CN103434850B - 轮胎搬运拆码垛系统及轮胎入库的码垛方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种轮胎搬运拆码垛系统，包括支撑机构、搬运机构和动力装置，支撑机构包括平行布置的第一纵梁与第二纵梁，以及用于支撑第一纵梁、第二纵梁的支撑立柱；搬运机构包括移动横梁、搬运机械手，移动横梁横跨第一纵梁与第二纵梁、并沿其纵向滑动配合，搬运机械手安装在移动横梁上、与移动横梁横向滑动配合，搬运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；动力装置包括用于驱动移动横梁纵向运动的纵向动力装置、以及驱动搬运机械手横向运动的横向动力装置，实现轮胎搬运、拆码垛的全自动化。

Description

轮胎搬运拆码垛系统及轮胎入库的码垛方法

技术领域

本发明属于车间用搬运机械领域，具体来说是一种轮胎搬运拆码垛系统及轮胎入库的码垛方法。

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。特别是在轮胎毛坯硫化后，需要将轮胎放置到系统中，进行修剪处理，然后输送至检测装置进行性能检测。由于系统要存放大量轮胎毛坯，为了节省面积，需要将轮胎毛坯进行码垛摆放。车间作业中有些是通过人工手动方式完成码垛，其效率较低，而且人员劳动强度大，造成人力成本高，特别是人工参与导致错误操作的几率相对较高。

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。由此可见，该方案仍然无法实现无人自动化搬运码垛，当轮胎毛坯数量较大，需要在较大面积的系统中码垛存放时，上述方案仍然需要高强度人力劳动，大大降低生产效率。另外，现有技术中也存在一些机械手可以用来搬运轮胎，但是其无法实现大空间、长距离灵活搬运码垛的功能。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种轮胎搬运拆码垛系统及轮胎入库的码垛方法，目的是实现轮胎搬运码垛的全自动化处理，在提高工作效率的基础上，充分利用系统的立体空间，扩大轮胎系统的存放容量。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种轮胎搬运拆码垛系统，包括支撑机构、搬运机构和动力装置，支撑机构包括平行布置的第一纵梁与第二纵梁，以及用于支撑第一纵梁、第二纵梁的支撑立柱；搬运机构包括移动横梁、搬运机械手，移动横梁横跨第一纵梁与第二纵梁、并沿其纵向滑动配合，搬运机械手安装在移动横梁上、与移动横梁横向滑动配合，搬运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；动力装置包括用于驱动移动横梁纵向运动的纵向动力装置、以及驱动搬运机械手横向运动的横向动力装置。

和现有技术相比，本发明根据轮胎生产工艺特点，结合轮胎码垛存放需求，即轮胎不仅需要在水平方向搬运摆放，还要将相同型号的轮胎进行码垛摆放，这样就需要一个能够控制轮胎水平移动和垂直移动的机构，为此，本发明设计一个同时满足上述需求的具有搬运和拆码垛功能的系统，其中，第一纵梁、第二纵梁以及支撑立柱构成系统整体骨架，移动横梁沿第一纵梁、第二纵梁在纵向方向滑动，搬运机械手沿移动横梁横向滑动，完成轮胎的水平搬运摆放；搬运机械手上的升降组件，实现轮胎在垂直方向上的移动，满足码垛的需求，采用本发明可以实现抓持部在六个自由度上的控制，最终完成轮胎在整个系统内各个位置的存放和码垛，避免人工搬运带来的劳动成本的增加、以及人工操作可能带来误操作的风险。

基于上述方案，本发明还做如下改进：

抓持部包括驱动气缸和抓持轮胎的治具，驱动气缸动力输出端固定连接杆，在连接杆与治具之间铰接有传动组件；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治具置于轮胎子口内部，通过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连接杆上下滑动，驱动传动组件控制抓持轮胎的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。

治具由立杆组成，立杆下方端部设有防止轮胎滑落的水平板；考虑到在系统中，需要将轮胎垛进行整体搬运，普通的治具无法实现整垛搬运功能，为此本发明将治具设置为由立杆组成，可以根据实际需求，确定立杆的长度，满足多个轮胎的抓持。

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。

纵向动力装置包括两个动力输出轴，两个动力输出轴分别与移动横梁的两端通过同步带驱动配合；移动横梁需要在动力装置的作用下沿纵梁移动，具体可以通过多种方式驱动，本发明在纵向动力装置上设置两个动力输出轴，同时对移动横梁两端进行同步驱动，保证移动横梁整体受力均匀、平稳滑动，本发明中动力装置通过同步带驱动移动横梁，较之用齿轮齿条传动更加灵活，传动速度快、成本低、而且维修方便。

纵向动力装置和横向动力装置均由伺服电机与减速机组成；考虑到私服控制具有精准性、灵活性等特点，本发明结合轮胎码垛的要求，纵向动力装置和横向动力装置分别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。

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，支撑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：轮胎从搬运机械手上脱落、或者系统某些高空部件脱落，为此本发明在系统周边设置防护网，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；为了保证支撑立柱方便安装在地面，特别在支撑立柱底部设置预埋件，提高了支撑立柱的牢固性。

本发明还包括一种轮胎入库的码垛方法，包括以下步骤带有二维码的轮胎经扫描、输送至系统入口；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移动横梁滑动至目标位；搬运机械手抓持、提升轮胎，伺服电机控制移动横梁滑动，对相同型号的轮胎进行码垛，完成一个码垛过程。

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。

附图中，1.移动横梁；2.第一纵梁；3.第二纵梁；4.搬运机械手；5.支撑立柱；6.第一伺服电机；7.防护网；8.电控箱；9.预埋件；10.驱动气缸；11.第一传动组件；12.治具；13.连接杆；14.第二传动组件；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。

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。

实施例：

本实施例中，系统布置在轮胎硫化生产线与检测生产线之间，主要用于对硫化后的轮胎进行暂存修正，其包括纵梁，即第一纵梁2和第二纵梁3，它们固定在支撑立柱5上，且第一纵梁2和第二纵梁3要平行布置，它们之间的间距以及距离地面的高度可以根据系统设计需求确定。第一纵梁2、第二纵梁3以及支撑立柱5构成系统骨架，为轮胎的水平搬运和纵向搬运提供支撑。

在第一纵梁2、第二纵梁3上横向设置移动横梁1，该移动横梁1与第一纵梁2、第二纵梁3之间设有滑动导轨，移动横梁1沿滑动导轨纵向滑动。为了方便描述，将移动横梁1与第一纵梁2的配合端称为第一端；移动横梁1与第二纵梁3配合端称为第二端。为了实现移动横梁1纵向滑动，在纵梁上设有驱动装置。考虑到移动横梁1跨度较大，为使其在纵梁上稳定滑动，最好是使驱动装置能够均匀的作用在移动横梁1的两端，而且保证两端的作用力基本相同。为此，本发明对第一伺服电机6跟移动横梁1之间的传动做了改进，构思是基于同一动力装置同步控制两个动力输出轴保证传动的均匀性，并结合系统的整体构架安装。具体是：第一伺服电机6安装在第二纵梁3的端部，并与减速机联动，减速机上设有两个动力输出轴，其中一个动力输出轴驱动移动横梁1的第二端，这时另一动力输出轴需要大跨度延伸至第一纵梁2上，再与移动横梁1的第一端驱动配合，由于另一动力输出轴的跨度较大，可以在第一纵梁2、第二纵梁3之间设置辅助横梁，其上安装若干轴承，用于支撑大跨度输出轴，保证其转动的稳定性能。两个输出轴可以通过齿条齿轮方式或同步带传动方式驱动移动横梁1，考虑到同步带具有灵活性、与伺服电机适配性好，本实施例中选择用同步带的方式驱动移动横梁1。

移动横梁1上安装有搬运机械手4，该搬运机械手4用于抓持、搬运轮胎，其在伺服电机的作用下、沿移动横梁1横向移动。搬运机械手4需要完成抓持、升降两种动作，为此搬运机械手4包括用于抓持轮胎的抓持部、以及控制抓持部垂直移动的升降组件。由于搬运机械手在码垛过程中，垂直移动距离较大，为了提高搬运机械手在垂直方向上的运动，本实施例将升降组件设计为一种双倍速机构（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，抓持部用于抓持轮胎，本实施例中，该抓持部采用气动式，包括驱动气缸10、抓持轮胎的治具12，驱动气缸10的动力输出端和一个连接杆13连接，连接杆13经过传动组件和治具12连接，控制治具12在水平方向上移动。动作过程是：驱动气缸10控制连接杆13上下移动，连接杆13上下移动的动作经传动组件转化为治具12的水平移动，从而可以对轮胎子口内部进行抓持控制。考虑到轮胎码垛后，需要成垛搬运，普通的治具无法实现对整垛抓持的功能，本发明进一步改进，将治具12设置为立杆式，其具有一定长度，具体可根据实际操作确定，由于立杆较长，设置第一传动组件11和第二传动组件14分别控制立杆的上下端，不仅实现成垛抓持，而且稳定性好；进一步改进，在立杆底部设置水平板25，水平板25可以对轮胎起到阻挡作用，避免轮胎过多发生滑落。

本发明还包括一种轮胎入库的码垛方法，包括以下步骤：带有二维码的轮胎经扫描、输送至系统入口；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移动横梁滑动至目标位；搬运机械手抓持、提升轮胎，伺服电机控制移动横梁滑动，对相同型号的轮胎进行码垛，完成一个码垛过程。

Claims (9)

1.一种轮胎搬运拆码垛系统，包括支撑机构、搬运机构和动力装置，其特征在于：

支撑机构包括平行布置的第一纵梁与第二纵梁，以及用于支撑第一纵梁、第二纵梁的支撑立柱；搬运机构包括移动横梁、搬运机械手，移动横梁横跨第一纵梁与第二纵梁、并沿其纵向滑动配合，搬运机械手安装在移动横梁上、与移动横梁横向滑动配合，搬运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；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；动力装置包括用于驱动移动横梁纵向运动的纵向动力装置、以及驱动搬运机械手横向运动的横向动力装置。

2.根据权利要求1所述轮胎搬运拆码垛系统，其特征在于：抓持部包括驱动气缸和抓持轮胎的治具，驱动气缸动力输出端固定连接杆，在连接杆与治具之间铰接有传动组件。

3.根据权利要求2所述轮胎搬运拆码垛系统，其特征在于：治具由立杆组成，立杆下方端部设有防止轮胎滑落的水平板。

4.根据权利要求1或2所述轮胎搬运拆码垛系统，其特征在于：纵向动力装置包括两个动力输出轴，两个动力输出轴分别与移动横梁的两端通过同步带驱动配合。

5.根据权利要求1或2所述轮胎搬运拆码垛系统，其特征在于：纵向动力装置和横向动力装置均由伺服电机与减速机组成。

6.根据权利要求1或2所述轮胎搬运拆码垛系统，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或2所述轮胎搬运拆码垛系统，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.根据权利要求7所述轮胎搬运拆码垛系统，其特征在于：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，支撑立柱底部设有用于将其固定在地面上的预埋件。

9.一种采用如权利要求1-8任一所述轮胎搬运拆码垛系统对轮胎入库的码垛方法，其特征在于：包括以下步骤

带有二维码的轮胎经扫描、输送至系统入口；

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移动横梁滑动至目标位；

搬运机械手抓持、提升轮胎，伺服电机控制移动横梁滑动，对相同型号的轮胎进行码垛，完成一个码垛过程。