CN106144634A - 带预紧的高速码垛系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种带预紧的高速码垛系统，包括机架、吊臂、驱动装置、腕部和翻转永磁铁；所述机架包括水平段和竖直段，所述机架的水平段后端与所述竖直段顶端连接，所述机架水平段的前端与吊臂上端通过第一铰接轴铰接；所述伸缩装置分别与所述机架竖直段前侧和所述吊臂铰接；所述吊臂下端连接有腕部，所述腕部上设有腕部水平保持机构，所述腕部前端设置有翻转永磁铁；所述翻转永磁铁底端设置有平移导向齿板；所述机架竖直段上设有用于平衡吊臂部分或全部的自重和载荷的预紧装置，本发明结构简单，操作方便且能高速精准的将型钢码垛。

Description

带预紧的高速码垛系统

技术领域

本发明涉及一种带预紧的高速码垛系统。

背景技术

型材码垛机布置在型材车间后部成品工序尾端，用于定尺型材码垛，以合乎标准和市场的商品钢材包装规格要求按照一定的模式堆码成垛向客户交付产品，以便实现物料的存储、搬运、装卸运输等物流活动。目前的型材码垛机大多采用人工码垛方式或“行车式”码垛方式，人工码垛方式工作强度大，所需作业工人数量多，人工成本大，且工作效率低，码垛包装质量差；行吊方式采用自动码垛系统，降低人工成本，但存在速度低、位置精度差、工艺节奏慢且抗干拢能力弱与全线型材连轧工艺产能匹配性差等缺点

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种高速、精准的高速码垛系统。

为达到上述目的，本发明高速码垛系统，包括机架、吊臂、驱动装置、腕部和翻转永磁铁；

所述机架包括水平段和竖直段，所述机架的水平段后端与所述竖直段顶端连接，所述机架水平段的前端与吊臂上端通过第一铰接轴铰接；

所述驱动装置分别与所述机架竖直段前侧和所述吊臂铰接；所述吊臂下端连接有腕部，所述腕部上设有腕部水平保持机构，所述腕部前端设置有翻转永磁铁；所述翻转永磁铁底端设置有平移导向齿板；所述机架竖直段上设有用于平衡吊臂部分或全部的自重和载荷的预紧装置。

较佳的，所述腕部包括连接板，和连接在连接板上相对设置的两个侧板；所述翻转电磁铁设置在两个侧板之间；所述腕部上设置有驱动翻转磁铁翻转的驱动机构。

较佳的，所述翻转永磁铁包括永磁起重器和驱动器；所述驱动器通过连接轴与所述永磁起重器旋转连接；

所述永磁起重器包括与所述腕部连接的永磁铁安装壳体、固接在壳体内的固定永磁铁、设置在壳体内的旋转永磁铁以及设置在旋转永磁铁两端的旋转轴，所述固定永磁铁与所述旋转永磁铁平行设置，所述旋转磁铁与所述永磁铁安装壳通过所述旋转轴连接，所述旋转轴一端连接有磁铁驱动器。

较佳的，所述平移导向齿板装置包括滑块、导向齿板、设置在滑块上的摇杆和驱动滑块移动的驱动器，所述滑块一部分与所述翻转永磁铁的底端滑动连接，另一部分伸出所述翻转永磁铁底端与所述摇杆的一端铰接，所述导向齿板连接在所述滑块与所述翻转永磁铁滑动连接部分的下端；所述启动器与所述摇杆铰接。

较佳的，所述腕部水平保持机构包括一根与所述吊臂平行旋转设置的平移连杆，所述平移连杆的上端与所述机架通过顶部连杆铰接，所述平移连杆的下端通过底部连杆与所述腕部铰接，所述顶部连杆、所述底部连杆和平移连杆共面。

较佳的，所述预紧装置包括两端分别与所述机架和所述吊臂铰接的平衡机构以及用于调节所述平衡机构的平衡力的平衡调节机构；

所述平衡机构包括气缸和与所述气缸连通的气包，所述平衡调节机构包括气源、用于连通气源和气包的气源处理元件以及设置在所述气包上的气压表；

或者，所述平衡机构包括弹簧，所述平衡调节机构包括用于调节弹簧与机机架连接位置的位置调节机构。

较佳的，所述翻转磁铁上设有磁力控制系统，所述磁力控制系统包括用于检测电磁铁位置的传感器和控制电磁铁磁力大小的控制装置；其中，所述控制装置根据接收到的传感器检测到的翻转电磁铁的位置信息输出控制信息以调整翻转电磁铁的磁力大小；

所述控制装置根据接收到的传感器检测到的翻转电磁铁的位置信息输出控制信息以调整翻转电磁铁的磁力大小的方法为：当检测到所述翻转电磁铁翻转到第一相位时，控制装置控制电磁铁磁力位于第一区间；当检测到所述翻转电磁铁翻转到其他相位时，控制装置控制电磁铁磁力位于第二区间。

本发明一种高速码垛系统，包括码垛设备，所述码垛设备包括倒L型支架、吊臂、驱动装置、腕部和翻转磁铁；所述支架包括水平段和竖直段，所述水平段一端与所述竖直段顶端连接，所述吊臂与所述水平段另一端通过第一铰接轴铰接，所述驱动装置设置在所述支架和吊臂之间与吊臂铰接，所述腕部包括后端的连接轴和前端的平行支架，所述吊臂与所述腕部铰接，所述腕部前端旋转连接有翻转磁铁；

所述码垛设备还包括用于补偿所述吊臂驱动装置的运动精度的补偿装置、用于平衡吊臂部分或全部的自重和载荷的预紧装置、用于精确定位所述吊臂位置的定位装置。

较佳的，所述驱动装置包括驱动连杆、摇杆、与机架旋转连接的旋转轴以及驱动旋转轴转动的驱动机构，所述摇杆与所述旋转轴防转连接，所述驱动连杆一端与所述摇杆铰接，另一端与所述吊臂铰接；

或者，所述吊臂与所述第一铰接轴防转连接，所述驱动装置包括伸缩结构，所述伸缩结构的两端分别与所述吊臂和机架铰接。

较佳的，所述驱动装置通过所述补偿装置与所述机架铰接；所述补偿装置包括与所述机架铰接的补偿底座以及与所述补偿底座远离所述机架一侧铰接的补偿驱动机构；所述驱动装置与所述补偿底座中部铰接；所述补偿驱动装置的运动精度高于所述驱动装置；

或者，所述补偿装置包括与所述机架滑动连接的补偿底座以及驱动所述补偿底座滑动的补偿驱动机构，所述驱动装置与所述补偿底座连接。

较佳的，所述预紧装置包括两端分别与所述机架和所述吊臂铰接的平衡机构以及用于调节所述平衡机构的平衡力的平衡调节机构；

所述平衡机构包括气缸和与所述气缸连通的气包，所述平衡调节机构包括气源、用于连通气源和气包的气源处理元件以及设置在所述气包上的气压表；

或者，

所述预紧装置包括两端分别与所述机架和所述吊臂铰接的平衡机构以及用于调节所述平衡机构的平衡力的平衡调节机构；

所述平衡机构包括弹簧，所述平衡调节机构包括用于调节弹簧与机机架连接位置的位置调节机构。

较佳的，所述腕部包括设置在吊臂底部的连接板，和连接在连接板上相对设置的两个侧板；所述翻转电磁铁设置在两个侧板之间；所述腕部上设置有驱动翻转磁铁翻转的驱动机构；所述连接板与所述吊臂固接；或者，所述连接板上设有与所述吊臂铰接的姿态调整机构或水平保持机构；

所述姿态调整机构包括一根与所述吊臂平行设置的平移连杆、与所述第一铰接轴旋转连接的摇杆以及驱动所述平移连杆或所述摇杆的姿态驱动机构，所述平移连杆的上端与所述摇杆通过第二铰接轴铰接，所述平移连杆的下端与所述腕部通过第三铰接轴铰接，所述第一、三铰接轴的轴线第二铰接轴的轴线共面；

所述水平保持机构包括一根与所述吊臂平行设置的平移连杆，所述平移连杆的上端与所述机架通过第二铰接轴铰接，所述平移连杆的下端通过第三铰接轴与所述腕部铰接，所述第一、三铰接轴的轴线与所述第二铰接轴轴线共面。

较佳的，驱动翻转磁铁翻转的所述驱动机构包括回转液压缸或减速电机，所述回转液压缸或减速电机的输出轴与所述电磁铁连接；

或者，所述驱动机构还包括腕式增速机驱动；所述腕式增速机包括设置在腕部上的主动齿轮、设置在电磁铁上的从动齿轮以及用于将主动齿轮的运动传动到从动齿轮的至少一个传动齿轮和伸缩机构；所述伸缩机构一端与腕部铰接，一端与摆杆铰接，所述摆杆与所述主动齿轮同轴连接；所述从动齿轮与主动齿轮的传动比为m/n，其中，m为电磁铁的旋转角度，n为电磁铁伸缩驱动机构驱动摆杆旋转的角度，所述伸缩结构可以为液压缸。

较佳的，所述定位装置为移动测距定位机构、固定测距定位机构或角度传感器定位机构；

所述移动测距定位机构包括与吊臂铰接距离测量机构、用于保持所述测量机构水平的水平保持机构以及对应所述距离测量机构运动范围设置的定位板；所述定位板的高度不小于所述吊臂底端运动的最高点与最低点的高度之差；当所述吊臂底端运动到最高点时，所述距离测量机构对应所述定位板的上部，当所述吊臂底端运动到最低点时，所述距离测量机构对应所述定位板的下部；或者，所述定位板包括对应所述距离测量机构向上运动范围的后1/2设置的上定位板和对应所述距离测量机构向下运动范围的后1/2设置的下定位板；当所述吊臂底端运动到最高点时，所述距离测量机构对应所述上定位板，当所述吊臂底端运动到最低点时，所述距离测量机构对应所述下定位板；

所述固定测距定位机构包括与吊臂或横梁底部铰接的定位板、用于保持所述定位板竖直的竖直保持机构以及对应所述定位板设置的距离测量机构；所述定位板的高度不小于所述吊臂底端运动的最高点与最低点高度之差；当所述吊臂底端运动到最高点时，所述距离测量机构对应所述定位板的下部，当所述吊臂底端运动到最低点时，所述距离测量机构对应所述定位板的上部；或者，对应所述定位板向上运动范围的后1/2设置的上测量机构和对应所述定位板向下运动范围的后1/2设置的下距离测量机构，当所述吊臂底端运动到最高点时，所述定位板对应所述上测量机构，当所述吊臂底端运动到最低点时，所述定位板对应所述下测量机构；

所述角度传感器定位机构包括通过增速机与第一铰接轴连接的角度传感器，所述第一铰接轴与所述增速机的低速端连接，所述角度传感器与所述增速机的高速端连接，所述吊臂与所述第一铰接轴防转连接，所述吊臂运动的角度范围与增速机的增速比的乘积不大于所述角度传感器的量程。

较佳的，所述定位装置还包括运动控制机构，所述运动控制机构包括设置在所述吊臂向上运动的后1/2的范围内的上触发机构、设置在所述吊臂向下运动的后1/2的范围内的下触发机构以及与所述上触发机构和所述下触发机构通讯的控制器；所述控制器与所述移动测距定位机构、固定测距定位机构和所述角度传感器定位机构通讯，所述控制器控制所述驱动装置和所述补偿装置；所述上触发机构和所述下触发机构为接近开关。

较佳的，所述翻转磁铁上设置有型材卡固机构，所述型材卡固机构为滑动卡固机构、翻转卡固机构或升降卡固机构；

所述滑动卡固机构包括与所述翻转磁铁滑动连接的齿板以及用于驱动所述齿板滑动的齿板驱动机构，所述齿板上沿型材排列方向设置有型材相适配的卡固缺口；

所述翻转卡固机构包括与所述翻转磁铁铰接的齿板以及用于驱动所述齿板翻转的齿板驱动机构，所述齿板上沿型材排列方向设置有与型材相适配的卡固缺口；

所述升降卡固机构包括与所述翻转磁铁的侧面滑动连接的齿板以及驱动所述电磁铁升降的齿板驱动机构；所述齿板上沿型材排列方向设置有与型材向适配的卡固缺口。

本发明采用永磁铁保证了码垛机工作时不会因为停电发生事故，采用吊臂式码垛结构，加快了码垛速度，同时采用预紧装置，提高了码垛机码垛时的准确，提高了码垛机的效率和码垛质量。

附图说明

图1是本发明高速码垛系统的结构示意图；

图2是本发明高速码垛系统的补偿装置与驱动装置的一种优选组合方式；

图3为本发明高速码垛系统的腕部水平保持机构的示意图；

图4是本发明高速码垛系统补偿装置与驱动装置的一种优选组合方式；

图5是本发明高速码垛系统预紧装置的一种优选方式；

图6是驱动翻转磁铁装置的一种优选结构；

图7是本发明高速码垛系统移动测距定位机构的优选结构示意图；

图8是本发明高速码垛系统定位装置的系统框图；

图9是本发明高速码垛系统定位装置的工作流程图；

图10是本发明高速码垛系统平移卡固机构的结构示意图；

图11是本发明高速码垛系统固定测距定位机构的结构示意图；

图12是本发明高速码垛系统角度传感器定位机构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明做进一步的描述。

所述腕部为用于连接吊臂和翻转磁铁；或者连接横梁和翻转磁铁的连接结构，所述连接结构为设置在所述翻转磁铁两侧的两块连接板、设置在翻转磁铁一侧的一块连接板或其他连接结构。

实施例1

本实施例的高速码垛系统，包括机架1、吊臂2、驱动装置、腕部7和翻转永磁铁6；所述机架1包括水平段101和竖直段102，所述机架1的水平段101后端与所述竖直段102顶端连接，所述机架1水平段101的前端与吊臂2上端铰接；

所述驱动装置分别与所述机架1的竖直段102前侧和所述吊臂2铰接；所述吊臂2下端连接有腕部7，所述腕部7上设有腕部水平保持机构，所述腕部7前端设置有翻转永磁铁6；所述翻转永磁铁6底端设置有平移导向齿板；所述机架1的竖直段102上设有用于平衡吊臂2部分或全部的自重和载荷的预紧装置；

所述腕部7包括设置在吊臂2底部的连接板，和连接在连接板上相对设置的两个侧板；所述翻转电磁铁设置在两个侧板之间，所述腕部上设置有驱动翻转磁铁翻转的驱动机构；

所述翻转永磁铁6包括永磁起重器和驱动器；所述驱动器通过连接轴与所述永磁起重器旋转连接；

所述永磁起重器包括与所述腕部7连接的永磁铁安装壳体、固接在壳体内的固定永磁铁、设置在壳体内的旋转永磁铁以及设置在旋转永磁铁两端的旋转轴，所述固定永磁铁与所述旋转永磁铁平行设置，所述旋转磁铁与所述永磁铁安装壳通过所述旋转轴连接，所述旋转轴一端连接有磁铁驱动器；

如图10所示，所述平移导向齿板装置包括滑块、导向齿板608、设置在滑块上的摇杆和驱动滑块移动的驱动器607，所述滑块一部分与所述翻转永磁铁的底端滑动连接，另一部分伸出所述翻转永磁铁底端与所述摇杆的一端铰接，所述导向齿板608连接在所述滑块与所述翻转永磁铁滑动连接部分的下端；所述启动器607与所述摇杆铰接；

所述腕部水平保持机构包括一根与所述吊臂2平行旋转设置的平移连杆206，所述平移连杆206的上端与所述机架1通过顶部连杆205铰接，所述平移连杆206的下端通过底部连杆207与所述腕部7铰接，所述顶部连杆205、所述底部连杆207和平移连杆206共面。

当码垛机开始工作时，所述驱动装置驱动所述吊臂2摆动，所述吊臂2带动所述翻转永磁铁6摆动过程中吸取型钢，所述翻转永磁铁6底端的所述平移导向齿板在所述翻转永磁铁6翻转码垛时，移动导向齿板的位置使正码与反码的型钢准确的码垛在一起，所述腕部7的水平保持机构使腕部在摆动中保持水平，保证所述翻转永磁铁吸取和释放型钢都是水平进行，保证码垛的精确。

本实施例结构简单，操作容易，使用吊臂式的码垛机能高速和准确的进行码垛，提高了码垛效率。

实施例2

如图5所示，本实施例所述预紧装置包括两端分别与所述机架和所述吊臂铰接的平衡机构以及用于调节所述平衡机构的平衡力的平衡调节机构；

所述平衡机构包括气缸501和与所述气缸连通的气包510，所述平衡调节机构包括气源516、用于连通气源516和气包510的气源处理元件512以及设置在所述气包510上的气压表511；

所述气缸501安装在吊臂2与架体1之间，在吊臂2动作过程中支撑吊臂自重。

所述供气系统包括气源516、气包510、气压表511、气源处理三元件512、焊接钢管503及球阀513，所述气源516通过异径接头515、焊接钢管514、球阀513及气源处理三元件512将压缩空气储存至气包510，可手动调节球阀513对气包510进行充气，也可调节气包510上的泄压阀进行放气。

所述气包510上设有气压表511，可实时读取气包510气压值；

所述气缸进气单元502通过焊接钢管503、异径管接头504、焊接钢管505、球阀506、活接头507焊接钢管508以及异径管接头509与气包510连接，可手动关闭或打开球阀506以便控制气包510与平衡气缸501之间的输气通道。

所述气包510放置在码垛机械手架体1侧边或较近处，气包510与气缸之间的球阀506安装在架体1上便于操作的位置；同步装置3可以将多组驱动装置并联同步使用；

或者，所述平衡机构包括弹簧，所述平衡调节机构包括用于调节弹簧与机机架连接位置的位置调节机构。

实施例3

本实施例所述翻转磁铁上设有磁力控制系统，所述磁力控制系统包括用于检测电磁铁位置的传感器和控制电磁铁磁力大小的控制装置；其中，所述控制装置根据接收到的传感器检测到的翻转电磁铁的位置信息输出控制信息以调整翻转电磁铁的磁力大小；

所述控制装置根据接收到的传感器检测到的翻转电磁铁的位置信息输出控制信息以调整翻转电磁铁的磁力大小的方法为：当检测到所述翻转电磁铁翻转到第一相位时，控制装置控制电磁铁磁力位于第一区间；当检测到所述翻转电磁铁翻转到其他相位时，控制装置控制电磁铁磁力位于第二区间。

当所述翻转电磁铁6转动时所述传感器接收到信号，所述传感器将所接收到的信号传给所述控制装置，所述控制装置接收到信号后判断翻转电磁铁6的工作状态，从而控制电磁铁的通电电压，来控制翻转电磁铁6的磁力；

当翻转电磁铁6向下翻转时，为维持搬运物品的平衡所需的力也越大，系统就会自动提高电磁铁线圈电压，从而加大电磁力，保持物品稳定；

当重力可以提供摩擦力时，为保持搬运物品的平衡所需的力小，系统就会自动降低电磁铁线圈电压，减少磁铁发热。

实施例4

本实施例一种高速码垛系统，包括码垛设备，所述码垛设备包括倒L型支架1、吊臂2、驱动装置、腕部7和翻转磁铁6；所述支架1包括水平段101和竖直段102，所述水平段101一端与所述竖直段102顶端连接，所述吊臂2与所述水平段101另一端通过第一铰接轴201铰接，所述驱动装置设置在所述支架1和吊臂2之间与吊臂2铰接，所述吊臂2与所述腕部7铰接，所述腕部7前端旋转连接有翻转磁铁6；

所述码垛设备还包括用于补偿所述吊臂2的驱动装置3的运动精度的补偿装置、用于平衡吊臂2部分或全部的自重和载荷的预紧装置、用于精确定位所述吊臂2位置的定位装置。

所述驱动装置包括驱动连杆301、摇杆303、与机架旋转连接的旋转轴以及驱动旋转轴转动的驱动机构302，所述摇杆303与所述旋转轴防转连接，所述连杆301的一端与所述摇杆303铰接，所述连杆301的另一端与所述吊臂铰接；其中一个摇杆303为拐臂的一条臂，驱动机构302为电缸、液压缸或气缸，所述电缸、液压缸或气缸的伸缩杆与所述拐臂的另一条臂铰接，所述电缸、液压缸或气缸的缸体通过补偿装置与所述机架铰接。

所述驱动装置通过所述补偿装置与所述机架铰接；

如图4所示，所述补偿装置包括与所述机架铰接的补偿底座401以及与所述补偿底座401远离所述机架一侧铰接的补偿驱动机构402；所述驱动装置与所述补偿底座401中部铰接；所述补偿驱动装置的运动精度高于所述驱动装置；

如图5所示，所述预紧装置包括两端分别与所述机架和所述吊臂铰接的平衡机构以及用于调节所述平衡机构的平衡力的平衡调节机构；

所述平衡机构包括气缸501和与所述气缸连通的气包510，所述平衡调节机构包括气源516、用于连通气源516和气包510的气源处理元件512以及设置在所述气包510上的气压表511；

所述平衡气缸501安装在摆臂2与架体1之间，在摆臂2动作过程中支撑摆臂自重。

所述供气系统包括气源516、气包510、气压表511、气源处理三元件512、焊接钢管503及球阀513，所述气源516通过异径接头515、焊接钢管514、球阀513及气源处理三元件512将压缩空气储存至气包510，可手动调节球阀513对气包510进行充气，也可调节气包510上的泄压阀进行放气。

所述气包510上设有气压表511，可实时读取气包510气压值；

所述气缸进气单元502通过焊接钢管503、异径管接头504、焊接钢管505、球阀506、活接头507焊接钢管508以及异径管接头509与气包510连接，可手动关闭或打开球阀506以便控制气包510与平衡气缸501之间的输气通道。

所述气包510放置在码垛机械手架体1侧边或较近处，气包510与气缸之间的球阀506安装在架体1上便于操作的位置。

所述腕部7包括设置在吊臂2底部的连接板，和连接在连接板上相对设置的两个侧板；所述翻转电磁铁6设置在两个侧板之间；所述腕部上设置有驱动翻转磁铁翻转的驱动机构；所述连接板与所述吊臂2固接；或者，所述连接板上设有与所述吊臂2铰接的姿态调整机构或水平保持机构；

所述姿态调整机构包括一根与所述吊臂平行设置的平移连杆、与所述第一铰接轴201旋转连接的摇杆以及驱动所述平移连杆或所述摇杆的姿态驱动机构，所述平移连杆的上端与所述摇杆通过第二铰接轴铰接，所述平移连杆的下端与所述腕部通过第三铰接轴铰接，所述第一、三铰接轴的轴线第二铰接轴的轴线共面；

所述水平保持机构包括一根与所述吊臂平行设置的平移连杆，所述平移连杆的上端与所述机架通过第二铰接轴铰接，所述平移连杆的下端通过第三铰接轴与所述腕部铰接，所述第一、三铰接轴的轴线与所述第二铰接轴轴线共面；

如图6所示，驱动翻转磁铁6翻转的所述驱动机构包括回转液压缸或减速电机，所述回转液压缸或减速电机的输出轴与所述电磁铁连接；

或者，所述驱动机构还包括腕式增速机驱动；所述腕式增速机包括设置在腕部上的主动齿轮、设置在电磁铁上的从动齿轮以及用于将主动齿轮的运动传动到从动齿轮的至少一个传动齿轮和伸缩机构702；所述伸缩机构一端与腕部铰接，一端与摆杆铰接，所述摆杆与所述主动齿轮同轴连接；所述从动齿轮与主动齿轮的传动比为m/n，其中，m为电磁铁的旋转角度，n为电磁铁伸缩驱动机构702驱动摆杆旋转的角度，所述伸缩结构702可以为液压缸。

如图7-9所示，所述定位装置为移动测距定位机构；所述移动测距定位机构包括与吊臂或横梁底部铰接距离测量机构、用于保持所述测量机构水平的水平保持机构以及对应所述距离测量机构运动范围设置的定位板；所述定位板215的高度不小于所述吊臂底端运动的最高点与最低点的高度之差；当所述吊臂底端运动到最高点时，所述距离测量机构对应所述定位板215的上部，当所述吊臂底端运动到最低点时，所述距离测量机构对应所述定位板215的下部；定位装置还包括运动控制机构，所述运动控制机构包括设置在所述吊臂向上运动的后1/2的范围内的上触发机构、设置在所述吊臂向下运动的后1/2的范围内的下触发机构以及与所述上触发机构和所述下触发机构通讯的控制器；所述控制器与所述移动测距定位机构通讯，所述控制器控制所述驱动装置和所述补偿装置；所述上触发机构和所述下触发机构为接近开关。所述距离测量机构包括遮光保护盒213和设置在所述遮光保护盒213中的激光测距机构214；

如图10所示，所述电磁铁上设置有型材卡固机构，所述型材卡固机构为滑动卡固机构；所述滑动卡固机构包括与所述电磁铁滑动连接的齿板608以及用于驱动所述齿板608滑动的齿板驱动机构607，所述齿板608上沿型材排列方向设置有型材相适配的卡固缺口。

实施例5

下面以小规格角钢的码垛过程为例对本实施例的并联高速码垛机械手的工作过程进行说明：

本实施例的一种初始状态如图所示，此状态下，所述吊臂驱动装置3使吊臂2处于垂直状态，所述翻转电磁铁6磁极向下。

正向码钢时，所述吊臂驱动装置3驱动拐臂303旋转，其他摇杆303通过轴305连接旋转，进而带动驱动连杆301推动吊臂2向前摆动，直至翻转电磁铁6位于型钢接钢位置上方，然后分组驱动装置驱动分组升降平台主体向上运动，当分组升降平台主体向上运动到适于电磁铁6吸取角钢的位置，然后电磁铁吸6取角钢，当电磁铁的吸取角钢时，角钢的拐角卡固在齿板608的卡固缺口内，使角钢保持姿态不发生变化，然后驱动装置3驱动吊臂2向辊道升降平台运动，直至翻转电磁铁6位于辊道上方时，辊道升降平台上升至便于电磁铁6放下角钢的位置，此时，电磁铁6放下角钢。在吊臂的运动过程中，由于腕部多连杆水平保持装置形成了两个平行四连杆机构，并且腕部7的初始状态为水平状态，因此，在整个运行过程中，腕部7始终保持水平。

随后进行反向码钢，首先需码垛型材由分组升降台提升至较高的接钢位，然后驱动机构302动作，通过拐臂303、轴305、摇杆303以及连杆301驱动吊臂前摆至接钢位，随后电磁铁伸缩驱动装置702伸出，驱动翻转轴701旋转，通过减速箱驱动翻转电磁铁6旋转，使磁极水平向上吸取角钢。由于角钢在正码时，呈“︿︿︿”状，角钢反码时，叠加在先前正码好的角钢上，呈“︿﹀︿﹀︿”状，正码即角钢的开口朝下，反码即角钢的开口朝上。当角钢正码时，由于是角钢的尖角端朝上，和电磁铁6是单线接触，接触面积很小，很容易在电磁铁6上产生侧翻，所以必须在电磁铁上设置导向齿板608，对正码的角钢进行导向。但是在随后的反码过程中，导向齿板608会和正码的角钢干涉，因此需要使角钢的边缘与水平面接触，因此在吸取角钢前需要通过齿板驱动机构607驱动齿板608运动，使角钢的边缘与齿板608的平直部分对齐。然后分组升降台向下运动，角钢吸取在电磁铁6上，待分组升降台离开翻转区域后，电磁铁伸缩驱动机构702缩回，翻转电磁铁6反向旋转180°；然后驱动装置302驱动拐臂303运动，通过轴305、摇杆303以及连杆301驱动吊臂2摆动至反向码钢位，待吊臂到位后，翻转电磁铁6失电，钢材下落在码垛升降台上。

在吊臂的运动过程中，本实施例的气包510中的压力应满足：一、平衡气缸501的推力产生的平衡力矩略大于摆臂运动过程中自重产生的最大负载阻力矩，二、气包510在整个驱动过程中压力基本不变。在上述两个条件下，无驱动连杆的作用，摆臂将在平衡气缸501的推力下摆动到最前端位置，因此驱动连杆的受力由原先的受压变为受拉，避免出现压杆失稳现象；摆臂2前摆接钢后，增加了钢材的重量，负载力矩的变大有利于摆臂回摆，驱动连杆的拉力也随之减小；在摆臂2动作过程中，平衡气缸501一直处于推力状态，驱动拉杆一直处于受拉状态，连接部件受力没有换向，从而消除了铰接处的间隙影响。有利于吊臂在摆动过程中的精度提高。

在吊臂的运动过程中，通过定位装置对吊臂的运动末段进行定位，其过程如下：在前摆过程中，吊臂2在运动开始时段通过驱动装置302全速运转，驱动吊臂2快速运动，吊臂2经过上触发机构时，进入运动末段，控制器通过定位装置获取吊臂2当前位置，并控制驱动装置302驱动吊臂运动，当吊臂的位置接近预定位置时，控制器控制补偿装置驱动吊臂2运动，补偿装置的运动精度高，这样能够使吊臂准确的停止在预定位置，吊臂2后摆的过程与前摆的过程相似。这样，运动的起始段不需要计算，能够大大减少控制器的运算量。而在末段，距离测量机构测量吊臂的位置，误差非常小，再通过高精度的补偿装置驱动吊臂运动，能够使吊臂准确的停止在预定位置。

实施例6

本实施例将驱动装置更换为伸缩机构，所述吊臂与所述第一铰接轴201防转连接，所述伸缩机构的两端分别与所述吊臂和机架铰接。

本实施例中，将吊臂与所述第一铰接轴201防转连接，然后通过伸缩机构驱动吊臂2进行运动，此时由于吊臂2与所述第一铰接轴201防转连接，因此，吊臂2也能够运动。本实施例将采用伸缩机构直接驱动吊臂2运动，不进行传动，能够减少传动过程中的能量消耗，提高能量转换效率。

在上述实施例的基础上，还可以将所述移动测距定位机构更换成固定测距定位机构，如图11所示，所述固定测距定位机构包括与吊臂或横梁底部铰接的定位板215、用于保持所述定位板215竖直的竖直保持机构以及对应所述定位板215设置的距离测量机构；所述距离测量机构包括遮光保护盒213和设置在遮光保护盒213内的激光测距机构214，所述定位板215的高度不小于所述吊臂底端运动的最高点与最低点高度之差；当所述吊臂底端运动到最高点时，所述距离测量机构对应所述定位板215的下部，当所述吊臂底端运动到最低点时，所述距离测量机构对应所述定位板215的上部。上述结构也能够通过测量吊臂下端与某一固定点的距离来精确定位吊臂的位置。

当然，也可以通过测量吊臂的旋转角度来定位吊臂的位置，此时就需要采用角度传感器定位机构，如图12所示，所述角度传感器定位机构包括通过增速机210与第一铰接轴连接的角度传感器212，所述角度传感器212的壳体安装在旋转底座211上，所述旋转底座211与外壳或第一铰接轴旋转连接，所述旋转底座211上设置有将旋转底座211锁紧在外壳或第一铰接轴上的锁紧装置，所述第一铰接轴与所述增速机210的低速端连接，所述角度传感器212与所述增速机210的高速端连接，所述吊臂与所述第一铰接轴防转连接，所述吊臂运动的角度范围与增速机210的增速比的乘积不大于所述角度传感器212的量程。上述结构将第一铰接轴通过增速装置与角度传感器212连接，当第一铰接轴旋转一个角度时，增速装置通过增速将角度传感器212的测量段的范围扩大，以此间接增强角度传感器212的分辨率。当机械手进行摆动时，其机械运动围绕手臂末端的轴进行旋转运动，同时就带动连接到轴上的增速机210运行。设摆臂运行区间为[0,A]，被增速机210速比k放大后，增速机210高速端运行区间实际是[0,kA]。设传感器分辨率为B，由于传感器连接到增速机210高速端，所以增速机210高速端的测量分辨率为B，而增速机210低速端的测量分辨率为B/k，也就是说，本发明提出的测量装置，针对摆臂进行测量的分辨率为B/k，精度提高了k倍。

在上述实施例的基础上，电磁铁的卡固机构还有两种可行的结构：翻转卡固机构或升降卡固结构。

所述翻转卡固机构包括与所述电磁铁铰接的齿板以及用于驱动所述齿板翻转的齿板驱动机构，所述齿板上沿型材排列方向设置有与型材相适配的卡固缺口；当需要齿板进行卡固时，齿板驱动机构驱动所述齿板向下翻转，使齿板的卡固缺口设置在电磁铁的下侧，这时，能够对型材进行卡固，当不需要卡固型材时，齿板驱动机构驱动齿板向上翻转，翻转到电磁铁下边缘的上方，这样，不影响电磁铁对型钢的吸取。

所述升降卡固机构包括与所述电磁铁的侧面滑动连接的齿板以及驱动所述电磁铁升降的齿板驱动机构；所述齿板上沿型材排列方向设置有与型材向适配的卡固缺口。当需要齿板卡固型材时，齿板驱动装置驱动所述齿板向下降，使齿板的卡固缺口漏出电磁铁的下边缘，当不需要齿板卡固型材时，齿板驱动机构驱动所述齿板向上升，使齿板的卡固缺口升到电磁铁下边缘的上方，这样就不影响电磁铁对型材的吸取。

以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种带预紧的高速码垛系统，其特征在于：包括机架、吊臂、驱动装置、腕部和翻转永磁铁；

所述机架包括水平段和竖直段，所述机架的水平段后端与所述竖直段顶端连接，所述机架水平段的前端与吊臂上端通过第一铰接轴铰接；

所述驱动装置分别与所述机架竖直段前侧和所述吊臂铰接；所述吊臂下端连接有腕部，所述腕部上设有腕部水平保持机构，所述腕部设置有翻转永磁铁；所述翻转永磁铁底端设置有平移导向齿板；所述机架竖直段上设有用于平衡吊臂部分或全部的自重和载荷的预紧装置。

2.如权利要求1所述一种带预紧的高速码垛系统，其特征在于：所述腕部包括和吊臂连接的连接板，和连接在连接板上相对设置的两个侧板；所述翻转电磁铁设置在两个侧板之间；所述腕部上设置有驱动翻转磁铁翻转的驱动机构。

3.如权利要求1所述一种带预紧的高速码垛系统，其特征在于：所述翻转永磁铁包括永磁起重器和驱动器；所述驱动器通过连接轴与所述永磁起重器旋转连接；

所述永磁起重器包括与所述腕部连接的永磁铁安装壳体、固接在壳体内的固定永磁铁、设置在壳体内的旋转永磁铁以及设置在旋转永磁铁两端的旋转轴，所述固定永磁铁与所述旋转永磁铁平行设置，所述旋转磁铁与所述永磁铁安装壳通过所述旋转轴连接，所述旋转轴一端连接有磁铁驱动器。

4.如权利要求1所述一种带预紧的高速码垛系统，其特征在于：所述平移导向齿板装置包括滑块、导向齿板、设置在滑块上的摇杆和驱动滑块移动的驱动器，所述滑块一部分与所述翻转永磁铁的底端滑动连接，另一部分伸出所述翻转永磁铁底端与所述摇杆的一端铰接，所述导向齿板连接在所述滑块与所述翻转永磁铁滑动连接部分的下端；所述启动器与所述摇杆铰接。

5.如权利要求1所述一种带预紧的高速码垛系统，其特征在于：所述腕部水平保持机构包括一根与所述吊臂平行旋转设置的平移连杆，所述平移连杆的上端与所述机架通过顶部连杆铰接，所述平移连杆的下端通过底部连杆与所述腕部铰接，所述顶部连杆、所述底部连杆和平移连杆共面。

6.如权利要求1所述一种带预紧的高速码垛系统，其特征在于：所述预紧装置包括两端分别与所述机架和所述吊臂铰接的平衡机构以及用于调节所述平衡机构的平衡力的平衡调节机构；

所述平衡机构包括气缸和与所述气缸连通的气包，所述平衡调节机构包括气源、用于连通气源和气包的气源处理元件以及设置在所述气包上的气压表；

或者，所述平衡机构包括弹簧，所述平衡调节机构包括用于调节弹簧与机机架连接位置的位置调节机构。

7.如权利要求1所述一种带预紧的高速码垛系统，其特征在于：所述翻转磁铁上设有磁力控制系统，所述磁力控制系统包括用于检测电磁铁位置的传感器和控制电磁铁磁力大小的控制装置；其中，所述控制装置根据接收到的传感器检测到的翻转电磁铁的位置信息输出控制信息以调整翻转电磁铁的磁力大小。

8.如权利要求7所述一种带预紧的高速码垛系统，其特征在于：所述控制装置根据接收到的传感器检测到的翻转电磁铁的位置信息输出控制信息以调整翻转电磁铁的磁力大小的方法为：当检测到所述翻转电磁铁翻转到第一相位时，控制装置控制电磁铁磁力位于第一区间；当检测到所述翻转电磁铁翻转到其他相位时，控制装置控制电磁铁磁力位于第二区间。

9.一种高速码垛系统，其特征在于：包括码垛设备，所述码垛设备包括倒L型支架、吊臂、驱动装置、腕部和翻转磁铁；所述支架包括水平段和竖直段，所述水平段一端与所述竖直段顶端连接，所述吊臂与所述水平段另一端通过第一铰接轴铰接，所述驱动装置设置在所述支架和吊臂之间与吊臂铰接，所述吊臂与所述腕部连接，所述腕部上旋转连接有翻转磁铁；

所述码垛设备还包括用于补偿所述吊臂驱动装置的运动精度的补偿装置、用于平衡吊臂部分或全部的自重和载荷的预紧装置、用于精确定位所述吊臂位置的定位装置。