CN108974882A - 一种模块化物料输送装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种模块化物料输送装置及其工作方法，涉及物料输送领域。它包括支承架、物料输送单元和转向单元，单个物料输送单元和单个转向单元集成为一个复合运动单元。本发明能够同时实现目前常规输送线路中的物料输送、货物分拣、姿态校正、直角转向、分流、合流、卸垛以及码垛等功能，集成化柔性高，自动化程度高，工作效率高。

Description

一种模块化物料输送装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及物料输送领域，尤其是一种模块化物料输送装置及其工作方法。

背景技术

在产品从生产厂商流向顾客的过程中，总是伴随着货品数量和货品几何状态的变化。因此，货品在流动过程中往往经历分类、集成供货单元或者将集装化的货品单元解体，这使得一套高效多功能的输送设备在物流活动中具有不可替代的重要意义。

物料输送装置绝大多数都是一种以摩擦驱动的连续方式运输物料的装置。主要由支撑架、皮带、托辊、滚筒、张紧装置以及传动装置等组成。它可以将物料在一定的输送线上，从始点到终点完成该输送流程；此外，还可以通过在输送线上增加部分设备，完成货品姿态校正、转向、合流、分流、码垛以及卸垛等功能。通常来说，该类型的输送装置大都是带状连续的，即使输送带上只有一件货品，想要完成该功能也必须全部启动，无法实现模块单元化，造成能源浪费。

物料分拣装置的研发在近几年随着快递行业的兴起获得了长足的进步。到目前为止，按照分拣手段的不同，分拣可分为传统分拣方式和自动分拣方式，传统分拣方式又包括人工分拣与机械分拣。现有的自动分拣装置主要有推块式分拣机、交叉带式分拣机、斜导轮式分拣机、轨道台车式分拣机以及摇臂式分拣机等。而目前应用最广的是推块式分拣机，但它的输送装置多数还是传统传送带，且主要应用于快递行业。

针对传统物料输送装置用途单一、不能实现模块单元化、自动化程度低的问题，需要开发一种最好能够同时实现多种功能、可以适用多数领域、可以单元化并易于实现自动化控制的输送装置以解决现有的问题。

发明内容

为解决传统物料输送装置用途单一，输送和分拣功能不能实现模块单元化以及自动化程度低等问题，本发明提供一种模块化物料输送装置及其工作方法，该输送装置能够同时实现多种功能，可以适用多数领域，还可以模块单元化，并且易于实现自动化控制。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种模块化物料输送装置，它包括支承架、物料输送单元和转向单元，单个物料输送单元和单个转向单元集成为一个复合运动单元；

物料输送单元包括伺服电机、一级同步带减速机构、二级锥齿轮减速机构、三级同步带减速机构和动力输出轮，一级同步带减速机构输出端的一级减速大带轮连接动力输入端，可以与转向单元实现共用一个动力源，可以实现后续同步带轮的联动；一级同步带减速机构输出端的一级减速中转轮将动力传递给下一个临近的物料输送单元，这样就可以实现伺服电机动力的单输入多输出；

转向单元包括步进电机、二级同步带减速机构和滑动轴承轴颈，二级同步带减速机构输出端的二级减速大带轮连接动力输入端，可以与物料输送单元实现共用一个动力源，可以实现后续同步带轮的联动；二级同步带减速机构输出端的二级减速中转轮将动力传递给下一个临近的转向单元；

物料输送单元安装于滑动轴承轴颈中；

转向单元固接在物料输送单元的外廓上；转向单元通过滑动轴承轴颈安装于支承架上的滑动轴承轴瓦中。

进一步地，单个物料输送单元和单个转向单元集成为一个复合运动单元，且两者的运动相互独立。

进一步地，若干个复合运动单元通过矩阵排列的形式组合成单个的物料输送模块；若干个物料输送模块集成为可大可小的物料输送线，因此具有较高的集成柔性。

进一步地，动力输出轮通过一级同步带减速机构、二级锥齿轮减速机构和三级同步带减速机构进行三级减速，大大增加了输出扭矩，可以满足更多的物料输送领域。

进一步地，步进电机通过自带的一级行星齿轮和所述二级同步带减速机构进行二级减速，增加了输出扭矩，提高机械系统的响应速度。

进一步地，物料输送单元和转向单元均采用弧形同步带传动或者齿轮传动的动力传递方式，这样既可以实现控制的精确性，又能保证足够的扭矩输出。

一种模块化物料输送装置的工作方法，它包括以下步骤：

步骤一，将物料置于物料输送单元的若干动力输出轮所在的平面上；物料输送单元和转向单元在各自的控制信号驱动对应的电机下进行相互独立的运动；

步骤二，当转向单元不动，而输送单元运动时，进行传送带输送物料，可以实现传送带输送物料的功能；

步骤三，当物料到达指定分拣道口时，转向单元转动到与分拣道口平行的方向，由物料输送单元将物料输送至指定位置，即可实现物料分拣功能，尤其适用于快递包裹分拣、医药分类等领域。

进一步地，当并列平行布置两排由物料输送单元和转向单元集成的复合运动单元时，利用相邻的两个复合运动单元中的物料输送单元的转速差对物料的方向进行校正和转向，这尤其适用于箱类产品的最终打包，能够大大节省人力。

进一步地，利用相邻的两个复合运动单元中的物料输送单元的转速差和一个复合运动单元的复合运动对包装线上物料进行卸垛、码垛、分流以及合流，可以实现包装线上卸垛、码垛、分流以及合流等功能。

有益效果：

1.本发明的装置可以把单个的复合运动单元通过矩阵排列的方式集成为可大可小的物料输送线，根据实际需要可以由若干个的复合运动单元组合成2×2、3×3、4×4…m×n的物料输送模块；当模块数量较小时(max(m,n)≤9)，一组电机(一个伺服电机，一个步进电机)可以实现功能要求；当模块数量较大时(min(m,n)＞9)，为避免矩阵模块内末端的复合运动单元反应延迟，可以在该末端的复合运动单元处增加一组电机，两组电机共用一组控制信号。

2.本发明在模块化以后，可以避免传统输送带持续动力输入造成的能源浪费(输送带上即使只有一件货品，想要完成该功能也必须全部启动)，只有当物料到达指定模块后才有动力输入，其余模块处于待机状态，这样就可以实现真正意义上的“一机多用”，即可以同时实现目前常规输送线路中的物料输送、货物分拣、姿态校正、直角转向、码垛、卸垛、合流以及分流等功能，集成化柔性高，自动化程度高，工作效率高，也符合国外物联网领域新提出的“细胞输送”概念。

附图说明

图1为本发明一实施例的模块化物料输送装置单个复合运动单元的整体结构示意图；

图2为本发明一实施例的模块化物料输送装置单个复合运动单元的电机所在平面正视图；

图3为本发明一实施例的模块化物料输送装置单个复合运动单元的剖面示意图；

图4为本发明一实施例的模块化物料输送装置单个复合运动单元去除支承架后的示意图；

图5为本发明一实施例的模块化物料输送装置单个复合运动单元的动力输出轮所在平面正视图；

图6为本发明一实施例的模块化物料输送装置多个复合运动单元组合后的动力输出轮所在平面正视图；

图中：11—支撑框架，12—滑动轴承轴瓦，21—伺服电机，22—一级同步带减速机构，221—一级减速小带轮，222—一级减速同步带，223—一级减速大带轮，224—一级减速中转轮，23—二级锥齿轮减速机构，231—二级减速小齿轮，232—二级减速大齿轮，24—三级同步带减速机构，241—三级减速小带轮，242—三级减速同步带，243—三级减速大带轮，25—动力输出轮，31—步进电机，32—二级同步带减速机构，321—二级减速小带轮，322—二级减速同步带，323—二级减速大带轮，324—二级减速中转轮，33—滑动轴承轴颈。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

本实施例提出了一种模块化物料输送装置，它包括支承架、物料输送单元和转向单元，如图1所示，支承架包括支撑框架11和滑动轴承轴瓦12，滑动轴承轴瓦12位于支撑框架11内；

如图2、3、4所示，物料输送单元安装于转向单元的滑动轴承轴颈33中；物料输送单元包括伺服电机21、一级同步带减速机构22、二级锥齿轮减速机构23、三级同步带减速机构24和动力输出轮25，一级同步带减速机构22包括一级减速小带轮221、一级减速同步带222、一级减速大带轮223和一级减速中转轮224，一级同步带减速机构22输出端的一级减速大带轮223连接动力输入端，可以与转向单元实现共用一个动力源，可以实现后续同步带轮的联动；一级减速大带轮223通过一级减速同步带222与一级减速小带轮221进行动力传递；一级同步带减速机构22输出端的一级减速中转轮224将动力传递给下一个临近的物料输送单元，这样就可以实现伺服电机21动力的单输入多输出；二级锥齿轮减速机构23包括相互啮合的二级减速小齿轮231和二级减速大齿轮232；三级同步带减速机构24包括三级减速小带轮241、三级减速同步带242和三级减速大带轮243，三级减速大带轮243通过三级减速同步带242与三级减速小带轮241进行动力传递；动力输出轮25通过一级同步带减速机构22、二级锥齿轮减速机构23和三级同步带减速机构24进行三级减速，大大增加了输出扭矩，可以满足更多的物料输送领域。其中，物料输送单元采用弧形同步带传动或者齿轮传动的动力传递方式，这样既可以实现控制的精确性，又能保证足够的动力输出。

如图2、3、4所示，转向单元固接在物料输送单元的外廓上；转向单元通过滑动轴承轴颈33安装于支承架上的滑动轴承轴瓦12中；转向单元包括步进电机31、二级同步带减速机构32和滑动轴承轴颈33，二级同步带减速机构32包括二级减速小带轮321、二级减速同步带322、二级减速大带轮323和二级减速中转轮324，二级同步带减速机构32输出端的二级减速大带轮323连接动力输入端，可以与物料输送单元实现共用一个动力源，可以实现后续同步带轮的联动；二级减速大带轮323通过二级减速同步带322与二级减速小带轮321进行动力传递；二级同步带减速机构32输出端的二级减速中转轮324将动力传递给下一个临近的转向单元；步进电机31通过自带的一级行星齿轮和二级减速同步带32进行二级减速，使机械系统的响应更为迅速。其中，转向单元采用弧形同步带传动或者齿轮传动的动力传递方式，这样既可以实现控制的精确性，又能保证足够的动力输出。

如图5所示，单个物料输送单元和单个转向单元集成为一个复合运动单元，且两者的运动相互独立。

如图6所示，若干个复合运动单元通过矩阵排列的形式组合成单个的物料输送模块；若干个物料输送模块集成为可大可小的物料输送线，因此具有较高的集成柔性。

本实施例还提出一种模块化物料输送装置的工作方法，它包括以下步骤：

步骤一，将物料置于物料输送单元的若干动力输出轮25所在的平面上；物料输送单元和转向单元在各自的控制信号驱动对应的电机下进行相互独立的运动；

步骤二，当转向单元不动，而输送单元运动时，进行传送带输送物料，可以实现传送带输送物料的功能；

步骤三，当物料到达指定分拣道口时，转向单元转动到与分拣道口平行的方向，由物料输送单元将物料输送至指定位置，即可实现物料分拣功能，此功能可应用于快递包裹分拣、医药分类等领域；

步骤四，当并列平行布置两排由物料输送单元和转向单元集成的复合运动单元时，利用相邻的两个复合运动单元中的物料输送单元的转速差对物料的方向进行校正和转向，这尤其适用于箱类产品的最终打包，能够大大节省人力；

步骤五，利用相邻的两个复合运动单元中的物料输送单元的转速差和一个复合运动单元的复合运动对包装线上物料进行卸垛、码垛、分流以及合流，可以实现包装线上卸垛、码垛、分流以及合流等功能。

对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种模块化物料输送装置，其特征在于，它包括支承架、物料输送单元和转向单元，单个所述物料输送单元和单个所述转向单元集成为一个复合运动单元；

所述物料输送单元包括伺服电机(21)、一级同步带减速机构(22)、二级锥齿轮减速机构(23)、三级同步带减速机构(24)和动力输出轮(25)，所述一级同步带减速机构(22)输出端的一级减速大带轮(223)连接动力输入端；所述一级同步带减速机构(22)输出端的一级减速中转轮(224)将动力传递给下一个临近的所述物料输送单元；

所述转向单元包括步进电机(31)、二级同步带减速机构(32)和滑动轴承轴颈(33)，所述二级同步带减速机构(32)输出端的二级减速大带轮(323)连接动力输入端；所述二级同步带减速机构(32)输出端的二级减速中转轮(324)将动力传递给下一个临近的所述转向单元；

所述物料输送单元安装于所述滑动轴承轴颈(33)中；

所述转向单元固接在所述物料输送单元的外廓上；所述转向单元通过所述滑动轴承轴颈(33)安装于所述支承架上的滑动轴承轴瓦(12)中。

2.根据权利要求1所述的模块化物料输送装置，其特征在于，单个所述物料输送单元和单个所述转向单元集成为一个复合运动单元，且两者的运动相互独立。

3.根据权利要求1或2所述的模块化物料输送装置，其特征在于，若干个所述复合运动单元通过矩阵排列的形式组合成单个的物料输送模块；若干个物料输送模块集成为可大可小的物料输送线。

4.根据权利要求1所述的模块化物料输送装置，其特征在于，所述动力输出轮(25)通过一级同步带减速机构(22)、二级锥齿轮减速机构(23)和三级同步带减速机构(24)进行三级减速。

5.根据权利要求1所述的模块化物料输送装置，其特征在于，所述步进电机(31)通过自带的一级行星齿轮和所述二级同步带减速机构(32)进行二级减速。

6.根据权利要求1所述的模块化物料输送装置，其特征在于，所述物料输送单元和所述转向单元均采用弧形同步带传动或者齿轮传动的动力传递方式。

7.一种模块化物料输送装置的工作方法，其特征在于，它包括以下步骤：

步骤一，将物料置于所述物料输送单元的若干所述动力输出轮(25)所在的平面上；所述物料输送单元和所述转向单元在各自的控制信号驱动对应的电机下进行相互独立的运动；

步骤二，当所述转向单元不动，而所述输送单元运动时，进行传送带输送物料；

步骤三，当物料到达指定分拣道口时，所述转向单元转动到与分拣道口平行的方向，由所述物料输送单元将物料输送至指定位置。

8.根据权利要求7所述的模块化物料输送装置的工作方法，其特征在于，当并列平行布置两排由所述物料输送单元和所述转向单元集成的复合运动单元时，利用相邻的两个复合运动单元中的所述物料输送单元的转速差对物料的方向进行校正和转向。

9.根据权利要求8所述的模块化物料输送装置的工作方法，其特征在于，利用相邻的两个复合运动单元中的所述物料输送单元的转速差和一个复合运动单元的复合运动对包装线上物料进行卸垛、码垛、分流以及合流。