本發明涉及一種工件智能取用裝置及其應用，屬于工件存放及取用領域。

背景技術：

在現代化大件產品生產中，為提高生產效率和生產連續性，通常需要在同一車間中連續完成數道工序，因此車間內需同時存放多種工件。目前車間中常見的工件存放方式為多種工件混合存放在某一固定位置，既容易造成工件種類混亂、存放困難，同時還會產生工人取件不方便、生產效率低等多種問題。

再者，現代工業生產中，標準件被廣泛應用，比如螺栓連接件、軸承等，而標準件又被用在多道工序作業過程中，在車間或某一特定作業區域內，不同工序上的工人需要反復到存放箱內取用標準件，這在一定程度上既浪費了人力，又浪費了時間，降低了工作效率。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本發明提供一種工件智能取用裝置。該裝置可按事先設定好的程序按照工序位置順次移動且無需固定電源，方便工人進行工件取用而無需離開工位，既節省人力又提高工作效率。

本發明還提供上述一種工件智能取用裝置的工作方法。

本發明的技術方案如下：

一種工件智能取用裝置，包括：

—行走裝置，用于驅動智能取用裝置按照設定程序移動；

—箱體，設置在行走裝置上，包括工件存放柜和活動面板，活動面板位于工件存放柜一側并可上下移動；

—plc控制器，用于控制行走裝置和活動面板的運行；

—蓄電池和太陽能自動收集裝置，太陽能自動收集裝置將太陽能轉化為電能存儲在蓄電池，蓄電池為智能取用裝置提供電源。

優選的，所述行走裝置包括底座、車輪、車輪驅動電機、星型支撐架、方形底板、支撐輪、輪盤、驅動齒輪和輪盤驅動電機；車輪設置在底座底部并與車輪驅動電機連接，在底座頂部設置星型支撐架，星型支撐架的中心連接方形底板、端部設置有支撐輪，輪盤安放在支撐輪上，輪盤驅動電機設置在底座上并與驅動齒輪傳動連接，驅動齒輪與輪盤邊緣相嚙合帶動輪盤轉動，所述車輪驅動電機由plc控制器連接控制。

進一步優選的，在底座的底部對稱設置四個車輪，其中對角的兩個車輪連接車輪驅動電機為主動輪，另兩個車輪為從動輪。此設計的好處在于，只選擇對角的兩個車輪連接車輪驅動電機，既能實現直線行走，又能實現轉向，同時還節省制造成本。

優選的，所述支撐輪為凹槽輪，輪盤的底部設置有一圈凸起導軌，凸起導軌安放在凹槽輪內。此設計的好處在于，通過凸起導軌和凹槽輪的凸凹鑲嵌配合，可保證輪盤轉動過程中的穩定性。

優選的，所述底座的底部還對稱設置有四個液壓支撐腿，所述液壓支撐腿由plc控制器連接控制。此設計的好處在于，當智能取用裝置需要長時間停留在某一位置時，液壓支撐腿伸出撐起智能取用裝置使車輪離地，防止裝置滑動。

優選的，所述箱體的前后兩側設置有輔助支撐裝置，所述輔助支撐裝置包括由上而下設置的氣缸安裝板、氣缸、齒條槽、齒條、齒輪安裝板、齒輪、液壓缸和滾輪，其中氣缸通過氣缸安裝板固定在箱體上，氣缸的活塞桿連接齒條，齒條位于齒條槽內且底端與齒輪相嚙合，齒輪通過齒輪安裝板設置在箱體上，齒輪與液壓缸的缸筒固定連接，液壓缸的活塞桿連接滾輪，所述氣缸和液壓缸均由plc控制器連接控制。此設計的好處在于，通過氣缸帶動齒條在齒條槽內上下移動，進而帶動齒輪轉動，齒輪轉動的同時帶動液壓缸發生角度旋轉，后續借助液壓缸活塞桿的伸縮實現滾輪始終與地面接觸，保證智能取用裝置行走在斜坡時的穩定性。在空間狹小的情況下，輔助支撐裝置可收回至箱體兩側，以節約空間。

優選的，所述箱體上設置有驅動皮帶輪、從動皮帶輪和皮帶輪驅動電機，從動皮帶輪和驅動皮帶輪分別位于箱體的上下兩側并通過皮帶聯動，皮帶輪驅動電機與驅動皮帶輪傳動連接，活動面板連接在皮帶上，所述皮帶輪驅動電機由plc控制器連接控制。

優選的，所述箱體上還設置有夾緊裝置、人體接近傳感器和攝像頭，夾緊裝置包括夾緊裝置固定底座、夾緊裝置安裝板、夾緊氣缸、夾緊塊和夾緊裝置活動塊，夾緊氣缸通過夾緊裝置安裝板設置在夾緊裝置固定底座上，夾緊氣缸的活塞桿與夾緊塊連接，夾緊塊與夾緊裝置活動塊鉸接，所述夾緊氣缸、人體接近傳感器、攝像頭均由plc控制器連接控制。此設計的好處在于，通過夾緊氣缸帶動夾緊塊繞與夾緊裝置活動塊的鉸接點轉動，實現夾緊塊夾口的開合，由夾緊塊夾口咬緊一側皮帶來防止皮帶上下滑動，進而保證活動面板位置的固定。

優選的，所述箱體的左右兩側設置有活動側板，所述活動側板包括上側板、下側板、頂部液壓缸、側板氣缸、側板小齒輪、側板驅動齒輪、下側板驅動電機、側板轉軸和吊耳，所述頂部液壓缸設置在箱體頂部，頂部液壓缸的活塞桿通過齒輪齒條傳動與上側板連接，下側板的頂端設置所述的側板轉軸和側板氣缸，側板轉軸通過吊耳安裝在上側板底部且側板轉軸的兩端固定連接所述的側板小齒輪，下側板驅動電機設置在上側板底部并連接側板驅動齒輪，側板驅動齒輪與側板小齒輪相嚙合，所述頂部液壓缸、側板氣缸、下側板驅動電機均由plc控制器連接控制。

優選的，所述箱體還包括廢料收集裝置，廢料收集裝置位于工件存放柜的背面，廢料收集裝置包括上推板、下推板、推板氣缸、絲杠驅動電機、絲杠、外擋板和活動擋板，所述絲杠驅動電機與絲杠傳動連接，活動擋板設置在外擋板下方并與絲杠螺紋連接，在外擋板內側設置所述的上推板和下推板，下推板通過合頁與上推板鉸接，推板氣缸的活塞桿與下推板的底部相接觸，所述推板氣缸、絲杠驅動電機均由plc控制器連接控制。

優選的，所述廢料收集裝置還包括隔板，隔板位于外擋板內側將外擋板內側空間分隔成左右兩個空間，在左右兩個空間分別設置上推板、下推板和推板氣缸。此設計的好處在于，將外擋板內側空間分隔成左右兩個空間可分別用于盛放可回收廢料和不可回收廢料，便于廢料分類和回收。

優選的，所述太陽能自動收集裝置包括兩塊太陽能電池板、支桿、立板、凸輪、凸輪電機和電池板氣缸，兩塊太陽能電池板分別與支桿頂端連接，支桿底端設置在立板開設的滑道內并與凸輪相接觸，凸輪由凸輪電機驅動連接，電池板氣缸的活塞桿、缸筒分別與太陽能電池板底部、箱體的頂部相鉸接，所述凸輪電機、電池板氣缸均由plc控制器連接控制。

優選的，所述太陽能電池板的上表面設置有光照傳感器，光照傳感器位于太陽能電池板的角點處并與plc控制器電連接。

一種工件智能取用裝置的工作方法，包括以下步驟：

將智能取用裝置事先輸入設定程序，然后將智能取用裝置放置在車間內的預設地點，智能取用裝置由plc控制器控制按照預設程序沿工序位置運行移動，且與生產線上待加工產品保持同步，方便該工序的工人取用工件；當有工人或障礙物接近智能取用裝置時，智能取用裝置暫停移動，工人取完所需工件離開后，智能取用裝置繼續按照預設程序持續運行移動；

當有工人需要暫時休息或在高危車間內防止高空墜物傷害時，智能取用裝置可暫時停止移動，箱體兩側的活動側板打開，供工人坐下休息或提供遮擋防護。

可將該智能取用裝置于工作間隙放置在室外陽光充足處，通過太陽能發電裝置，將電能儲存在蓄電池中，用于智能取用裝置的日常運行。

本發明的有益效果在于：

1、本發明工件智能取用裝置具有自動行走功能，并可以自動轉向，可與生產線上被加工產品同步移動，方便工人取用所需工件，節約生產時間；安裝輔助行走裝置，可以使工件智能取用裝置平穩通過不平穩的路段；停止移動時可以固定其位置，避免發生移動或傾倒，增加了工件智能取用裝置的活動范圍。

2、本發明工件智能取用裝置，利用太陽能電池板將太陽能轉化為電能，儲存在蓄電池中，持續為工件智能取用裝置供電，工件智能取用裝置不需要另接外部電源，避免其活動范圍受到限制，防止電線造成安全隱患同時節約大量的電力消耗。另外，太陽能電池板連接調整機構，可以根據太陽光照情況靈活調整電池板角度，使發電效果達到最優狀態。

3、本發明工件智能取用裝置，設有自動感應裝置，可自動感應工人或其它障礙物接近或離開，同時led觸摸活動面板可移動，方便工作在不同高度狀態下的工人使用；并裝有電-氣夾緊裝置，能夠及時固定活動面板位置。

4、本發明工件智能取用裝置，還配備了廢料收集裝置，及時收集加工廢料，維持車間生產環境；采用特殊的廢料清理方式，既減少了清潔工人的工作量，也保證了清潔質量。

5、本發明工件智能取用裝置，在箱體的兩側還設置有活動面板，可以為過往工人提供臨時休息座位，在高危車間內還可用來遮擋高空墜物，可滿足不同的使用需求。

6、本發明工件智能取用裝置，整個工件智能取用裝置運用plc控制，自動化程度高，無需人工操作；多處運用了機-電-液以及機-電-氣機構，有利于實現自動控制、減小機構所占空間、減少維修成本。

附圖說明

圖1為工件智能取用裝置總體裝配圖；

圖2為底座部分裝配圖；

圖3為液壓支撐腿活塞桿伸出狀態圖；

圖4為輔助支撐腿裝配圖；

圖5為輔助支撐腿活塞桿伸出狀態圖；

圖6為活動面板及其控制裝置裝配圖；

圖7為夾緊裝置裝配圖；

圖8為活動側板完整裝配圖；

圖9為上、下側板連接處裝配圖；

圖10為下側板抬起狀態圖；

圖11為上、下側板同時抬起狀態圖；

圖12為上側板抬起、下側板與上側板相垂直狀態圖；

圖13為廢料收集裝置裝配圖；

圖14為太陽能發電部分裝配圖；

圖15為控制部分安裝圖。

其中：1-太陽能電池板，2-光照傳感器，3-轉軸，4-轉軸固定塊，5-轉軸活動塊，6-支桿，7-凸輪，8-立板，9-凸輪電機，10-凸輪電機支座，11-電池板固定塊，12-電池板活動塊，13-電池板氣缸，14-氣缸頭部活動塊，15-氣缸頭部固定塊，16-液壓缸固定板，17-頂部液壓缸，18-液壓缸防護罩，19-箱體，20-工件存放柜，21-取件口，22-攝像頭，23-報警按鈕，24-人體接近傳感器，25-調節按鈕，26-從動皮帶輪，27-皮帶，28-驅動皮帶輪，29-皮帶輪驅動電機，30-活動面板，31-夾緊裝置固定底座，32-夾緊裝置安裝板，33-夾緊氣缸，34-夾緊塊，35-夾緊裝置活動塊，36-氣缸安裝板，37-氣缸，38-齒條槽，39-齒條，40-齒輪安裝板，41-齒輪，42-液壓缸，43-滾輪，44-側板支撐板，45-連接板，46-上側板，47-下側板，48-吊耳，49-側板轉軸，50-下側板驅動電機，51-側板驅動齒輪，52-側板小齒輪，53-側板氣缸，54-外擋板，55-活動擋板，56-隔板，57-上推板，58-合頁，59-下推板，60-絲杠驅動電機，61-絲杠電機支座，62-絲杠，63-軸承，64-絲杠固定塊，65-導軌固定塊，66-導軌，67-推板氣缸，68-報警器，69-信號發射器，70-控制柜，71-蓄電池，72-輪盤，73-驅動齒輪，74-輪盤驅動電機，75-支撐輪，76-星型支撐架，77-底座，78-車輪，79-車輪驅動電機，80-液壓支撐腿。

具體實施方式

下面通過實施例并結合附圖對本發明做進一步說明，但不限于此。

實施例1：

本實施例提供一種工件智能取用裝置，包括：

—行走裝置，用于驅動智能取用裝置按照設定程序移動；

—箱體，設置在行走裝置上，包括工件存放柜和活動面板，活動面板位于工件存放柜一側并可上下移動；

—plc控制器，用于控制行走裝置和活動面板的運行；

—蓄電池和太陽能自動收集裝置，太陽能自動收集裝置將太陽能轉化為電能存儲在蓄電池，蓄電池為智能取用裝置提供電源。

其中，行走裝置包括底座77、車輪78、車輪驅動電機79、星型支撐架76、方形底板、支撐輪75、輪盤72、驅動齒輪73和輪盤驅動電機74；車輪78通過軸安裝在底座77底部并與車輪驅動電機79連接，在底座77頂部通過一立軸安裝星型支撐架76，星型支撐架76的中心連接方形底板，星型支撐架76共有八條分支，八條分支的端部設置所述的支撐輪75，輪盤72安放在支撐輪75上，輪盤驅動電機74安裝在底座77上并與驅動齒輪73傳動連接，驅動齒輪73與輪盤72邊緣的齒相嚙合帶動輪盤72轉動，所述車輪驅動電機79由plc控制器連接控制。箱體19下表面為圓形平板，放置在輪盤72上，通過螺栓連接固定在底座中央方形底板上，后續輪盤72可帶動整個箱體旋轉。

在底座77的底部前后左右對稱安裝四個車輪78，其中對角的兩個車輪連接車輪驅動電機79為主動輪，另兩個車輪為從動輪。只選擇對角的兩個車輪連接車輪驅動電機，既能實現直線行走，又能實現轉向，同時還節省制造成本。

支撐輪75為凹槽輪，輪盤72的底部設置有一圈凸起導軌，凸起導軌安放在凹槽輪內。通過凸起導軌和凹槽輪的凸凹鑲嵌配合，可保證輪盤轉動過程中的穩定性。

底座77的底部還對稱安裝有四個液壓支撐腿80，即液壓千斤頂，液壓支撐腿80由plc控制器連接控制。當智能取用裝置長時間停留在某一位置時，液壓支撐腿伸出撐起裝置使車輪離地，防止裝置意外滑動。

本實施例中，箱體19的前后兩側設置有輔助支撐裝置，輔助支撐裝置包括由上而下設置的氣缸安裝板36、氣缸37、齒條槽38、齒條39、齒輪安裝板40、齒輪41、液壓缸42和滾輪43，其中氣缸37通過氣缸安裝板36固定在箱體19上，氣缸37的活塞桿連接齒條39，齒條39位于齒條槽38內且底端與齒輪41相嚙合，齒輪41通過齒輪安裝板40安裝在箱體19上，齒輪41與液壓缸42的缸筒固定連接，液壓缸42的活塞桿底端連接滾輪43，氣缸37和液壓缸42均由plc控制器連接控制，氣缸安裝板36和齒輪安裝板40均由螺栓固定安裝在箱體19上。通過氣缸37帶動齒條39在齒條槽38內上下移動，進而帶動齒輪41轉動，齒輪41轉動的同時帶動液壓缸42發生角度旋轉，后續借助液壓缸活塞桿的伸縮實現滾輪43始終與地面接觸，保證智能取用裝置行走在斜坡時的穩定性。在空間狹小的情況下，輔助支撐腿可回收至箱體兩側以節約空間。

箱體19上設置有驅動皮帶輪28、從動皮帶輪26和皮帶輪驅動電機29，從動皮帶輪26和驅動皮帶輪28分別位于箱體19的上下兩側并通過皮帶27聯動，皮帶輪驅動電機29與驅動皮帶輪28傳動連接，活動面板30的兩側通過卡槽連接在皮帶27上(皮帶27以過盈配合的方式嵌在卡槽內)，皮帶輪驅動電機29安裝在箱體19底部并由plc控制器連接控制。

箱體19上還設置有夾緊裝置、人體接近傳感器24和攝像頭22，人體接近傳感器24和攝像頭22安裝在工件存放柜20和活動面板30之間，整個夾緊裝置安裝在箱體19底部，夾緊裝置包括夾緊裝置固定底座31、夾緊裝置安裝板32、夾緊氣缸33、夾緊塊34和夾緊裝置活動塊35，夾緊氣缸33通過夾緊裝置安裝板32設置在夾緊裝置固定底座31上，夾緊氣缸33的活塞桿與夾緊塊34連接，夾緊塊34與夾緊裝置活動塊35鉸接，所述夾緊氣缸33、人體接近傳感器24、攝像頭22均由plc控制器連接控制。通過夾緊氣缸33帶動夾緊塊34繞與夾緊裝置活動塊35的鉸接點轉動，實現夾緊塊34夾口的開合，由夾緊塊34夾口咬緊一側皮帶來防止皮帶27上下滑動，進而保證活動面板30位置的固定。

該工件智能取用裝置的控制部分包括信號發射器69、plc控制柜70和報警器68。報警器68、信號發射器69和plc控制柜70沿豎直方向安裝在箱體19側面內部、蓄電池71上方，信號發射器69用來對該裝置進行定位，報警器68用以在突發狀況時向后臺發出報警信號，本工件智能取用裝置的控制部分的電路連接關系依照現有技術布置即可實現。

實施例2：

一種工件智能取用裝置，結構如實施例1所述，其不同之處在于：豐富了工件智能取用裝置的功能，方便工人臨時休息或防止高空墜物，在箱體19的左右兩側設置有活動側板，活動側板包括上側板46、下側板47、頂部液壓缸17、側板氣缸53、側板小齒輪52、側板驅動齒輪51、下側板驅動電機50、側板轉軸49和吊耳48，頂部液壓缸17安裝在箱體19頂部并置于液壓缸防護罩18內，頂部液壓缸17的活塞桿通過齒輪齒條傳動(圖中未示出)與上側板46連接，下側板47的頂端設置所述的側板轉軸49和側板氣缸53，側板轉軸49通過吊耳48安裝在上側板46底部且側板轉軸49的兩端固定連接所述的側板小齒輪52，下側板驅動電機50安裝在上側板底部并連接側板驅動齒輪51，側板驅動齒輪51與側板小齒輪52相嚙合，所述頂部液壓缸17、側板氣缸53、下側板驅動電機50均由plc控制器連接控制。

當需要使用活動側板時，工人可通過活動面板上的開關啟動活動側板，由plc控制器向頂部液壓缸、側板氣缸、下側板驅動電機發送指令，控制活動側板的運行。

實施例3：

一種工件智能取用裝置，結構如實施例2所述，其不同之處在于：為了維護車間內部環境，及時有效的清理加工廢料。該箱體還包括廢料收集裝置，廢料收集裝置位于工件存放柜20的背面，廢料收集裝置包括上推板57、下推板59、推板氣缸67、絲杠驅動電機60、絲杠62、外擋板54和活動擋板55，絲杠驅動電機60的輸出軸與絲杠62傳動連接，活動擋板55設置在外擋板54下方并與絲杠62螺紋連接且活動擋板55位于外擋板54內側，在外擋板54內側設置所述的上推板57和下推板59，下推板59通過合頁58與上推板57鉸接，推板氣缸67的活塞桿與下推板59的底部相接觸，推板氣缸67、絲杠驅動電機60均由plc控制器連接控制。

廢料收集裝置還包括隔板56，隔板56位于外擋板54內側將外擋板內側空間分隔成左右兩個空間，在左右兩個空間分別設置上推板57、下推板59和推板氣缸67。將外擋板內側空間分隔成左右兩個空間可分別用于盛放可回收廢料和不可回收廢料，便于廢料分類。當廢料裝滿后，通過絲杠驅動電機驅動絲杠帶動活動擋板升起，然后推板氣缸的活塞桿伸出將下推板頂開，從而將廢料推出。

實施例4：

一種工件智能取用裝置，結構如實施例3所述，其不同之處在于：太陽能自動收集裝置包括兩塊太陽能電池板1、支桿6、立板8、凸輪7、凸輪電機9和電池板氣缸13，兩根轉軸3分別穿過套筒安裝在兩太陽能電池板內側圓形孔內，每根轉軸3下方安裝有兩根支桿6，支桿6底端設置在立板8開設的滑道內并與凸輪7相接觸，凸輪7由凸輪電機9驅動連接實現支桿6的升降，電池板氣缸13的活塞桿、缸筒分別與太陽能電池板1底部、箱體19的頂部相鉸接，凸輪電機9、電池板氣缸13均由plc控制器連接控制。太陽能電池板1的上表面設置有光照傳感器2，光照傳感器2位于太陽能電池板的四個角點處并與plc控制器電連接。

本實施例的技術方案，由plc控制器按照設定程序驅動電池板氣缸和凸輪電機的工作，電池板氣缸和凸輪電機可以相互配合工作，也可單獨工作，以此實現太陽能電池板張開或角度調整，使太陽能電池板能夠迎合太陽光入射角，盡量使太陽光垂直照射在太陽能電池板上，最大程度上獲取太陽能。

實施例5：

一種如實施例4所述的工件智能取用裝置的工作方法，包括以下步驟：

將工件智能取用裝置事先輸入預設程序，然后將工件智能取用裝置放置在預設地點，使用時，工件智能取用裝置在一定的作業區域內實現反復行走，然后工件智能取用裝置由plc控制器按照預設程序運行移動；

當有工人接近工件智能取用裝置時，人體接近傳感器24在感應范圍內感應到人體接近，工件智能取用裝置就會暫停移動，工人通過箱體19上的調節按鈕25調節活動面板30的高度至合適位置，工人通過活動面板30選擇工件存放柜20中的工件，工人從工件存放柜20下方的取貨口21拿出工件，工人取走工件離開后，工件智能取用裝置繼續按照預設程序持續運行移動。

若工件智能取用裝置的作業區域為戶外區域，當出現下雨天時，行人可以接近工件智能取用裝置，工件智能取用裝置停止后通過活動面板30上的開關按鈕啟動活動側板，活動側板撐開后可以臨時為行人遮風避雨。另外，不下雨時，行人可以利用活動側板，活動側板的下側板47打開后行人可以坐在上面休息片刻。

該工件智能取用裝置頂部的太陽能電池板可以在晴朗天氣時，不間斷地吸收太陽能并將太陽能轉化為電能儲存在蓄電池71中，由蓄電池71為整個工件智能取用裝置提供電力來源。

當工件智能取用裝置工作于室外區域時，在行走過程中難免遇到各種復雜路況。當工件智能取用裝置需要上坡、下坡或經過崎嶇不平的路況時，可以使用輔助支撐腿來保證工件智能取用裝置的平穩行進。氣缸37活塞桿行程由plc控制器控制，氣缸37活塞桿推出帶動齒條39在齒條槽38中移動，齒條39與固定在輔助支撐腿液壓缸42頭部的齒輪41嚙合，通過齒輪41的轉動帶動液壓缸42繞頭部轉動。液壓缸42活塞桿在plc控制下自行伸縮，使滾輪43接觸地面。當工件智能取用裝置上坡時，箱體19后側兩輔助支撐腿自動張開，調節液壓缸活塞桿長度，使滾輪43撐至地面，以防止箱體19向后傾倒。當工件智能取用裝置下坡時，箱體19前側兩輔助支撐腿作用，防止箱體向前傾倒。當工件智能取用裝置行經坎坷路況時，前后兩側輔助支撐腿都可張開，增強行走穩定性。