一种高效吨袋包装全自动装车机

技术领域

本发明属于装车机领域，特别是涉及一种高效吨袋包装全自动装车机。

背景技术

在化工、粮油、食品、轻工、医药等生产企业中，有许多吨袋包装需要完成转运及装车作业，由于吨袋包装属于重载，多数物料重达几吨，目前普遍采用工人通过叉车作业，完成吨袋包装转运及装车作业。这种工作方式需要工人操作叉车作业，并且工人需要有驾驶叉车资质，需要有叉车驾驶证，而且工作效率低，恶劣的工作环境对操作人员健康造成一定的损害，现场既有操作工人又有叉车来回行驶，存在很大的安全隐患，并且现场还需要具备行驶叉车的条件，而且现如今既有叉车驾驶证又愿意从事装卸工作的青年越来越少，好多企业都希望能有自动化设备来取代这种人工操作叉车转运装车的方式。

发明内容

有鉴于此，为了解决现有的装车方式需要工人操作叉车作业，并且工人需要有驾驶叉车资质，需要有叉车驾驶证，而且工作效率低，恶劣的工作环境对操作人员健康造成一定损害的问题，本发明旨在提出一种高效吨袋包装全自动装车机，该装车机可以实现将吨袋包装自动装入高栏车、低栏车、平板车上，整个装载过程只需人员输入简单车型数据等，其余完全自动，同时此设备可以实现吨袋包装在线装车，无需配备托盘,节省了托盘成本。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种高效吨袋包装全自动装车机，包括轨道移动车单元、装车机器人单元、吨包转运单元、装车货叉和控制系统，所述装车货叉安装在装车机器人单元上，所述装车机器人单元及控制系统安装在轨道移动车单元上，所述轨道移动车单元安装在装车平台上的轨道上，吨包转运单元安装在地面上，承接在线包装机，包装机生产出吨包后，通过控制系统的控制，吨包转运单元将吨包输送到指定装车区域，然后通过装车机器人单元的Y轴运动及Z轴升降运动，配合装车货叉将吨包叉起，然后通过轨道移动车单元的X轴运动配合装车机器人单元的Y轴运动及Z轴升降运动将吨包运到车厢板上方，再通过轨道移动车单元的X轴运动配合装车货叉的推出动作，按照软件程序预定的装车路径将吨包放置在车辆相应位置，依次进行，直到装满运输车辆；

所述轨道移动车单元包括X轴行走框架、X轴行走机构、装车机器人行走机构和X轴行走车轮，所述装车机器人行走机构安装在X轴行走框架上，X轴行走框架安装在X轴行走车轮上，X轴行走车轮与X轴行走机构连接，通过X轴行走机构的减速电机驱动同轴带动X轴行走车轮转动，实现X轴运动；

所述装车机器人单元包括装车机器人横向运动装置和装车机器人纵向升降装置，所述装车机器人横向运动装置安装在装车机器人行走机构上，通过装车机器人行走机构同步带带动行走，实现Y轴运动，所述装车机器人纵向升降装置采用链式牵引装置实现Z轴升降运动；

所述吨包转运单元包括皮带式转运车、推包装置和辊筒式转运车，所述皮带式转运车承接上线吨包包装机生产的吨袋包装，皮带式转运车通过轨道将吨包转运到推包指定位置，同时辊筒式转运车在推包指定位置等待，推包装置将吨包由皮带式转运车推送到辊筒式转运车，辊筒式转运车通过轨道移动到装车位。

更进一步的，所述X轴行走框架包括一号行走机构安装板、检测安装板、限位安装板、二号行走机构安装板和装车机器人行走耐磨轨道板，所述一号行走机构安装板焊接在框架上，实现一号行走机构的安装，检测安装板焊接在框架上，实现检测元件的安装，限位安装板焊接在框架上，实现限位座的安装，二号行走机构安装板焊接在框架上，实现二号行走机构的安装，装车机器人行走耐磨轨道板焊接在框架上，实现装车机器人在轨道上行走，提高行走稳定性。

更进一步的，所述X轴行走机构包括驱动机构和连接轴，所述驱动机构通过联轴器、带座轴承、键与连接轴连接，实现车轮转动。

更进一步的，所述装车机器人行走机构包括行走驱动机构、行走传动机构、同步带张紧机构、同步带压辊机构和传动同步带，所述行走驱动机构通过带座轴承、同步带轮、键与行走传动机构连接，实现同步带轮转动，通过传动同步带与行走传动机构连接，实现对装车机器人行走机构的Y轴行走运动，同步带张紧机构安装在X轴行走框架上，实现同步带张紧，同步带压辊机构安装在X轴行走框架上，实现压紧同步带功能。

更进一步的，所述装车机器人横向运动装置包括升降驱动机构、升降传动机构、行走车轮、同步带连接点、限位挡轮和拖链及支架，所述升降驱动机构通过带座轴承、键、连接轴与升降传动机构连接，实现链轮转动，行走车轮安装在装车机器人横向运动装置框架上，同步带连接点安装在装车机器人横向运动装置框架上，实现与同步带的连接，限位挡轮安装在装车机器人横向运动装置框架上，实现装车机器人横向运动装置Y轴行走的限位功能，拖链及支架安装在装车机器人横向运动装置框架上，方便电源线及气管等走线的Z轴升降。

更进一步的，所述装车机器人纵向升降装置包括升降主体框架、升降传动链条、升降限位座和装车货叉连接块，所述升降传动链条安装在升降主体框架上，方便后续实现Z轴升降运动，升降限位座焊接在升降主体框架上，实现Z轴升降的限位功能，装车货叉连接块焊接在升降主体框架上，实现后续货叉安装在纵向升降装置上。

更进一步的，所述皮带式转运车包括车体、皮带、驱动机构和行走车轮，所述车体下方安装有若干行走车轮，实现皮带式转运车在轨道上行走，所述车体内设置有皮带，所述驱动机构驱动皮带的主动轴运动，实现皮带转动，输送吨包。

更进一步的，所述推包装置包括两个抱夹机构、两个抱夹驱动机构和两个推包驱动机构，每个推包驱动机构上安装有抱夹驱动机构，所述抱夹驱动机构驱动抱夹机构推出与收回，两个抱夹机构相对设置，完成吨包抱夹动作。

更进一步的，所述辊筒式转运车包括辊筒、升降驱动机构和行走车轮，所述辊筒安装在车体上，实现辊筒可以转动，所述车体下方安装有若干行走车轮，实现辊筒式转运车在轨道上行走，升降驱动机构安装在车体上，实现部分辊筒升降运动，以便于货叉伸进辊筒缝隙叉起吨包。

更进一步的，所述装车货叉包括货叉主体框架、升降连接板、推拉器、货叉和泵站，所述升降连接板焊接在货叉主体框架上，以便于将装车货叉安装在装车机器人纵向升降装置上，货叉焊接在货叉主体框架上，推拉器安装在货叉主体框架上，泵站安装在装车机器人纵向升降装置上，通过泵站驱动液压缸伸出及缩回动作，实现货叉将吨包推出动作。

与现有技术相比，本发明所述的一种高效吨袋包装全自动装车机的有益效果是：

1、本发明中，轨道移动车沿X轴方向以及装车机器人沿Y轴方向的位置可以任意移动，再加上通过在各个部机中加装的检测元件可以对不同的车辆进行寻车，满足了不同车型的装车需求。与现有技术相比，本设备结构简单，设计合理，属于高效率、多功能装车、码垛于一体的全自动化运行设备，省去了人工搬运工作，安全可靠，自动化程度高，节约成本，大大提高了工作效率，同时使装车机可以适用于不同车型的装车工作，使用性更加广泛。

2、本发明中，通过吨包转运单元中的皮带式转运车、推包装置、辊筒式转运车配合工作，其中辊筒式转运车的升降驱动机构，可以将部分辊筒下降，留出货叉叉入间隙，将无托盘的吨包叉起，实现吨包无托盘输送转运，省去了托盘的费用，大大节省了生产成本。

3、本发明中，通过装车货叉上的推拉器实现将吨包推出动作，无需托盘，起到节约成本的目的。

4、本发明中，在吨包转运单元中的推包装置中有抱夹机构，通过抱夹驱动机构可以将吨包夹住，这样在推包的时候可以保证吨包不变形，不影响装车效果，以及在推包过程中包装袋不会损坏，减少损失。

5、本发明中，在吨包转运单元中的推包装置中的抱夹机构是通过减速电机配合链轮链条，使辊轮在导轨中伸出缩回运动，该机构中有限位座可以调节，并且有检测元件控制抱夹伸出的距离，伸出距离的不同，抱夹的宽度就不同，这样就满足了对不同尺寸的吨包进行抱夹，与现有技术相比，部机结构简单，设计合理，使装车机适用于不用尺寸的吨包，大大提高装车机的通用性。

6、本发明中，装车货叉、控制系统、及装车机器人单元均安装在轨道移动车单元上，而轨道移动车单元安装在装车平台上，装车平台距地面有一定距离，也可以在平台下方进行吨包码垛，与现有技术相比，本发明属于多功能装车、码垛于一体的全自动化设备。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明所述的高效吨袋包装全自动装车机的整体结构示意图；

图2为本发明所述的轨道移动车单元的结构示意图；

图3为本发明所述的X轴行走框架的结构示意图；

图4为本发明所述的X轴行走机构的结构示意图；

图5为本发明所述的装车机器人行走机构的结构示意图；

图6为本发明所述的X轴行走车轮的结构示意图；

图7为本发明所述的装车机器人单元的结构示意图；

图8为本发明所述的装车机器人横向运动装置的结构示意图；

图9为本发明所述的装车机器人纵向运动装置的结构示意图；

图10为本发明所述的吨包转运单元的结构示意图；

图11为本发明所述的皮带式转运车的结构示意图；

图12为本发明所述的推包装置的结构示意图；

图13为本发明所述的辊筒式转运车的结构示意图；

图14为本发明所述的装车货叉的结构示意图；

图中：1-轨道移动车单元，1-1-X轴行走框架，1-1-1-一号行走机构安装板，1-1-2-检测安装板，1-1-3-限位安装板，1-1-4-二号行走机构安装板，1-1-5-装车机器人行走耐磨轨道板，1-2-X轴行走机构，1-2-1-驱动机构，1-2-2-连接轴，1-3-装车机器人行走机构，1-3-1-行走驱动机构，1-3-2-行走传动机构，1-3-3-同步带张紧机构，1-3-4-同步带压辊机构，1-3-5-传动同步带(开口式，两端与装车机器人连接)，1-4-X轴行走车轮，1-4-1-车轮，1-4-2-车轮箱体，1-4-3-连接轴，1-4-4-连接板；

2-装车机器人单元，2-1-装车机器人横向运动装置，2-1-1-升降驱动机构，2-1-2-升降传动机构，2-1-3-行走车轮，2-1-4-同步带连接点(与装车机器人行走机构同步带连接)，2-1-5-限位挡轮，2-1-6-拖链及支架，2-2-装车机器人纵向运动装置，2-2-1-升降主体框架，2-2-2-升降传动链条，2-2-3-升降限位座，2-2-4-装车货叉连接块；

3-吨包转运单元，3-1-皮带式转运车，3-1-1-皮带，3-1-2-驱动机构，3-1-3-行走车轮，3-2-推包装置，3-2-1抱夹机构，3-2-2-抱夹驱动机构，3-2-3-推包驱动机构，3-3-辊筒式转运车，3-3-1-辊筒，3-3-2-升降驱动机构，3-3-3-行走车轮；

4-装车货叉，4-1-货叉主体框架，4-2-升降连接板，4-3-推拉器，4-4-货叉，4-5-泵站；

5-控制系统，6-轻轨，7-钢结构平台。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

一、具体实施方式一，参见图1-14说明本实施方式，一种高效吨袋包装全自动装车机，包括轨道移动车单元1、装车机器人单元2、吨包转运单元3、装车货叉4和控制系统5，所述装车货叉4安装在装车机器人单元2上，所述装车机器人单元2及控制系统5安装在轨道移动车单元1上，所述轨道移动车单元1安装在装车平台上的轨道上，吨包转运单元3安装在地面上，承接在线包装机，包装机生产出吨包后，通过控制系统5的控制，吨包转运单元3将吨包输送到指定装车区域，然后通过装车机器人单元2的Y轴运动及Z轴升降运动，配合装车货叉4将吨包叉起，然后通过轨道移动车单元1的X轴运动配合装车机器人单元2的Y轴运动及Z轴升降运动将吨包运到车厢板上方，再通过轨道移动车单元1的X轴运动配合装车货叉4的推出动作，按照软件程序预定的装车路径将吨包放置在车辆相应位置，依次进行，直到装满运输车辆。

所述轨道移动车单元1包括X轴行走框架1-1、X轴行走机构1-2、装车机器人行走机构1-3和X轴行走车轮1-4，所述装车机器人行走机构1-3安装在X轴行走框架1-1上，X轴行走框架1-1安装在X轴行走车轮1-4上，X轴行走车轮1-4与X轴行走机构1-2连接，通过X轴行走机构1-2的减速电机驱动同轴带动X轴行走车轮1-4转动，实现X轴运动；

所述装车机器人单元2包括装车机器人横向运动装置2-1和装车机器人纵向升降装置2-2，所述装车机器人横向运动装置2-1安装在装车机器人行走机构1-3上，通过装车机器人行走机构1-3同步带带动行走，实现Y轴运动，所述装车机器人纵向升降装置2-1采用链式牵引装置实现Z轴升降运动；

所述吨包转运单元3包括皮带式转运车3-1、推包装置3-2和辊筒式转运车3-3，所述皮带式转运车3-1承接上线吨包包装机生产的吨袋包装，皮带式转运车3-1通过轨道将吨包转运到推包指定位置，同时辊筒式转运车3-3在推包指定位置等待，推包装置3-2将吨包由皮带式转运车3-1推送到辊筒式转运车3-3，辊筒式转运车3-3通过轨道移动到装车位。

所述X轴行走框架1-1包括一号行走机构安装板1-1-1、检测安装板1-1-2、限位安装板1-1-3、二号行走机构安装板1-1-4和装车机器人行走耐磨轨道板1-1-5，所述一号行走机构安装板1-1-1焊接在框架上，实现一号行走机构的安装，检测安装板1-1-2焊接在框架上，实现检测元件的安装，限位安装板1-1-3焊接在框架上，实现限位座的安装，二号行走机构安装板1-1-4焊接在框架上，实现二号行走机构的安装，装车机器人行走耐磨轨道板1-1-5焊接在框架上，实现装车机器人在轨道上行走，提高行走稳定性。

所述X轴行走机构1-2包括驱动机构1-2-1和连接轴1-2-2，所述驱动机构1-2-1通过联轴器、带座轴承、键与连接轴1-2-2连接，实现车轮转动。

所述装车机器人行走机构1-3包括行走驱动机构1-3-1、行走传动机构1-3-2、同步带张紧机构1-3-3、同步带压辊机构1-3-4和传动同步带1-3-5，所述行走驱动机构1-3-1通过带座轴承、同步带轮、键与行走传动机构1-3-2连接，实现同步带轮转动，通过传动同步带1-3-5与行走传动机构1-3-2连接，实现对装车机器人行走机构1-3的Y轴行走运动，同步带张紧机构1-3-3安装在X轴行走框架1-1上，实现同步带张紧，同步带压辊机构1-3-4安装在X轴行走框架1-1上，实现压紧同步带功能。

轨道移动车单元1的行走是采用双减速电机驱动行走轮，实现X轴运动，避免了单电机驱动功率过大，启动时间过长，行走速度过慢的缺点，装车机器人行走机构采用伺服电机驱动，同时采用同步带传动，有定位精准，运动平顺控制简单等优点。

所述装车机器人横向运动装置2-1包括升降驱动机构2-1-1、升降传动机构2-1-2、行走车轮2-1-3、同步带连接点2-1-4、限位挡轮2-1-5和拖链及支架2-1-6，所述升降驱动机构2-1-1通过带座轴承、键、连接轴与升降传动机构2-1-2连接，实现链轮转动，行走车轮2-1-3安装在装车机器人横向运动装置2-1框架上，同步带连接点2-1-4安装在装车机器人横向运动装置2-1框架上，实现与同步带的连接，限位挡轮2-1-5安装在装车机器人横向运动装置2-1框架上，实现装车机器人横向运动装置Y轴行走的限位功能，拖链及支架2-1-6安装在装车机器人横向运动装置2-1框架上，方便电源线及气管等走线的Z轴升降。

所述装车机器人纵向升降装置2-2包括升降主体框架2-2-1、升降传动链条2-2-2、升降限位座2-2-3和装车货叉连接块2-2-4，所述升降传动链条2-2-2安装在升降主体框架2-2-1上，方便后续实现Z轴升降运动，升降限位座2-2-3焊接在升降主体框架2-2-1上，实现Z轴升降的限位功能，装车货叉连接块2-2-4焊接在升降主体框架2-2-1上，实现后续货叉安装在纵向升降装置2-2上。

所述皮带式转运车3-1包括车体、皮带3-1-1、驱动机构3-1-2和行走车轮3-1-3，所述车体下方安装有若干行走车轮3-1-3，实现皮带式转运车3-1在轨道上行走，所述车体内设置有皮带3-1-1，所述驱动机构3-1-2驱动皮带3-1-1的主动轴运动，实现皮带转动，输送吨包。

所述推包装置3-2包括两个抱夹机构3-2-1、两个抱夹驱动机构3-2-2和两个推包驱动机构3-2-3，每个推包驱动机构3-2-3上安装有抱夹驱动机构3-2-2，所述抱夹驱动机构3-2-2驱动抱夹机构3-2-1推出与收回，两个抱夹机构3-2-1相对设置，完成吨包抱夹动作。

推包装置3-2利用驱动电机驱动链轮以及借助链条输送。

所述辊筒式转运车3-3包括辊筒3-3-1、升降驱动机构3-3-2和行走车轮3-3-3，所述辊筒3-3-1安装在车体上，实现辊筒3-3-1可以转动，所述车体下方安装有若干行走车轮3-3-3，实现辊筒式转运车3-3在轨道上行走，升降驱动机构3-3-2安装在车体上，实现部分辊筒升降运动，以便于货叉伸进辊筒缝隙叉起吨包。

所述辊筒式转运车3-3通过气缸驱动将奇数列托辊下降，进而通过装车货叉从奇数列托辊处插入，以便将无托盘的吨包叉起。

所述装车货叉4包括货叉主体框架4-1、升降连接板4-2、推拉器4-3、货叉4-4和泵站4-5，所述升降连接板4-2焊接在货叉主体框架4-1上，以便于将装车货叉4安装在装车机器人纵向升降装置2-2上，货叉4-4焊接在货叉主体框架4-1上，推拉器4-3安装在货叉主体框架4-1上，泵站4-5安装在装车机器人纵向升降装置2-2上，通过泵站驱动液压缸伸出及缩回动作，实现货叉将吨包推出动作。

装车货叉4对装车的空间有一定的要求，装车过程中要求货叉尽量靠近车厢底板，如装栏车时，横向移动时不能撞到车栏。通过与X轴轨道移动车、装车机器人横向运动装置2-1以及装车货叉4的推拉器4-3配合运动实现吨袋包装装车功能。

整套系统中的动力源采用减速电机、伺服电机、气动、液压等组合形式驱动。控制系统中含有多个检测单元，先进的检测元器件通过PLC控制系统，超声波、激光等多种定位单元，定位精准，可完成数据统计与输出。

所述的高效吨袋包装全自动装车机的具体工作过程为：

首先待装车辆根据地面标识停在指定范围内，由装车单元对车辆进行寻车，系统记录车辆位置信息；包装机生产完吨包由皮带输送机输送到指定区域后，由3-1-皮带式转运车通过3-1-2-驱动机构及3-1-3-行走车轮移动到皮带输送机侧，通过3-1-1-皮带输送将吨包输送到3-1-皮带式转运车上，然后3-1-皮带式转运车通过3-1-2-驱动机构及3-1-3-行走车轮移动到3-2-推包装置处，通过3-2-1抱夹机构及3-2-2-抱夹驱动机构将吨包夹住，通过3-2-3-推包驱动机构及3-1-1-皮带输送配合运动将吨包输送到3-3-辊筒式转运车上，

然后将3-3-辊筒式转运车通过3-3-3-行走车轮承载吨包移动到装车指定区域，同时通过3-3-2-升降驱动机构将部分3-3-1-辊筒下降，留出货叉叉进的空隙；

然后通过装车机器人单元2的Y轴运动及Z轴升降运动，配合装车货叉4将吨包叉起，然后通过轨道移动车单元1的X轴运动配合装车机器人单元2的Y轴运动及Z轴升降运动将吨包运到车厢板上方，再通过轨道移动车单元1的X轴运动配合装车货叉4的推出动作，按照软件程序预定的装车路径将吨包放置在车辆相应位置，依次进行，直到装满运输车辆后，车辆驶出。

以上公开的本发明实施例只是用于帮助阐述本发明。实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。