CN107934757A - 一种型材多功能自动化吊具 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种型材多功能自动化吊具，涉及自动起重吊装技术，属于智能装备领域，包括安装固定在承重主梁底部的四套型材吊钩组件、两套料框吊钩组件、安装固定在承重主梁侧面的钢丝绳滑轮组件、安装固定在承重主梁上面中部的动力站，既可以自动吊运零散型材，也可以自动吊运料框，可满足以下多种工作需求：1.零散型材不使用料框独立吊运；2.型材吊运装入料框；3.型材装在料框中随料框一起吊运；4.空料框转运；5.料框堆垛。设定吊运程序后，吊具通过程序自动控制，通过传感器检测状态，各个执行动作不需要人工操作，特别适合在工厂自动化中进行应用。
Description
技术领域
本发明涉及自动起重吊装技术，属于智能装备领域，具体涉及一种型材多功能自动化吊具。
背景技术
吊具作为吊装工具广泛的应用于制造、加工及仓储物流行业中，现有技术的吊具均包括支架、支架上设置吊挂件(如吊钩、吊带等)，人工操作吊挂物料。
随着工厂自动化程度逐渐提高，空中物流输送设备需要进行自动化升级，当前工厂空中物流设备为传统起重机，起重机吊具主要是吊钩、吊带、钢丝绳等，无法满足自动化工作需求，阻碍着空中物流自动化发展。
由于型材长度在5米至10米，长度随着使用批次不确定，现有技术主要通过吊钩配合钢丝绳或吊带吊运，针对不同长度型材，需要人工选择适合长度的吊钩或吊带，手动挂吊钩或吊带，无法实现自动化，不能满足智能搬运。对于盛放型材的料框，主要采用人工操作叉车转运堆垛或人工使用吊钩吊运，堆垛操作依靠人工经验判断。型材搬运和料框搬运分开操作，集成度低，不能自动化。对于型材的操作主要是点位操作，具有操作动作简单，重复性强等特点，非常适合自动化发展，同时型材涉及生产、加工、应用的企业众多，具有广大的需求空间，因此亟需进行型材多功能自动化吊具的研制。
发明内容
本发明的目的是提供型材吊运的自动化吊具，以解决现有技术中吊具无法实现自动化的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种型材多功能自动化吊具(1)，包括安装固定在承重主梁(11)底部的型材吊钩组件(12)、料框吊钩组件(13)、安装固定在承重主梁(11)侧面的钢丝绳滑轮组件(14)、安装固定在承重主梁(11)上面中部的动力站(15)；
所述型材吊钩组件(12)为四套、料框吊钩组件(13)为二套；
所述型材吊钩组件(12)包括支架(41)、锁紧螺母(42)、L形吊钩(43)、拉杆(44)、起升驱动器(45)、复位器(46)、吊带套件(47)、复位传感器(48)、物料感应器(49)、90°转动组件(50)、驱动缸(51)、缸座(52)；
所述料框吊钩组件(13)包括安装架(54)、挂钩(55)、开合驱动器(56)、料框传感器(57)；
所述支架(41)安装在承重主梁(11)底面，L形吊钩(43)为左右对称件，与支架(41)旋转连接，锁紧螺母(42)与L形吊钩(43)连接，用于轴向固定L形吊钩(43)；
所述拉杆(44)与支架(41)滑动连接，起升驱动器(45)固定端安装在支架(41)上，运动端与拉杆(44)连接，用于驱动拉杆(44)竖直方向运动；
所述吊带套件(47)与拉杆(44)连接，吊带套件(47)通过复位器(46)与L形吊钩(43)连接，复位传感器(48)安装在L形吊钩(43)上，用于监测吊带套件(47)工作状态；
所述物料传感器(49)安装在L形吊钩(43)端部，用于监控L形吊钩(43)工作状态；
所述缸座(52)安装在承重主梁(11)底面，驱动缸(51)一端与缸座(52)连接，另一端与90°转动组件(50)连接；
所述90°转动组件(50)安装在支架(41)上；
所述吊带套件(47)通过拉杆(44)进行收缩与复位；
所述安装架(54)安装在承重主梁(11)底面，挂钩(55)为左右对称件，与安装架(54)旋转连接，开合驱动器(56)两端分别连接在两个对称挂钩(55)上，料框传感器(57)安装在一侧挂钩(55)上。
进一步的，型材吊钩组件(12)数量当前配置为4套，可满足4米至12米型材的吊运工况需求，也可根据实际需求灵活配置数量。
进一步的，型材吊钩组件(12)既可以单根型材吊运，也可以成捆型材吊运。
进一步的，可通过型材吊钩组件(12)吊运型材，也可通过料框吊钩组件(13)吊运料框。
进一步的，吊带套件(47)一种形式为收缩弹簧、尼龙带或钢丝绳、结构零件构成，另一种形式为弹簧钢带、结构零件构成。
进一步的，所述型材多功能自动化吊具1还包括控制装置，控制装置用于控制型材多功能自动化吊具移动到第一指定位置，控制二套料框吊钩组件13处于张开状态，吊带套件47处于复位状态，并放下钢丝绳滑轮组件14到指定高度，启动料框传感器57检测料框到位信息，如果检测到料框未到位，则控制型材自动化吊具1左右移动到位；如果检测到料框到位，则控制二套料框吊钩组件13处于内收工作状态，料框2被二套料框吊钩组件13钩住，从而料框2、型材3、或装有型材3的料框2能够被型材多功能自动化吊具1通过二套料框吊钩组件13吊运；
如果检测到料框未到位，则控制型材自动化吊具1移动到位，具体为：控制型材自动化吊具1向左缓慢移动，移动距离L＝L1，并启动两个料框传感器57均进行实时检测，如果两个料框传感器57均检测到1次到位，则停止型材多功能自动化吊具1移动，然后控制型材多功能自动化吊具1依次向右向左来回缓慢移动，并在每次移动前检测到位信息，移动的移动距离L依次递减，直到一次移动之前两个料框传感器57均检测到位；如果仅有1个料框传感器57均检测到1次到位，则先控制型材多功能自动化吊具1向右移动(以正常移动速度移动)，移动距离L＝L1，然后控制型材多功能自动化吊具1依次向右向左来回缓慢移动，并在每次移动前检测到位信息，移动的移动距离L依次递减，直到一次移动之前两个料框传感器57均检测到位。
进一步的，：初始移动距离L1为预设值，所述预设值的大小和型材多功能自动化吊具1的定位精度有关；在定位精度较高时，所述L1较小，反之亦然；随着精度的降低，吊具的老化，对所述L1进行实时调整。
进一步的，移动的移动距离L依次递减，具体为：将移动距离L从L1开始依次逐步递减；基于公式(1)计算所述递减的幅度AM；
AM＝MIN_SP×(L1/L_DEF) 公式(1)
其中：MIN_SP为吊具的最小移动步长，L1为当前的初始移动距离，L_DEF为默认移动距离。
进一步的，所述控制装置通过设置在动力站顶部的接收器和型材多功能自动化吊具1进行无线通信，从而发送控制指令以及接收传感器传感到的传感信息。
进一步的，所述第一指定位置为料框卸料位置。
工作原理及显著效果：
本发明的多功能型材吊具采用独特的型材吊钩组件和料框吊钩组件组合式设计，既可以自动吊运零散型材，也可以自动吊运料框，可满足以下多种工作需求：1.零散型材不使用料框独立吊运；2.型材吊运装入料框；3.型材装在料框中随料框一起吊运；4.空料框转运；5.料框堆垛。设定吊运程序后，吊具通过程序自动控制，通过传感器检测状态，各个执行动作不需要人工操作，特别适合在工厂自动化中进行应用。
本发明严格按照自动化生产需求设计，闭环控制，工作可靠，能够极大改进作业环境，提高作业效率，减少起重设备人员安全事故，保障操作人员安全，提升设备利用率，减少生产人员数量，降低生产成本，提高生产效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图；
图2是本发明的型材吊钩组件结构示意图；
图3是本发明的料框吊钩组件示意图；
图4是本发明吊运装框型材示意图；
图5是本发明吊运空料框示意图；
图6是本发明独立吊运型材示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
结合附图1-图3，本发明一种型材多功能自动化吊具1，包括安装固定在承重主梁11底部的型材吊钩组件12、料框吊钩组件13、安装固定在承重主梁11侧面的钢丝绳滑轮组件14、安装固定在承重主梁11上面中部的动力站15；
上述技术方案中，所述型材吊钩组件12为四套、料框吊钩组件13为二套；
上述技术方案中，所述型材吊钩组件12包括支架41、锁紧螺母42、L形吊钩43、拉杆44、起升驱动器45、复位器46、吊带套件47、复位传感器48、物料感应器49、90°转动组件50、驱动缸51、缸座52；
上述技术方案中，所述料框吊钩组件13包括安装架54、挂钩55、开合驱动器56；
上述技术方案中，所述支架41安装在承重主梁11底面，L形吊钩43为左右对称件，与支架41旋转连接，锁紧螺母42与L形吊钩43连接，用于轴向固定L形吊钩43；
所述拉杆44与支架41滑动连接，起升驱动器45固定端安装在支架41上，运动端与拉杆44连接，用于驱动拉杆44竖直方向运动；
所述吊带套件47与拉杆44连接，吊带套件47通过复位器46与L形吊钩43连接，复位传感器48安装在L形吊钩43上，用于监测吊带套件47工作状态；
所述物料传感器49安装在L形吊钩43端部，用于监控L形吊钩43工作状态；
所述缸座52安装在承重主梁11底面，驱动缸51一端与缸座52连接，另一端与90°转动组件50连接；
所述90°转动组件50安装在支架41上；
进一步地，所述吊带套件47通过拉杆44进行收缩与复位；
上述技术方案中，所述安装架54安装在承重主梁11底面，挂钩55为左右对称件，与安装架54旋转连接，开合驱动器56两端分别连接在两个对称挂钩55上，料框传感器57安装在一侧挂钩55上。
结合附图4所示，本发明一种型材多功能自动化吊具1第一种工作状态：料框2装入型材3，型材多功能自动化吊具1上四套型材吊钩组件12处于非吊运状态，此时L形吊钩43处于与型材3平行状态，吊带套件47处于复位状态，复位传感器48检测到复位信息，二套料框吊钩组件13处于内收工作状态，料框传感器57检测到料框到位信息，型材3随料框2被型材多功能自动化吊具1一起通过二套料框吊钩组件13吊运。
结合附图5所示，本发明一种型材多功能自动化吊具1第二种处于工作状态：型材多功能自动化吊具1上四套型材吊钩组件12处于非吊运状态，此时L形吊钩43处于与型材3平行状态，吊带套件47处于复位状态，复位传感器48检测到复位信息，二套料框吊钩组件13处于内收工作状态，料框传感器57检测到料框到位信息，料框2被型材多功能自动化吊具1通过二套料框吊钩组件13吊运。
结合附图6所示，本发明一种型材多功能自动化吊具1第三种工作状态：型材多功能自动化吊具1上四套型材吊钩组件12处于闭合工作状态，此时L形吊钩43处于与型材3垂直状态，吊带套件47处于向内收紧状态，物料感应器49检测型材信息，型材通过吊带套件47向内聚紧，脱离料框2侧壁，二套料框吊钩组件13处于张开状态，型材3被型材多功能自动化吊具1通过四套型材吊钩组件12吊运。
所述型材多功能自动化吊具1还包括控制装置，控制装置用于控制型材多功能自动化吊具移动到第一指定位置，控制二套料框吊钩组件13处于张开状态，吊带套件47处于复位状态，并放下钢丝绳滑轮组件14到指定高度，启动料框传感器57检测料框到位信息，如果检测到料框未到位，则控制型材自动化吊具1左右移动到位；如果检测到料框到位，则控制二套料框吊钩组件13处于内收工作状态，料框2被二套料框吊钩组件13钩住，从而料框2、型材3、或装有型材3的料框2能够被型材多功能自动化吊具1通过二套料框吊钩组件13吊运；
如果检测到料框未到位，则控制型材自动化吊具1移动到位，具体为：控制型材自动化吊具1向左缓慢移动，移动距离L＝L1，并启动两个料框传感器57均进行实时检测，如果两个料框传感器57均检测到1次到位，则停止型材多功能自动化吊具1移动，然后控制型材多功能自动化吊具1依次向右向左来回缓慢移动，并在每次移动前检测到位信息，移动的移动距离L依次递减，直到一次移动之前两个料框传感器57均检测到位；如果仅有1个料框传感器57均检测到1次到位，则先控制型材多功能自动化吊具1向右移动(以正常移动速度移动)，移动距离L＝L1，然后控制型材多功能自动化吊具1依次向右向左来回缓慢移动，并在每次移动前检测到位信息，移动的移动距离L依次递减，直到一次移动之前两个料框传感器57均检测到位；
考虑到吊具的一次精准定位要求比较高，达到此要求可能会大幅度的提高制造成本，而加设测距装置可能会进一步的增加成本；因此，采用上述校准方式来实现对吊具的定位，在达到精度要求的同时，节省开销；
其中：初始移动距离L1为预设值，所述预设值的大小和型材多功能自动化吊具1的定位精度有关；在定位精度较高时，所述L1较小，反之亦然；随着精度的降低，吊具的老化，可以对所述L1进行实时调整；
优选的：所述控制装置设置在动力站顶部；
优选的：所述控制装置通过设置在动力站顶部的接收器和型材多功能自动化吊具1进行无线通信，从而发送控制指令以及接收传感器传感到的传感信息；
优选的：所述第一指定位置为料框卸料位置；工人可以将装有型材的料框卸料在第一指定位置；所述第一指定位置不是一个非常精确的位置，即使采用人工卸货也可以满足精度需求；在放置到第一指定位置后，可以通过吊具的左右移动来进行位置校准；
优选的：移动的移动距离L依次递减，具体为：将移动距离L从L1开始依次逐步递减；优选的，所述递减的幅度为吊具的最小移动步长；
优选的：基于公式(1)计算所述递减的幅度AM；
AM＝MIN_SP×(L1/L_DEF) 公式(1)
其中：MIN_SP为吊具的最小移动步长，L1为当前的初始移动距离，L_DEF为默认移动距离；
装有型材3的料框2能够被型材多功能自动化吊具1通过二套料框吊钩组件13吊运，具体为：控制多功能自动化吊具1进入第一种工作状态；
型材3被型材多功能自动化吊具1通过二套料框吊钩组件13吊运，具体为：控制多功能自动化吊具1进入第三种工作状态；
料框2能够被型材多功能自动化吊具1通过二套料框吊钩组件13吊运，具体为：控制多功能自动化吊具1进入第二种工作状态；
所述到位为:两个料框传感器57检测到两个对称挂钩55的位置和二套料框的抓手对齐；
所述指定高度为使得两个对称挂钩55和料框抓手高度一致的位置；
所述物料感应器49检测型材信息，型材通过吊带套件47向内聚紧，具体为：所述物料感应器检测型材的重量；如果所述重量大于等于测量误差值，则型材通过吊带套件47向内聚紧，脱离料框2侧壁，二套料框吊钩组件13处于张开状态，从而进行型材的吊运；否则(此时料框中并没有型材)，控制二套料框吊钩组件13处于张开状态，发送复位信息使得吊带套件47处于复位状态，此时L形吊钩43处于与型材3平行状态，而不进行型材的吊运；所述测量误差值为一个很小的值；
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种型材多功能自动化吊具(1)，其特征在于：包括安装固定在承重主梁(11)底部的型材吊钩组件(12)、料框吊钩组件(13)、安装固定在承重主梁(11)侧面的钢丝绳滑轮组件(14)、安装固定在承重主梁(11)上面中部的动力站(15)；
所述型材吊钩组件(12)为四套、料框吊钩组件(13)为二套；
所述型材吊钩组件(12)包括支架(41)、锁紧螺母(42)、L形吊钩(43)、拉杆(44)、起升驱动器(45)、复位器(46)、吊带套件(47)、复位传感器(48)、物料感应器(49)、90°转动组件(50)、驱动缸(51)、缸座(52)；
所述料框吊钩组件(13)包括安装架(54)、挂钩(55)、开合驱动器(56)、料框传感器(57)；
所述支架(41)安装在承重主梁(11)底面，L形吊钩(43)为左右对称件，与支架(41)旋转连接，锁紧螺母(42)与L形吊钩(43)连接，用于轴向固定L形吊钩(43)；
所述拉杆(44)与支架(41)滑动连接，起升驱动器(45)固定端安装在支架(41)上，运动端与拉杆(44)连接，用于驱动拉杆(44)竖直方向运动；
所述吊带套件(47)与拉杆(44)连接，吊带套件(47)通过复位器(46)与L形吊钩(43)连接，复位传感器(48)安装在L形吊钩(43)上，用于监测吊带套件(47)工作状态；
所述物料传感器(49)安装在L形吊钩(43)端部，用于监控L形吊钩(43)工作状态；
所述缸座(52)安装在承重主梁(11)底面，驱动缸(51)一端与缸座(52)连接，另一端与90°转动组件(50)连接；
所述90°转动组件(50)安装在支架(41)上；
所述吊带套件(47)通过拉杆(44)进行收缩与复位；
所述安装架(54)安装在承重主梁(11)底面，挂钩(55)为左右对称件，与安装架(54)旋转连接，开合驱动器(56)两端分别连接在两个对称挂钩(55)上，料框传感器(57)安装在一侧挂钩(55)上。
2.如权利要求1所述的一种型材多功能自动化吊具(1)，其特征在于：型材吊钩组件(12)数量当前配置为4套，可满足4米至12米型材的吊运工况需求，也可根据实际需求灵活配置数量。
3.如权利要求1所述的一种型材多功能自动化吊具(1)，其特征在于：型材吊钩组件(12)既可以单根型材吊运，也可以成捆型材吊运。
4.如权利要求1所述的一种型材多功能自动化吊具(1)，其特征在于：可通过型材吊钩组件(12)吊运型材，也可通过料框吊钩组件(13)吊运料框。
5.如权利要求1所述的一种型材多功能自动化吊具(1)，其特征在于：吊带套件(47)一种形式为收缩弹簧、尼龙带或钢丝绳、结构零件构成，另一种形式为弹簧钢带、结构零件构成。
6.如权利要求1所述的一种型材多功能自动化吊具(1)，其特征在于：所述型材多功能自动化吊具1还包括控制装置，控制装置用于控制型材多功能自动化吊具移动到第一指定位置，控制二套料框吊钩组件13处于张开状态，吊带套件47处于复位状态，并放下钢丝绳滑轮组件14到指定高度，启动料框传感器57检测料框到位信息，如果检测到料框未到位，则控制型材自动化吊具1左右移动到位；如果检测到料框到位，则控制二套料框吊钩组件13处于内收工作状态，料框2被二套料框吊钩组件13钩住，从而料框2、型材3、或装有型材3的料框2能够被型材多功能自动化吊具1通过二套料框吊钩组件13吊运；
如果检测到料框未到位，则控制型材自动化吊具1移动到位，具体为：控制型材自动化吊具1向左缓慢移动，移动距离L＝L1，并启动两个料框传感器57均进行实时检测，如果两个料框传感器57均检测到1次到位，则停止型材多功能自动化吊具1移动，然后控制型材多功能自动化吊具1依次向右向左来回缓慢移动，并在每次移动前检测到位信息，移动的移动距离L依次递减，直到一次移动之前两个料框传感器57均检测到位；如果仅有1个料框传感器57均检测到1次到位，则先控制型材多功能自动化吊具1向右移动(以正常移动速度移动)，移动距离L＝L1，然后控制型材多功能自动化吊具1依次向右向左来回缓慢移动，并在每次移动前检测到位信息，移动的移动距离L依次递减，直到一次移动之前两个料框传感器57均检测到位。
7.如权利要求1所述的一种型材多功能自动化吊具(1)，其特征在于：初始移动距离L1为预设值，所述预设值的大小和型材多功能自动化吊具1的定位精度有关；在定位精度较高时，所述L1较小，反之亦然；随着精度的降低，吊具的老化，对所述L1进行实时调整。
8.如权利要求1所述的一种型材多功能自动化吊具(1)，其特征在于：移动的移动距离L依次递减，具体为：将移动距离L从L1开始依次逐步递减；基于公式(1)计算所述递减的幅度AM；
AM＝MIN_SP×(L1/L_DEF) 公式(1)
其中：MIN_SP为吊具的最小移动步长，L1为当前的初始移动距离，L_DEF为默认移动距离。
9.如权利要求1所述的一种型材多功能自动化吊具(1)，其特征在于：所述控制装置通过设置在动力站顶部的接收器和型材多功能自动化吊具1进行无线通信，从而发送控制指令以及接收传感器传感到的传感信息。
10.如权利要求1所述的一种型材多功能自动化吊具(1)，其特征在于：所述第一指定位置为料框卸料位置。
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