CN105712092B - 一种全自动型材码垛设备及其码垛方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种全自动型材码垛设备，其特征在于：包括支座、叠放单元和送料单元；两侧叠放单元分别包括承载机构、升降机构、升降驱动模块和翻转模块；两侧承载机构位置相对，且两侧承载机构之间留有距离，以实现两侧承载机构分别承托型材两端；两侧承载机构分别通过两侧翻转模块与两侧升降机构连接，以实现两侧承载机构向下翻转来使型材滑落到堆叠区域中；两侧升降机构分别通过两侧升降驱动模块设置在支座上，以实现两侧升降机构升降。该码垛设备可节省劳动力成本，整齐叠放型材，节省存放空间，叠放效率高，提高产品质量。本发明还提供一种节省劳动力成本、能整齐叠放型材、节省存放空间、叠放效率高、提高产品质量的全自动型材码垛方法。

Description

一种全自动型材码垛设备及其码垛方法

技术领域

本发明涉及型材码垛技术领域，更具体地说，涉及一种全自动型材码垛设备及其码垛方法。

背景技术

型材为细长类产品，往往需要以堆叠形式来存放以节省存放空间。随着科技进步和自动化设备普及，目前部分企业研发出可实现自动型材码垛的设备。该类设备采用自动化手段代替人工操作，节省劳动力成本，从而降低生产成本；在众多型材生产企业中得到了越来越广泛的推广和应用。

但是，该类设备的技术还不成熟，存在着较多需要改进的地方，例如：(一)堆叠速度慢，不利于生产效率的提高；(一)采用倾倒方式实现码垛，型材从高处跌落，型材相互之间以及型材与设备之间发生剧烈碰撞，容易出现划痕、划伤、撞凹等不良情况，影响产品销售，不利于降低生产成本；(三)型材在传送过程中相互碰撞而导致划痕、划伤等现象，不利于提高产品质量；(四)设备通用性较差，从而提高了使用成本。因此，型材码垛设备具有很大的改进空间。

发明内容

为克服现有技术中的缺点与不足，本发明的一个目的在于提供一种节省劳动力成本、能整齐叠放型材、节省存放空间、叠放效率高、提高产品质量的全自动型材码垛设备。本发明的另一个目的在于提供一种节省劳动力成本、能整齐叠放型材、节省存放空间、叠放效率高、提高产品质量的全自动型材码垛方法。

为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：一种全自动型材码垛设备，其特征在于：包括支座、分别位于堆叠区域两侧的叠放单元和用于将型材传送到叠放单元的送料单元；两侧叠放单元分别包括承载机构、升降机构、升降驱动模块和翻转模块；两侧承载机构位置相对，且两侧承载机构之间留有距离，以实现两侧承载机构分别承托型材两端；两侧承载机构分别通过两侧翻转模块与两侧升降机构连接，以实现两侧承载机构向下翻转来使两侧承载机构之间的距离增大从而使型材滑落到堆叠区域中；两侧升降机构分别通过两侧升降驱动模块设置在支座上，以实现两侧升降机构升降带动两侧承载机构和型材升降。

本发明码垛设备的工作原理是：首先，将若干型材上料到堆叠区域的上方，使各个型材并排放置且各个型材的两端分别被两侧承载机构承托；然后，承载机构下移使型材下移，直至承载机构到达目标高度；之后，两侧承载机构同时向下翻转使两侧承载机构之间的距离增大，直至两侧承载机构之间的距离≥型材长度；在两侧承载机构之间的距离增大过程中，型材逐渐下滑到堆叠区域中；承载机构向上翻转复位，并向上移动复位；重复上述步骤以实现上一层型材的叠放，直至完成最上层型材的叠放。

本发明码垛设备可将各种形状的型材自动叠放，有利于节省劳动力成本，降低生产成本；叠放后的型材排列整齐，节省存放空间。本发明码垛设备在一次叠放动作中可完成若干型材堆叠，可提高堆叠效率；升降驱动模块可将型材下降到合适高度后，再通过两侧承载机构向下翻转使型材滑落到堆叠区域中，可避免型材从高处跌落而发生划伤或碰伤等不良情况，有利于提高产品质量。

优选地，两侧翻转模块分别包括气缸一和铰接件；两侧承载机构分别通过铰接件与两侧升降机构铰接；两侧气缸一的缸筒分别铰接在两侧升降机构的内侧；两侧气缸一的活塞杆分别与两侧承载机构铰接，以实现两侧气缸一的活塞杆伸缩带动两侧承载机构同时向上或向下翻转。该设计的好处是：翻转模块结构简单，有利于降低设备成本；利用气缸一的活塞杆伸缩来控制承载机构的翻转角度，可提供足够的支撑力使承载机构平稳翻转，防止旋转翻转模块快速磨损而损坏，降低维护和维修频率。

优选地，所述升降机构包括相互连接的升降纵向部和升降横向部；升降横向部与升降驱动模块连接；所述承载机构的外侧连接有连接块，连接块与铰接件铰接；升降纵向部、升降横向部、连接块和气缸一形成三角形结构；其中，升降纵向部形成所述三角形的第一边，气缸一形成所述三角形的第二边，升降横向部和连接块形成所述三角形的第三边。该设计的好处是：可缩短气缸一的活塞杆的伸缩距离，减少机械行程，使承载机构灵活地翻转，提高叠放效率。

优选地，两侧升降驱动模块分别包括旋转电机一、与升降机构连接的丝杆螺母结构一和与丝杆螺母结构一连接的限向结构一；所述丝杆螺母结构一的一端与轴承一连接，丝杆螺母结构一的另一端与旋转电机一连接，以实现丝杆螺母结构一带动升降机构升降；所述旋转电机一和限向结构一分别设置在支座上。采用丝杆螺母结构一来驱动升降机构上下移动，有效实现升降高度的精细化控制，可将型材升降到合适高度再下滑落入到堆叠区域，有利于减少型材相互碰撞而造成的划伤和损坏，同时还有利于提高型材叠放的整齐程度。

优选地，所述限向结构一包括滑轨一和滑动设置在滑轨一上的滑块一；滑轨一与支座连接；所述滑块一与丝杆螺母结构一连接。

优选地，所述承载机构包括承载平台、侧挡板和端挡板；所述端挡板设置在承载平台靠近升降机构的一侧；所述侧挡板设置在承载平台远离送料单元的一侧。侧挡板设置在远离送料单元的一侧，可防止型材在上料过程中移动幅度过大而滑落到承载平台外部，还可实现型材定位，简化设备结构。

优选地，所述升降驱动模块通过水平移动模块设置在支座上，以调节两侧承载机构之间的距离。本发明码垛设备中，两侧承载机构之间的距离可作调整，以适用于不同长度的型材，提高设备的通用性，降低设备使用成本。

优选地，所述水平移动模块包括旋转电机二、限向结构二和两个相互反牙的丝杆螺母结构二；旋转电机二和限向结构二分别与支座连接；两侧升降驱动模块分别与两个丝杆螺母结构二一对一连接；其中一个丝杆螺母结构二与旋转电机二连接，另一个丝杆螺母结构二通过轴承二与支座连接；丝杆螺母结构二之间通过联轴器连接，以实现丝杆螺母结构二之间反向转动，从而使两侧升降驱动模块反向移动。丝杆螺母结构二之间反向转动，可使两侧升降驱动模块同时反向移动，减少机械行程，加快两侧承载机构之间距离的调整。

优选地，所述送料单元包括输送带和用于驱动输送带转动的旋动驱动模块。采用输送带进行型材传送，可避免型材在传送过程中相互碰撞而产生划伤或碰伤等不良情况，提高产品质量。

一种全自动型材码垛方法，其特征在于：包括如下步骤：

第一步，将若干型材上料到堆叠区域的上方，使各个型材并排放置且各个型材的两端分别被两侧承载机构承托；

第二步，承载机构下移使型材下移，直至承载机构到达目标高度；

第三步，两侧承载机构同时向下翻转使两侧承载机构之间的距离增大，直至两侧承载机构之间的距离≥型材长度；在两侧承载机构之间的距离增大过程中，型材逐渐下滑到堆叠区域中；

第四步，承载机构向上翻转复位，并向上移动复位；

第五步，跳至第一步，以实现上一层型材的叠放，直至完成最上层型材的叠放。

本发明码垛方法可实现各种形状的型材自动叠放，有利于节省劳动力成本，降低生产成本；叠放后的型材排列整齐，节省存放空间；在一次叠放动作中可完成若干型材堆叠，可提高堆叠效率；承载机构在下降到合适高度后，再翻转使型材滑落到堆叠区域中，可避免型材从高处跌落而发生划伤或碰伤等不良情况，有利于提高产品质量。

与现有技术相比，本发明具有如下优点与有益效果：

1、本发明码垛设备可将各种形状的型材自动叠放，有利于节省劳动力成本，降低生产成本；叠放后的型材排列整齐，节省存放空间；叠放效率高；可避免型材从高处跌落而发生划伤或碰伤等不良情况，有利于提高产品质量；

2、本发明码垛设备中翻转模块结构简单，有利于降低设备成本；利用气缸一的活塞杆伸缩来控制承载机构的翻转角度，可提供足够的支撑力使承载机构平稳翻转，防止旋转翻转模块快速磨损而损坏，降低维护和维修频率；

3、本发明码垛设备可有效实现升降高度的精细化控制，可将型材升降到合适高度再下滑落入到堆叠区域，有利于减少型材相互碰撞而造成的划伤和损坏，同时还有利于提高型材叠放的整齐程度；

4、本发明码垛设备可适用于不同长度的型材，设备通用性高，使用成本低；

5、本发明码垛方法可实现各种形状的型材自动叠放，有利于节省劳动力成本，降低生产成本；叠放后的型材排列整齐，节省存放空间；在一次叠放动作中可完成若干型材堆叠，可提高堆叠效率；承载机构在下降到合适高度后，再翻转使型材滑落到堆叠区域中，可避免型材从高处跌落而发生划伤或碰伤等不良情况，有利于提高产品质量。

附图说明

图1是本发明码垛设备的结构示意图；

图2是本发明码垛设备中送料单元的结构示意图；

图3是本发明码垛方法的流程图；

其中，1为叠放单元、11为承载机构、111为承载平台、112为侧挡板、113为端挡板、12为气缸一、13为铰接件、14为丝杆螺母结构一、15为旋转电机一、16为升降机构、17为滑块一、18为滑轨一、19为轴承一、2为水平移动模块、21为旋转电机二、22为丝杆螺母结构二、23为联轴器、24为限向结构二、25为轴承二、3为送料单元、31为输送带、32为旋动驱动模块、4为支座、5为型材、6为堆叠区域。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。

实施例一

本实施例描述一种全自动型材码垛设备，其结构如图1和图2所示；包括支座4、分别位于堆叠区域6两侧的叠放单元1和用于将型材5传送到叠放单元1的送料单元3。堆叠区域6可以是框体或箱体的内部容纳区域。

送料单元3包括输送带31和用于驱动输送带31转动的旋动驱动模块32。图2中箭头表示型材移动方向。采用输送带31进行型材5传送，可避免型材5在传送过程中相互碰撞而产生划伤或碰伤等不良情况，提高产品质量。

优选地，两侧叠放单元1分别通过水平移动模块2设置在支座4上，以调节两侧叠放单元1之间的距离。进一步的优选方案是，水平移动模块2包括旋转电机二21、限向结构二24和两个相互反牙的丝杆螺母结构二22；旋转电机二21和限向结构二24分别与支座4连接；两侧叠放单元1分别与两个丝杆螺母结构二22一对一连接；其中一个丝杆螺母结构二22与旋转电机二21连接，另一个丝杆螺母结构二22通过轴承二25与支座4连接；丝杆螺母结构二22之间通过联轴器23连接，以实现丝杆螺母结构二22之间反向转动，从而使两侧叠放单元1反向移动。本实施例码垛设备中，两侧叠放单元1之间的距离可作调整，以适用于不同长度的型材5，提高设备的通用性，降低设备使用成本。丝杆螺母结构二22之间反向转动，可使两侧叠放单元1同时反向移动，减少机械行程，加快两侧叠放单元1之间距离的调整。实际应用中，也可以不设置水平移动模块，两侧叠放单元直接设置在支座上。

两侧叠放单元1分别包括承载机构11、升降机构16、升降驱动模块和翻转模块。两侧承载机构11位置相对，且两侧承载机构11之间留有距离，以实现两侧承载机构11分别承托型材5两端。承载机构11包括承载平台111、侧挡板112和端挡板113。端挡板113设置在承载平台111靠近升降机构16的一侧；侧挡板112设置在承载平台111远离送料单元3的一侧。侧挡板112设置在远离送料单元3的一侧，可防止型材5在上料过程中移动幅度过大而滑落到承载平台111外部，还可实现型材5定位，简化设备结构。

两侧翻转模块分别包括气缸一12和铰接件13；两侧承载平台111分别通过铰接件13与两侧升降机构16铰接；两侧气缸一12的缸筒分别铰接在两侧升降机构16的内侧；两侧气缸一12的活塞杆分别倾斜铰接于承载平台111的下方，以实现两侧气缸一12的活塞杆伸缩带动两侧承载机构11同时向上或向下翻转。两侧承载机构11向下翻转使两侧承载机构11之间的距离增大从而使型材5滑落到堆叠区域6中。具体地，升降机构16包括相互连接的升降纵向部和升降横向部；升降横向部与升降驱动模块连接；承载平台111的外侧连接有连接块，连接块与铰接件13铰接；升降纵向部、升降横向部、连接块和气缸一形成三角形结构；其中，升降纵向部形成所述三角形的第一边，气缸一形成所述三角形的第二边，升降横向部和连接块形成所述三角形的第三边。

两侧升降驱动模块分别包括旋转电机一15、与升降机构16连接的丝杆螺母结构一14和与丝杆螺母结构一14连接的限向结构一；旋转电机一15和限向结构一分别与丝杆螺母结构二22连接；丝杆螺母结构一14的一端与轴承一19连接，丝杆螺母结构一14的另一端与旋转电机一15连接，以实现丝杆螺母结构一14带动升降机构16升降，从而带动两侧承载机构11升降以使型材5升降。

本实施例码垛设备的工作原理是：首先，将若干型材5上料到堆叠区域6的上方，使各个型材5并排放置且各个型材5的两端分别被两侧承载机构11承托；然后，承载机构11下移使型材5下移，直至承载机构11到达目标高度；之后，两侧承载机构11同时向下翻转使两侧承载机构11之间的距离增大，直至两侧承载机构11之间的距离≥型材5长度；在两侧承载机构11之间的距离增大过程中，型材5逐渐下滑到堆叠区域6中；承载机构11向上翻转复位，并向上移动复位；重复上述步骤以实现上一层型材5的叠放，直至完成最上层型材5的叠放。

本实施例码垛设备可将各种形状的型材自动叠放，有利于节省劳动力成本，降低生产成本；叠放后的型材排列整齐，节省存放空间。本实施例码垛设备在一次叠放动作中可完成若干型材堆叠，可提高堆叠效率；升降驱动模块可将型材下降到合适高度后，再通过两侧承载机构向下翻转使型材滑落到堆叠区域中，可避免型材从高处跌落而发生划伤或碰伤等不良情况，有利于提高产品质量。

本实施例码垛设备中，翻转模块结构简单，有利于降低设备成本；利用气缸一12的活塞杆伸缩来控制承载机构11的翻转角度，可提供足够的支撑力使承载机构11平稳翻转，防止旋转翻转模块快速磨损而损坏，降低维护和维修频率。采用丝杆螺母结构一来驱动升降机构16上下移动，有效实现升降高度的精细化控制，可将型材升降到合适高度再下滑落入到堆叠区域，有利于减少型材相互碰撞而造成的划伤和损坏，同时还有利于提高型材叠放的整齐程度。

优选的方案是，限向结构一包括滑轨一18和滑动设置在滑轨一18上的滑块一17；滑轨一18与支座连接；滑块一17与丝杆螺母结构一14连接。

实施例二

本实施例描述一种全自动型材码垛方法，其流程如图3所示，包括如下步骤：

第一步，将若干型材上料到堆叠区域的上方，使各个型材并排放置且各个型材的两端分别被两侧承载机构承托；

第二步，承载机构下移使型材下移，直至承载机构到达目标高度；

第三步，两侧承载机构同时向下翻转使两侧承载机构之间的距离增大，直至两侧承载机构之间的距离≥型材长度；在两侧承载机构之间的距离增大过程中，型材逐渐下滑到堆叠区域中；

第四步，承载机构向上翻转复位，并向上移动复位；

第五步，跳至第一步，以实现上一层型材的叠放，直至完成最上层型材的叠放。

本发明码垛方法可实现各种形状的型材自动叠放，有利于节省劳动力成本，降低生产成本；叠放后的型材排列整齐，节省存放空间；在一次叠放动作中可完成若干型材堆叠，可提高堆叠效率；承载机构在下降到合适高度后，再翻转使型材滑落到堆叠区域中，可避免型材从高处跌落而发生划伤或碰伤等不良情况，有利于提高产品质量。

第二步中，目标高度是指，根据该次叠放时型材所需放置高度而设定的承载机构高度。例如若该次叠放是要将型材放置到较低层，则目标高度为较低高度位置；若该次叠放是要将型材放置到较高层，则目标高度为较高高度位置。

判断承载机构是否到达目标高度可采用如下两种方式之一：(一)人工设定目标高度，判断承载机构的高度是否与目标高度相等；(二)采用测距传感器测量型材放置平面与承载机构之间的距离，通过判断型材放置平面与承载机构之间的距离是否与距离设定值相等来判断承载机构是否到达目标高度。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种全自动型材码垛设备，其特征在于：包括支座、分别位于堆叠区域两侧的叠放单元和用于将型材传送到叠放单元的送料单元；两侧叠放单元分别包括承载机构、升降机构、升降驱动模块和翻转模块；两侧承载机构位置相对，且两侧承载机构之间留有距离，以实现两侧承载机构分别承托型材两端；两侧承载机构分别通过两侧翻转模块与两侧升降机构连接，以实现两侧承载机构向下翻转来使两侧承载机构之间的距离增大从而使型材滑落到堆叠区域中；两侧升降机构分别通过两侧升降驱动模块设置在支座上，以实现两侧升降机构升降带动两侧承载机构和型材升降；

两侧翻转模块分别包括气缸一和铰接件；两侧承载机构分别通过铰接件与两侧升降机构铰接；两侧气缸一的缸筒分别铰接在两侧升降机构的内侧；两侧气缸一的活塞杆分别与两侧承载机构铰接，以实现两侧气缸一的活塞杆伸缩带动两侧承载机构同时向上或向下翻转；

所述升降机构包括相互连接的升降纵向部和升降横向部；升降横向部与升降驱动模块连接；所述承载机构的外侧连接有连接块，连接块与铰接件铰接；升降纵向部、升降横向部、连接块和气缸一形成三角形结构；其中，升降纵向部形成所述三角形的第一边，气缸一形成所述三角形的第二边，升降横向部和连接块形成所述三角形的第三边。

2.根据权利要求1所述的全自动型材码垛设备，其特征在于：两侧升降驱动模块分别包括旋转电机一、与升降机构连接的丝杆螺母结构一和与丝杆螺母结构一连接的限向结构一；所述丝杆螺母结构一的一端与轴承一连接，丝杆螺母结构一的另一端与旋转电机一连接，以实现丝杆螺母结构一带动升降机构升降；所述旋转电机一和限向结构一分别设置在支座上。

3.根据权利要求2所述的全自动型材码垛设备，其特征在于：所述限向结构一包括滑轨一和滑动设置在滑轨一上的滑块一；滑轨一与支座连接；所述滑块一与丝杆螺母结构一连接。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的全自动型材码垛设备，其特征在于：所述承载机构包括承载平台、侧挡板和端挡板；所述端挡板设置在承载平台靠近升降机构的一侧；所述侧挡板设置在承载平台远离送料单元的一侧。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的全自动型材码垛设备，其特征在于：所述升降驱动模块通过水平移动模块设置在支座上，以调节两侧承载机构之间的距离。

6.根据权利要求5所述的全自动型材码垛设备，其特征在于：所述水平移动模块包括旋转电机二、限向结构二和两个相互反牙的丝杆螺母结构二；旋转电机二和限向结构二分别与支座连接；两侧升降驱动模块分别与两个丝杆螺母结构二一对一连接；其中一个丝杆螺母结构二与旋转电机二连接，另一个丝杆螺母结构二通过轴承二与支座连接；丝杆螺母结构二之间通过联轴器连接，以实现丝杆螺母结构二之间反向转动，从而使两侧升降驱动模块反向移动。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的全自动型材码垛设备，其特征在于：所述送料单元包括输送带和用于驱动输送带转动的旋动驱动模块。