一种立体仓库用的纸箱堆垛设备的制作方法

本发明涉及立体仓库货物运输，具体为一种立体仓库用的纸箱堆垛设备。

背景技术：

1、在立体仓库的物流仓储作业中，纸箱包装货物通常需要通过堆垛设备逐层码放至托盘上，形成规整的单元货垛后，再经输送线、巷道堆垛机完成入库存储或出库转运。纸箱垛的结构稳定性直接影响仓储作业的效率与货物完好率，然而在实际生产中，完成堆叠但尚未进行缠膜加固的纸箱垛极易发生层间错动、整体倾斜乃至坍塌，不仅会造成货物破损、作业中断，还可能引发安全事故，是立体仓库纸箱码垛环节长期存在的共性痛点。

2、纸箱垛发生倒塌的原因是多方面共同作用的结果：其一，纸箱多为瓦楞纸板制成，自身抗压强度有限，堆叠高度增加后下层纸箱受持续载荷易发生压缩形变，导致层间贴合面平整度下降，静摩擦力降低；其二，现有堆垛设备仅依靠夹爪完成纸箱抓取与放置，每层纸箱摆放时难免存在微小对位偏差，随着堆叠层数增加，偏差逐层累积，货垛重心逐步偏移，稳定性持续下降；其三，托盘货垛在立体库内转运、存取过程中，会受到输送启停、堆垛机加减速、巷道内气流扰动等多重外力作用，进一步加剧层间横向错动，一旦外力超过层间摩擦力阈值，便会引发整垛坍塌。

3、目前针对纸箱垛防倒塌的处理方式，多采用堆垛完成后缠绕膜、打包带捆扎等后处理手段，此类方式仅能对完成堆叠的整垛进行加固，无法在堆垛作业过程中对每层纸箱形成即时约束，堆垛中途与缠膜前的空档期始终存在坍塌风险；部分设备增设的固定侧挡板仅能起到粗略定位作用，无法随堆垛高度变化进行分层压紧，也难以适配不同规格的货垛；另有少数带防塌机构的堆垛设备，往往需要配置独立的驱动元件与检测传感器，结构复杂、控制成本高，且故障率高，难以适配立体仓库高频次、长时间连续运行的作业需求。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种立体仓库用的纸箱堆垛设备，解决了背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种立体仓库用的纸箱堆垛设备，包括由龙门支腿、龙门架z轴移动导轨、龙门架x轴移动导轨拼接构成的龙门机架，所述龙门架x轴移动导轨包括滑动装配于两个所述龙门架z轴移动导轨上的x轴承载梁，所述x轴承载梁上设置有龙门架y轴升降装置，所述龙门架y轴升降装置包含可竖直升降的升降杆本体，所述升降杆本体的下端连接有货物夹持运输装置，

3、所述货物夹持运输装置包括自上而下依次设置的旋转连接装置、连接活动装置、夹持爪集成装置以及货物输送防倒塌装置，还包括与所述货物输送防倒塌装置固定连接的柔性扣合装置；

4、所述连接活动装置包括一对夹持爪承载梁、两个双向丝杠以及一对夹持爪移动齿条，所述双向丝杠沿夹持爪承载梁的长度方向转动装配于夹持爪承载梁上，所述双向丝杠以自身中点为分界，左右两段杆体分别加工有旋向相反的外螺纹，一对所述夹持爪移动齿条分别螺纹传动装配于双向丝杠的对应螺纹段上；

5、所述夹持爪集成装置包括夹持爪安装板以及对称布置的一对夹持爪，所述夹持爪安装板连接于夹持爪承载梁的下方，一对移动电机分别与一对夹持爪移动齿条传动连接，所述夹持爪之间设置有至少一根推杆，所述推杆与夹持爪开合气缸连通到夹持爪基板内部的气体通道配合保证一对夹持爪开合动作完全同步；

6、所述货物输送防倒塌装置包括外部防倒塌框架，所述外部防倒塌框架为上下贯通的矩形框体结构，其套设于一对夹持爪的外围；所述外部防倒塌框架通过设置多组柔性扣合装置与连接活动装置滑动连接，每组所述柔性扣合装置均包括弹簧导向杆和柔性弹簧，所述弹簧导向杆沿竖直方向布置，其上端与柔性扣合装置连接座固定连接，其下端固定安装于柔性扣合装置连接处处，所述柔性弹簧同轴套设于弹簧导向杆的外侧，所述扣合装置外部框架上端面还固定安装有弹簧限位板，所述弹簧导向杆圆柱表面外侧滑动安装有外部框架连接块，所述外部框架连接块与所述外部防倒塌框架内表面固定连接，柔性弹簧的上端抵接于弹簧限位板的下表面，柔性弹簧的下端抵接于外部框架连接块的顶部，所述柔性弹簧持续对外部防倒塌框架施加竖直向下的弹性作用力。

7、作为本发明的一种优选技术方案，所述x轴承载梁的上表面固定设置有升降杆安装板，所述龙门架y轴升降装置装配于升降杆安装板上；所述升降杆安装板上升降杆本体的侧部固定安装有升降杆移动电机b，所述升降杆移动电机b的输出端与升降杆本体传动配合，用于驱动升降杆本体沿竖直方向做升降往复运动；所述升降杆安装板的侧部固定安装有升降杆移动电机a，所述升降杆移动电机a的输出端与龙门架x轴移动导轨传动配合，用于驱动升降杆安装板整体沿龙门架x轴移动导轨做水平横向平移；所述龙门架z轴移动导轨沿纵向布置于龙门支腿的顶部，所述龙门架x轴移动导轨的两端滑动装配于龙门架z轴移动导轨上，所述龙门架x轴移动导轨的一侧面还对称安装与所述龙门架z轴移动导轨传动连接的z轴移动电机，用于带动x轴承载梁整体沿纵向调整位置。

8、作为本发明的一种优选技术方案，所述升降杆本体的下端与连接活动装置的顶部之间设置有旋转连接装置，所述旋转连接装置包括连接框架、转动电机、旋转连接装置以及连接块；所述连接框架为中空的框体结构，其上端面与升降杆本体的下端面固定连接，所述转动电机竖直固定安装于连接框架的内部空腔中，所述旋转连接装置套设于转动电机的输出转轴外侧，用于为输出转轴提供旋转支撑导向，所述转动电机的输出转轴向下伸出连接框架并与连接块的上端面固定连接，所述连接块的周侧与连接框架的内部框架转动配合；所述转动电机运转时，通过连接块带动下方的连接活动装置、夹持爪集成装置以及货物输送防倒塌装置同步周向旋转。

9、作为本发明的一种优选技术方案，所述夹持爪承载梁的中部一侧端面固定安装有丝杠驱动电机，所述丝杠驱动电机的输出轴与双向丝杠的一端同轴固定连接，用于为双向丝杠的转动提供动力；两个所述夹持爪承载梁之间垂直设置有连接梁，所述连接梁的两端与两个夹持爪承载梁之间固定连接，构成闭合的承载框架；所述夹持爪安装板的上表面固定设置有移动滑块，所述移动滑块滑动装配于夹持爪承载梁下方的导轨上；所述夹持爪安装板上还固定安装有移动电机，所述移动电机与夹持爪移动齿条传动配合，用于辅助驱动夹持爪沿夹持爪承载梁长度方向调整位置。

10、作为本发明的一种优选技术方案，所述夹持爪包括夹持爪基板和夹持爪本体，所述夹持爪基板的上端通过夹持爪与夹持爪安装板连接环装配于所述夹持爪安装板的下侧，所述夹持爪本体通过本体连接装置固定装配于夹持爪基板的内部，所述夹持爪本体的内侧夹持面设置有防滑结构，用于增大与纸箱表面的摩擦系数。

11、作为本发明的一种优选技术方案，所述货物输送防倒塌装置还包括内部整平框架，所述内部整平框架嵌套固定于外部防倒塌框架的内部空腔中，内部整平框架的尺寸与托盘的外轮廓尺寸相适配；所述内部整平框架的四周内壁上均匀间隔固定有多片纸箱整平弹性刮板，所述纸箱整平弹性刮板向框架中心方向倾斜设置，在外部防倒塌框架下压过程中，纸箱整平弹性刮板可接触纸箱侧壁并自动校正纸箱的横向偏移，保证每层纸箱堆叠对齐；所述外部防倒塌框架的四周侧板上均开设有贯通的扎带通道，所述扎带通道为长条状通孔，用于供捆扎扎带穿过对纸箱垛进行整体捆扎固定；所述外部防倒塌框架的顶部四角位置分别设置有柔性扣合装置连接处，每组所述柔性扣合装置的底部分别对应固定装配于一处柔性扣合装置连接处内。

12、作为本发明的一种优选技术方案，所述柔性弹簧的下端抵接于外部框架连接块的上端面，柔性弹簧的上端抵接于弹簧限位板的底面上，所述弹簧导向杆为柔性弹簧的压缩与回弹提供径向限位导向，避免柔性弹簧发生侧向失稳弯曲。

13、作为本发明的一种优选技术方案，所述夹持爪集成装置还包括二次摁压组件，所述二次摁压组件包括二次摁压装置气缸、摁压基板、缓冲摁压板以及缓冲弹簧；所述二次摁压装置气缸竖直固定安装于夹持爪安装板的板面上端，其活塞杆向下伸出夹持爪安装板；所述摁压基板水平设置于一对夹持爪之间；所述缓冲摁压板设置于摁压基板的下方，所述缓冲弹簧设置于摁压基板与缓冲摁压板之间，缓冲弹簧的上下两端分别与摁压基板、缓冲摁压板固定连接，所述缓冲摁压板上还固定安装有与缓冲弹簧相对应数量的缓冲弹簧导向杆，所述缓冲弹簧还设置于缓冲弹簧导向杆外侧。

14、作为本发明的一种优选技术方案，所述夹持爪安装板的下表面中心位置竖直向下固定设置有夹持爪固定杆，所述夹持爪固定杆位于一对夹持爪之间，夹持爪固定杆的一端与夹持爪基板的内侧端面滑动配合，用于为夹持爪提供内侧导向与支撑，避免夹持爪夹持重物时发生侧向偏摆；四个所述夹持爪承载梁的角部分别固定安装有柔性扣合装置连接座，每组所述柔性扣合装置的弹簧导向杆上端分别对应固定装配于一处柔性扣合装置连接座下端面的弹簧限位板底侧，通过柔性扣合装置连接座实现弹簧导向杆与夹持爪承载梁的可拆卸固定连接。

15、作为本发明的一种优选技术方案，所述双向丝杠两段反向螺纹的螺距完全一致，使得两侧的任一一对夹持爪移动齿条的移动速度相同、移动方向相反；所述推杆设置为平行布置的三根，三根推杆分别滑动安装于一对夹持爪基板内部。

16、与现有技术相比，本发明，具备以下有益效果：

17、1、该发明，外部防倒塌框架与夹持爪集成于同一升降执行端，随堆垛动作同步升降；每完成一层纸箱堆叠，即可依靠柔性弹簧的弹性推力即时下压限位，配合内部整平弹性刮板校正纸箱横向偏移，从堆垛过程中直接约束层间错动与侧向倾斜。区别于传统堆垛完成后再缠膜捆扎的后置防护方式，可全程覆盖未捆扎状态下的堆垛作业环节，彻底避免堆垛中途纸箱倾斜散落的问题，大幅提升立体仓库纸箱码垛的作业安全性与垛形规整度。

18、2、该发明，采用双向丝杠反向螺纹传动配合多根平行推杆的机械同步结构，辅以夹持爪开合气缸的内部同步气路控制，形成机械+气动双重同步保障，可确保两侧夹持爪的开合位移、夹持力度完全一致，从根源避免单侧夹持动作滞后、受力不均导致的纸箱滑落、边角压溃问题；配合夹持爪内侧防滑结构与顶部二次摁压组件，可形成侧向夹持+顶部限位的双向约束，适应不同重量、不同尺寸、不同表面状态的纸箱搬运作业，适用场景广泛。

19、3、该发明，外部防倒塌框架的放料避让、分层压紧动作，完全依靠柔性弹簧弹性力与接触式限位实现被动触发，无需额外增设位置传感器、独立驱动气缸或电机来控制围框的升降动作。整体结构紧凑，控制逻辑简化，减少了电控元件与易损件的布设数量，不仅降低了设备的初始制造成本，还可显著减少高频次作业下的故障点，适配立体仓库多粉尘、长时间连续运行的复杂工况，后期维护难度与运维成本更低。

20、4、该发明，内部整平框架内壁均匀布设多片倾斜设置的弹性刮板，每次下压过程中均可通过柔性接触自动校正纸箱的位置偏移，强制保证每层纸箱精准对齐堆叠，垛形规整度远高于普通夹抱码垛设备；外部防倒塌框架的侧壁预留有贯通式扎带通道，整垛堆叠完成后，无需挪动纸箱垛、无需拆卸防塌框架即可直接穿入打包扎带完成捆扎，省去工序周转与对位时间，有效提升整垛打包的作业效率。

21、5、该发明，旋转连接装置可带动整套执行端周向旋转调整纸箱摆放角度，适配不同垛型排布、错位堆垛以及多样来料方向的作业需求，无需额外调整来料工位；弹簧导向杆同时为柔性弹簧的压缩回弹与外部防倒塌框架的升降提供全程径向导向，既避免弹簧长期受压发生侧向失稳弯折，又保证围框升降过程平稳无卡滞；配合夹持爪固定杆对夹持爪的内侧导向支撑，可有效降低运动部件的偏摆磨损，延长设备整体的使用寿命。