CN113636373A - 一种自移动式智能平车清洁一体机和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自移动式智能平车清洁一体机和方法，包括：能够允许装载散装物料的汽车进出的门型架车身，所述的门型架车身下方设有自走轮，顶部设置平车装置、车厢边缘清扫装置和平角装置。本发明利用门型架车身，将装载车辆置于其中，通过门型架车身顶部的平车、清扫和平角装置，将在装载过程车厢中所形成的锥型物料堆摊平，以及将物料填充到车厢四角并清扫车厢四周帮板上的遗撒物料，将过去人工完成的装车清理工作完全自动化，降低了装载成本，提高了装载效率。

Description

一种自移动式智能平车清洁一体机和方法

技术领域

本发明涉及一种自移动式智能平车清洁一体机和方法，是一种运输机械设施和方法，是一种在物料堆积场对汽车进行装车后清理作业的设施和方法。

背景技术

传统的散装商品物料（如煤炭、沙子等经过处理颗粒均匀的商品）堆积场中通常使用通用的装载机对运输车辆进行装载。装载过程基本上是粗放型的，装载过程基本没有程序化，完全由装载机司机根据现场情况进行装载。一些大型的散装商品料场，会设置专人对料场装载过程进行指挥，并根据规划理论对装载过程进行科学调度。但由于专业设备的缺乏和调度过程人为因素的干扰过多，整个装载过程基本处于一种相对简单无程序化和无法精细化的状态。现有装载料场存在的一个问题是，车辆装载完成后，车厢中装载的物料处于随机堆积的状态，车厢的槽帮上往往也散落着物料，这时需要对车厢中的物料进行平整和清理，以免在运输过程的由于物料装载不均衡形成偏载，形成运输安全隐患，同时可能污染运输路线的环境卫生。现有的平整和清扫基本是人工完成，自动化程度低，劳动强度大，效率低下。在汽车装载过程中，如何实现散装物料的自动化平车和清扫是一个需要解决的问题。

发明内容

为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种自移动式智能平车清洁一体机和方法。所述的一体机和方法通过在自走清扫车上设置清扫和刮板等设施，在散装物料装载场中实现了汽车装载后对车厢自动化的清理作业。

本发明的目的是这样实现的：一种自移动式智能平车清洁一体机，包括：能够允许装载散装物料的汽车进出的门型架车身，所述的门型架车身下方设有自走轮，顶部设置平车装置、车厢边缘清扫装置和平角装置。

进一步的，所述的门型架车身包括：顶部由前后梁和两侧梁构成水平截面形状为矩形的框架梁，所述的框架梁四角分别与四根立柱的顶部连接，所述的四根立柱底部分别设置四个自带动力源并能够改变运动方向的自走轮，所述矩形的两侧长边的两对立柱之间设有连接梁。

进一步的，所述的连接梁上设有设备仓和电池仓。

进一步的，所述的平车装置包括跨在框架梁两侧梁上的刮板升降架和平车刮板。

进一步的，所述的框架梁的两侧梁上设有轨道，所述的刮板升降架安装在轨道上。

进一步的，所述的车厢边缘清扫装置包括设置在框架梁前后端的前升降架和前清扫设施，以及后升降架和后清扫设施。

进一步的，所述的前升降架和后升降架分别安装在轨道上。

进一步的，所述的前升降架和后升降架设有平角装置，所述平角装置包括分别设置在前升降架和后升降架的两侧的能够伸缩的平角机械臂，所述的平角机械臂顶端设有旋转平角器。

进一步的，所述的前升降架和后升降架的前后两侧设有至少一个监测传感器，所述的监测传感器与控制器电连接，所述的控制器与刮板升降架、前升降架、后升降架、各个平角机械臂电连接。

一种使用上述自移动式智能平车清洁一体机的智能平车清洁方法，所述的方法的步骤如下：

步骤1，初始化：在根据撒装物料场的装载要求设置的清扫位置，进行各个升降架的位置初始化，包括：将前升降架和后升降架分别移动至框架梁的最前端和最后端，并使刮板升降架置于框架梁中部；

步骤2，装载车辆进入：装满散装物料的装载汽车驶入门型架车身中，前升降架的监测传感器监测车辆的车厢前缘位置，检测到车厢前缘位置后，命令司机停车，前升降架再次确认车厢前缘位置，之后前升降架上的监测传感器扫描车厢后缘，如果车厢的长度超过门型架车身的长度，则启动四个自走轮使门型架车身后退，直到后升降架上的监测传感器找到车厢后缘，确认车厢长度，同时确认车厢宽度；

步骤3，确定作业计划：根据车厢的大小，以及物料在车厢中的堆积状态，确定平车和清扫计划；

步骤4，平车：根据作业计划，在导轨上移动刮平升降架，或通过自走轮将刮板移动到装载货物的堆积最高点，刮板升降架放下刮板，通过至少一次刮板的前后往复运动，将堆积的锥头推平，直至整个车厢内的物料摊平；

步骤5，清扫：将刮板升降架运行至门型架车身中央部位，同时启动前升降架和后升降架，降下前、后清扫设施，对车厢前、后缘和两侧缘进行清扫，清扫由车厢前、后缘开始向中间进行；

步骤6，平角：当前升降架和后升降架向中间运动过程中，四角处于平角机械臂的工作范围时，清扫升降架和后升降架暂停运动，平角机械臂方向，利用旋转平角器将车厢四角的物料抹平。

本发明的优点和有益效果是：本发明利用门型架车身，将装载车辆置于其中，通过门型架车身顶部的平车、清扫和平角装置，将在装载过程车厢中所形成的锥型物料堆摊平，以及将物料填充到车厢四角并清扫车厢四周帮板上的遗撒物料，将过去人工完成的装车清理工作完全自动化，降低了装载成本，提高了装载效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明实施例一所述一体机结构立体示意图；

图2是本发明实施例二、四、六、八所述一体机结构示意图，是图1中A向视图；

图3是本发明实施例二、四、五、六、八所述一体机结构示意图，是图2中B向视图；

图4是本发明实施例十所述方法的流程图。

具体实施方式

实施例一：

本实施例是一种自移动式智能平车清洁一体机，如图1所示。本实施例包括：能够允许装载散装物料的汽车01进出的门型架车身1，所述的门型架车身下方设有自走轮2，顶部设置平车装置3、车厢边缘清扫装置4和平角装置5。

本实施例所述的自移动式智能平车清洁一体机，是一种用于散装物料堆积和装载现场（装车场）对装载汽车装载后车厢的清理作业的辅助设备。散装物料通常为煤炭、矿石、砂石等具有一定均匀粒度或级配的商品。由于是经过加工的商品价值较高，包括数量、质量等装载要求较高，需尽量的避免遗失，以减小装载成本，因此本实施例所述的自移动式智能平车清洁一体机围绕这一目的设计的。

本实施例以及之后各个实施例所述的“前”、“后”、“左”、“右”是指常规车辆所习惯的前、后、左、右。为了调度方便，本实施例中的门型架车身可以设计为前后相同，即两端都可以作为车头或车尾，但以下叙述仅表述车头或车尾，以方便叙述。

门型架车身可以有多种方案，例如：由顶部框架梁和框架梁四角的四个立柱构成，两侧设有连接梁，装载汽车可以从前端或后的进入门型架车身中；或者前后两个门型梁，中间用连接梁等多种方案。

门型架车身顶部设置各个升降架。各个升降架可以固定在门型架车身上，也可以设计为能够自行前后移动。如果各个升降架固定在门型架车身，其移动完全依靠自走轮的旋转，使门型架车身整体前后移动，也能够达到平车、清扫和平角的功能。如果采用各个升降架能够自行前后移动的方式，可以采用电缸、电推杆或电动导轨等的方式，驱动各个升降架能够在一定范围内移动，使作业过程更加灵活。

四个自走轮可以由相对独立的动力源带动形成相对独立的运动单元，动力源可以采用轮毂电机，或带有减速器的常规电机。四个自走轮中应至少有两个自走轮能够转向，以实现门型架车身能够自由向各个方向运动。

平车装置的作用是将车厢中的锥型物料堆摊平。有多种方式可以实现平车，例如，可以采用能够升降的刮板，刮板的宽度接近车厢的宽度。作业时，将刮板降低高度，***锥型物料堆中，前后移动刮板实现平车；或者采用竖向旋转的滚筒，或者水平旋转的转盘等平车设施，通过前后左右的移动实现平车。带动平车设施升降的升降机构可以采用电缸、电动推杆或电动导轨等电驱动的直线运动机构。

车厢边缘清扫装置的作用是，清扫车厢帮板顶端在装车时遗撒的物料，将这些散落的物料扫入车厢内。车厢边缘的清扫可以有多种方式，如采用能够前后左右移动的毛刷，或旋转的毛刷筒等设施，在升降架的配合下即可完成清扫作业。毛刷或毛刷筒可以采用沿车厢边缘设置或垂直边缘设置等多种方案。

平角装置的作用是，将集中在车厢中部的物料向车厢四角平摊。在装载过程中，物料往往在车厢中部形成锥型物料堆，而车厢四角往往空缺，而平车装置难以将车厢四角填平，为此本实施例专门设置了平角装置，专门用于对车厢四个角进行填充作用。平角可以有多种方式，如采用能够从车厢中心向四角移动的水平旋转盘或刮板，将车厢中心的物料推到车厢角落中。平角装置可以与清扫装置共用升降架，清扫设施安装在升降架的一侧，平角设施安装在升降架的另一侧，两者一同工作，不会产生干扰。

本实施例中各个设施的运动均可采用电缸、电动推杆或电动导轨等电驱动设施实现。

本实施例还设有具有电子计算能力和存储能力的电子控制装置。该控制装置设有便携式无线遥控器，通过遥控器操作人员能够在现场对平车清洁一体机进行遥控，使其以自走的形式达到工作为，并在工作过程中适当的移动调整工作位置。控制器通过无线的方式与散装物料装车场的上位机联系，换取相关信息和控制指令。

实施例二：

本实施例是实施例一的改进，是实施例一关于门型架车身的细化，本实施例所述的门型架车身包括：顶部由前后梁1011和两侧梁1012（见图3）构成水平截面形状为矩形的框架梁101，所述的框架梁四角分别与四根立柱102的顶部连接，所述的四根立柱底部分别设置四个自带动力源并能够改变运动方向的自走轮，所述矩形的两侧长边的两对立柱之间设有连接梁103，图2、3所示。

本实施例所述的门型架车身为中空车身，上部为框架梁，四角四根立柱，立柱底部是自走轮。门型架车身中间能够从前向后通过装载车辆，门型架内部的高度超过车头的高度，一般高于2.4米，宽度超过普通装载汽车的宽度，通常需超过2.5米，所有作业设施升起后的高度均需超过装载汽车车头的高度，才能使装载车辆顺畅的通过。

本实施例所述的四个自走轮均具有自己的动力源，并具有自己的转向能力，这一设置使整个门型架车身能够更加灵活的向任何方向移动。

两侧的连接梁上可以设置电池仓和控制设备仓，或在立柱中同样设置电池仓和控制设备仓。

实施例三：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于连接梁的细化，本实施例所述的连接梁上设有设备仓和电池仓。

设备仓中主要安装各种电子设备，如控制设备，无线通信设备等，由于现代电子设备的体积不大，可以将电子安装在连接梁中或立柱中，或框架梁中。本实施例所述的各种升降机构和伸缩机构均采用电驱动，如电缸、电动推杆或电动导轨等，需要较强的电源支撑。由于一体机是场地使用的设备，可以使用架空线等电源线，或者稳定的动力源，也可以才框架梁、立柱和连接梁中设置电池，利用电池作用动力源。

实施例四：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于平车装置的细化，本实施例所述的平车装置包括跨在框架梁两侧梁上的刮板升降架301和平车刮板302，如图2、3所示。

所述的升降架的作用是将刮板提升或降下，以便在装载车辆进入时升起刮板，让车头通过，当进行平车作业时，将刮板降下，***锥型堆积中。升降架可以固定在两个侧梁之间，或者设计为可以在侧梁上前后行走的小车，带动刮板前后移动，增加平车的灵活性。升降架的升降可以采用电驱动，如电缸、电动推杆或电动导轨等。

刮板可以采用平直的刮板，也可以采用人字形刮板等其他形式的刮板。

实施例五：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于框架梁的细化，本实施例所述的框架梁的两侧梁上设有轨道1013，如图3所示，所述的刮板升降架安装在轨道上。

轨道的长度与框架梁两侧的长度等长，刮板升降架能够沿轨道从门型架车身的前端移动到后端或相反移动，增加了刮板平车作业的灵活性。升降架移动的驱动力同样可以采用电驱动，如电机驱动滚轮等。

实施例六：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于车厢边缘清扫装置的细化，本实施例所述的车厢边缘清扫装置包括设置在框架梁前后端的前升降架6和前清扫设施401，以及后升降架7和后清扫设施402，如图2、3所示。

本实施例在前后两端分别设置了前后两套清扫设施，以确保清扫无死角。两套清扫设施带有各自的升降架，能够独立完成清洗作业。两套升降架均能够沿轨道前后移动，以增加清扫作业的灵活性。升降架同样采用电驱动。

清扫设施可以采用竖直旋转的清扫滚筒或水平旋转的清扫盘。

在一个清扫升降架上可以设置左右两个清扫盘，分别清扫车辆两侧。两个清扫盘都设计为能够横向行走和纵向行走，横向行走以清扫车厢前缘或后缘，纵向行走以清扫车厢两侧缘。

清扫滚筒则可以采用长滚筒，滚筒的长度与车厢宽度相等或略长一些，长滚筒即可以清扫车厢的前后缘，也能够清扫车厢的两侧缘。滚筒也可以设计为一个长滚筒和两侧两个短滚筒，长滚筒和两侧的两个短滚筒呈垂直状，形成门字形，中间的长滚筒用于清扫车厢前缘或后缘，两侧的短滚筒专门清扫车厢两侧缘，长、短滚筒随升降架前后移动，形成清扫车厢前后缘和两侧缘的作业。

实施例七：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于前后升降架的细化，本实施例所述的前升降架和后升降架分别安装在轨道上。

前升降架和后升降架也带有行走机构，能够前后移动，以方便清扫作业。

实施例八：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于平角装置的细化，本实施例所述的前升降架和后升降架设有平角装置，所述平角装置包括分别设置在前升降架和后升降架的两侧的能够伸缩的平角机械臂501，所述的平角机械臂顶端设有旋转平角器502，如图2、3所示。

本实施例所述的平角装置与清扫装置共用一个升降架，清扫装置在升降架的一侧，平角装置在升降架的另一侧，两者互不干扰。

所述的平角机械臂是一个能够上下左右前后的立体运动结构，可以将机械臂头部深入到车厢的角落里，进行平角作业。

平角器可以是水平旋转盘，旋转盘周围设有能够推动物料运动的轮齿，轮齿卷动物料向外推进，实现平角。平角器可以是垂直旋转筒，旋转筒的外圆面设有将能够将物料抛向角落的突起，实现平角。

实施例九：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于控制***的细化，本实施例所述的前升降架和后升降架的前后两侧设有至少一个监测传感器，所述的监测传感器与控制器电连接，所述的控制器与刮板升降架、前升降架、后升降架、各个平角机械臂电连接。

本实施例将主要的传感器列出，但在实际中还可以增加多个位移传感器，以检测各个升降架的位置，以及平角器和清扫器的位置，实施反馈控制。

实施例十：

本实施例是一种使用上述实施例所述自移动式智能平车清洁一体机的智能平车清洁方法。所述方法的基本思路是使用能够自行走的门型车身，将装满货物的装载车辆置于其中，通过刮板，清扫、平角等设施将车辆处理干净，以便长途运输，消除安全隐患，并保护环境。

本实施例所述方法的具体步骤如下，流程见图4所示：

步骤1，初始化：在根据撒装物料场的装载要求设置的清扫位置，进行各个升降架的位置初始化，包括：将前升降架和后升降架分别移动至框架梁的最前端和最后端，并使刮板升降架置于框架梁中部；

初始化的目的是确定各个框架梁的确定位置，以便在后续的工作中进行精确的位置控制。如果框架梁上的导轨上设置了位置传感器，则可以不设置此步骤，直接利用位置传感器的位置信息即能够实现各个移动架的精确定位。

由于前升降架和后升降架分别安装了监测传感器，需要对整个车厢进行扫描，确认其大小，以便安排该车厢的平车和清扫。车厢的数据可以从上位机中获得，并通过检测传感器予以证实。因此，初始化或确定各个升降架的位置十分重要。

步骤2，装载车辆进入：装满散装物料的装载汽车驶入门型架车身中，前升降架的监测传感器监测车辆的车厢前缘位置，检测到车厢前缘位置后，命令司机停车，前升降架再次确认车厢前缘位置，之后前升降架上的监测传感器扫描车厢后缘，如果车厢的长度超过门型架车身的长度，则启动四个自走轮使门型架车身后退，直到后升降架上的监测传感器找到车厢后缘，确认车厢长度，同时确认车厢宽度；

本步骤的关键在识别车厢的边缘，以确定其大小，以便确定作业计划。由于装运散装物料的载重汽车有许多种型号，其车厢长度也不十分的规范，还有许多长度很长的车辆，在设计门型架车身的时候不可能将门架设计得很长，而是将门架设计为中型车辆的车厢长度，如果车厢短于门型架车身的长度，则各个升降架可以利用框架上的导轨前后运行，实现对车厢各个角落的清扫和平整。如果车厢的长度长于门型架车身的长度，则需要启动门型架车身下的自走轮，使门型架车身向后退，在装载车辆不动的情况，相当于后升降架向后退，直至找到车厢后缘。

步骤3，确定作业计划：根据车厢的大小，以及物料在车厢中的堆积状态，确定平车和清扫计划；

监测传感器扫描车厢中货物堆积的状态，找到车厢中货物堆积的最高点，并确定货物的最高点在车厢前后的位置，这样才能利用刮板将最高点的物料推平。

尽管作业无非是平车和清扫，但由于各种车厢的长度不同使作业计划不能完全统一，如果车厢较短，可以直接在导轨范围内进行作业，如果车身较长，超过了导轨能够达到的范围，就需要自走轮加入，使门型架车身前后移动，达到对整个车厢平整和清扫的功能。

步骤4，平车：根据作业计划，在导轨上移动刮平升降架，或通过自走轮将刮板移动到装载货物的堆积最高点，刮板升降架放下刮板，通过至少一次刮板的前后往复运动，将堆积的锥头推平，直至整个车厢内的物料摊平；

刮板的前后运动，将堆积锥体摊平，当堆积的锥头较高时需要多次来回往复的推刮，才能刮平，由于四角需要抹平，还需将两端多刮一些物料。每次物料刮多少，需要升降架的升降的控制量，而升降量则在作业计划中予以确定。

步骤5，清扫：将刮板升降架运行至门型架车身中央部位，同时启动前升降架和后升降架，降下前、后清扫设施，对车厢前、后缘和两侧缘进行清扫，清扫有车厢前、后缘开始向中间进行；

由于有前、后两个清扫设施，清扫过程从车厢前、后缘开始，两个清扫升降架相向而行，同时向中间行进。当装载车辆的车厢较长时，还可以启动自走轮延长形成。两个清扫升降架达到中间与刮板升降架汇合时，三个升降架可以在中间汇合部位短距离的往复运动一下，以避免由于升降架没有到位而产生清扫四角。

步骤6，平角：当前升降架和后升降架向中间运动过程中，四角处于平角机械臂的工作范围时，清扫升降架和后升降架暂停运动，平角机械臂放下，利用旋转平角器将车厢四角的物料抹平。

平角过程处于清扫过程中间进行。机械臂的动作可以是上下前后左右的运动，需要离开车厢边缘一段距离时才能施展开，因此，需要前、后升降架先向车厢中间运行一段距离，当机械臂达到能够平角状态时，前、后升降架停下，进行平角作业，完成平角作业后，前、后升降架再次启动，继续清扫车厢边缘的作业，直至清扫完成，装载车辆驶离。然后，各个升降架回到初始位置，等待下一个车辆的进入门型架车身，开始新一轮平车和清扫。

最后应说明的是，以上仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳布置方案对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案（比如刮板的形式、清扫设施的形式、平角器的形式、步骤的先后顺序等）进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种自移动式智能平车清洁一体机，其特征在于，包括：能够允许装载散装物料的汽车进出的门型架车身，所述的门型架车身下方设有自走轮，顶部设置平车装置、车厢边缘清扫装置和平角装置。

2.根据权利要求1所述的一体机，其特征在于，所述的门型架车身包括：顶部由前后梁和两侧梁构成水平截面形状为矩形的框架梁，所述的框架梁四角分别与四根立柱的顶部连接，所述的四根立柱底部分别设置四个自带动力源并能够改变运动方向的自走轮，所述矩形的两侧长边的两对立柱之间设有连接梁。

3.根据权利要求2所述的一体机，其特征在于，所述的连接梁上设有设备仓和电池仓。

4.根据权利要求3所述的一体机，其特征在于，所述的平车装置包括跨在框架梁两侧梁上的刮板升降架和平车刮板。

5.根据权利要求4所述的一体机，其特征在于，所述的框架梁的两侧梁上设有轨道，所述的刮板升降架安装在轨道上。

6.根据权利要求5所述的一体机，其特征在于，所述的车厢边缘清扫装置包括设置在框架梁前后端的前升降架和前清扫设施，以及后升降架和后清扫设施。

7.根据权利要求6所述的一体机，其特征在于，所述的前升降架和后升降架分别安装在轨道上。

8.根据权利要求7所述的一体机，其特征在于，所述的前升降架和后升降架设有平角装置，所述平角装置包括分别设置在前升降架和后升降架的两侧的能够伸缩的平角机械臂，所述的平角机械臂顶端设有旋转平角器。

9.根据权利要求8所述的一体机，其特征在于，所述的前升降架和后升降架的前后两侧设有至少一个监测传感器，所述的监测传感器与控制器电连接，所述的控制器与刮板升降架、前升降架、后升降架、各个平角机械臂电连接。

10.一种使用权利要求9所述自移动式智能平车清洁一体机的智能平车清洁方法，其特征在于，所述的方法的步骤如下：

步骤1，初始化：在根据撒装物料场的装载要求设置的清扫位置，进行各个升降架的位置初始化，包括：将前升降架和后升降架分别移动至框架梁的最前端和最后端，并使刮板升降架置于框架梁中部；

步骤2，装载车辆进入：装满散装物料的装载汽车驶入门型架车身中，前升降架的监测传感器监测车辆的车厢前缘位置，检测到车厢前缘位置后，命令司机停车，前升降架再次确认车厢前缘位置，之后前升降架上的监测传感器扫描车厢后缘，如果车厢的长度超过门型架车身的长度，则启动四个自走轮使门型架车身后退，直到后升降架上的监测传感器找到车厢后缘，确认车厢长度，同时确认车厢宽度；

步骤3，确定作业计划：根据车厢的大小，以及物料在车厢中的堆积状态，确定平车和清扫计划；

步骤4，平车：根据作业计划，在导轨上移动刮平升降架，或通过自走轮将刮板移动到装载货物的堆积最高点，刮板升降架放下刮板，通过至少一次刮板的前后往复运动，将堆积的锥头推平，直至整个车厢内的物料摊平；

步骤5，清扫：将刮板升降架运行至门型架车身中央部位，同时启动前升降架和后升降架，降下前、后清扫设施，对车厢前、后缘和两侧缘进行清扫，清扫由车厢前、后缘开始向中间进行；

步骤6，平角：当前升降架和后升降架向中间运动过程中，四角处于平角机械臂的工作范围时，清扫升降架和后升降架暂停运动，平角机械臂方向，利用旋转平角器将车厢四角的物料抹平。

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