CN115214825B - 一种基于电机自动控制的旋转式物流通道及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于电机自动控制的旋转式物流通道，包括开关控制单元、可编程控制器、变频器、翻板机构，一对所述翻板机构对称分布设置在地坑顶部边缘两侧，翻板机构包括主体基座、驱动组件、翻板连接板和翻板，本发明涉及电机自动控制技术领域。该一种基于电机自动控制的旋转式物流通道，能够有效地解决现有技术中，现有升降平台的地坑基础沉降影响升降平台水平度，倾斜的平台在升降过程中容易和地坑壁有干涉，升降平台和地面的接缝落差过大，导致自动引导小车通过时振动较大，甚至卡在接驳处，同时升降台的动作时间无法调节，无法适应产线动态节拍，在自动引导小车等待通过时，升降平台无法自动上升的问题。

Description

一种基于电机自动控制的旋转式物流通道及其控制方法

技术领域

本发明涉及电机自动控制技术领域，具体涉及一种基于电机自动控制的旋转式物流通道及其控制方法。

背景技术

在汽车总装车间的滑板循环生产线中，物流自动引导小车需进入滑板循环线内侧完成物料配送，因滑板循环线的线体地坑的存在，自动引导小车要借助其他搬运***才能进入循环线内侧，现有的技术方向有安装电梯和输送线的方案将自动引导小车输送到内侧，但方案实现的资金成本非常大，而且对输送线上方的空间也有很大要求。

现有升降平台的地坑基础沉降影响升降平台水平度，倾斜的平台在升降过程中容易和地坑壁有干涉，升降平台和地面的接缝落差过大，导致自动引导小车通过时振动较大，甚至卡在接驳处，同时升降台的动作时间无法调节，无法适应产线动态节拍，在自动引导小车等待通过时，升降平台无法自动上升。

发明内容

针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种基于电机自动控制的旋转式物流通道及其控制方法，能够有效地解决现有技术中，现有升降平台的地坑基础沉降影响升降平台水平度，倾斜的平台在升降过程中容易和地坑壁有干涉，升降平台和地面的接缝落差过大，导致自动引导小车通过时振动较大，甚至卡在接驳处，同时升降台的动作时间无法调节，无法适应产线动态节拍，在自动引导小车等待通过时，升降平台无法自动上升的问题。

为实现以上目的，本发明提供一种基于电机自动控制的旋转式物流通道，包括开关控制单元、可编程控制器、变频器、翻板机构；

其中，一对所述翻板机构对称分布设置在地坑顶部边缘两侧，翻板机构包括主体基座、驱动组件、翻板连接板和翻板，所述主体基座底部通过膨胀螺丝与地坑外部基建面可拆卸固定安装，所述驱动组件设置在主体基座顶部，所述驱动组件外侧与翻板连接板外侧固定安装，所述翻板连接板外侧通过螺栓组与翻板内部螺纹安装，所述翻板翻转至水平状态时，所述翻板铺设在地坑顶部，翻板之间形成一与地面平齐的通道，所述通道用于引导小车平稳通过；

与所述可编程控制器连接的变频器，所述变频器用于调节翻板的翻转方向和翻转速率。

进一步，所述开关控制单元包括启动开关、光栅和急停复位开关，所述可编程控制器的输入端分别连接启动开关、光栅和急停复位开关，输出端分别连接变频器和驱动组件，所述启动开关被配置为启动和关闭所述可编程控制器，所述急停复位开关被配置为手动控制所述驱动组件的运行状态，所述光栅位于翻板顶部。

进一步，所述驱动组件由三相电机、小齿轮、扇形齿轮组成，所述三相电机底部通过螺栓组与主体基座顶部固定连接，所述小齿轮外侧通过平键与三相电机的电机轴固定连接，所述扇形齿轮通过设置在其内部的肩铰链销与主体基座内部转动安装，所述小齿轮和扇形齿轮之间啮合传动。

进一步，所述翻板连接板由第一连接条和第二连接条组成，且所述第一连接条和第二连接条之间通过铰链销固定安装，所述第一连接条外侧通过螺栓组与扇形齿轮外侧固定连接，所述第二连接条外侧通过螺栓组与翻板外侧固定连接。

进一步，所述主体基座和驱动组件外侧套设有防护罩，所述防护罩由钢板焊接而成，所述翻板设计为一张平整的矩形钢板。

进一步，还包括指示灯，其被配置为显示所述翻板的运行状态。

进一步，还包括信号控制器，所述信号控制器设置在主体基座外侧，所述信号控制器分别与工厂网络和小车调度服务器相交互，所述小车借助于TCP通讯发送指令至信号控制器并传递所述可编程控制器，用于翻板随后自动执行物流通道搭接的动作。

进一步，相邻所述主体基座底部边缘设置有橡胶板，且所述橡胶板外侧与翻板外侧紧密贴合。

进一步，还包括蜂鸣器和到位开关，所述蜂鸣器被配置为提示该翻板的合板动作，所述到位开关被配置为检测该翻板的位置。

为实现以上目的，本发明还提供一种根据前述的基于电机自动控制的旋转式物流通道的控制方法，包括：

S1、***启动，作业人员在操作箱上切换到“自动”模式并长按“急停复位开关”保持3秒；

S2、***检测，判断翻板复位到位开关触发、变频器无故障、光栅无动作均成立，***进入自动模式；

S3、接入第三方***，***通讯接收到TCP Socket报文，判断为无效报文，则丢弃；

S4、指令判断，判断通讯报文为“自动引导小车请求通过”指令；

S5、蜂鸣器启动，驱动蜂鸣器动作持续5秒，提醒人员不要靠近，蜂鸣器动作时间已到，设置三相电机转速为1600r/min并驱动三相电机正转；

S6、三相电机工作，三相电机动作后，开始计时，判断10秒内翻板搭接到位开关触发；

S7、复位判断，10秒内复位到位开关触发，停止三相电机输出并复位定时器，10秒内复位到位开关未触发，停止三相电机输出并触发“复位动作超时”指示灯报警；

S8、小车引导，复位到位开关触发后，物流通道的翻板搭接到位，小车通过；

S9、重复S1～S8，进行下次小车引导。

本发明提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有如下有益效果：

（1）、本发明设置有翻板机构，三相电机驱动小齿轮旋转，小齿轮带动扇形齿轮旋转，提供旋转的动力。翻板翻转到位后，将地面和导轨全面覆盖，组合一个完整的物流通道提供给自动引导小车通过，相比传统的安装电梯和输送线的方案将自动引导小车输送到内侧，本发明节省大量资金成本和减少输送线上方的空间。同时现有升降平台的地坑基础沉降影响升降平台水平度，倾斜的平台在升降过程中容易和地坑壁有干涉，升降平台和地面的接缝落差过大，导致自动引导小车通过时振动较大，甚至卡在接驳处，原因主要是升降台为了保证与地坑壁不干涉，在两侧各预留至少15mm的盈余接缝，而自动引导小车对地面高差要求在5mm之内，滑板通过升降机位置时，需要行走在升降平台上的轨道处，因为行走轮超过轨道的宽度，必然会造成轨道和平台盖板之间有接缝，但本发明采用两块对称的旋转翻板，旋转式翻板在通道搭接到位后，轨道和地面接缝可全被覆盖，直接解决接缝过大的问题。

（2）、本发明设置有变频器，现有的升降台的动作时间无法调节，无法适应产线动态节拍，原因是平台升降驱动力采用液压泵定速控制，无法实现大范围调速，本发明中的物流通道搭接速度可控可调，可根据产线节拍设定完成搭接的时间，使用变频器控制翻板电机的转速，可让翻板以不同的速率旋转，相较原来液压定速驱动的方式，本发明中的翻板机构有很大的调速区间。当匹配上产线节拍的时间，可以匹配生产节拍，减少自动引导小车通行时对滑板循环的影响。变频器驱动三相电机正向旋转后带动小齿轮、扇形齿轮旋转，扇形齿轮带动翻板连接板动作，翻板连接板又带动翻板动作，当可编程控制器检测到搭接到位信号后，立刻停止变频器输出，此时翻板旋转到位，物流通道搭接完成，变频器驱动三相电机反向旋转后带动小齿轮、扇形齿轮旋转，扇形齿轮带动翻板连接板动作，翻板连接板又带动翻板动作，当可编程控制器检测到翻板竖直到位信号后，立刻停止变频器输出，此时翻板复位到位。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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获得其他的附图。

图1为本发明基于电机自动控制的旋转式物流通道的立体示意图；

图2为图1的主视示意图；

图3为图1中驱动组件的主视示意图；

图4为本发明基于电机自动控制的旋转式物流通道的***结构图；

图5为本发明基于电机自动控制的旋转式物流通道的配电回路的电路图；

图6为本发明基于电机自动控制的旋转式物流通道的自动控制程序流程图。

图中的标号分别代表：1、翻板机构；11、主体基座；12、驱动组件；121、三相电机；122、小齿轮；123、扇形齿轮；124、转动销；13、翻板连接板；131、第一连接条；132、第二连接条；133、铰链销；14、翻板；15、光栅；16、防护罩；17、橡胶板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1：

请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：一种基于电机自动控制的旋转式物流通道，包括开关控制单元、可编程控制器、变频器、翻板机构1。

其中，一对翻板机构1对称分布设置在地坑顶部边缘两侧，翻板机构1包括主体基座11、驱动组件12、翻板连接板13和翻板14组成，主体基座11底部通过膨胀螺丝与地坑外部基建面可拆卸固定安装，驱动组件12设置在主体基座11顶部，驱动组件12外侧与翻板连接板13外侧固定安装，翻板连接板13外侧通过螺栓组与翻板14内部螺纹安装，翻板14翻转至水平状态时，翻板14铺设在地坑顶部，翻板14之间形成一与地面平齐的通道，通道用于引导小车平稳通过。

与可编程控制器连接的变频器，变频器用于调节翻板14的翻转方向和翻转速率，编程控制器控制输出通道导通，从而让继电器线圈得电，变频器的开关输入通道检测到继电器触点导通后，立刻驱动驱动组件12，将驱动传动结构的力传递到翻板14上，实现翻板14的旋转。翻板14翻转到位后，将地面和导轨全面覆盖，组合一个完整的物流通道提供给自动引导小车通过。

开关控制单元包括启动开关、光栅15和急停复位开关，可编程控制器的输入端分别连接启动开关、光栅15和急停复位开关，输出端分别连接变频器和驱动组件12，启动开关被配置为启动和关闭可编程控制器，急停复位开关被配置为手动控制驱动组件12的运行状态，光栅15位于翻板14顶部。当人员或物体进入该区域时，会触发光栅传感器动作，可编程控制器监视到光栅15动作后，会立刻停止翻板的任何动作，保证人员安全。

驱动组件12由三相电机121、小齿轮122、扇形齿轮123组成，三相电机121底部通过螺栓组与主体基座11顶部固定连接，小齿轮122外侧通过平键与三相电机121的电机轴固定连接，扇形齿轮123通过设置在其内部的转动销124与主体基座11内部转动安装，小齿轮122和扇形齿轮123之间啮合传动。

翻板连接板13由第一连接条131和第二连接条132组成，且第一连接条131和第二连接条132之间通过铰链销133固定安装，第一连接条131外侧通过螺栓组与扇形齿轮123外侧固定连接，第二连接条132外侧通过螺栓组与翻板14外侧固定连接。

主体基座11和驱动组件12外侧套设有防护罩16，防护罩16由钢板焊接而成，翻板14设计为一张平整的矩形钢板，防护罩16将主体基座11、驱动组件12遮盖在其内部，防止人员接触到驱动组件12，同时优化设备外观。

一种基于电机自动控制的旋转式物流通道还包括指示灯，其被配置为显示翻板14的运行状态。

一种基于电机自动控制的旋转式物流通道还包括信号控制器和继电器，信号控制器设置在主体基座11外侧，信号控制器分别与工厂网络和小车调度服务器相交互，在小车需要通过地坑时，借助于TCP通讯发送指令至信号控制器并传递可编程控制器，用于翻板14随后自动执行物流通道搭接的动作，继电器被配置为将可编程控制器的控制信号输出给驱动组件12，继电器连接在可编程控制器的输出引脚上。

相邻主体基座11底部边缘设置有橡胶板17，且橡胶板17外侧与翻板14外侧紧密贴合，用于防护翻板14，防止翻板14和地坑边侧发生碰撞，并使翻板14和橡胶板17之间无缝连接，便于小车平稳快速通过。变频器用于控制三相电机121的正反转动作，变频器连接在三相电机121的输入端引脚上，变频器使物流通道搭接速度可控可调，可根据产线节拍设定完成搭接的时间，使用变频器控制翻板电机的转速，可让翻板以不同的速率旋转。当匹配上产线节拍的时间，可以匹配生产节拍，减少自动引导小车通行时对滑板循环的影响。当可编程控制器检测到搭接到位信号后，立刻停止变频器输出，此时翻板14旋转到位，物流通道搭接完成，当可编程控制器检测到翻板14竖直到位信号后，立刻停止变频器输出，此时翻板14复位到位。

一种基于电机自动控制的旋转式物流通道还包括蜂鸣器和到位开关，蜂鸣器被配置为提示该翻板14的合板动作，蜂鸣器启动，驱动蜂鸣器动作持续5秒，提醒人员不要靠近。到位开关被配置为检测该翻板14的位置，10秒内复位到位开关触发，停止三相电机121输出并复位定时器，10秒内复位到位开关未触发，停止三相电机121输出并触发“复位动作超时”指示灯报警。

参考图1-5，本发明中的可编程控制器根据不同运行模式的控制逻辑，编写了维修、手动、自动三种模式的控制程序，作业人员根据业务场景在可编程控制器外侧的操作箱上选择不同模式。

自动模式，长按“急停复位开关”保持3秒，***进入自动模式，绿灯常亮，通过三相空气开关(F1)、交流接触器（KM5）均接触闭合后，配电回路给变频器提供380VAC动力电源，通过单相空气开关(F2)给直流开关电源（V1）提供220VAC电源，直流开关电源（V1）将220VAC转为24VDC电源。该24VDC电源供给编程控制器、接近开关等电气元件，按压启动开关，电气控制***上电后，可编程控制器自检进入***，待***开启后执行主程序扫描，在扫描周期开始时采集开关输入模块的状态，即操作按钮、接近开关、报警状态等信号，扫描程序时根据采集的信号去执行预编程程序。

当需要控制翻板旋转式，可编程控制器控制输出通道导通，从而让继电器线圈得电，变频器的开关输入通道检测到继电器触点导通后，立刻驱动驱动组件12中的三相电机121，三相电机121驱动小齿轮122旋转，小齿轮122带动扇形齿轮123旋转，提供旋转的动力。翻板连接板13通过螺栓分别固定在扇形齿轮123和翻板14上，将驱动传动结构的力传递到翻板14上，实现翻板14的旋转。翻板14翻转到位后，将地面和导轨全面覆盖，组合一个完整的物流通道提供给自动引导小车通过，相比传统的安装电梯和输送线的方案将自动引导小车输送到内侧，本发明节省大量资金成本和减少输送线上方的空间，同时现有升降平台的地坑基础沉降影响升降平台水平度。倾斜的平台在升降过程中容易和地坑壁有干涉，升降平台和地面的接缝落差过大，导致自动引导小车通过时振动较大，甚至卡在接驳处，原因主要是升降台为了保证与地坑壁不干涉，在两侧各预留至少15mm的盈余接缝，而自动引导小车对地面高差要求在5mm之内，滑板通过升降机位置时，需要行走在升降平台上的轨道处，因为行走轮超过轨道的宽度，必然会造成轨道和平台盖板之间有接缝，但本发明采用两块对称的旋转翻板14，旋转式翻板14在通道搭接到位后，轨道和地面接缝可全被覆盖，直接解决接缝过大的问题，同时两块翻板14在地坑上方拼接成一个完整的物流通道供自动引导小车通过，物流通道平整度高、接缝宽度小，可满足自动引导小车平稳、快速通过。

本发明中的翻板机构1内部的控制器具备与第三方***（自动引导小车调度***）通讯能力，通过TCP Socket通讯实现数据交互，从而翻板机构1可获知有自动引导小车需要通过，随后物流通道完成自动搭接。相较现有技术引导小车等待通过时，升降平台无法自动上升，原因是升降平台不具备第三方通讯接口，无法与自动引导小车实现联锁控制，需要人工操作升降平台上升的方法，直接提高了物流通道的通行效率和自动化水平，更减少了人工操作繁琐的动作。

现有的升降台的动作时间无法调节，无法适应产线动态节拍，原因是平台升降驱动力采用液压泵定速控制，无法实现大范围调速，本发明中的物流通道搭接速度可控可调，可根据产线节拍设定完成搭接的时间，使用变频器控制翻板电机的转速，可让翻板以不同的速率旋转。

相较原来液压定速驱动的方式，本发明中的翻板机构1有很大的调速区间。当匹配上产线节拍的时间，可以匹配生产节拍，减少自动引导小车通行时对滑板循环的影响。变频器驱动三相电机121正向旋转后带动小齿轮122、扇形齿轮123旋转，扇形齿轮123带动翻板连接板13动作，翻板连接板13又带动翻板14动作。当可编程控制器检测到搭接到位信号后，立刻停止变频器输出，此时翻板14旋转到位，物流通道搭接完成，变频器驱动三相电机121反向旋转后带动小齿轮122、扇形齿轮123旋转，扇形齿轮123带动翻板连接板13动作，翻板连接板13又带动翻板14动作。当可编程控制器检测到翻板14竖直到位信号后，立刻停止变频器输出，此时翻板14复位到位。在自动引导小车通行时，翻板机构1中的翻板14可以根据生产节拍提前翻转，便于小车预先进入翻板14上，节省小车通过翻板14的时间。同时翻板14物流通道上安装对射光栅传感器，当人员或物体进入该区域时，会触发光栅传感器动作，可编程控制器监视到光栅15动作后，会立刻停止翻板的任何动作，保证人员安全。

实施例2：

本发明还公开了一种根据前述的基于电机自动控制的旋转式物流通道的控制方法，如附图6所示，包括：

S1、***启动，作业人员在可编程控制器外侧的操作箱上切换到“自动”模式并长按“急停复位开关”保持3秒。

S2、***检测，判断翻板14复位到位开关触发、变频器无故障、光栅15无动作均成立，***进入自动模式，指示灯绿灯常亮。

S3、接入第三方***，翻板机构1内部的控制器具备与第三方***（自动引导小车调度***）通讯能力，通过TCPSocket通讯实现数据交互，从而翻板机构1可获知有自动引导小车需要通过。

S4、指令判断，判断通讯报文为“自动引导小车请求通过”指令，在接收过道合板指令后，可编程控制器控制输出通道导通，从而让继电器线圈得电，变频器的开关输入通道检测到继电器触点导通，翻板14允许合板，在翻板14不允许合板时，翻板14上的指示灯黄灯闪烁。

S5、蜂鸣器启动，驱动蜂鸣器动作持续5秒，提醒人员不要靠近，蜂鸣器动作时间已到，设置电机转速为1600r/min，变频器输出并驱动三相电机121正转，翻板14旋转，物流通道进行搭接。

S6、三相电机工作，三相电机动作后，开始计时，判断10秒内翻板搭接到位开关触发，超时时指示灯闪烁4HZ，按压急停复位开关，激活蜂鸣器2HZ再次持续5S，输出翻板合板指令合板指示灯闪烁2HZ，再次开始计时，判断10秒内翻板14搭接到位开关触发。

S7、复位判断，10秒内复位到位开关触发，停止三相电机121输出并复位定时器，10秒内复位到位开关未触发，停止三相电机121输出并触发“复位动作超时”指示灯报警，在可编程控制器检测到翻板14竖直到位信号后，立刻停止变频器输出，此时翻板14复位到位。

S8、小车引导，复位到位开关触发后，物流通道的翻板14搭接到位，引导小车通过。

S9、重复S1～S8，进行引导小车下一次通过。

本实施例中，当***出现故障需要急停或需要切换手动模式和自动模式时，作业人员可在可编程控制器外侧的操作箱上选择不同模式。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的保护范围。

Claims (1)

1.一种基于电机自动控制的旋转式物流通道的控制方法，其特征在于，所述基于电机自动控制的旋转式物流通道，包括开关控制单元、可编程控制器、变频器、翻板机构；其中，一对所述翻板机构对称分布设置在地坑顶部边缘两侧，翻板机构包括主体基座、驱动组件、翻板连接板和翻板，所述主体基座底部通过膨胀螺丝与地坑外部基建面可拆卸固定安装，所述驱动组件设置在主体基座顶部，所述驱动组件外侧与翻板连接板外侧固定安装，所述翻板连接板外侧通过螺栓组与翻板内部螺纹安装，所述翻板翻转至水平状态时，所述翻板铺设在地坑顶部，翻板之间形成一与地面平齐的通道，所述通道用于引导小车平稳通过；与所述可编程控制器连接的变频器，所述变频器用于调节翻板的翻转方向和翻转速率；

所述开关控制单元包括启动开关、光栅和急停复位开关，所述可编程控制器的输入端分别连接启动开关、光栅和急停复位开关，输出端分别连接变频器和驱动组件，所述启动开关被配置为启动和关闭所述可编程控制器，所述急停复位开关被配置为手动控制所述驱动组件的运行状态，所述光栅位于翻板顶部；

还包括指示灯，其被配置为显示所述翻板的运行状态；

还包括信号控制器，所述信号控制器设置在主体基座外侧，所述信号控制器分别与工厂网络和小车调度服务器相交互，所述小车借助于TCP通讯发送指令至信号控制器并传递所述可编程控制器，用于翻板随后自动执行物流通道搭接的动作；

还包括蜂鸣器和到位开关，所述蜂鸣器被配置为提示该翻板的合板动作，所述到位开关被配置为检测该翻板的位置；

所述方法包括如下步骤：

S1、***启动，作业人员在操作箱上切换到“自动”模式并长按“急停复位开关”保持3秒；

S2、***检测，判断翻板复位到位开关触发、变频器无故障、光栅无动作均成立，***进入自动模式；

S3、接入第三方***，即自动引导小车调度***，***通讯接收到TCP Socket报文，判断为无效报文，则丢弃；

S4、指令判断，判断通讯报文为“自动引导小车请求通过”指令；

S5、蜂鸣器启动，驱动蜂鸣器动作持续5秒，提醒人员不要靠近，蜂鸣器动作时间已到，设置三相电机转速为1600r/min并驱动三相电机正转；

S6、三相电机工作，三相电机动作后，开始计时，判断10秒内翻板搭接到位开关触发；

S7、复位判断，10秒内复位到位开关触发，停止三相电机输出并复位定时器，10秒内复位到位开关未触发，停止三相电机输出并触发“复位动作超时”指示灯报警；

S8、小车引导，复位到位开关触发后，物流通道的翻板搭接到位，引导小车通过；

S9、重复S1～S8，进行引导小车下一次通过。