一种物料升降输送装置及其工作方法

技术领域

本发明属于烟草物料输送技术领域，具体而言，涉及一种物料升降输送装置及其工作方法。

背景技术

烟草行业的物流高架库成品货物的周转是以烟垛为单位，一整垛烟包括24件烟和输送用的托盘。成品烟发货时，烟垛由发货信息指令被送达出库站台，叉车将烟垛从发货站台叉取并运送到烟垛暂存区后，再经人工拖车装车完成发货作业。该流程过程中由于成品发货多数时间处于多站台同时发货的情况，导致叉车作业和人工装车作业之间会发生工作流程干扰，容易造成多站台成品烟发货装车发生错装和数量错误等问题，大大影响了发货效率。

发明内容

本发明实施例提供了一种物料升降输送装置及其工作方法，其目的是为实现烟垛从站台直接降落到地面，装车人员使用手拖车直接装车，从而取消叉车作业，解决了工作流程的交互干扰、杜绝成品烟发货的错装、发货数量错误的问题，且多站台实现烟垛自动升降，节约叉车与人工作业不能同时进行的等待时间，有效提高装车效率。

鉴于上述问题，本发明提出的技术方案是：

本发明提供一种物料升降输送装置，包括机架、置物架、升降机构、移动机构和控制机构，所述机架为方形型材结构，所述机架的底部四角均设置有固定脚板，所述置物架设置于所述机架的内部，所述置物架的顶部用于放置木托盘，所述置物架的中部横梁两侧对称设置有支撑滚轮，所述置物架的前后两端底部设置有挡板箱，所述升降机构包括升降电机、滚珠丝杠、传动齿轮箱和滑轨，所述升降电机设置于所述机架的顶部，所述滚珠丝杠设置有两组，且分别垂直对称设置于所述置物架的左右两侧，所述传动齿轮箱设置于所述机架的底部，且所述传动齿轮箱的两端分别与所述滚珠丝杠传动连接，所述滑轨设置有四组，且对称分布于所述置物架的外侧四角，所述滑轨的一侧与所述机架的立柱螺栓连接，所述移动机构包括移动电机和链轮，所述移动电机设置于所述置物架的外侧一角，所述链轮设置有四组，且对称分布于所述置物架的内侧四角，所述控制机构包括控制器、高位光电传感器、低位光电传感器、上极限位置开关和下极限位置开关，所述高位光电传感器和所述低位光电传感器均与所述机架固定连接，所述上极限位置开关和所述下极限位置开关分别设置于其中一组所述滑轨的上下两端。

作为本发明的一种优选技术方案，所述置物架的顶部对应所述挡板箱的中心开设有开槽，所述开槽的内部设置有活动挡板，所述活动挡板与所述开槽间隙配合，所述活动挡板的底部设置有限位板，所述限位板的外形尺寸大于所述开槽的尺寸，所述限位板的顶部与所述置物架的底面抵接，所述挡板箱的内部等距设置有至少两组弹簧件，所述弹簧件的两端分别与所述限位板的底部和所述挡板箱的底板抵接，所述活动挡板的下方对称设置有至少两组电磁铁，所述电磁铁与所述挡板箱的底板固定连接，所述电磁铁的输入端与所述控制器的输出端电性连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述升降电机的输出轴连接有过载离合器，所述过载离合器的输出端与其中一组所述滚珠丝杠的一端连接，所述滚珠丝杠的两端均设置有第一轴承座，所述第一轴承座与所述机架固定连接，所述滚珠丝杠的中部设置有滚珠螺母，所述滚珠螺母与所述滚珠丝杠相适配，所述滚珠螺母的上方设置有重量传感器，所述重量传感器的上方设置有第一连接板，所述第一连接板呈“7”字形结构，所述第一连接板的一端与所述滚珠螺母螺栓连接，所述第一连接板的另一端与所述置物架的侧壁螺栓连接，所述重量传感器的输出端与所述控制器的输入端电性连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述传动齿轮箱的两端与所述机架固定连接，所述传动齿轮箱的内部设置有第一锥齿轮、第二锥齿轮、第一传动轴和第三锥齿轮，所述第一锥齿轮设置有两组，且两组所述滚珠丝杠的底端贯穿所述传动齿轮箱的顶板后分别与两组所述第一锥齿轮固定连接，所述第二锥齿轮设置有四组，所述第一传动轴设置有两组，所述第一传动轴与所述滚珠丝杠的中心轴相垂直，所述第二锥齿轮分别设置于所述第一传动轴的两端，所述第一锥齿轮与其中两组所述第二锥齿轮相啮合，所述第三锥齿轮设置于所述传动齿轮箱的中心，且与另外两组所述第二锥齿轮相啮合，所述第一传动轴的中部设置有第二轴承座，所述第三锥齿轮的底部设置有第三轴承座，所述第二轴承座和所述第三轴承座的底部均与所述传动齿轮箱的底板固定连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述滑轨呈“工”字形结构，所述滑轨靠近所述置物架的一侧设置有形状相匹配的滑块，所述滑块与所述滑轨间隙配合，所述滑块远离所述滑轨的一侧固定连接有第二连接板，所述第二连接板的一侧与所述置物架的侧壁螺栓连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述链轮与所述置物架活动连接，所述移动电机的输出轴与其中一组所述链轮固定连接，位于左右同一侧的两组所述链轮的外侧均绕设有链条，所述置物架的一侧设置有第二传动轴，所述第二传动轴的两端分别与两组所述链轮固定连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述支撑滚轮的上顶点与所述链条的顶面平齐，且两者均与所述木托盘的底部抵接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述升降电机和所述移动电机的输入端与所述控制器的输出端电性连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述高位光电传感器、所述低位光电传感器、所述上极限位置开关和所述下极限位置开关的输出端与所述控制器的输入端电性连接，所述控制器的输入端与上一级输送设备传感器通信连接。

另一方面，一种物料升降输送装置工作方法，包括以下步骤：

S1，成品出库准备，调节控制器工作模式为“出库”模式，升降机构将置物架提升至高位，与上一级输送设备平齐，控制器使电磁铁通电，电磁铁产生的磁性力将限位板向下吸合，带动活动挡板向下运动，活动挡板隐藏入开槽内，移动电机开启，链轮配合链条做回转往复运动；

S2，成品出库转移，由上一级输送设备传输的整垛成品进入置物架上，重力传感器检测到重力信号且高位光电传感器被挡住后，移动电机停止，电磁铁断电，活动挡板升起，升降电机开启，滚珠丝杠与滚珠螺母配合带动置物架下降，下降至低位光电传感器被挡住后，升降电机停止，电磁铁再次通电，活动挡板下移收起，由操作人员使用手拖车将整垛物料拖运离开置物架；

S3，出库复位，重量传感器检测到重力归零后，升降电机启动工作将置物架提升至高位等待下一组物料；

S4，托盘入库准备，将控制器工作模式切换为“入库”模式，升降机构带动置物架回到低位状态，高度与出库站台平齐，电磁铁通电，收起活动挡板；

S5，托盘入库，操作人员将待入库的托盘组放置在置物架上，重量传感器检测到信号后将信号传输至控制器上，控制器等待10秒后，电磁铁断电，活动挡板升起，同时升降电机启动，带动置物架上升，高位光电传感器被挡住后，升降电机停止，电磁铁再次通电，活动挡板下移收起，移动电机开启，链条在链轮的作用下将托盘组传输至上一级输送设备上；

S6，入库复位，当控制器通讯接收到上一级输送设备传感器的检测信号后，移动电机停止，升降电机工作将置物架降低至低位等待下一空托盘组。

相对于现有技术，本发明的有益效果是：

(1)该装置自动升降输送装置可以实现自动烟垛出库、托盘组入库的工作，可以降低劳动强度，减少人力的消耗、叉车的使用，提高区域作业安全性；

(2)该升降输送装置采用开放式结构，对烟垛码垛层数的变化适应性强，结构简单，操作方便，提高出、入库工作效率；

(3)采用半潜式安装方式，节约空间、适应发货、装车及空托盘组入库作业要求。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

图1是本发明所公开的一种物料升降输送装置的结构示意图；

图2是本发明所公开的一种物料升降输送装置去除木托盘的结构示意图；

图3是图2中A处的放大视图；

图4为图2中B处的放大视图；

图5是本发明所公开的一种物料升降输送装置的底部主剖结构示意图；

图6是本发明所公开的一种物料升降输送装置的俯视结构示意图；

图7是本发明所公开的一种物料升降输送装置的通信连接示意图；

图8是本发明所公开的一种物料升降输送装置工作方法的流程示意图；

附图标记说明：100-机架；101-固定脚板；200-置物架；201-支撑滚轮；202-挡板箱；2021-开槽；2022-活动挡板；2023-限位板；2024-弹簧件；2025-电磁铁；300-升降机构；301-升降电机；302-过载离合器；303-滚珠丝杠；3031-第一轴承座；3032-滚珠螺母；3033-第一连接板；3034-重量传感器；304-传动齿轮箱；3041-第一锥齿轮；3042-第二锥齿轮；3043-第一传动轴；3044-第二轴承座；3045-第三锥齿轮；3046-第三轴承座；305-滑轨；3051-滑块；3052-第二连接板；400-移动机构；401-移动电机；402-链轮；4021-链条；4022-第二传动轴；500-控制机构；501-控制器；502-高位光电传感器；503-低位光电传感器；504-上极限位置开关；505-下极限位置开关；600-木托盘。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例一

参照附图1-7所示，本发明提供一种技术方案：一种物料升降输送装置，包括机架100、置物架200、升降机构300、移动机构400和控制机构500，机架100为方形型材结构，机架100的底部四角均设置有固定脚板101，机架承重大于500KG，机架100的底部内嵌于发货站台的基坑中，固定脚板101与基坑底面固定连接，置物架200设置于机架100的内部，置物架200的顶部用于放置木托盘600，置物架200起到升降烟垛成品托盘和回收托盘组的作用，置物架200的中部横梁两侧对称设置有支撑滚轮201，支撑滚轮201减少木托盘600与置物架200的摩擦力，使物料平移更加方便，置物架200的前后两端底部设置有挡板箱202，升降机构300包括升降电机301、滚珠丝杠303、传动齿轮箱304和滑轨305，升降电机301设置于机架100的顶部，升降电机301远离置物架200的升降空间，防止发生干涉，滚珠丝杠303设置有两组，且分别垂直对称设置于置物架200的左右两侧，传动齿轮箱304设置于机架100的底部，且传动齿轮箱304的两端分别与滚珠丝杠303传动连接，传动齿轮箱304使两侧的滚珠丝杠303同步且同向旋转，保证置物架200两侧同步移动，滑轨305设置有四组，且对称分布于置物架200的外侧四角，滑轨305的一侧与机架100的立柱螺栓连接，滑轨305为置物架200的升降提供定位导向作用，移动机构400包括移动电机401和链轮402，移动电机401设置于置物架200的外侧一角，移动电机401设置于外侧，避开物料平移的空间，链轮402设置有四组，且对称分布于置物架200的内侧四角，链轮402将移动电机401的输出力转移到物料托盘上，控制托盘平移动作，控制机构500包括控制器501、高位光电传感器502、低位光电传感器503、上极限位置开关504和下极限位置开关505，高位光电传感器502和低位光电传感器503均与机架100固定连接，上极限位置开关504和下极限位置开关505分别设置于其中一组滑轨305的上下两端，通过各传感器的信号检测装置工作状态，以完成物料升降运输的安全自动作业。

本发明实施例还通过以下技术方案进行实现。

在本发明的实施例中，置物架200的顶部对应挡板箱202的中心开设有开槽2021，开槽2021的内部设置有活动挡板2022，活动挡板2022与开槽2021间隙配合，活动挡板2022的底部设置有限位板2023，限位板2023的外形尺寸大于开槽2021的尺寸，限位板2023的顶部与置物架200的底面抵接，活动挡板2022用于物料升降时的保护，防止木托盘600在置物架200上发生滑动而倾倒，造成安全事故，挡板箱202的内部等距设置有至少两组弹簧件2024，弹簧件2024的两端分别与限位板2023的底部和挡板箱202的底板抵接，活动挡板2022的下方对称设置有至少两组电磁铁2025，电磁铁2025与挡板箱202的底板固定连接，电磁铁2025的输入端与控制器501的输出端电性连接，电磁铁2025用于控制活动挡板的伸缩，通过控制器501控制其通、断电，使电磁铁2025上端吸合限位板2023，吸合后，限位板2023带动活动挡板2022向下移动，实现挡板收缩，电磁铁2025断电后，由于弹簧件2024的作用力，将活动挡板2022顶出复位，挡柱物料托盘，防止其位移。

优选地，电磁铁2025采用吸盘式电磁铁，吸盘磁性吸力大，磁力分布均匀，使用性能稳定，维护保养简单，作业效率高，磁性反应速度快。

在本发明的实施例中，升降电机301的输出轴连接有过载离合器302，过载离合器302的输出端与其中一组滚珠丝杠303的一端连接，滚珠丝杠303的两端均设置有第一轴承座3031，第一轴承座3031与机架100固定连接，滚珠丝杠303的中部设置有滚珠螺母3032，滚珠螺母3032与滚珠丝杠303相适配，滚珠螺母3032的上方设置有重量传感器3034，重量传感器3034的上方设置有第一连接板3033，第一连接板3033呈“7”字形结构，第一连接板3033的一端与滚珠螺母3032螺栓连接，第一连接板3033的另一端与置物架200的侧壁螺栓连接，滚珠丝杠303与滚珠螺母3032配合转动，滚珠螺母3032带动第一连接板3033上下移动，从而实现置物架200的升降，重量传感器3034的输出端与控制器501的输入端电性连接，重量传感器3034实时检测置物架200上的有无物料情况，并将信号传输至控制器501用于电机动作控制。

在本发明的实施例中，传动齿轮箱304的两端与机架100固定连接，传动齿轮箱304的内部设置有第一锥齿轮3041、第二锥齿轮3042、第一传动轴3043和第三锥齿轮3045，第一锥齿轮3041设置有两组，且两组滚珠丝杠303的底端贯穿传动齿轮箱304的顶板后分别与两组第一锥齿轮3041固定连接，第二锥齿轮3042设置有四组，第一传动轴3043设置有两组，第一传动轴3043与滚珠丝杠303的中心轴相垂直，第二锥齿轮3042分别设置于第一传动轴3043的两端，第一锥齿轮3041与其中两组第二锥齿轮3042相啮合，第三锥齿轮3045设置于传动齿轮箱304的中心，且与另外两组第二锥齿轮3042相啮合，第一传动轴3043的中部设置有第二轴承座3044，第三锥齿轮3045的底部设置有第三轴承座3046，第二轴承座3044和第三轴承座3046的底部均与传动齿轮箱304的底板固定连接，传动齿轮箱304内通过三组锥齿轮的啮合传动，使两侧的滚珠丝杠303同步同向运动，防止置物架200左右不平衡造成卡死，同时传动齿轮箱304对内部锥齿轮起到保护作用，防止异物进入齿轮啮合部影响动力传输。

在本发明的实施例中，滑轨305呈“工”字形结构，滑轨305靠近置物架200的一侧设置有形状相匹配的滑块3051，滑块3051与滑轨305间隙配合，滑块3051远离滑轨305的一侧固定连接有第二连接板3052，第二连接板3052的一侧与置物架200的侧壁螺栓连接，滑块3051与置物架200的四角连接，并与滑轨305配合运动，为置物架200的移动提供导向，也使置物架200四角升降平衡。

在本发明的实施例中，链轮402与置物架200活动连接，移动电机401的输出轴与其中一组链轮402固定连接，位于左右同一侧的两组链轮402的外侧均绕设有链条4021，置物架200的一侧设置有第二传动轴4022，第二传动轴4022的两端分别与两组链轮402固定连接，移动电机401输出动力至链轮402，链轮402带动链条4021做回转运动，从而带动置物架200上的物料托盘平移传输。

在本发明的实施例中，支撑滚轮201的上顶点与链条4021的顶面平齐，且两者均与木托盘600的底部抵接，木托盘600的底面与支撑滚轮201和链条4021接触，使得链条4021转动时可更加方便的带动木托盘600移动，且支撑滚轮201降低了接触摩擦力，使平移更加顺畅。

在本发明的实施例中，升降电机301和移动电机401的输入端与控制器501的输出端电性连接，控制器501通过信号判断输出相应控制信号至升降电机301和移动电机401，完成装置物料输送的任务。

在本发明的实施例中，高位光电传感器502、低位光电传感器503、上极限位置开关504和下极限位置开关505的输出端与控制器501的输入端电性连接，控制器501的输入端与上一级输送设备传感器通信连接，控制器501接收各传感器和上一级输送设备的信号，根据逻辑运算判断当前工作状态并做出相应动作响应。

实施例二

参照附图8所示，本发明实施例另提供的一种物料升降输送装置工作方法，包括以下步骤：

S1，成品出库准备，调节控制器501工作模式为“出库”模式，升降机构300将置物架200提升至高位，与上一级输送设备平齐，控制器501使电磁铁2025通电，电磁铁2025产生的磁性力将限位板2023向下吸合，带动活动挡板2022向下运动，活动挡板2022隐藏入开槽2021内，移动电机401开启，链轮402配合链条4021做回转往复运动；

S2，成品出库转移，由上一级输送设备传输的整垛成品进入置物架200上，重力传感器3034检测到重力信号且高位光电传感器502被挡住后，移动电机401停止，电磁铁2025断电，活动挡板2022升起，升降电机301开启，滚珠丝杠303与滚珠螺母3032配合带动置物架200下降，下降至低位光电传感器503被挡住后，升降电机301停止，电磁铁2025再次通电，活动挡板2022下移收起，由操作人员使用手拖车将整垛物料拖运离开置物架200；

S3，出库复位，重量传感器3034检测到重力归零后，升降电机301启动工作将置物架200提升至高位等待下一组物料；

S4，托盘入库准备，将控制器501工作模式切换为“入库”模式，升降机构300带动置物架200回到低位状态，高度与出库站台平齐，电磁铁2025通电，收起活动挡板2022；

S5，托盘入库，操作人员将待入库的托盘组放置在置物架200上，重量传感器3034检测到信号后将信号传输至控制器501上，控制器501等待10秒后，电磁铁2025断电，活动挡板2022升起，同时升降电机301启动，带动置物架200上升，高位光电传感器502被挡住后，升降电机301停止，电磁铁2025再次通电，活动挡板2022下移收起，移动电机401开启，链条4021在链轮402的作用下将托盘组传输至上一级输送设备上；

S6，入库复位，当控制器501通讯接收到上一级输送设备传感器的检测信号后，移动电机401停止，升降电机301工作将置物架200降低至低位等待下一空托盘组。

具体的，该一种物料升降输送装置及其工作方法的工作原理：

(1)成品出库，置物架200初始工作状态为高位，与上一级输送设备平齐，控制器501使电磁铁2025通电，电磁铁2025产生的磁性力将限位板2023向下吸合，带动活动挡板2022向下运动，活动挡板2022隐藏入开槽2021内，移动电机401开启，链轮402配合链条4021做回转往复运动，上一级输送设备传输的整垛成品由链条4021作用进入置物架200上，重力传感器3034检测到重力信号且高位光电传感器502被挡住后，移动电机401停止，电磁铁2025断电，活动挡板2022在弹簧件2024的作用下升起，挡住整垛成品托盘的底部，防止其滑动，升降电机301开启，滚珠丝杠303与滚珠螺母3032配合带动置物架200下降，下降至低位光电传感器503被挡住后，升降电机301停止，电磁铁2025再次通电，活动挡板2022下移收起，由操作人员使用手拖车将整垛物料拖运离开置物架200，重量传感器3034检测到重力归零后，升降电机301启动工作将置物架200提升至高位等待下一组物料；

(2)托盘入库，置物架200初始工作状态为低位，与出库站台平齐，控制器501使电磁铁2025通电，电磁铁2025产生的磁性力将限位板2023向下吸合，带动活动挡板2022向下运动，活动挡板2022隐藏入开槽2021内，操作人员将待入库的托盘组放置在置物架200上，重量传感器3034检测到信号后将信号传输至控制器501上，控制器501等待10秒后，电磁铁2025断电，活动挡板2022升起，同时升降电机301启动，带动置物架200上升，高位光电传感器502被挡住后，升降电机301停止，电磁铁2025再次通电，活动挡板2022下移收起，移动电机401开启，链条4021在链轮402的作用下将托盘组传输至上一级输送设备上，当控制器501通讯接收到上一级输送设备传感器的检测信号后，移动电机401停止，升降电机301工作将置物架200降低至低位等待下一空托盘组。

需要说明的是，电磁铁2025、升降电机301、重量传感器3034、移动电机401、控制器501、高位光电传感器502、低位光电传感器503、上极限位置开关504和下极限位置开关505的具体型号规格需根据该装置的实际规格等进行选型确定，具体选型计算方法采用本领域现有技术，故不再详细赘述。

需要说明的是，电磁铁2025、升降电机301、重量传感器3034、移动电机401、控制器501、高位光电传感器502、低位光电传感器503、上极限位置开关504和下极限位置开关505的供电及其原理对本领域技术人员来说是清楚的，在此不予详细说明。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。