条状工件立体库系统及其控制方法

技术领域

本申请属于工程机械制造技术领域，具体地涉及一种条状工件立体库系统及其控制方法。

背景技术

在现有的起重机生产线中，基本臂、伸缩臂以及顶节臂均为长度较大的条状工件包括表面光滑的规则空心筒体。在条状工件成品下线后，通常通过人工使用行车吊装到缓存区的空地处，裸件放置在地面上，受面积及作业条件限制，工件的存储量有限。现有生产线存在着占用面积大，库存量少，产线及自动化程度低，操作人员作业复杂，人力成本高等问题。并且，在这些条状工件中，最小规格的条状工件的长度为8米，人员操控难度大。

发明内容

本申请的目的是提供一种条状工件立体库系统及其控制方法，提高了条状工件的产线库存量和生产效率。

为了实现上述目的，本申请一方面提供一种条状工件立体库系统，包括：

输送装置，用于沿条状工件的长度方向输送条状工件；

立体货架，具有多个位于所述输送装置的下料工位上方的货架层，所述货架层用于存放条状工件，位于所述货架层上的条状工件的长度方向平行于所述输送装置的输送方向；以及

工件存取装置，用于在所述输送装置和所述立体货架之间转移工件。

在一些具体实施方式中，所述立体货架包括多个立柱和多个悬臂，多个所述立柱沿所述输送装置的输送方向间隔布置，每个所述立柱沿竖向间隔设置有多个所述悬臂，多个所述悬臂朝向所述工件存取装置伸出以形成多个所述货架层。

在一些具体实施方式中，所述立体货架设有两排并沿所述输送装置的宽度方向布置于所述输送装置的两侧，所述工件存取装置设置在两排所述立体货架之间。

在一些具体实施方式中，两排所述立体货架中的一者下部可限定出输送装置避让区，所述输送装置穿设于所述输送装置避让区中。

在一些具体实施方式中，所述工件存取装置可沿所述输送装置的宽度方向设置在所述输送装置的下料工位的一侧，所述工件存取装置包括双伸货叉和提升机，所述双伸货叉设置在所述提升机的载货平台上，所述提升机能够驱动所述双伸货叉升降移动。

在一些具体实施方式中，所述输送装置可包括辊筒驱动电机和沿输送方向间隔设有多个输送辊筒，多个所述输送辊筒通过链条传动连接，所述辊筒驱动电机用于驱动所述输送辊筒转动。

在一些具体实施方式中，所述条状工件立体库系统还可包括沿输送方向间隔布置的多个初定位装置，所述初定位装置设置在所述输送辊筒之间并用于对条状工件进行初定位，所述初定位装置包括沿所述输送装置的宽边方向间隔布置的两个万向球。

在一些具体实施方式中，所述条状工件立体库系统还可包括设置在所述输送装置的下料工位并沿输送方向间隔布置的至少两个对中夹紧装置，所述对中夹紧装置包括两个夹紧件和夹紧驱动模块，两个所述夹紧件沿所述输送装置的宽边方向间隔设置，所述夹紧驱动模块与两个所述夹紧件连接并用于驱动两个所述夹紧件相互靠近或远离。

在一些具体实施方式中，所述立体库系统还可包括沿所述输送装置的输送方向从所述输送装置的下料工位向下游延伸的空中输送辊道，所述空中输送辊道能够将所述输送装置的下料工位上的工件转移出库。

在一些具体实施方式中，所述条状工件立体库系统还可包括组队工位自动输送线和移载机，所述组队工位自动输送线沿所述输送装置的宽度方向间隔设置在所述输送装置的上料工位的一侧，所述移载机设置在所述输送装置和所述组队工位自动输送线之间并用于将条状工件从所述组队工位自动输送线转移至所述输送装置的上料工位上。

在一些具体实施方式中，所述输送装置可为分段式输送辊道并包括多个辊道段，所述组队工位自动输送线的输送方向与所述输送装置的输送方向相同，所述移载机包括链条线、链条驱动模块以及升降机构，所述链条线沿所述输送装置的宽度方向布置并设置在所述上料工位的辊道段之间，所述链条驱动模块与所述链条线驱动连接并用于驱动所述链条线转动，所述升降机构与所述链条线连接并用于驱动所述链条线升降移动。

本申请的另一方面提供一种条状工件立体库系统的控制方法，，包括：

将输送至组队工位自动输送线的下料工位上的条状工件的物料信息上传至管理系统；

控制移载机依次举升、运转以及下降，以将条状工件转移至输送装置的上料工位上；

获取条状工件到达所述输送装置的上料工位的到位信号，控制所述输送装置将条状工件输送至所述输送装置的下料工位；

控制对中夹紧装置工作以将条状工件调整至居中状态；

控制工件存取装置将条状工件转移至立体货架的货架层上，并更新库位信息。

在一些具体实施方式中，所述方法还可包括：

获取所述管理系统的任务信息，控制所述工件存取装置将所述立体货架的货架层上的目标条状工件转移至所述输送装置的下料工位上，其中，在所述立体货架预留一个倒库位，在倒库时，控制所述工件存取装置将与目标条状工件相同货架层位置的其他条状工件转移至所述倒库位，并更新库位信息；

控制所述输送装置运转并将目标条状工件沿所述输送装置的输送方向转移至空中输送辊道。

通过上述技术方案，使用立体货架进行工件的存储，大大提高了库存量。相较于现有技术的人工吊装和平地摆放的作业方式，本申请的立体货架设置在输送装置的下料工位边上，且通过工件存取装置将条状工件沿条状工件的径向从输送装置转移至立体货架上，转移距离短、操作简单、作业风险低、工作效率高。

本申请实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本申请实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本申请实施方式，但并不构成对本申请实施方式的限制。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。在附图中：

图1为根据本发明的一种具体实施方式的条状工件立体库系统的结构示意图；

图2为图1中的立体货架、工件存取装置以及输送装置的局部侧视图；

图3为图1中的输送装置的局部结构示意图；

图4为图1中的工件存取装置的结构示意图；

图5和图6为图4中的货叉的结构示意图；

图7为图1中的组队工位自动输送线和移载机的结构示意图。

附图标记说明

1输送装置11辊筒驱动电机

12 输送辊筒2 立体货架

21 立柱22悬臂

3工件存取装置31货叉

32 提升机4 初定位装置

5空中输送辊道6 组队工位自动输送线

7移载机71链条线

72 链条驱动模块73升降机构

具体实施方式

以下结合附图对本申请的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请，并不用于限制本申请。

现有起重机工程机械制造技术中，基本臂、伸缩臂以及顶节臂等筒体条状工件成品物料到达下料点后，人工操作行车，使用吊具吊装筒体，将筒体结构件吊运至缓存区内后，放置在地面的定位台架上。这些条状工件需要上线时，人工操作行车吊装条状工件，移动至空中输送线移栽链板线上，人工拆卸吊具，移走行车。这些条状工件的长度较长，最短8米，最长13米，

物料尺寸多样，人工下线时需要使用行车吊装到库位里存放，吊装移动距离长，作业操作复杂，作业风险大。并且，筒体结构件在存储时，不种型号差异较大，工装兼容性差，需要人工更换定位块，作业量大。工件存放时摆放凌乱，出库时需查找工件，生产效率低。

有鉴于此，如图1所示，本申请的第一方面提供了一种长度大于8米的条状工件的条状工件立体库系统，该条状工件立体库系统包括输送装置1、立体货架2以及工件存取装置3。立体货架2具有多个竖向间隔布置的货架层，货架层用于存放条状工件并位于输送装置1的下料工位上方，如此，大大提高了条状工件的库存量。并且，输送装置1的输送方向与条状工件的长度方向平行，输送装置1的宽边方向与条状工件的宽度方向平行。输送装置1沿条状工件的长度方向输送条状工件，位于货架层上的条状工件长度方向同样平行于输送装置1的输送方向，即条状工件的长度方向不变，且立体货架1设置在输送装置的下料工位边上，工件存取装置3可沿条状工件的宽度方向在输送装置1和立体货架2之间转移工件，这样，使得条状工件立体库系统的结构布局合理紧凑，转移距离短，操作也简单、作业风险低、工作效率高。

在一些具体实施方式中，如图2所示，立体货架2可包括多个立柱21和多个悬臂22，多个立柱21沿输送装置1的输送方向间隔布置，每个立柱21沿竖向间隔设置有多个悬臂22，多个悬臂22朝向工件存取装置3伸出以形成多个货架层。立体货架2为装配式结构，由立柱21、悬臂22以及高强度标准件等组成，承载能力强。悬臂22独立分布，靠螺栓连接固定在立柱21上，立体货架2为单侧货架，可存放至少2件条状工件，条状工件在货架层上为裸件存放。

在一些具体实施方式中，立体货架2可设有两排，如图1和图2所示，两排立体货架2沿输送装置1的宽度方向间隔布置于输送装置1的两侧，工件存取装置3设置在两排立体货架2之间。如此，可进一步提高库存量，使得条状工件立体库系统的结构更加合理。

可选地，立体货架2还可设有斜拉支架和连接件。斜拉支架连接在两排立体货架2的顶部之间，沿输送装置1的输送方向布置的多个立柱21通过连接件连接，如此，可使得立体货架2的结构更加合理可靠，承载能力更强。

在一些具体实施方式中，如图2所示，两排立体货架2中的一者下部限定出输送装置避让区，输送装置1穿设于输送装置避让区中，工件存取装置3沿输送装置1的宽度方向设置在输送装置1的下料工位的一侧。如图1、图4、图5以及图6所示，工件存取装置3包括货叉31和提升机32。提升机32采用框架式结构，主要包括机架立柱、机架横梁、电控系统以及载货平台等。货叉31设置在提升机32的载货平台上，提升机32能够驱动货叉31升降移动。货叉31可为双伸型货叉并沿输送装置1的输送方向间隔设有三个，可兼容8米至13米不同长度的条状工件。货叉31能够沿输送装置1的宽边方向双向伸出，以能将条状工件分别转移至两侧的立体货架2上。

其中，货叉31可使用伺服电机驱动，蜗轮蜗杆传动，最大行程2530mm，负载3T，可在行程范围内任意停止。货叉31安装在载货平台预留的安装座上，并通过螺栓连接。货叉31工作时，伸缩叉板逐级伸出，底座固定在载货平台上，提供支撑，货叉31伸进输送装置1的辊道线空挡中，提升机32的载货平台上升，挑起条状工件到一定高度后，货叉31回收至载货平台上。此本系统中，双伸货叉31可实现在一侧的货架层上存放两件物料，可以在有限的空间极大提高库存区内的工件存储量，保证下道工序生产节拍。

此外，如图2所示，立体货架2满载时，货架内预留1个倒库位，倒库位位置不固定。在系统下发指令，需要货架里侧的工件时，因外侧工件阻挡，货叉31无法直接叉取里面的工件，所以需要预留倒库位。货叉31先将外侧的工件搬运至倒库位，同时系统自动识别被搬运工件信息，更新库位信息至系统中，更新被搬运工件的位置，然后提升机32去到目标货位，伸出货叉31，叉取目标条状工件，将目标条状工件搬运至输送装置1上，目标条状工件输出后，系统自动更新货位信息。

在一些具体实施方式中，如图3所示，输送装置1可包括辊筒驱动电机11和多个输送辊筒12，多个输送辊筒12沿输送方向间隔设置并通过链条传动连接，辊筒驱动电机11与输送辊筒12驱动连接并用于驱动输送辊筒12转动。

进一步地，条状工件立体库系统还可包括沿输送方向间隔布置的多个初定位装置4，初定位装置4设置在输送辊筒12之间并用于对条状工件进行初定位。初定位装置4包括沿输送装置1的宽边方向间隔布置的两个万向球，条状工件在输送装置1的辊道上移动时，万向球可以限制条状工件在宽度方向上的移动。

更进一步地，条状工件立体库系统还可包括设置在输送装置1的下料工位并沿输送方向间隔布置的两个对中夹紧装置(图中未示出)，对中夹紧装置包括至少两个夹紧件和夹紧驱动模块，两个夹紧件沿输送装置1的宽边方向间隔设置，夹紧驱动模块与两个夹紧件连接并用于驱动两个夹紧件相互靠近或远离。在条状工件到达输送装置1的下料工位之后，对中夹紧装置夹紧条状工件，使其位置居于辊道的中心位置，保证货叉31的取料精度。

可选地，对中夹紧装置可包括夹紧驱动模块、齿轮、两个齿条，两个拉杆以及两个夹紧件，两个拉杆平行间隔布置，两个夹紧件分别对应设置在两个拉杆的一端，两个齿条分别对应设置在两个拉杆的另一端，两个夹紧件沿输送装置1的宽边方向间隔设置，两个齿条相对设置并分别与齿轮啮合，夹紧驱动模块与齿轮驱动连接并驱动齿轮转动。如此，夹紧驱动模块驱动齿轮转动时，可驱动两个齿条沿相反方向移动，从而带动两个夹紧件相互靠近或远离。

在一些具体实施方式中，如图1所示，立体库系统还可包括沿输送装置1的输送方向从输送装置1的下料工位向下游延伸的空中输送辊道5，空中输送辊道5能够将输送装置1的下料工位上的工件转移出库。空中输送辊道5是具有空间封闭线路的连续运输设备，可用于车间内部或各个车间之间的工件物品的流水连续输送，具有良好的空间性。

在一些具体实施方式中，如图1和图7所示，条状工件立体库系统还可包括组队工位自动输送线6和移载机7。组队工位自动输送线6沿输送装置1的宽度方向设置在输送装置1的上料工位的一侧，移载机7设置在输送装置1和组队工位自动输送线6之间。移载机7用于将条状工件从组队工位自动输送线6转移至输送装置1的上料工位上。

可选地，如图1和图7所示，输送装置1可为分段式输送辊道并包括多个辊道段。组队工位自动输送线6的输送方向与输送装置1的输送方向相同。移载机7包括链条线71、链条驱动模块72、升降机构73以及支架等。链条线71设有两个并沿输送装置1的宽度方向布置在支架上。两个链条线71沿输送装置1的输送方向间隔设置在输送装置1的上料工位的辊道段之间，链条驱动模块72与链条线71驱动连接并用于驱动链条线71转动，升降机构73与链条线71连接并用于驱动链条线71升降移动。工作时，移载机7与产线下料辊道信号相连，接受到接料指令后，链条线71举升条状工件，链条驱动模块72驱动链条线71，将条状工件输送到另一头(即输送装置1的上料工位的上方)，同时升降机构73下降，条状工件落到输送装置1的辊道上，被万向球定位。

其中，输送装置1、空中输送辊道5以及组队工位自动输送线6等输送辊道可配合移栽机7形成输送系统。在组队工位自动输送线6的下料点，可使用移载机7对接组队工位自动输送线6的产线辊道，转运工件；在上线位置，输送装置1与空中输送线可根据现有车间，在水平面和垂直面内作任意回转。根据工艺流程需要和合理的工艺线路设计，输送系统可穿越较长路线，绕过障碍，将工件按预定的线路运往指定地点，达到运输工件的生产目的，从而将各个单一独立的专业生产环节配套成自动化流水线，提高生产率和产品质量，强化管理水平。输送系统还可使条状工件连续不断地运经高温烘干室，有害气体区，喷粉室，冷冻室等，完成人工难以操作的生产过程，从而改善工人劳动条件。此外，该输送系统还具备动力消耗较少，噪音低，运行平稳，易操作，使用安全等优点。输送装置1与空中输送辊道5的上料辊道自动对接，完成工件自动出库。

此外，本申请的第二方面还提供了一种条状工件立体库系统的控制方法，该控制方法包括：

S1、将输送至组队工位自动输送线6的下料工位上的条状工件的物料信息上传至管理系统；

S2、控制移载机7依次举升、运转以及下降，以将条状工件转移至输送装置1的上料工位上；

S3、获取条状工件到达输送装置1的上料工位的到位信号，控制输送装置1将条状工件输送至输送装置1的下料工位；

S4、控制对中夹紧装置工作以将条状工件调整至居中状态；

S5、控制工件存取装置3将条状工件转移至立体货架2的货架层上，并更新库位信息。

其中，在S1中，条状工件可为焊接后的筒体结构件，条状工件的物料信息可通过产线工人上传至系统中或通过码标自动扫描识别上传等。在S2中，筒体结构件到位后，移载机7举升，承载筒体转移至输送装置1的上料工位的上方，移载机7下降，筒体转移至输送装置1的上料工位上。在S3中，输送装置1接到信号后自动转运筒体至提升机对接位(即输送装置1的下料工位)。在S4中，到位后，对中夹紧机构自动夹紧筒体，使筒体在辊道位置居中。在S5中，货叉31伸出，从辊道缺口处伸到筒体下方，举起工件后，货叉31回收，筒体进入提升机32的载货平台里面，载货平台上升，到达相应库位高度后，货叉31伸出，将工件放入库里面存放，并更新库位信息，上传至系统。

在一些具体实施方式中，方法还可包括：

S6、获取管理系统的任务信息，控制工件存取装置3将立体货架2的货架层上的目标条状工件转移至输送装置1的下料工位上；

S7、控制输送装置1运转并将目标条状工件沿输送装置1的输送方向转移至空中输送辊道5。

其中，在S6中，在立体货架2预留一个倒库位，在需要倒库时，需要先控制工件存取装置3将与目标条状工件货架层位置相同的其他条状工件转移至倒库位，并更新库位信息，而后再转移货架层上的目标条状工件。

具体地，管理系统根据生产排序，发布任务信息，提升机32根据任务需求输出相应筒体，货叉31叉至输送装置1的下料工位上。货叉31收回后，输送装置1的输送线自动启动，输送筒体至空中输送辊道5上。如需倒库，则提升机32先将外侧筒体搬运至空位，并更新库位，然后将内侧目标筒体搬运至输送装置1的输送辊道上，辊道自动输出至空中输送辊道5上。

综上所述，本发明的条状工件立体库系统及其控制方法使用悬臂立体库作为存储单元，提高物料存储器具的兼容性设计，同时使用双伸货叉，在同一方向可实现同时存储两件物料，提高库存量。此外，提升机自动搬运筒体结构件入库，保证搬运途中，物料稳定不翻倒。并且，输送线上增加对中机构，保证工件在对接位置的姿态。本发明的条状工件立体库系统全流程自动完成，使用控制系统集中调度控制，实现了筒体结构件自动出入库，存储区无人化操作，节省了人员成本，提高自动化效率与系统智能化。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。