CN103332487B - 轮胎分拣装置以及分拣方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开轮胎分拣装置以及分拣方法，轮胎分拣装置包括支撑机构、分拣机构和动力机构；支撑机构包括立柱、横跨在立柱上方的横梁、以及承载轮胎的分拣平台；分拣机构包括机械手，机械手与横梁滑动配合，机械手包括用于抓持轮胎的抓持部，以及用于控制抓持部垂直移动的升降组件；动力机构包括驱动机械手沿横梁横向运动的第一动力装置。本发明的机械手可沿横梁横向及纵向滑动，抓持部对轮胎进行抓持，以实现抓持部在四个自由度上的控制，满足自动分类和码垛的需求，减少了人工成本、劳动强度以及人工误操作的风险。

Description

轮胎分拣装置以及分拣方法

技术领域

本发明属于码垛机械技术领域,具体来说是一种轮胎分拣装置以及分拣方法。

背景技术

轮胎生产线包括配料、成型、硫化和检测入库等环节，半成品经过成型工序处理之后，形成轮胎毛坯，轮胎毛坯在进入后续工序的过程中需要进行搬运码垛等操作。

轮胎经过动平衡均匀性检测后，需要按照轮胎的规格型号进行分类码垛暂存，现有的轮胎工厂采用人工对轮胎进行分类和码垛，这种方式效率极低、成本很高，人员劳动强度大，而且人工参与很容易将轮胎规格分错。

为了降低劳动量，减少劳动成本，实践中采用一种线体自动传输的方式，该方式一定程度上改善了轮胎毛坯输送的效果，比如中国专利文献中，公开号CN202880434、名称是一种轮胎分拣系统的实用新型专利文件，其公开一种方案，包括主线输送装置，沿轮胎输送方向，在主线输送装置上并排连接有若干组次线输送装置，对应于每一组次线输送装置，在主线输送装置上设置有至少一组拨臂和主线检测装置，在次线输送装置的一侧设置有至少一个到位检测装置，在次线输送装置末端设置有至少两个导向槽，在次线输送装置与导向槽之间设置有用于改变轮胎行进方向的分拣装置（参见图1），该方案一定程度上实现了轮胎毛坯输送的自动化，但是在轮胎输送末端仍然需要有相应的人员进行分拣，也就是将从输送线上输送过来的轮胎毛坯进行人工搬运，并在相应的位置进行码垛。

这种方式存在以下缺点：

1.轮胎分拣后，单个轮胎输送至线体后端，然后由人工进行码垛，线体占地面积大，无法充分利用车间的高度；

2.线体只有分拣功能，仍然需要人工进行码垛，未明显减少人工劳动强度。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种轮胎分拣装置以及轮胎分拣方法，目的是实现轮胎自动分拣，在提高工作效率的基础上，充分利用车间的立体空间，扩大车间的存放容量。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种轮胎分拣装置，包括支撑机构、分拣机构和动力机构；支撑机构包括立柱、横跨在立柱上方的横梁、以及承载轮胎的分拣平台；分拣机构包括机械手，机械手与横梁滑动配合，机械手包括用于抓持轮胎的抓持部，以及用于控制抓持部垂直移动的升降组件；动力机构包括驱动机械手沿横梁横向运动的第一动力装置。

和现有技术相比，轮胎输送到线体后端的分拣平台上，机械手沿横梁横向滑动至目标位，机械手上的升降组件，实现轮胎在垂直方向上的移动，抓持部对轮胎进行抓持，采用本发明可以实现抓持部在四个自由度上的控制，可以满足自动分类和码垛的需求，减少了人工成本、劳动强度以及人工误操作的风险。

基于上述方案，本发明还做如下改进：

为了进一步提高机械手抓持轮胎的准确性和高效率，本发明进一步的在分拣平台上设置定位机构，定位机构包括气缸和定中装置，气缸动力输出端固定连杆结构，定中装置一端固定在连杆结构上，另一端与齿轮轴接；气缸驱动连杆结构，将直线运动转换为齿轮的旋转运动，从而带动定中装置转动，完成对轮胎的定中处理。

抓持部包括驱动气缸、传动组件和抓持轮胎的手爪治具，驱动气缸动力输出端连接传动组件，传动组件连接手爪治具，将驱动气缸竖直伸缩运动转换为手爪治具水平开合。传动组件包括与驱动气缸缸杆连接的传递杆、套设于传递杆两端的十字盘、以及与十字盘铰接的连杆，手爪治具安装在一连杆上。本发明中，抓持部是用于专门抓持轮胎的专用装置，实现对轮胎的自动抓持，由于轮胎毛坯外部较容易划伤受损，基于此本发明采用将手爪治具置于轮胎子口内部，通过手爪治具在水平方向上扩张，从轮胎子口内部抓持固定轮胎的方式，有效避免轮胎外表面损伤，具体是通过动力装置经传递杆上下滑动，驱动连杆控制抓持轮胎的手爪治具对轮胎进行抓持，同时，还可以根据需要，预先设置抓持位置及驱动气缸的力度，实现抓持的精准性与力度可控性，防止轮胎在搬运过程中滑落，或者用力过大导致轮胎损坏。

升降组件整体安装在与移动横梁配合的横行支座上，包括固定节、活动节和伺服电机，伺服电机驱动固定节与安装在横行支座上的直线导轨上下移动配合，固定节纵向套设倍速带，固定节一侧的倍速带固定在横行支座上，固定节另一侧的倍速带与活动节端部固定连接；为了提高搬运效率，考虑到本发明的升降组件在垂直方向要移动相对较长的路径，基于此，本发明对升降组件进行改进，提高了控制抓持部升降的速度，基本构思是通过设置固定节、活动节，固定节在滑动的同时，活动节相对固定节以同样的速度同向滑动，本发明采用倍速带作为传动部件，滑动效果较为平稳、可控性好。

第一动力装置由伺服电机与减速机组成；考虑到伺服控制具有精准性、灵活性等特点，本发明结合轮胎码垛的要求，采用伺服电机与减速机组成，实现轮胎在夹持、搬运、码垛过程中的精准控制。

固定节两端设有配合倍速带滑动的滚轮；倍速带要在固定节上闭合滑动，固定节的两端承受较大摩擦，基于此，本发明在固定节两端设置滚轮，该滑动摩擦为滚动摩擦，有效减小对固定节端部、及倍速带的磨损，提高了它们的使用寿命。

固定节上固定齿条，伺服电机输出轴上安装齿轮，齿轮和齿条驱动配合；伺服电机要带动固定节上下运动，固定节在自身运动的情况下，还要控制活动节做相对运动，是整个升降组件的核心部件，因此需要保证固定节在运动过程中的稳定性，基于此，本发明通过在伺服电机和固定节之间设置齿轮齿条传动的方式，有效保证了固定节对稳定滑动的需求。

为了提高轮胎分拣过程的安全性，进一步的，轮胎分拣装置还包括布置在周边的防护网，伺服电机的电控箱布置在防护网的外侧，立柱底部设有用于将其固定在地面上的预埋件；本发明在操作过程中，有可能发生危险，比如：轮胎从机械手上脱落、或者某些高空部件脱落，为此本发明在暂存库周边设置防护网，避免危险发生；另外，伺服电机的电控箱布置在防护网外侧，工操作人员安全操作；为了保证立柱方便安装在地面，特别在立柱底部设置预埋件，提高了立柱的牢固性。

本发明还提供了一种轮胎分拣方法，包括以下步骤：带有二维码的轮胎经扫描、输送至分拣平台；定中机构进行定中；扫描信息发送给可编程控制器，可编程控制器接收指令、并控制伺服电机驱动机械手滑动至目标位；机械手抓持、提升轮胎，伺服电机控制机械手滑动，对相同型号的轮胎进行码垛。

本发明的有益效果是：

机械手可沿横梁横向及纵向滑动，抓持部对轮胎进行抓持，以实现抓持部在四个自由度上的控制，可在有效空间内任意位置抓取轮胎，实现作业柔性，总体结构满足高刚性、高速度、精确定位控制要求，机械结构稳定、可靠，符合人体工程学设计，电气控制稳定、安全，满足自动分类和码垛的需求，减少了人工成本、劳动强度以及人工误操作的风险。

附图说明

图1是现有技术中轮胎输送线结构简图。

图2是本发明在实施例中的整体布局示意图。

图3是本发明的抓持部在实施例中的结构简图。

图4是本发明的升降组件在实施例中的正面结构简图。

图5是本发明的升降组件在实施例中的背面结构简图。

图6是本发明的升降组件在实施例中的侧面结构简图。

图7是本发明的定位机构的结构示意图。

附图中，1.定中装置；2.立柱；3.横梁；4.机械手；5.第一伺服电机；6.双节倍速机构；7.抓持部；8.检修平台；9.电控箱；12.手爪治具；15.固定节；16.活动节；17.倍速带；18.固定节直线导轨；19.横行支架；20.第二伺服电机；21.齿条；22.滚轮；23.活动节固定块；24.倍速带固定节；25.水平板；26.分拣平台；27.摆臂；28.旋转齿轮；29.轴；30.旋转杆；31.气缸旋转杆；32.气缸；36.自对中组件；37.大十字盘；39.气缸座；41.小十字盘；42.支撑轴；52.旋转杆；53.支撑杆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做详细说明。

分拣装置布置在动平衡均匀性检测线之后，主要用于对检测后的轮胎进行分类和码垛，其包括立柱2、横梁3、分拣平台26、机械手4、驱动机械手4沿横梁横向运动的第一伺服电机5，横梁3横跨在两个立柱2的上方，分拣平台26用于承载轮胎，上面设有定位机构，定位机构包括气缸32和定中装置1，气缸32动力输出端固定连杆结构，定中装置1一端固定在连杆结构上，另一端通过轴29与旋转齿轮28同轴连接；气缸32驱动与缸杆连接的气缸旋转杆31，带动与气缸旋转杆31铰接的旋转杆30，摆臂27固定在旋转杆30上，随之运动，驱动4个旋转齿轮28同步相向转动，从而带动摆臂27上的定中装置1转动，将直线运动转换为旋转齿轮28的旋转运动，从而带动定中装置1转动，完成对轮胎的定中处理；机械手4与横梁3滑动配合，包括用于抓持轮胎的抓持部，以及用于控制抓持部垂直移动的升降组件。

由于机械手4在码垛过程中，垂直移动距离较大，为了提高机械手4在垂直方向上的运动，本实施例将升降组件设计为一种双节倍速机构6（参见附图4、5和6），其结构是：升降组件整体固定在横行支架19上，包括固定节15、活动节16和第二伺服电机20，固定节15纵向套设倍速带17，该倍速带17是封闭的，固定节15相对倍速带17可滑动。固定节15嵌装在固定节直线导轨18上，该固定节直线导轨18可以固定在横行支架19上。固定节15与第二伺服电机20齿条齿轮式传动，可以将齿条21安装在固定节15的背面（活动节16一侧为正面），第二伺服电机20和以齿轮联动，该齿轮和齿条21配合，控制固定节15上下移动。固定节15正面的倍速带17与活动节16的一端通过活动节固定块23固定连接，倍速带17上下运动时，可以带动活动节16做相应动作。固定节15背面的倍速带17通过倍速带固定节24固定在横行支架19上。其动作过程是：第二伺服电机20启动，驱动固定节15向下运动，由于倍速带17固定在横行支架19上，导致倍速带17与固定节15之间发生相对滑动，即：固定节15正面的倍速带17以相同的速度相对固定节15向下滑动，这样固定在倍速带17上的活动节16也就以两倍于固定节15的速度运动（即：固定节15运动速度和倍速带17相对固定节15运动速度之和），实现快速升降。进一步改进，可以在固定节15上下端部分别设置滚轮22，避免倍速带17和固定节15之间因摩擦力过大，造成损坏。

升降组件的活动节16下端连接抓持部7，抓持部7用于抓持轮胎，本实施例中，该抓持部7采用气动式，包括驱动气缸、抓持轮胎的手爪治具12，驱动气缸通过螺栓连接在气缸座39上，驱动气缸的动力输出端通过自对中组件36与支撑轴42连接，支撑轴42上端套设大十字盘37，支撑轴42下端套设小十字盘41，旋转杆52的上端铰接在大十字盘37的外侧，支撑杆53上端铰接在旋转杆52的中部，下端铰接在小十字盘41的外侧，手爪治具12安装在旋转杆52的下端，驱动气缸的下部分和支撑轴42的上部分设有固定在一起的轴套。动作过程是：驱动气缸控制两个十字盘沿支承轴42上下移动，经旋转杆52和支撑杆53转换为手爪治具12的水平移动，从而可以对轮胎子口内部进行抓持控制。

同时，分拣装置配有检修平台8，方便人员对设备进行检修和维护保养工作。

电控箱9集成分拣装置需要的电器元件，保证自动化操作。

本发明还包括一种轮胎分拣方法，包括以下步骤：带有二维码的轮胎经扫描、输送至分拣平台；定中机构进行定中；扫描信息发送给可编程控制器，可编程控制器接收指令、并控制伺服电机驱动机械手滑动至目标位；机械手抓持、提升轮胎，伺服电机控制机械手滑动，对相同型号的轮胎进行码垛。

Claims (8)

1.一种轮胎分拣装置，包括支撑机构、分拣机构和动力机构，其特征在于：

支撑机构包括立柱、横跨在立柱上方的横梁、以及承载轮胎的分拣平台；

分拣机构包括机械手，机械手与横梁滑动配合，机械手包括用于抓持轮胎的抓持部，以及

用于控制抓持部垂直移动的升降组件；

动力机构包括驱动机械手沿横梁横向运动的第一动力装置；

第一动力装置采用伺服电机与减速机组成；

升降组件整体安装在与横梁配合的横行支座上，包括固定节、活动节和伺服电机，伺服电机驱动固定节与安装在横行支座上的直线导轨上下移动配合，固定节纵向套设倍速带，固定节一侧的倍速带固定在横行支座上，固定节另一侧的倍速带与活动节端部固定连接。

2.根据权利要求1所述轮胎分拣装置，其特征在于：轮胎分拣装置还包括固定在分拣平台上的定位机构。

3.根据权利要求2所述轮胎分拣装置，其特征在于：定位机构包括气缸和定中件，气缸动力输出端固定连杆结构，定中件一端固定在连杆结构上，另一端与齿轮轴接。

4.根据权利要求1-3任一所述轮胎分拣装置，其特征在于：抓持部包括驱动气缸、传动组件和抓持轮胎的手爪治具，驱动气缸动力输出端连接传动组件，传动组件连接手爪治具，将驱动气缸竖直伸缩运动转换为手爪治具水平开合。

5.根据权利要求4所述轮胎分拣装置，其特征在于：传动组件包括与驱动气缸缸杆连接的传递杆、套设于传递杆两端的十字盘、以及与十字盘铰接的连杆，手爪治具安装在一连杆上。

6.根据权利要求1-3任一所述轮胎分拣装置，其特征在于：固定节两端设有配合倍速带滑动的滚轮。

7.根据权利要求1-3任一所述轮胎分拣装置，其特征在于：固定节上固定齿条，伺服电机输出轴上安装齿轮，齿轮和齿条驱动配合。

8.采用如权利要求1-7任一所述轮胎分拣装置的轮胎分拣方法，其特征在于：包括以下步骤带有二维码的轮胎经扫描、输送至分拣平台；

定中机构进行定中；

扫描信息发送给可编程控制器，可编程控制器接收指令、并控制伺服电机驱动机械手滑动至目标位；

机械手抓持、提升轮胎，伺服电机控制机械手滑动，对相同型号的轮胎进行码垛。