一种成品布卷自动装车系统及其应用
阅读说明：本技术 一种成品布卷自动装车系统及其应用 (Automatic finished product yardage roll loading system and application thereof ) 是由 谢亚军 于 2021-08-24 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种成品布卷自动装车系统及其应用,涉及布卷运输领域,包括布框自动分成单卷系统,布卷自动分拨输送线和自动桁架组合机械手和车辆到位系统,车辆到位系统将车辆停至指定区域,对布卷依次经过布框自动分成单卷系统,布卷自动分拨输送线,进行自动翻框出布,单卷隔离后自动单卷后喂送到自动桁架组合机械手内的方式,由自动桁架组合机械手将布卷装车,完成自动装车,该成品布卷自动装车系统及其应用,采用桁架自动装车装备和配套的布框自动分成单卷系统,布卷自动分拨输送线,进行布卷自动翻框出布,单卷隔离后自动单卷依次喂送到自动机械手内,完成布卷自动装车,自动化程度高,减少了用工需求,减轻工人劳动强度,提高生产率。(The invention provides an automatic loading system for finished fabric rolls and application thereof, and relates to the field of fabric roll transportation, which comprises an automatic cloth frame dividing and single roll dividing system, an automatic cloth roll distributing and conveying line, an automatic truss combined mechanical arm and a vehicle in-place system, wherein the vehicle in-place system stops a vehicle to a designated area, the fabric rolls are sequentially and automatically divided into the single roll systems through the cloth frames, the automatic cloth roll distributing and conveying line automatically turns over frames and discharges the cloth, the single rolls are isolated and then automatically fed into the automatic truss combined mechanical arm, the automatic truss combined mechanical arm loads the cloth rolls to finish automatic loading, the automatic loading system for finished fabric rolls and application thereof adopt the truss automatic loading equipment and the matched cloth frames to automatically divide and divide into the single roll systems, the cloth rolls are automatically distributed and conveyed through the automatic truss combined mechanical arm, the single rolls are isolated and then automatically fed into the automatic mechanical arm in sequence, the automatic loading of yardage roll is accomplished, and degree of automation is high, has reduced the recruitment demand, alleviates workman intensity of labour, productivity gain.)
技术领域
本发明涉及布卷运输技术领域，具体为一种成品布卷自动装车系统及其应用。
背景技术
传统的布卷装车，从布卷成品仓到车辆，需要多人工操作完成，涉及布框的搬运，布卷的码垛，同时在布卷的码垛过程中还存在人员的安全问题，及布卷被员工踩踏影响布料质量等问题，如目前有170#和210#系列标准码包装，布卷门幅(含外包装膜)为1750mm，最大不超过2000mm,布卷直径统一为≦175mm，重量≦21KG/卷的布卷，而装布车辆标准规格的13米高栏车：车净宽为2.375米，车板表面离地高度为1.43米，装车布卷高度≤2.35米，车体总长为16.7米，其中装车长度为13米，成品布装车总量30吨左右(30万米布左右)，根据测算，目前人工装车需要4位员工操作，约4个小时装完一车布，非常的费时费力。
综上所述，在机器换人的时代背景下，企业积极寻求智能化解决方案，采用自动装车系统用来节约人工和缩短单车装车时间，有利于减少用工需求，减轻工人劳动强度，提升劳动生产率。本案即提供成品布卷自动装车系统及解决方案。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种成品布卷自动装车系统及其应用，解决了上述背景技术中提出的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种成品布卷自动装车系统及其应用，包括布框自动分成单卷系统，布卷自动分拨输送线、自动桁架组合机械手和车辆到位系统，所述布框自动分成单卷系统，布卷自动分拨输送线、自动桁架组合机械手依次相连，所述车辆到位系统对停放空车辆进行定位。
所述布框自动分成单卷系统由布框上下料输送机、布框翻转装置、布卷缓存线、单卷分卷装置、单卷缓存提升线、超直径布卷剔除线组成，所述布框翻转装置设在布框上下料输送机中间，所述布卷翻转装置后连接布卷缓存线、单卷分卷装置、单卷缓存提升线、超直径布卷剔除线，依次完成布框的翻转下料，布卷的缓存分卷，及超直径布卷剔除。
所述布卷自动分拨输送线分段式分拨输送线、气缸布卷剔出机构、布卷定位器组成，所述布卷定位器设在分段式分拨输送线两端，所述气缸布卷剔出机构在分段式分拨输送线远离装车的一侧。
所述自动桁架组合机械手由自动桁架、机械手、自动喂料线、定位系统组成，所述机械手顶部滑动连接在自动桁架上，所述自动喂料线与机械手相连，将布卷输送给机械手，所述定位系统安装在自动桁架顶部，定位机械手在Z轴垂直方向升降，在X和Y轴方向精确移动。
所述布框自动分成单卷系统，布卷自动分拨输送线设在成品平台上，所述自动桁架组合机械手设在装车区。
优选的，所述布卷翻转装置包括底座、翻转驱动、传动机构、翻转架，所述底座设在布框上下料输送机中间，翻转驱动设在底座上，所述翻转架设在底座上，所述翻转驱动通过传动机构带动翻转架向布卷缓存线一侧转动。
优选的，所述单卷分卷装置包括固定板、分卷架，分卷驱动，所述固定板竖向架设在布卷缓存线和单卷缓存提升线之间，所述分卷架两端枢接在固定板间，分卷驱动牵动分卷架往复旋转，将布卷分卷至单卷缓存提升线。
优选的，所述机械手包括横杆、竖杆、下料腔，下料板、下料驱动，所述横杆滑动连接在自动桁架顶部的长度方向上，所述竖杆滑动连接在横杆上，所述竖杆的底端连接下料腔顶部，所述下料腔靠近自动喂料线一侧设有开口，开口处与自动喂料线相连，所述布卷通过自动喂料线落入下料腔内，所述下料板通过下料驱动下放布卷。
优选的，所述车辆到位系统工作具体步骤如下：
定位步骤1:3D扫描仪安装在停车区域上方；
定位步骤2:装料货车停靠在划定范围的停车区域内(也可检测有否停车到位)；
定位步骤3：停靠到位后，停车区域上方的3D扫描仪开始工作；
定位步骤4：根据获得数据，分析车辆车厢栏板高度、4个角的位置、车辆偏转角等信息结果发送到上位控制系统，上位控制系统用该数据对布卷装车的桁架机械手进行装车点的控制。
优选的，还包括总电控，服务器以及控制软件，所述自动分成单卷系统，布卷自动分拨输送线、自动桁架组合机械手和车辆到位系统均与总电控，服务器相连，所述服务器留有MES系统的通讯接口。
优选的，还包括成品平台和装车区安装的安全护栏。
对通过车辆到位系统停好的车辆，应用该系统进行自动装车，应用步骤如下：
步骤1-布框上料：对人工叉车或AGV搬运过来的布框，放置到布框上下料输送机的上料点。
步骤2-翻框出卷：布框经过布卷翻转装置，布卷翻转装置向布卷缓存线翻转，布框中的布卷落入布卷缓存线。
步骤3-空框下料：布卷清空后，自动复位，将空框送至空框下料点，有信号灯显示有空框，通知叉车工取走。
步骤4-布卷缓存：分段式设计，除了缓存作用，还需将布框内出来的布卷尽量处理到不交叠，方便后续的单卷分离。
步骤5-单卷分离：通过单卷分卷装置的往复旋转运动，对前端来卷进行单卷分离，不紧挨在一起。
步骤6-单卷缓存：单卷分离后，落入单卷缓存线，缓存线上装有按照一定宽度分布的分离隔板，使布卷不交叠。
步骤7-超直径布卷剔除；单卷缓存提升线末端有直径在线检测，对异常直径的布要剔除，进入超直径布卷剔除线。不进到自动机械手中，要另行由人工补装车处理。
步骤8-布料分拨输送：单卷来布进入到布卷自动分拨输送线，根据机械手的具体位置，将布卷分拨送到机械手的喂料输送线上。
步骤9机械喂料：采用自动循环式机械手，布卷填充式进料，对每卷要下放装到车上的布卷进行直径检测，以便机械手确定每一个布卷要放置的坐标点位置。
步骤10：装车完毕：机械手32重复装料，直至装车完毕。
(三)有益效果
本发明提供了一种成品布卷自动装车系统及其应用。具备以下有益效果：
1、该成品布卷自动装车系统及其应用，采用桁架自动装车装备和配套的布框自动分成单卷系统，布卷自动分拨输送线，进行布卷自动翻框出布，单卷隔离后自动单卷依次喂送到自动机械手内，完成布卷自动装车，自动化程度高，减少了用工需求，减轻工人劳动强度，提升劳动生产率。
2、该成品布卷自动装车系统及其应用，采用布框上下输送机和布框翻转装置的配合，实现布框内布卷的自动卸料，布框的回收，自动化程度高。
3、该成品布卷自动装车系统及其应用，采用单卷分卷装置的往复往复旋转运动，对前端来卷进行单卷分离，控制布卷进料喂料节奏，使系统装车更流畅。
4、该成品布卷自动装车系统及其应用，机械手采用下料腔的结构，解决传统布卷不易抓取的问题，布卷下料更便捷。
附图说明
图1为本发明整体布局示意图一；
图2为本发明结构示意前视图
图3为本发明结构示意俯视图；
图4为本发明布框翻转装置结构示意图；
图5为图1的A处的放大图(单卷分卷装置状态一)；
图6为图2的B处的放大图(单卷分卷装置状态二)；
图7为本发明整体布局示意图二；
图8为图7的C处的放大图(布卷自动分拨输送示意)
图9为本发明整体布局示意图三；
图10为图9的D处的放大图(机械手结构示意图)；
图11为本发明使用流程图。
图中：1布框自动分成单卷系统、11布框上下输送机、12布框翻转装置、121底座、122翻转驱动、123传动机构、124翻转架、13布卷缓存线、14单卷分卷装置、141固定板、142分卷架、15单卷缓存提升线、16超直径布卷剔除线、161超直径布卷剔除收集点、2布卷自动分拨输送线、21分段式分拨输送线、22布卷定位器、3自动桁架组合机械手、31自动桁架、32机械手、321横杆、322竖杆、323下料腔、324下料板、325下料驱动、33自动喂料线、4车辆、5布框、6布卷、7成品平台、8装车区。
具体实施方式
本发明实施例提供一种成品布卷自动装车系统及其应用，如图1所示，采用一套桁架自动装车装备和配套的布卷自动翻框出布，单卷隔离后自动单卷依次喂送到自动机械手内的方式，对人工叉车或采用AGV搬运后，就可以实现无人操作送来的成品布进行自动装车，从成品库中将装有成品布的布框运送到成品布装车区的上料点，系统自动装布卷入高栏车内。标准码布卷的装车节拍在可达4S/卷。
如图1、2、3所示，该成品布卷自动装车系统及其应用，包括布框自动分成单卷系统1，布卷自动分拨输送线2、自动桁架组合机械手3和车辆到位系统，布框自动分成单卷系统1，布卷自动分拨输送线2、自动桁架组合机械手3依次相连，车辆到位系统对停放空车进行定位，确定货车车厢结构和车厢栏板的空间坐标点位置信息，辅助机械手往车板上自动装布卷的具体装车范围，将布卷分成单卷、分拨、装车。
布框自动分成单卷系统1，布卷自动分拨输送线2设在成品平台7上，所述自动桁架组合机械手3设在装车区8。
如图1所示，布框自动分成单卷系统含布卷直径在线检测，图中未显示1由布框上下料输送机11、布框翻转装置12、布卷缓存线13、单卷分卷装置14、单卷缓存提升线15、超直径布卷剔除线16组成，所述布框翻转装置12设在布框上下料输送机11中间，所述布卷翻转装置12后连接布卷缓存线13、单卷分卷装置14、单卷缓存提升线15、超直径布卷剔除线16，依次完成布框的翻转下料，布卷的缓存分卷，及超直径布卷剔除。
布框上下料输送机11包括两个布框的暂存位置，自动递进式送料。由叉车也可以用AGV小车送料过来；
如图4所示，布卷翻转装置12包括底座121、翻转驱动122、传动机构123、翻转架124，所述底座121设在布框上下料输送机11中间，翻转驱动122设在底座121上，所述翻转架124设在底座121上，所述翻转驱动122通过传动机构123带动翻转架124向布卷缓存线13一侧转动。满布框到位后，通过对布框进行翻转一定角度后，使布框内的布卷尽量做到依次落出来到布卷缓存线上；布卷清空后，自动复位，将空框送至空框下料点，有信号灯显示有空框，通知叉车工取走。满框布再进入布卷翻转装置12。
布卷缓存线13，分段式设计，除了缓存作用，还需将布框内出来的布卷尽量处理到不交叠，方便后续的单卷分离。
单卷分卷装置14包括固定板141、分卷架142，分卷驱动，所述固定板141竖向架设在布卷缓存线13和单卷缓存提升线15之间，所述分卷架142两端铰接在固定板141间，分卷驱动牵动分卷架142翻转，将布卷分卷至单卷缓存提升线15。如图5所示为单卷分卷装置的状态一，如图6所示为单卷分卷装置的状态二。通过一个往复旋转机构，对前端来卷进行单卷分离，不紧挨在一起。
单卷缓存提升线15，单卷分离后，落入单卷缓存线，缓存线上装有按照一定宽度分布的分离隔板，末端有直径在线检测，对异常直径的布要剔除，进入超直径布卷剔除线16，不进到自动机械手中，要另行由人工补装车处理。
如图8所示，布卷自动分拨输送线2包括分段式分拨输送线21、气缸布卷剔出机构、布卷定位器22组成，所述布卷定位器22设在分段式分拨输送线21两端，所述气缸布卷剔出机构在分段式分拨输送线21远离装车的一侧。
布卷自动分拨输送线2：单卷来布进入到布卷自动分拨输送线2，根据机械手32的具体位置，将布卷分拨送到机械手32的自动喂料线33上。
分段式分拨输送线21有多段组成，沿着13米车的长度边缘分布，分段式分拨输送线21有两个移动定位的布卷定位器22，可以控制布卷要到达的具体位置根据机械手32自动喂料线33的位置来跟随移动定位，作为布卷6的转接输送定位。
如图2所示，自动桁架组合机械手3由自动桁架31、机械手32、自动喂料线33、定位系统34组成，机械手32顶部滑动连接在自动桁架31上，自动喂料线33与机械手32相连，将布卷输送给机械手32，定位系统34安装在自动桁架31顶部，定位机械手32在Z轴垂直方向升降，在X和Y轴方向精确移动。
自动桁架31，采用钢结构方式，使机械手在沿着主梁和端梁的轨道上行走进行X和Y方向的移动，所有移动采用高精度定位系统，保证行走停止位精度，主要部件采用进口品牌。端梁和立柱需要在现场固定，要保证长时间不变形，以保证系统运行精度；
如图10所示，自动桁架31上安装一套自动机械手32包括横杆321、竖杆322、下料腔323，下料板324、下料驱动325，所述横杆321滑动连接在自动桁架31顶部的长度方向上，所述竖杆322滑动连接在横杆321上，所述竖杆322的底端连接下料腔323顶部，所述下料腔323靠近自动喂料线33一侧设有开口，开口处与自动喂料先33相连，所述布卷6通过自动喂料线33落入下料腔323内，所述下料板324通过下料驱动325下放布卷6。如图10所示，采用自动循环式机械手，布卷填充式进料，对每卷要下放装到车上的布卷进行直径检测，以便机械手确定每一个布卷要放置的坐标点位置。
机械手32在Z轴垂直方向可升降，顶部小车在X和Y轴方向可以精确控制移动。机械手32在X-Y-Z轴位移精确控制，采用多组高精度传感器，实现装车的动作顺畅控制；
装车时，机械手32在俯视方向以左右往复动作依次从车板往上按层摆放布卷。
机械手32的左右侧都有防撞机构做安全保护，防止撞到护栏。
机械手32在13米车上按照竖向7列从车头往车尾依次装车，每一列之间布卷尽量靠近，减少每列之间的间隙。
如图10所示，自动喂料线33，负责往机械手32中单卷步进式喂料，每个布卷用挡板单独隔开，保证机械手32中的布卷供料依次连续。
车辆到位系统固定设置在自动桁架31上，运输车辆在装车前必须在指定的区域内按照要求，停好到位，才能进行下一步装车工作；本系统配置的车辆到位系统由以下几部分组成：
地面导引指示条：方便驾驶员进装车位时按这个引导来装车位置内停车。
车辆靠边感应：采用传感检测方式来车辆边侧和桁架端梁是平行且距离在要求靠边0.5米范围内。
尾部停车限制：车尾需要停在要求区域内允许在一米范围内，地面也有标识；
三色信号灯靠近驾驶室旁：红灯亮，停车没有到位；绿灯亮，停车已经到位，驾驶员可以离车。
车辆到位系统4工作具体步骤如下：
定位步骤1:3D扫描仪安装在停车区域上方；
定位步骤2:装料货车停靠在划定范围的停车区域内也可检测有否停车到位；
定位步骤3：停靠到位后，停车区域上方的3D扫描仪开始工作；
定位步骤4：根据获得数据，分析车辆车厢栏板高度、4个角的位置、车辆偏转角等信息结果发送到上位控制系统，上位控制系统用该数据对布卷装车的桁架机械手进行装车点的控制。
还包括总电控，服务器以及控制软件，所述自动分成单卷系统1，布卷自动分拨输送线2、自动桁架组合机械手3和车辆到位系统4均与总电控，服务器相连，所述服务器留有MES系统的通讯接口。
其他，成品布卷自动装车系统及其应用操作区安装安全护栏。
综上所述，该自动成品布卷自动专车系统，对通过车辆到位系统4停好的车辆7，进行自动装车，具体步骤如下：整体流程如图11所示。
步骤1-布框上料：对人工叉车或AGV搬运过来的布框，放置到布框5上下料输送机11的上料点。
步骤2-翻框出卷：布框5经过布卷翻转装置12，布卷翻转装置12向布卷缓存线13翻转，布框5中的布卷6落入布卷缓存线13。
步骤3-空框下料：布卷清空后，自动复位，将空框送至空框下料点，有信号灯显示有空框，通知叉车工取走。
步骤4-布卷缓存：分段式设计，除了缓存作用，还需将布框内出来的布卷尽量处理到不交叠，方便后续的单卷分离。
步骤5-单卷分离：通过单卷分卷装置(14)的往复旋转运动，对前端来卷进行单卷分离，不紧挨在一起。
步骤6-单卷缓存：单卷分离后，落入单卷缓存线，缓存线上装有按照一定宽度分布的分离隔板，使布卷不交叠。
步骤7-超直径布卷剔除；单卷缓存提升线15末端有直径在线检测，对异常直径的布要剔除，进入超直径布卷剔除线16。不进到自动机械手中，要另行由人工补装车处理。
步骤8-布料分拨输送：单卷来布进入到布卷自动分拨输送线，根据机械手的具体位置，将布卷分拨送到机械手的喂料输送线上。
步骤9机械喂料：采用自动循环式机械手，布卷填充式进料，对每卷要下放装到车上的布卷进行直径检测，以便机械手确定每一个布卷要放置的坐标点位置。
步骤10：装车完毕：机械手32重复装料，直至装车完毕。
综上所述，成品布卷自动装车系统及其应用，采用桁架自动装车装备和配套的布框自动分成单卷系统，布卷自动分拨输送线，进行布卷自动翻框出布，单卷隔离后自动单卷依次喂送到自动机械手内，完成布卷自动装车，自动化程度高，减少了用工需求，减轻工人劳动强度，提升劳动生产率。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。