CN103832840A - 砖坯码放机械手系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种砖坯码放机械手系统及控制方法，将砖坯抓取机械手和砖坯码放机械手通过龙门架基础集成为一个统一的连接体，砖坯抓取机械手抓取后马上由砖坯码放机械手进行后续的转移搬运，动作连贯性增强，大幅提高工作效率和两个工序间的节拍匹配问题，整个小机械手的提升和摆动装置整合在一个封闭的筒形结构中，结构简单、体积小且外形美观，同时方便倒悬安装；大机械手通过两侧的X向导轨和Y向导轨形成双侧支撑，避免了传统码放机械手采用单立柱悬臂结构，受力不均，导致轨道偏磨的问题；两套机械手都采用倒悬安装，且均利用龙门架空间内的闲置空间，空间利用率高，不妨碍操作。

Description

砖坯码放机械手系统及控制方法

技术领域

本发明涉及一种建筑材料制造行业的码放装置，尤其涉及一种砖坯码放装置及方法，其直接同旋转式八模制砖机配套使用，达到替代传统人工取、放砖坯的作业方式，实现砖厂自动化作业的目的。

背景技术

目前许多砖厂采用人力配合砖机进行砖坯码放，劳动强度非常大，工作环境恶劣；同时，人工码放不均匀，透气性差，导致蒸砖坯时砖坯受热不均、生熟不一，导致成砖质量不稳定。

也存在一些砖坯自动码放装置，使用机械手抓取砖坯进行码放，取代人工劳动。然而，其砖坯抓取机械手采用2级齿轮传动并采用坐地安装结构，这样会导致机械手系统体积庞大、重复定位精度低、产生动作偏差，出现砖坯码放不匀，弄破砖坯等问题。同时，坐地固定安装结构占用本来就狭小的砖机、轨道空间，很难同不同高度专机匹配，安装复杂困难，兼容性差，外形臃肿难看。而且，现有的码放机械手采用的是单立柱悬臂结构，受力不均，会导致轨道偏磨，密封破坏，故障率高，维修、保养困难，影响生产效率，大大增加使用成本；后期导致运行精度丧失，漏油等问题，缩短使用寿命。控制系统多采用通用PLC控制，程序动作比较僵硬，维修换件成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种不占据砖机有限操作空间的结构紧凑的砖坯码放设备及控制方法，能达到码放精度高、故障率低、噪音小、控制稳定的技术效果，同时还能实现可视化操作。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种砖坯码放机械手系统，其特征在于：砖坯码放机械手系统与制砖机配合设置，使得机械手系统能够由制砖机抓取砖坯并进行码放；所述的砖坯码放机械手系统包括龙门架、倒悬设置在龙门架上的小机械手和大机械手；在龙门架下方的地面上还设置有皮带输送机，皮带输送机的传送面高度与制砖机的高度相近；小机械手和大机械手分别动作而与皮带输送机对接，使得小机械手由制砖机抓取的砖坯能够放置到皮带输送机上按块排列，在皮带输送机上砖坯排满设定队列长度时，所述大机械手将砖坯队列整体抓取后放置于砖坯运输小车上；

在龙门架顶面上，设置两个平行的Y向直线导轨和两个平行的X向直线导轨；大机械手主体设置在X向直线导轨和Y向直线导轨上，且能分别沿X向直线导轨和 Y向直线导轨移动；大机械手竖直设置于龙门架上，上部为由大机械手主体往上突出于龙门架顶面的Z向直线导轨，大机械手主体能沿Z向直线导轨升降运动；大机械手下部为由大机械手主体往下设置的开口朝下的夹持端，夹持端包括矩形骨架和连接在矩形骨架上沿Y轴对向设置的两侧夹板；两侧夹板的长度大于皮带输送机上设定砖坯队列的整体长度；两侧夹板连接夹板气缸并由夹板气缸控制两侧夹板沿Y向开合运动；

小机械手倒悬固定于龙门架沿Y向设置的一侧横梁上，该横梁靠近制砖机；小机械手主体由上至下分为竖直筒体、水平旋转臂、水平旋转臂末端底面上的夹持装置；竖直筒体分为上下两截，下截部分的传动外壳中设置一个伺服电机、丝杆机构，该伺服电机与与滚珠丝杠顶部固接，滚珠丝杠与外部的套筒丝母配合，套筒丝母固定在外部的花键轴中心内，传动外壳中间隔设置花键套，花键轴与外围套设的花键套相配合；当该一个伺服电机驱动时，丝杆机构带动水平旋转臂升降运动；上截部分，筒体的壳体中包含另一个伺服电机，该另一个伺服电机与下截的传动外壳连接，传动外壳底部与水平旋转臂头端连接；传动外壳底部的水平托盘通过轴承与花键套旋转配合，使得水平旋转臂能够在该另一个伺服电机控制下由制砖机的出砖工位到皮带传送机的接砖工位之间往返做90度旋转摆动；水平旋转臂的头端设置第三个伺服电机，该第三个伺服电机与水平旋转臂末端的夹持装置连接，使得夹持装置能够在水平旋转臂旋转摆动的同时绕X轴旋转90度；所述夹持装置包括两个沿X轴方向对向设置的夹持板，各侧夹持板均由气缸驱动；各气缸和夹板气缸控制端均与电磁阀连通。

上述技术方案中，大机械手夹持端两侧夹板通过铰链连接在矩形骨架底部。

上述技术方案中，小机械手两侧夹持板内侧、以及大机械手两侧夹板内侧均设置弹性体。

上述技术方案中，大机械手夹持端两侧夹板中，一侧夹板为截面为Z型夹板，另一侧夹板为板形夹板；相对应的，Z型夹板内侧的弹性体为与截面形状配合的平厚状，板形夹板内侧弹性体为薄齿形。

上述技术方案中，防尘罩设置在矩形骨架的顶部并包覆两侧夹板。

上述技术方案中，Z向直线导轨外围设置用于防尘的风琴罩；大机械手主体上设置X向伺服电机、Y向伺服电机、Z向伺服电机分别驱动大机械手主体沿三个对应方向的直线导轨滑动；其中， Z向伺服电机通过同步带驱动蜗轮蜗杆减速机输出端的齿轮带动齿条，齿轮齿条输出端与大机械手主体连接，从而带动大机械手主体及下端夹持端整体沿Z向直线导轨升降运动。

上述技术方案中，皮带输送机采用两根皮带平行设置，中间留空隙，皮带采用氯丁橡胶基底，上涂覆防滑软胶；皮带底下加承重托板；皮带输送机主动轮采用同步轮，从动轮采用光轮结构；皮带下延设置Z型加弧形防护罩，并在皮带输送机一端设置防砂刮板。

上述技术方案中，龙门架下方沿Y轴方向设置砖坯运输小车轨道，砖坯运输小车轨道由皮带传送机设置处延伸到龙门架外部，砖坯运输小车设置在轨道上并沿轨道往返运行。

上述技术方案中，龙门架包括四个立柱、和立柱顶部的矩形框架梁。

上述技术方案中，小机械手筒体外壳采用长圆筒形封闭结构，各伺服电机、传动部件、执行部件全部置于筒体内机油里面。

上述技术方案中，还包括小机械手控制单元、大机械手控制单元和触摸屏，分别置于三个控制箱内并固定在龙门架上；所述小机械手控制单元置于小机械手控制箱内，所述大机械手控制单元置于所述大机械手控制箱内，所述触摸屏置于操作箱内，所述操作箱布置在所述龙门架的侧面并且同制砖机控制箱同侧。 

作为本发明的优选改进，小机械手控制单元置于小机械手控制箱内，其包括电源、变压器、手主控板和至少2个小手伺服驱动器，手主控板向伺服驱动器发送指令，各小手伺服驱动器驱动小机械手三个伺服电机协同或轮流动作，手主控板能够向小机械手的电磁阀发送控制信号，该电磁阀用于控制小机械手手臂的各气缸；

所述大机械手控制单元置于所述大机械手控制箱内，包括框架主控板和至少3个大手伺服驱动器，所述框架主控板与所述小机械手控制单元的所述手主控板通信连接，所述框架主控板向所述至少3个大手伺服驱动器发送指令，各大手伺服驱动器驱动三个方向的伺服电机协同或轮流动作，所述框架主控板能够向所述大机械手的电磁阀发送控制信号，所述大机械手的电磁阀用于控制所述大机械手的多个夹板气缸。

作为本发明的优选改进，小机械手控制单元的手主控板以及大机械手的框架主控板的控制器采用75MIPS的高性能CPU，采用嵌入式ARM系统。

作为本发明的优选改进，所述触摸屏置于操作箱内，并分别与大机械手控制箱、小机械手控制箱内的框架主控板和手主控板连接，能够显示小机械手、大机械手的运行状态，辅以功能齐全的菜单选项和操作提示图片，同时能够通过该触摸屏对小机械手、大机械手进行操作。

采用上述系统进行砖坯抓取和码放的控制方法，包括如下步骤：

1）启动制砖机，本砖坯码放机械手系统同步启动；小机械手夹持装置初始位于皮带输送机上方接砖工位；大机械手初始位置远离皮带运输机，并位于砖坯运输小车和皮带运输机之间的运行轨迹上；

2）制砖机进行制砖，在制砖机出砖的同时制砖机间歇停留；与此同时，小机械手末端夹持装置同步从皮带输送机上方旋转摆动至制砖机出砖位上方，并下降后抓取砖坯后提升，之后摆动和翻转返回至皮带输送机上方接砖工位，释放砖块在皮带输送机上后，小机械手再次摆动运行至制砖机出砖位上方，完成一个工作循环； 

3）皮带运输机的皮带向背离制砖机的方向移动，留置出下一个空闲接砖工位；

4）重复步骤2）-3），直至皮带运输机的皮带上的砖坯依次排满设定长度的整个砖坯队列；

5）在步骤4）中砖坯即将排满设定长度的整个砖坯队列时，大机械手向皮带输送机移动；当皮带输送机上砖坯排满设定长度的整个砖坯队列时，大机械手移动至皮带输送机上方并正对整个砖坯队列，之后，大机械手下降抓取整个砖坯队列后提升，然后送至龙门架下等待的砖坯运输小车上码放；然后，大机械手提升回到初始位置，完成大机械手的一个工作循环；

6）大机械手、小机械手按照步骤2）-5)的过程周而复始工作；当砖坯运输小车达到预设的砖坯层数和数量时，制砖机及本砖坯码放机械手系统自动停止作业；满载砖坯运输小车被推走；待空置的砖坯运输小车到达工作位置后，制砖机及本本砖坯码放机械手系统自动启动，恢复正常工作；如此不断循环。

上述步骤2）中，小机械手工作时按以下动作进行：小机械手水平旋转臂带动夹持装置，同步从皮带输送机上方位置绕竖直方向摆动90度运行至制砖机出砖位上方，之后水平旋转臂带动夹持装置下降抓取砖坯；抓取砖坯后的夹持装置随水平旋转臂绕水平旋转臂自身轴线翻转90度，翻转同时，水平旋转臂摆动返回至皮带输送机上方的接砖工位，然后夹持装置释放砖坯将砖坯放置在皮带输送机上，之后小机械手水平旋转臂再次摆动运行至制砖机出砖位上方，完成一个工作循环；在此过程中，位置探测装置随时检测水平旋转臂的摆动位置是否达到设定要求。

与现有技术相比，本发明砖坯码放机械手系统的有益效果为：

变革传统观念中抓取砖坯采用坐地安装机械手，码放砖坯采用单立柱悬臂机械手的分离式结构，将砖坯抓取机械手（小机械手）和砖坯码放机械手（大机械手）通过龙门架基础集成为一个统一的连接体，砖坯抓取机械手抓取后马上由砖坯码放机械手进行后续的转移搬运，动作连贯性增强，大幅提高工作效率和两个工序间的节拍匹配问题，实现了1+1大于2的效果；

其次，集成系统各功能部件采用龙门架基础连接成一个统一体，基础稳固，系统振动小；大机械手通过两侧的X向导轨和Y向导轨形成双侧支撑，避免了传统码放机械手采用单立柱悬臂结构，受力不均，导致轨道偏磨的问题；小机械手采用水平抱箍和垂直抱箍的倒悬安装，调整极为方便，即使砖坯规格造成制砖机有所调整，也不需要对小机械手做任何调整，克服了传统的坐地安装结构无法与不同高度制砖机匹配的问题，兼容性好；同时，两套机械手都采用倒悬安装，且均利用龙门架空间内的闲置空间， 空间利用率高，不妨碍操作。

再次，整个小机械手的提升和摆动装置整合在一个封闭的筒形结构中，结构简单、体积小且外形美观，同时方便倒悬安装；运动部件全部置于筒体内的机油里面润滑充分，磨损小，故障率低。 

皮带输送机采用氯丁橡胶表面覆防滑软胶，底下加承重托板，基本无噪音，运行柔和、平稳，有缓冲，不破坏砖坯；砖坯破损残留很方便排放；寿命长，能耗低。

控制器采用最新的嵌入式ARM系统，75MIPS的高性能CPU，比市面同类产品广泛采用的通用PLC处理速度上高出6-7倍以上。控制系统采用伺服控制器控制伺服电机，运行平稳、重复定位精度高，克服了通用PLC控制时动作比较僵硬，维修换件成本高的缺陷。

人机信息交换方面采用大屏幕全彩触摸屏，辅以功能齐全的菜单选项和操作提示图片，界面简洁直观，操作简单方便。

附图说明

图1为本发明砖坯码放机械手系统的正视图；

图2为图1的左视图；

图3为图1的俯视图；

图4为本发明大机械手部分结构示意图；

图5为本发明大机械手夹持端结构示意图；

图6为本发明小机械手结构示意图；

图7为本发明控制电路原理框图。

附图中，各附图标记如下：

1、龙门架；2、操作箱；3、X向直线导轨；4、Z向直线导轨；5、Y向直线导轨；6、小机械手控制单元；7、大机械手；8、砖坯运输小车；9、小机械手；10、制砖机；11、皮带输送机；12、侧梁；13、立柱，14、横梁，15、轨道；7.1、防尘罩；7.2、铰链；7.3、Z型夹板；7.4、第一弹性体；7.5、第二弹性体；7.6、板形夹板；7.7、夹板气缸；7.8、限位装置；7.9、活动连杆；7.10、矩形骨架；7.11、大机械手控制单元； 9.1、夹持板；9.2、夹持板气缸；9.3、传动外壳；9.4、花键轴；9.5、花键套；9.6、滚珠丝杠；9.7、丝母；9.8、伺服电机；9.9、位置探测装置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本发明所附权利要求所限定的范围。

如图1-7所示，根据本发明实施的砖坯码放机械手系统，包括龙门架1、倒悬设置在龙门架1上的小机械手9和大机械手7；在龙门架1下方的地面上还设置有皮带输送机11，皮带输送机11分别与小机械手9和大机械手7对接，用于接收由小机械手9按块抓取的砖坯并使砖坯随皮带输送机11移动而在皮带上排成砖坯队列，当砖坯队列到设定量后，由大机械手7移动并将砖坯队列整体抓取到砖坯运输小车8上。

其中，龙门架1包括四个立柱13、和立柱13顶部的矩形框架梁（两个侧梁12和两个横梁14）。在龙门架1顶面上，与两横梁14平行的设置两个平行的Y向直线导轨5，且与两侧梁12平行的设置两个平行的X向直线导轨3；大机械手7主体设置在X向直线导轨3和Y向直线导轨上，且能带动大机械手7分别沿X向直线导轨3和 Y向直线导轨5移动；大机械手7夹持端开口朝下设置，且夹持端的矩形骨架7.10通过螺钉固定在大机械手7主体的底面；两侧夹板(Z型夹板7.3、板形夹板7.6)沿Y轴方向对向设置，且通过铰链7.2连接在矩形骨架7.10底部；两侧夹板的长度大于皮带输送机11上设定砖坯队列的整体长度；两侧夹板连接水平设置的夹板气缸7.7并由夹板气缸7.7控制沿Y向开合运动；顶部防尘罩7.1设置在矩形骨架7.10的顶部并包覆两侧夹板；两侧夹板内侧均设置弹性体（平厚状第一弹性体7.4、薄齿形第二弹性体7.5）。大机械手控制单元7.11设置在龙门架1上，用于控制大机械手7的XYZ三个方向移动及开合动作；沿竖直方向，大机械手7上端为Z向直线导轨4，Z向直线导轨4从大机械手7主体往上竖直设置；Z向直线导轨外围设置竖直风琴罩4.1用于防尘。X向直线导轨3的下方设置X向导轨支撑管3.1。Z向直线导轨固定在Z向导轨支撑管4.2上，大机械手7主体由齿轮齿条驱动沿Z向直线导轨做升降运动。大机械手7由伺服电机精确控制，实现X/Y/Z三轴方向准确移动，满足大机械手7夹持砖坯送往砖坯运输小车上码放的控制要求。

优选的，大机械手7采用由电磁阀控制的多夹板气缸7.7联动的整体夹板结构，内置弹性体，并用限位装置7.8控制夹板气缸7.7位移，保证夹紧可靠同时砖坯也不破损。

龙门架1下方沿Y轴方向设置砖坯运输小车轨道15并由皮带传送机11设置处延伸到龙门架1外部，砖坯运输小车8设置在轨道15上。

小机械手9主体由上至下分为竖直筒体、水平旋转臂、水平旋转臂端头底面上的夹持装置。竖直筒体分为上下两截，下截的传动外壳9.3中设置一个伺服电机9.8，该伺服电机9.8与滚珠丝杠9.6顶部固接，滚珠丝杠9.6与外部的套筒丝母9.7配合，套筒丝母9.7固定在外部的花键轴9.4中心内，传动外壳9.3中间隔设置花键套9.5， 花键轴9.4与外围套设的花键套9.5相配合；由此，当该伺服电机9.8驱动时，下截筒体带动水平旋转臂升降运动；上截筒体中，筒体壳体中包含另一个伺服电机9.8，该另一个伺服电机8与下截的传动外壳3连接，传动外壳3底部的铜套法兰通过轴承与花键套9.5旋转配合，由此通过该另一个伺服电机9.8控制下端水平旋转臂的绕Z轴的旋转，使得水平旋转臂能够在制砖机8的出砖工位与皮带传送机11的接砖工位之间往返做90度左右旋转运动。

水平旋转臂的头端设置第三个伺服电机9.8，该第三个伺服电机9.8与水平旋转臂端头的夹持装置连接，用于控制夹持装置绕X轴旋转，夹持装置将砖坯由制砖机8夹持后旋转90度再放置到皮带传送机11的皮带接砖工位上。水平旋转臂端头底面上的夹持装置包括两个沿X轴方向对向设置的夹持板9.1，夹持板9.1各由一个气缸9.2驱动。夹持板9.1优选的加设弹性体，避免夹持时磨损而破坏砖坯。

小机械手9使用水平抱箍和垂直抱箍倒悬安装于龙门架1沿Y向设置的一侧横梁14上，该横梁14靠近制砖机10（优选八模制砖机，一般六模到八模均可）。

采用水平抱箍和垂直抱箍固定小机械手9稳定可靠，如需调节其位置，只需松开抱箍，在X、Z轴方向移动就能实现同砖机位置的适应性调节，简单快捷。皮带输送机11安装在龙门架1下方，靠近小机械手9的竖直筒体，且在皮带输送机11接砖工位，皮带输送机11与小机械手9夹持装置上下对应。皮带输送机11的传送面高度与制砖机10的高度相近。小机械手9的夹持板9.1的下沿距离制砖机10的机台面设定距离（本实施例为约2mm，具体根据制砖机高度可以进行兼容性调整。）

皮带输送机11具有可调支撑脚，通过改变安装位置和可调支撑脚实现X/Y/Z三个方向的调节，使得小机械手9能够放置砖坯以及大机械手7能够夹持整排砖坯。

小机械手9竖直筒体采用长筒形结构，小机械手的提升和往复摆动机构设置在筒内，运动部件均置于轻机油环境中运行，运行平稳，噪音低。配置两台带精密行星减速箱的伺服电机分别控制小机械手9提升和往复摆动动作；小机械手9水平旋转臂采用轻薄的钣金结构，内置2只由电磁阀控制的微型气缸9.2及1台翻转伺服电机9.8，共同实现手臂的抓取和翻转动作。因此，小机械手9可实现从砖机上取砖坯送往皮带输送机11作业所需的三轴联动动作；小机械手9肘关节纤细的长筒形结构为倒悬式装配结构提供了便利。

上述各单元按功能设置在龙门架1合适的位置上，整个骨架以四立柱式的龙门结构为基础，工作时砖坯运输小车8和皮带输送机11置于龙门架1围起的一个安全空间内，龙门架1结构稳定，因此系统运行振动小。同时小机械手9使用倒悬式安装，节省了空间。控制系统根据设定的流程以及传感器的反馈信息，控制小机械手9、大机械手7的动作。

制砖机10与小机械手9的配合动作及对接结构如下：各砖模（本实施例为8个砖模）均布在工作盘（一个大圆盘）的同一个圆周上，且砖模中心相交于一点形成八个工位；其中，一个工位为进料工位，一个工位为压砖工位，进料工位和压砖工位中间间隔一个工位，还有一个工位为出砖工位，其余为循环预备工位。工作时，制砖机10由曲轴连杆机构同时驱动压砖的活塞机构和转盘的下方的棘轮机构，从而使得工作盘间歇运动形成固定工作周期，实现整个制砖流程的自动化作业。在每一个工作周期，工作盘旋转一个工位，压砖位活塞动作一次，压砖一块，同时工作盘由出砖位出砖一块，该出砖在工作盘工作面上短暂停留，直到小机械手9同步运行到出砖工位取走该出砖后进入下一工作周期。小机械手9取砖后到下次取砖间的工作时间不大于制砖机10的工作周期间隔。在砖坯码放时，小机械手9从制砖机10上取砖，送至皮带输送机11上，皮带输送机11同小机械手9协同，每放置1块砖，皮带输送机11向前移动一块砖距离；皮带输送机11上聚集到设定数量的砖坯后，由大机械手7夹持送到砖坯运输小车8上，按控制策略设定的层数、数量码放并按控制策略实现循环作业的全自动系统解决方案，从而达到替代人工，减轻工人劳动强度，改善作业环节，节能降耗，提高产品质量之目的。

作为本发明的优选改进，小机械手9肘筒体外壳采用长筒形结构，圆筒直径Φ约165mm，（根据空间布置情况直径在165-180mm均可）,长度约450mm（根据空间布置情况长度在450-650mm均可）；运动部件全部置于机油里面，体积小且简单，方便倒悬安装。

皮带输送机11采用两根皮带平行设置，中间留100mm的空隙（根据砖块大小调整可以在100-150mm之间），保证残砂顺利排放，皮带采用氯丁橡胶基底，上涂覆3mm防滑软胶，例如阻尼红胶层，既保持砖坯在带上不发生位移，同时防滑软胶的弹性保持对砖坯进行保护，底下加承重托板；主动轮采用同步轮，从动轮采用光轮结构，保证同步；皮带下延设置Z型加弧形防护罩，并在皮带输送机11一端设置防砂刮板，确保皮带始终保持洁净。

控制系统包括小机械手控制单元6、大机械手控制单元7.11和触摸屏，如图1-6所示，其分别置于三个控制箱内并固定在龙门架1上。小机械手控制单元6置于小机械手控制箱内，其包括电源，变压器、手主控板和至少2个伺服驱动器，手主控板向伺服驱动器发送指令，各伺服驱动器驱动电机协同或轮流动作，手主控板可向小机械手的电磁阀发送控制信号，该电磁阀用于控制小机械手手臂的气缸。手主控板还可向报警灯发送信号。大机械手控制单元7.11置于大机械手控制箱内，包括框架主控板和至少3个伺服驱动器，该框架主控板与小机械手控制单元的手主控板通信连接，框架主控板向该至少3个伺服驱动器发送指令，各伺服驱动器驱动电机协同或轮流动作，框架主控板可向大机械手的多个电磁阀发送控制信号，该多个电磁阀用于控制大机械手的整体夹板结构的多个夹板气缸7.7。

优选的，小机械手控制单元的手主控板以及大机械手的框架主控板的控制器采用75MIPS的高性能CPU，采用嵌入式ARM系统，比市面同类产品广泛采用的通用PLC处理速度上高出6-7倍以上。

触摸屏置于操作箱2内，并与大、小机械手控制箱内的各主控板连接，可以显示小机械手9、大机械手7的运行状态。触摸屏使用全彩触摸屏，辅以功能齐全的菜单选项和操作提示图片，可以对小机械手9、大机械手7进行操作。操作箱2布置在龙门架1的侧面并且同制砖机10控制箱同侧，便于综合控制。

控制系统还包括传感器。传感器包括制砖机10工作盘下部安装的光电接近开关，其获取制砖机10的工作周期并传送至小机械手控制箱内的手主控板，经手主控板处理后，手主控板发送方向及脉冲指令（包含步速信息，步数信息）给小机械手控制单元的伺服电机驱动器，伺服驱动器依据该指令及内部设定参数做出响应，驱动电机做出相应动作，伺服电机内部编码器反馈当前电机状态给驱动器，驱动器将自动修正输出，达到精确控制的目的。传感器还包括其他电磁探头和/或光电探头，这些探头反馈机械部件或运动部件当前位置状态信号，并将这些信号传送给小机械手控制箱内的手主控板和大机械手控制箱内的框主控板，所述主控板依据这些位置状态信号判定机械部件或运动部件的运动状态，再根据已存储相关信息，判断是否正常，或发出下一步动作信号。

本发明的工作步骤如下：

1）启动制砖机10，本砖坯码放装置同步启动；小机械手9夹持装置初始位于皮带输送机上方接砖工位；大机械手7初始位置远离皮带运输机11，并位于砖坯运输小车8和皮带运输机11之间的运行轨迹上；

2）制砖机10进行制砖，在制砖机10出砖的同时制砖机10间歇停留；与此同时，小机械手9末端同步从皮带输送机11上方旋转摆动至制砖机10出砖位上方，并下降后抓取砖坯后提升，之后摆动返回至皮带输送机11上方接砖工位，释放砖块在皮带输送机11上后，小机械手9再次摆动运行至制砖机10出砖位上方，完成一个工作循环； 

3）皮带运输机11的皮带向背离制砖机10的方向移动，留置出下一个空闲接砖工位；

4）重复步骤2）-3），直至皮带运输机11的皮带上的砖坯依次排满设定长度的整个砖坯队列；

5）在步骤4）中砖坯即将排满设定长度的整个砖坯队列时，大机械手7向皮带输送机11移动；当皮带输送机11上砖坯排满设定长度的整个砖坯队列时，大机械手7移动至皮带输送机11上方并正对整个砖坯队列，之后，大机械手7下降抓取整个砖坯队列后提升，然后送至龙门架1下等待的砖坯运输小车8上码放，之后大机械手7提升回到初始位置，完成大机械手7的一个工作循环。

6）大机械手7、小机械手9按照步骤2）-5)的过程周而复始工作；当砖坯运输小车8达到预设的砖坯层数和数量时，制砖机10及本砖坯码放装置自动停止作业；满载砖坯运输小车8被推走；待空置的砖坯运输小车返回到达工作位置后，制砖机10及本砖坯码放装置自动启动，恢复正常工作；如此不断循环。

上述步骤2）中，小机械手9工作时按以下动作进行：小机械手9水平旋转臂带动夹持装置，同步从皮带输送机11上方位置绕竖直方向摆动90度运行至制砖机10出砖位上方，之后水平旋转臂带动夹持装置下降抓取砖坯；抓取砖坯后的夹持装置随水平旋转臂绕水平旋转臂自身轴线翻转90度，翻转同时，水平旋转臂摆动返回至皮带输送机11上方的接砖工位，然后夹持装置释放砖坯将砖坯放置在皮带输送机11上，之后小机械手9水平旋转臂再次摆动运行至制砖机10出砖位上方，完成一个工作循环。在此过程中，位置探测装置9.9随时检测水平旋转臂的摆动位置是否达到设定要求。

上文具体实施方式和附图仅为本发明之常用实施例。显然，在不脱离权利要求书所界定的本发明精神和发明范围的前提下可以有各种增补、修改和替换。本领域技术人员应该理解，本发明在实际应用中可根据具体的环境和工作要求在不背离发明准则的前提下在形式、结构、布局、比例、材料、元素、组件及其它方面有所变化。因此，在此披露之实施例仅用于说明而非限制，本发明之范围由后附权利要求及其合法等同物界定，而不限于此前之描述。

Claims (10)

1.一种砖坯码放机械手系统，其特征在于：砖坯码放机械手系统与制砖机配合设置，使得机械手系统能够由制砖机抓取砖坯并进行码放；所述的砖坯码放机械手系统包括龙门架、倒悬设置在龙门架上的小机械手和大机械手；在龙门架下方的地面上还设置有皮带输送机，皮带输送机的传送面高度与制砖机的高度相近；小机械手和大机械手分别动作而与皮带输送机对接，使得小机械手由制砖机抓取的砖坯能够放置到皮带输送机上按块排列，在皮带输送机上砖坯排满设定队列长度时，所述大机械手将砖坯队列整体抓取后放置于砖坯运输小车上；

在龙门架顶面上，设置两个平行的Y向直线导轨和两个平行的X向直线导轨；大机械手主体设置在X向直线导轨和Y向直线导轨上，且能分别沿X向直线导轨和 Y向直线导轨移动；大机械手竖直设置于龙门架上，上部为由大机械手主体往上突出于龙门架顶面的Z向直线导轨，大机械手主体能沿Z向直线导轨升降运动；大机械手下部为由大机械手主体往下设置的开口朝下的夹持端，夹持端包括矩形骨架和连接在矩形骨架上沿Y轴对向设置的两侧夹板；两侧夹板的长度大于皮带输送机上设定砖坯队列的整体长度；两侧夹板连接夹板气缸并由夹板气缸控制两侧夹板沿Y向开合运动；

小机械手倒悬固定于龙门架沿Y向设置的一侧横梁上，该横梁靠近制砖机；小机械手主体由上至下分为竖直筒体、水平旋转臂、水平旋转臂末端底面上的夹持装置；竖直筒体分为上下两截，下截部分的传动外壳中设置一个伺服电机、丝杆机构，该伺服电机与与滚珠丝杠顶部固接，滚珠丝杠与外部的套筒丝母配合，套筒丝母固定在外部的花键轴中心内，传动外壳中间隔设置花键套，花键轴与外围套设的花键套相配合；当该一个伺服电机驱动时，丝杆机构带动水平旋转臂升降运动；上截部分，筒体的壳体中包含另一个伺服电机，该另一个伺服电机与下截的传动外壳连接，传动外壳底部与水平旋转臂头端连接；传动外壳底部的水平托盘通过轴承与花键套旋转配合，使得水平旋转臂能够在该另一个伺服电机控制下由制砖机的出砖工位到皮带传送机的接砖工位之间往返做90度旋转摆动；水平旋转臂的头端设置第三个伺服电机，该第三个伺服电机与水平旋转臂末端的夹持装置连接，使得夹持装置能够在水平旋转臂旋转摆动的同时绕X轴旋转90度；所述夹持装置包括两个沿X轴方向对向设置的夹持板，各侧夹持板均由气缸驱动；各气缸和夹板气缸控制端均与电磁阀连通。

2.根据权利要求1所述的砖坯码放机械手系统，其特征在于：大机械手夹持端两侧夹板通过铰链连接在矩形骨架底部。

3.根据权利要求1或2所述的砖坯码放机械手系统，其特征在于：小机械手两侧夹持板内侧、以及大机械手两侧夹板内侧均设置弹性体。

4.根据权利要求3所述的砖坯码放机械手系统，其特征在于：大机械手夹持端两侧夹板中，一侧夹板为截面为Z型夹板，另一侧夹板为板形夹板；相对应的，Z型夹板内侧的弹性体为与截面形状配合的平厚状，板形夹板内侧弹性体为薄齿形；还设置一个防尘罩，防尘罩设置在大机械手矩形骨架的顶部并包覆两侧夹板。

5.根据权利要求1或2或4所述的砖坯码放机械手系统，其特征在于：Z向直线导轨外围还设置用于防尘的风琴罩；大机械手主体上设置X向伺服电机、Y向伺服电机、Z向伺服电机分别驱动大机械手主体沿三个对应方向的直线导轨滑动；其中， Z向伺服电机通过同步带驱动蜗轮蜗杆减速机输出端的齿轮带动齿条，齿轮齿条输出端与大机械手主体连接，从而带动大机械手主体及下端夹持端整体沿Z向直线导轨升降运动。

6.根据权利要求1或2或4所述的砖坯码放机械手系统，其特征在于：皮带输送机采用两根皮带平行设置，中间留空隙，皮带采用氯丁橡胶基底，上涂覆防滑软胶；皮带底下加承重托板；皮带输送机主动轮采用同步轮，从动轮采用光轮结构；皮带下延设置Z型加弧形防护罩，并在皮带输送机一端设置防砂刮板。

7.根据权利要求1或2或4所述的砖坯码放机械手系统，其特征在于：龙门架下方沿Y轴方向设置砖坯运输小车轨道，砖坯运输小车轨道由皮带传送机设置处延伸到龙门架外部，砖坯运输小车设置在轨道上并沿轨道往返运行。

8.根据权利要求1或2或4或6所述的砖坯码放机械手系统，其特征在于：还包括小机械手控制单元、大机械手控制单元和触摸屏，分别置于三个控制箱内并固定在龙门架上；所述小机械手控制单元置于小机械手控制箱内，所述大机械手控制单元置于所述大机械手控制箱内，所述触摸屏置于操作箱内，所述操作箱布置在所述龙门架的侧面并且同制砖机控制箱同侧；

小机械手控制单元包括电源、变压器、手主控板和至少2个小手伺服驱动器，手主控板向伺服驱动器发送指令，各小手伺服驱动器驱动小机械手三个伺服电机协同或轮流动作，手主控板能够向小机械手的电磁阀发送控制信号，该电磁阀用于控制小机械手手臂的各气缸；

所述大机械手控制单元包括框架主控板和至少3个大手伺服驱动器，所述框架主控板与所述小机械手控制单元的所述手主控板通信连接，所述框架主控板向所述至少3个大手伺服驱动器发送指令，各大手伺服驱动器驱动三个方向的伺服电机协同或轮流动作，所述框架主控板能够向所述大机械手的电磁阀发送控制信号，所述大机械手的电磁阀用于控制所述大机械手的多个夹板气缸；所述触摸屏分别与大机械手控制箱、小机械手控制箱内的框架主控板和手主控板连接，能够显示小机械手、大机械手的运行状态，辅以功能齐全的菜单选项和操作提示图片，同时能够通过该触摸屏对小机械手、大机械手进行操作。

9.一种采用权利要求1-8之一所述砖坯码放机械手系统的砖坯抓取和码放控制方法，其特征在于具体包括如下步骤：

1）启动制砖机，本砖坯码放机械手系统同步启动；小机械手夹持装置初始位于皮带输送机上方接砖工位；大机械手初始位置远离皮带运输机，并位于砖坯运输小车和皮带运输机之间的运行轨迹上；

2）制砖机进行制砖，在制砖机出砖的同时制砖机间歇停留；与此同时，小机械手末端夹持装置同步从皮带输送机上方旋转摆动至制砖机出砖位上方，并下降后抓取砖坯后提升，之后摆动和翻转返回至皮带输送机上方接砖工位，释放砖块在皮带输送机上后，小机械手再次摆动运行至制砖机出砖位上方，完成一个工作循环； 

3）皮带运输机的皮带向背离制砖机的方向移动，留置出下一个空闲接砖工位；

4）重复步骤2）-3），直至皮带运输机的皮带上的砖坯依次排满设定长度的整个砖坯队列；

5）在步骤4）中砖坯即将排满设定长度的整个砖坯队列时，大机械手向皮带输送机移动；当皮带输送机上砖坯排满设定长度的整个砖坯队列时，大机械手移动至皮带输送机上方并正对整个砖坯队列，之后，大机械手下降抓取整个砖坯队列后提升，然后送至龙门架下等待的砖坯运输小车上码放；然后，大机械手提升回到初始位置，完成大机械手的一个工作循环；

6）大机械手、小机械手按照步骤2）-5)的过程周而复始工作；当砖坯运输小车达到预设的砖坯层数和数量时，制砖机及本砖坯码放机械手系统自动停止作业；满载砖坯运输小车被推走；待空置的砖坯运输小车到达工作位置后，制砖机及本本砖坯码放机械手系统自动启动，恢复正常工作；如此不断循环。

10.根据权利要求9所述的砖坯抓取和码放控制方法，其特征在于：上述步骤2）中，小机械手工作时按以下动作进行：小机械手水平旋转臂带动夹持装置，同步从皮带输送机上方位置绕竖直方向摆动90度运行至制砖机出砖位上方，之后水平旋转臂带动夹持装置下降抓取砖坯；抓取砖坯后的夹持装置随水平旋转臂绕水平旋转臂自身轴线翻转90度，翻转同时，水平旋转臂摆动返回至皮带输送机上方的接砖工位，然后夹持装置释放砖坯将砖坯放置在皮带输送机上，之后小机械手水平旋转臂再次摆动运行至制砖机出砖位上方，完成一个工作循环；在此过程中，位置探测装置随时检测水平旋转臂的摆动位置是否达到设定要求。

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