后方也经凹部与相邻中间连接板前方的凸部对嵌连接，凹部的上下方均设有前后延伸的长槽条，凸部的上下方均设有嵌入长槽条的连接销，凹部的高度大于凸部的高度，中间连接板的上方均安装有电动转辊。
10.优选的，所述升降输送带前端与装卸货执行器之间设置有连接架，连接架包括固定架与活动架，固定架固连在升降输送带的输送带架体前端，活动架前端固设的侧支撑板
与装卸货执行器的机架固连，固定架前端安装有连接转轴，连接转轴中部为阶梯平面，活动架后端具有阶梯平面插嵌入的连接插槽，且经垂直于连接转轴的立式转轴安装在阶梯平面上，立式转轴经电机驱动旋转，来控制活动架的左右摆动，活动架与固定架底面之间经电动推杆连接，来控制活动架的上下摆动；所述活动架的顶面固定支撑有位于柔性输送带下方的辅助支撑板。
11.优选的，所述装卸货执行器包括机架，所述机架的左右两侧对称安装有输送带机构，左右两输送带机构之间的机架中部设置有用以前后推拉货箱的执行件，所述执行件经第一驱动机构驱动前后平移，经第二驱动机构驱动升降，所述执行件下降后低于输送带机构的上段输送带面；所述执行件的前端面上固连有若干个真空吸盘。
12.优选的，所述机架上前后均布有若干根转轴，其中一根为经电机驱动旋转的主动转轴，其余为从动转轴，所述输送带机构均包括安装在机架外旁侧的转轴端部的带轮，同侧的若干个带轮上缠绕有传送带；所述机架的左右两内侧在带轮的内旁侧均固定有内侧板，所述机架的左右两外侧在带轮的外旁侧均固定有外侧板；所述第一驱动机构包括位于两内侧板之间的移动板，所述移动板的底部与机架之间经滚珠丝杆副连接，用以驱动移动板前后平移，移动板经第二驱动机构连接执行件。
13.优选的，所述第二驱动机构包括在移动板的左右两侧对称设置的平行四边形机构，平行四边形机构均位于同侧的内侧板外侧，所述内侧板上均开设有前后延伸的直通槽，所述直通槽的后端均连通有往后上方倾斜的斜通槽，所述平行四边形机构下方两铰接销轴均穿过同侧直通槽后与移动板侧部连接，所述平行四边形机构的后侧连杆的下端侧部均固定有后延连杆，后延连杆的后端安装有用以嵌入斜通槽或直通槽上移动的导销，所述平行四边形机构的上方连杆的前端之间安装u形的执行件，所述内侧板的上边沿均开设有执行件的下沉缺口；所述外侧板的外侧部上均固连有挡边；左右内侧板的顶部之间盖设有盖板，盖板在执行件的下降位置进行让位。
14.优选的，所述内侧板与外侧板的后端侧之间均设置有张紧器，所述张紧器均包括摆臂，摆臂底端均安装张紧轮，摆臂顶端均铰接在内侧板与外侧板之间，摆臂的侧部均安装有摆动手柄，外侧板上均开设有摆动手柄穿出的弧形摆槽，其中摆臂的侧部上开设沿弧形摆槽的径向延伸的直槽条，摆动手柄左右延伸穿过直槽条且左右方向的自由度限定，所述弧形摆槽的圆心位于摆臂顶端铰接点且弧形摆槽的弧形边上圆周开设有若干个卡缺口，用以摆动手柄卡入。
15.一种配合物流输送的货箱自动码垛机器人的工作方法，按以下步骤进行：（1）码垛流程为：所述水平转台与前后滑架带动所述升降输送带水平转向与前后调节，箱式物料由柔性伸缩转向输送带输送至所述升降输送带，所述水平转台与前后滑架提供一个水平旋转自由度与一个水平平移自由度，所述升降输送带提供一个竖直旋转的自由度，所述活动架提供一个水平旋转自由度与一个竖直旋转自由度，总计本设备共有五个自由度，通过控制转动角度与平移距离可将装卸货执行器移动至目标码垛位置，升降输送带上的箱式物料经过柔性输送带输送至装卸货执行器，输送带机构带动箱式物料往前运行越过执行件后至推料位置，当箱式物料运行至推料位置后，所有输送带暂停运行，执行件上升并向前移动推出箱式物料，推出物料后执行件返回初始位置并下降至输送带机构的上段输送带面之下，所有输送带继续运行，进行下一次码垛；本设备由箱底开始，一行接一行向上码垛，在集装箱
最内侧的一面码垛完成后，移动架后退到下一面，继续一行接一行向上码垛，重复执行相同操作直至整箱码垛完成；（2）拆垛流程为：通过控制转动角度与平移距离可将装卸货执行器移动至目标拆垛位置，所有输送带反向运行，执行件上升并向前移动至待取物料位置，执行件上的真空吸盘吸住待取箱式物料，然后执行件返回初始位置并下降至输送带机构的上段输送带面之下，与此同时执行件拖动箱式物料至输送带机构上，后续由输送带机构往后输送，完成一次卸货；装卸货执行器从集装箱最外侧一面开始，一行接一行地向下拆垛，在集装箱最外侧的一面拆垛完成后，移动架前进到下一面继续拆垛，重复相同操作直至整箱拆垛完成。
16.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：1：本发明对不同尺寸的集装箱有很好的适应性；本发明通过直接驱动所述升降输送带、装卸货执行器进行码垛；本设备的码垛拆垛范围主要取决于所述升降输送带的长度加上末端转向的长度在空间中扫掠的范围；可通过改变转动角度与前后移动的距离、升降距离改变所述扫掠的范围；区别于传统码垛设备的码垛范围受限于码垛设备主体框架的尺寸。
17.2：本发明可以增加设备的可靠性，减少维护成本；本发明通过直接驱动所述升降输送带、装卸货执行器进行码垛；物料从输入端直接运行至码垛位置，物料不经过其它操作机构；增加了码垛的可靠性，降低设备运行的故障率，减少维护成本。
18.3：本发明于传统码垛设备相比有更多的功能；现存很多集装箱码垛设备一般只具有码垛功能，需要使用其他拆垛设备进行拆垛；本设备既能用于拆垛也能用于码垛。
19.下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
附图说明
20.图1为本发明实施例的使用状态示意图。
21.图2为本发明实施例的构造示意图一。
22.图3为本发明实施例的构造示意图二。
23.图4为柔性输送带的构造示意图一。
24.图5为柔性输送带的构造示意图二。
25.图6为连接架的构造示意图一。
26.图7为连接架的构造示意图二。
27.图8所示为装卸货执行器的运行示意图。
28.图9所示为装卸货执行器的构造示意图。
29.图10所示为装卸货执行器的内部结构图。
30.图11所示为装卸货执行器的内部局部图。
31.图12所示为张紧器结构示意图一。
32.图13所示为张紧器结构示意图二。
33.图14所示为执行件结构示意图一。
34.图15所示为执行件结构示意图二。
35.图16所示为推料运动流程立体图。
36.图17所示为图16的主视图。
37.图18所示为第二驱动机构另一种实施例的结构示意图。
38.图19所示为图18实施例下的推料运动流程立体图。
39.图20所示为图19的主视图。
具体实施方式
40.下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
41.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
42.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
43.如图1~20所示，本实施例提供了一种配合物流输送的货箱自动码垛机器人，包括底部设有行走轮的移动架28，所述移动架顶部连接有水平转台29，所述水平转台顶部连接有前后滑架30，所述前后滑架上铰接有升降输送带31，所述升降输送带前端连接有可上下左右摆动调节的装卸货执行器32。
44.在本发明实施例中，所述移动架底部的行走轮由万向轮33与动力轮34组成；所述水平转台经旋转支承轴承35安装在移动架顶部并经电机驱动旋转；所述前后滑架与水平转台之间设置有滑块滑轨组件36，前后滑架经滚珠丝杆副或齿轮齿条组件37驱动前后平移调节；所述升降输送带的输送带架体38的后端铰接在前后滑架上，输送带架体与前后滑架之间连接有电动推杆39，电动推杆的活塞杆顶端铰接输送带架体，电动推杆的缸体底端铰接前后滑架。
45.在本发明实施例中，所述升降输送带与装卸货执行器之间经柔性输送带40衔接。
46.在本发明实施例中，所述柔性输送带包括后端连接板41与前端连接板42，后端连接板铰接在升降输送带的输送带架体的前端，前端连接板铰接在装卸货执行器的机架后端，后端连接板与前端连接板之间设置有若干个前后连接分布的中间连接板43，其中中间连接板前侧具有凸部、后侧具有凹部，后方的中间连接板凸部嵌入前方的中间连接板凹部，后端连接板的前方也经凸部与相邻中间连接板后方的凹部对嵌连接，前端连接板的后方也经凹部与相邻中间连接板前方的凸部对嵌连接，凹部的上下方均设有前后延伸的长槽条44，凸部的上下方均设有嵌入长槽条的连接销45，凹部的高度大于凸部的高度，中间连接板的上方均安装有电动转辊46。
47.在本发明实施例中，所述升降输送带前端与装卸货执行器之间设置有连接架，连接架包括固定架47与活动架48，固定架固连在升降输送带的输送带架体前端，活动架前端固设的侧支撑板49与装卸货执行器的机架固连，固定架前端安装有连接转轴50，连接转轴中部为阶梯平面51，活动架后端具有阶梯平面插嵌入的连接插槽52，且经垂直于连接转轴的立式转轴安装在阶梯平面上，立式转轴经电机54驱动旋转，来控制活动架的左右摆动，活动架与固定架底面之间经电动推杆连接，来控制活动架的上下摆动；所述活动架的顶面固定支撑有位于柔性输送带下方的辅助支撑板55。
48.所述柔性输送带前端可相对于后端一定程度的水平与竖直转动，同时所述柔性输送带可以分单元收缩与伸长，当所述柔性输送带水平转向时，转向半径内侧的所述中间连接板的间距缩小，外侧所述的中间连接板之间的间距增大形成水平方向圆弧型输送带；当所述柔性输送带竖直转向时，所述连接销在所述长槽条中摆动；当所述柔性输送带的前端相对于后端竖直方向向上摆动时，所述连接销在长槽条中相反位置摆动，相邻中间连接板上侧间距减小，下侧间距增大，形成竖直方向圆弧型输送带；所述圆弧型输送带具有足够的转弯半径确保物料可以顺利通过。
49.在本发明实施例中，所述装卸货执行器包括机架1，所述机架的左右两侧对称安装有输送带机构2，左右两输送带机构之间的机架中部设置有用以前后推拉货箱3的执行件4，所述执行件经第一驱动机构驱动前后平移，经第二驱动机构驱动升降，所述执行件下降后低于输送带机构的上段输送带面；所述执行件的前端面上固连有若干个真空吸盘18。
50.在本发明实施例中，所述机架上前后均布有若干根转轴5，其中一根为经电机驱动旋转的主动转轴，其余为从动转轴，所述输送带机构均包括安装在机架外旁侧的转轴端部的带轮6，同侧的若干个带轮上缠绕有传送带7；所述机架的左右两内侧在带轮的内旁侧均固定有内侧板8，所述机架的左右两外侧在带轮的外旁侧均固定有外侧板9；所述第一驱动机构包括位于两内侧板之间的移动板10，所述移动板的底部与机架之间经滚珠丝杆副11连接，用以驱动移动板前后平移，移动板经第二驱动机构连接执行件。
51.在本发明实施例中，所述第二驱动机构包括在移动板的左右两侧对称设置的平行四边形机构12，平行四边形机构均位于同侧的内侧板外侧，所述内侧板上均开设有前后延伸的直通槽13，所述直通槽的后端均连通有往后上方倾斜的斜通槽14，所述平行四边形机构下方两铰接销轴均穿过同侧直通槽后与移动板侧部连接，所述平行四边形机构的后侧连杆的下端侧部均固定有后延连杆15，后延连杆的后端安装有用以嵌入斜通槽或直通槽上移动的导销16，所述平行四边形机构的上方连杆的前端之间安装u形的执行件，所述内侧板的上边沿均开设有执行件的下沉缺口17；所述外侧板的外侧部上均固连有挡边19；左右内侧板的顶部之间盖设有盖板20，盖板在执行件的下降位置进行让位。
52.在本发明实施例中，所述内侧板与外侧板的后端侧之间均设置有张紧器21，所述张紧器均包括摆臂22，摆臂底端均安装张紧轮23，摆臂顶端均铰接在内侧板与外侧板之间，摆臂的侧部均安装有摆动手柄24，外侧板上均开设有摆动手柄穿出的弧形摆槽25，其中摆臂的侧部上开设沿弧形摆槽的径向延伸的直槽条26，摆动手柄左右延伸穿过直槽条且左右方向的自由度限定，所述弧形摆槽的圆心位于摆臂顶端铰接点且弧形摆槽的弧形边上圆周开设有若干个卡缺口27，用以摆动手柄卡入。通过调整所述的摆动手柄与卡缺口接触的位置从而对所述传送带进行张紧。
53.一种配合物流输送的货箱自动码垛机器人的工作方法，按以下步骤进行：（1）码垛流程为：所述水平转台与前后滑架带动所述升降输送带水平转向与前后调节，箱式物料由柔性伸缩转向输送带56输送至所述升降输送带，所述水平转台与前后滑架提供一个水平旋转自由度与一个水平平移自由度，所述升降输送带提供一个竖直旋转的自由度，所述活动架提供一个水平旋转自由度与一个竖直旋转自由度，总计本设备共有五个自由度，通过控制转动角度与平移距离可将装卸货执行器移动至目标码垛位置，升降输送带上的箱式物料经过柔性输送带输送至装卸货执行器，输送带机构带动箱式物料往前运行越过执行件后至
推料位置，当箱式物料运行至推料位置后，所有输送带暂停运行，移动板前移，后延连杆的导销由斜通槽进入直通槽，驱使平行四边形机构展开，执行件上升并向前移动推出箱式物料，推出物料后执行件返回初始位置并下降至输送带机构的上段输送带面之下，所有输送带继续运行，进行下一次码垛；本设备由箱底开始，一行接一行向上码垛，在集装箱最内侧的一面码垛完成后，移动架后退到下一面，继续一行接一行向上码垛，重复执行相同操作直至整箱码垛完成；（2）拆垛流程为：通过控制转动角度与平移距离可将装卸货执行器移动至目标拆垛位置，所有输送带反向运行，执行件上升并向前移动至待取物料位置，执行件上的真空吸盘吸住待取箱式物料，然后执行件返回初始位置并下降至输送带机构的上段输送带面之下，与此同时执行件拖动箱式物料至输送带机构上，后续由输送带机构往后输送，完成一次卸货；装卸货执行器从集装箱最外侧一面开始，一行接一行地向下拆垛，在集装箱最外侧的一面拆垛完成后，移动架前进到下一面继续拆垛，重复相同操作直至整箱拆垛完成。
54.在本发明实施例中，所述的柔性伸缩转向输送带属于现有技术，现有市场均已存在不多赘述。
55.在本发明另一实施例中，第二驱动机构不采用平行四边形机构，而是包括在移动板的左右两侧对称固连的取料侧板57，取料侧板穿过直通槽，u形的执行件的端部上固设有往下穿过取料侧板的竖直导杆58、升降导轨59，其中升降导轨底端安装有导销，导销用以嵌入直通槽下方新开设的导槽，导槽由后斜槽60与前直槽61组成，后斜槽朝着后下方倾斜延伸。
56.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。