CN108584451A - 多工位码垛机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多工位码垛机，包括安装底板、夹持机构和带动夹持机构运动的运动机构，运动机构包括、X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构和带动夹持机构旋转的基板旋转机构，夹持机构包括抓取基板、设置在抓取基板上的至少两个抓取块以及带动抓取块夹紧或松开物体的动力机构，X轴移动机构包括地面轨道，地面轨道包括平行设置的承重轨道和非承重轨道，安装底板底部设有与承重轨道形成压配合的第一配合机构，和与非承重轨道形成嵌套配合的设有第二配合机构，安装底板上设有带动安装底板沿地面轨道移动的驱动机构，夹持机构设置在靠近承重轨道所在的一侧。其优点在于，实现了大重量的筒纱包的抓取运输码垛，大大提高码垛效率。

Description

多工位码垛机

技术领域

本发明涉及纺织机械设备技术领域，尤其涉及一种多工位码垛机。

背景技术

目前，纺纱企业的最终产品是纱线，无论是何种纺纱方式其大多以筒纱的形式出售。然而，纺纱企业中筒纱的收集、输送及包装基本是由人工完成，用工量较大，在企业用工紧缺的形势下，筒纱的自动收集、输送及包装成为急需解决的问题。

随着我国棉纺企业用工成本的不断飙升，以及产业结构调整和技术升级的不断深入，纺织企业中简单重复的重体力劳动以“机器换人”成为必然的选择。针对筒纱的自动包装已有相关设备和专利，但对于包装好的筒纱包的运输仍存在问题，如现有专利：纱锭码垛机器人(专利号：201510884570.6)，该专利公开了一种单个纱锭的移动码垛设备，效率较低。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种多工位码垛机，用于运输包装好的筒纱包，提高运输码垛效率。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种多工位码垛机，包括安装底板、夹持机构和带动所述夹持机构运动的运动机构，所述运动机构包括带动所述夹持机构旋转的基板旋转机构、X轴移动机构、Y轴移动机构和Z轴移动机构，所述夹持机构包括抓取基板、设置在抓取基板上的至少两个抓取块以及带动所述抓取块夹紧或松开物体的动力机构，所述X轴移动机构包括地面轨道，所述地面轨道包括平行设置的承重轨道和非承重轨道，所述安装底板底部设有与所述承重轨道形成压配合的第一配合机构，和与所述非承重轨道形成嵌套配合的设有第二配合机构，所述安装底板上设有带动所述安装底板沿所述地面轨道移动的驱动机构，所述夹持机构设置在靠近所述承重轨道所在的一侧。

进一步地，本多工位码垛机还包括与包装流水线对接的若干筒纱包承接位，所述筒纱包承接位上设有用于检测筒纱包是否到位的传感器，所述传感器与所述多工位码垛机相关联，所述多工位码垛机接收到所述传感器信号后移动至对应的筒纱包承接位并夹持所述筒纱包移动至对应的筒纱包码垛位。

进一步地，两个所述抓取块中的至少一块为动板，所述动力机构包括活动端和固定在设置在所述抓取基板上的固定端，所述活动端与所述动板相连接以带动所述动板移动夹紧或松开物体.

进一步地，所述动板包括独立设置的左板和右板，所述左板和所述右板上分别连接有动力机构。

进一步地，所述动板包括与所述运动轨道相连接的横板以及与所述横板呈一定角度的挡板，所述横板与所述抓取基板平行设置，所述横板与所述运动轨道之间设有沿所述运动轨道移动的嵌套组件，所述嵌套组件一侧与所述横板相连接，另一侧与所述运动轨道嵌套配合。

进一步地，所述安装底板上设有立柱，所述立柱上设有与其垂直设置的横梁，所述Y轴移动机构设置在横梁上，所述Z轴移动机构设置在所述立柱上。

进一步地，所述抓取基板通过法兰与所述横梁相连接，所述法兰中设有与所述抓取基板相连接的转轴，所述基板旋转机构包括转动电机，所述转动电机与所述转轴转动配合以带动所述抓取基板转向。

进一步地，所述Z轴移动机构包括设置在立柱上的Z轴导轨、设置在所述横梁支撑板背面的与Z轴导轨相适配的Z轴滑块、Z轴驱动电机、Z轴转轮和Z轴链条，所述Z轴转轮设置在所述立柱顶端，所述Z轴链条一端与所述横梁的下端相连接，另一端绕过所述Z轴驱动电机的输出轮，向上绕过所述Z轴转轮并与所述横梁支撑板的顶端相连接，所述Z轴链条与所述横梁下端的连接处以及与所述横梁支撑板的顶端的连接处分别位于所述Z轴导轨的两侧，所述Z轴链条与所述横梁的下端通过弹性件相连接。

进一步地，所述承重轨道包括安装垫板和设置在安装垫板上的倒“T”形承重轨，所述第一配合机构包括第一滚轮和连接第一滚轮和安装底板的第一悬挂板，所述第一滚轮与第一悬挂板转动配合，所述承重轨和所述第一滚轮的配合面上设有嵌套的凸块凹槽结构。

进一步地，所述非承重轨道包括安装支架和设置在安装支架上的C形槽，所述第二配合机构包括嵌入所述C形槽中的第二滚轮以及连接第二滚轮和安装底板的第二悬挂板。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

采用可相对移动的抓取块夹住筒纱包，实现批量抓取筒纱，而后通过上升、旋转、移动至对应的码垛位置，实现筒纱的批量运输码垛，提高码垛效率；另外，通过设置两个不同的但相互平行的轨道，承重轨道和非承重轨道，不同的轨道与安装底板形成不同的配合方式，在夹持机构一侧采用承重轨道，安装底板和承重轨道压配合，压力越大，配合更紧密，较轻的一侧采用非承重轨道和嵌套配合，安装底板上的第二配合机构部分被包覆在非承重轨道中，保证运行中兼有拉力和压力。本发明的多工位码垛机加强了对筒纱包的抓紧力以及增强一侧轨道的承重能力和另一轨道对安装底板的拉力和压力，即使抓取较重的筒纱包也可保持平衡，使安装底板沿地面轨道移动，大大提高运输码垛效率。

附图说明

图1为本发明实施例的码垛机的结构示意图；

图2为本发明实施例的夹持机构的结构示意图；

图3为本发明实施例的夹持机构的的另一角度的结构示意图；

图4为本发明实施例的夹持机构的仰视结构示意图；

图5为本发明实施例的夹持机构的侧视结构示意图；

图6为本发明实施例的夹持机构与运动机构的结构示意图；

图7为本发明实施例的夹持机构与运动机构的另一角度结构示意图；

图8为本发明实施例的X轴移动机构的结构示意图。

图中：1、夹持机构；10、抓取基板；11、抓取块；111、动板；112、左板；113、右板；114、横板；115、挡板；12、运动轨道；13、动力机构；131、活动端；132、固定端；133、气缸；134、安装座；14、嵌套组件；141、滑移块；

20、运动机构；21、横梁；22、立柱；23、横梁支撑板；24、立柱支撑板；

30、基板旋转机构；31、法兰；32、转轴；33、转动电机；34、主动齿轮；35、从动齿轮；

40、X轴移动机构；41、安装底板；42、第一配合机构；421、第一滚轮；422、第一悬挂板；423、凸块凹槽结构；424、凸块；425、凹槽；43、第二配合机构；431、第二滚轮；432、第二悬挂板；44、驱动机构；441、驱动电机；442、主齿轮；443、齿条；444、辅助齿轮；

50、Y轴移动机构；51、Y轴驱动电机；52、Y轴齿轮；53、Y轴齿条；54、Y轴导轨；55、Y轴基板；56、立块；57、Y轴移块；

60、Z轴移动机构；61、Z轴导轨；62、Z轴滑块；63、Z轴驱动电机；64、Z轴转轮；65、Z轴链条；66、输出轮；67、弹簧；

70、地面轨道；71、承重轨道；711、安装垫板；712、承重轨；72、非承重轨道；721、安装支架；722、C形槽；73、轨道枕板；

80、筒纱包承接位；

90、筒纱包码垛位。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。

此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本发明描述中，“数个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除另有明确规定和限定，如有术语“组装”、“相连”、“连接”术语应作广义去理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是机械连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部相连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述的术语在本发明中的具体含义。

如图2-5所示，针对本发明的多工位码垛机的各个部件进行解释说明。

对于夹持机构1，包括抓取基板10和设置在抓取基板10上的至少两个抓取块11，抓取块11相对设置，可在动力机构13的带动下发生相对移动，以夹紧或松开筒纱包。更具体地说，为了保证抓取块11的移动轨迹规则稳定，抓取基板10上还设有与抓取块11相连接的运动轨道12，两个抓取块11在动力机构13作用下在运动轨道12发生相对位移。

抓取块11的形状可以有多种，为爪形或平板形，本实施例中的抓取块11为带网孔的钢板，有足够强度和一定韧性，适合抓取不同宽度的筒纱包。另外，本实施例中抓取块11为两块，前后设置，夹住筒纱包时位于筒纱包侧面，也可采用铲式或爪形结构的抓取块11，抓取筒纱包时包住筒纱包侧面和底部，抓取更稳定，但该种结构对于抓取块11的张开角度要求更高。

两个抓取块11之间存在相对位移，其移动方式为至少一块为动板111，抓取块11可采用两个抓取块11同时向内或向外移动的方式，也可采用一个抓取块11保持不动，另一抓取块11向其移动的方式，而动板111的移动有动力机构13带动，动力机构13包括活动端131和固定在设置在抓取基板10上的固定端132，活动端131与动板111相连接以带动动板111移动夹紧或松开物体。本实施例中的动板111数量为一个，动力机构13为气缸133，活动端131为气缸133的活塞杆，动板111上设有与活塞杆连接的安装座134，活塞杆伸缩时带动动板111沿运动轨道12移动，靠近或远离另一抓取板，而另一抓取板可与抓取基板10为一体式结构，与抓取基板10垂直。

由于抓取的筒纱包尺寸不一，因此，动板111包括独立设置的左板112和右板113，左板112和右板113上分别连接有动力机构13，可独立控制左板112或右板113靠近固定的抓取块11，可以应对不平整的筒纱包侧面，使抓取块11与筒纱包接触更紧密。如图2所示，气缸133的数量有两个，每个活塞杆上连接有一个动板111，左侧的活塞杆与左板112相连接，右侧的活塞杆与右板113相连接，独立运作。运动轨道12的数量有三个，分别设置在左侧、中间和右侧，左板112和右板113分别对应一个运动轨道12，设置在中间的运动轨道12为左板112和右板113共用，结构更紧凑。

另外，为了加强动板111与运动轨道12之间的流畅移动和稳定连接，动板111包括与运动轨道12相连接的横板114以及与横板114呈一定角度的挡板115，横板114与抓取基板10平行设置，横板114与运动轨道12之间设有沿运动轨道12移动的嵌套组件14，嵌套组件14一侧与横板114相连接，另一侧与运动轨道12嵌套配合。

更具体地说，嵌套组件14包括带有与运动轨道12相适配的滑槽的滑移块141，滑移块141的背面与横板114固定连接，运动轨道12嵌入滑槽中使滑移块141沿运动轨道12移动。或者，运动轨道12的底面中间设有滑槽，滑移块141与横板114相连接，朝向滑槽的一面上设有与滑槽相适配的凸块，滑槽可为燕尾槽或倒“凸”形槽。

以下针对运动机构20进行具体描述，本实施例中的X轴表示沿地面轨道70的水平方向，Y轴表示地面轨道70与包装流水线的水平方向，Z轴表示垂直于地面轨道70的竖直方向。

如图2所示，基板旋转机构30设置在横梁21上，包括转动电机33，其与夹持机构1的连接传动方式为齿轮传动。更具体地说，抓取基板10通过法兰31与横梁21相连接，法兰31中设有与抓取基板10相连接的转轴32，法兰31与转轴32固定连接，无相对转动，转动电机33与转轴32转动配合以带动抓取基板10转向。

转动电机33设置在Y轴移动机构50的Y轴基板55上方的转动电机33安装板上，转轴32穿过Y轴基板55与转动电机33的输出端传动配合，转动电机33的输出端设有主动齿轮34，转轴32上设有从动齿轮35，主动齿轮34与从动齿轮35啮合以传递转动电机33的转动，保证转动角度和转动的稳定性。

如图5、图6所示，Y轴基板55上设有多个与横梁21滑动连接的立块56，横梁21上设有Y轴导轨54，立块朝向Y轴导轨54一侧设有与Y轴导轨54相适配的Y轴移块57，为了保障夹持机构1在Y轴方向上的移动，Y轴移动机构50包括Y轴驱动电机51、Y轴齿轮52以及设置在横梁21上的Y轴齿条53，Y轴齿条53与Y轴齿轮52啮合，Y轴驱动电机51转动使Y轴齿轮52在Y轴齿条53上依次啮合移动，从而带动夹持机构1沿横梁21移动。如图所示，Y轴齿条53设在横梁21底部，Y轴驱动电机51设置在立块上，位于横梁21下方。

另外，为了横梁21的稳定安装，横梁21上设有横梁支撑板23，横梁支撑板23可为三角板，底边与横梁21相连接，相邻的另一边与Z轴移动机构60相连接。

为了保证夹持机构1在Z轴方向上的移动，本实施例的码垛机包括立柱22，立柱22与横梁21垂直设置，立柱22与安装底板41之间设有立柱支撑板24，Z轴移动机构60设置在立柱22上，横梁21与Z轴移动机构60相连接以沿立柱22移动。Z轴移动机构60包括设置在立柱22上的Z轴导轨61、设置在横梁支撑板23背面的与Z轴导轨61相适配的Z轴滑块62、Z轴驱动电机63、Z轴转轮64和Z轴链条65，Z轴转轮64设置在立柱22顶端，Z轴链条65一端与横梁21的下端相连接，另一端绕过Z轴驱动电机63的输出轮66，向上绕过Z轴转轮64并与横梁支撑板23的顶端相连接，Z轴链条65与横梁21下端的连接处以及与横梁支撑板23的顶端的连接处分别位于Z轴导轨61的两侧，Z轴链条65与横梁21的下端通过弹性件相连接，更具体地说，弹性件可选用弹簧67，Z轴链条65与横梁21下端的连接采用弹簧67连接，当工控出现意外时，横梁21向下运动与纱垛可能碰撞。此时弹簧67被拉长，可以避免机器损坏。立柱22采用16080铝型材，Z轴链条65采用双链，单条链条所承受的拉力也有富余的，但链条在长期使用中，可能会疲劳断裂，使用双链更安全可靠。Z轴驱动电机63固定在安装底板41上，安装底板41与地面轨道70通过X轴移动机构40传动连接。

为了应对码垛机机体的不对称设置以及夹持筒纱包时夹持机构1位于安装底板41的一侧导致的单侧较重的问题，X轴移动机构40中的地面轨道70包括两个不同的但平行设置的承重轨道71和非承重轨道72，安装底板41底部设有与承重轨道71形成压配合的第一配合机构42，和与非承重轨道72形成嵌套配合的设有第二配合机构43，夹持机构1靠近承重轨道71所在的一侧。承重轨道71的形式有多种，其上方为较重的机体和筒纱包，因此将第一配合机构42压在承重轨道71上，防止安装底板41脱轨，而另一侧的非承重轨道72，由于安装底板41的一侧较重，在运行过程中第二配合机构43可能会对非承重轨道72产生斜向上的拉力，因此第二配合机构43和非承重轨道72呈嵌套配合，第二配合机构43部分被包覆在非承重轨道72中，保证运行中兼有拉力和压力。

更具体地说，承重轨道71可采用钢轨结构，包括安装垫板711和设置在安装垫板711上的倒“T”形承重轨712，第一配合机构42包括第一滚轮421和连接第一滚轮421和安装底板41的第一悬挂板422，第一滚轮421与第一悬挂板转动配合，承重轨712和第一滚轮421的配合面上设有嵌套的凸块凹槽结构423。凸块凹槽结构423包括相适配的凸块424和凹槽425，凸块可设置在承重轨712上，对应地，凹槽设置在第一滚轮421的配合面上，或者，凹槽设置在承重轨712上，对应地，凸块设置在第一滚轮421的配合面上。凸块和凹槽之间的配合面可为弧面或者带折角的多平面，包覆住凸块的顶端。

非承重轨道72包括安装支架721和设置在安装支架721上的C形槽722，第二配合机构43包括嵌入C形槽722中的第二滚轮431以及连接第二滚轮431和安装底板41的第二悬挂板432。C形槽722的开槽口方向有多种，可以朝向上设置，开槽处内侧设有挡住第二滚轮431防止其脱出的挡块，也可朝向地面轨道70的侧面开设，第二滚轮431竖直设置，位于C形槽722的凹槽中，第二悬挂板432与第二滚轮431的侧面转动连接，如图8所示，本实施例中的C形槽722的开槽口方向朝向外侧设置，第二悬挂板432设置在C形槽722的外侧，如C形槽722的开槽口方向朝向内侧设置，则第二悬挂板432设置在C形槽722的内侧。

另外，为了防止地面轨道70磨损地面，地面轨道70包括若干轨道枕板73，承重轨道71和非承重轨道72设置在轨道枕板73上。而安装支架721可采用条形支架，沿轨道枕板73设置，也可采用若干个分体式的支架，分别设置在轨道枕板73上，数量与轨道枕板73相对应，而安装垫板711为长条形，设置在轨道枕板73上。

驱动机构44设置在第一配合机构42和第二配合机构43之间的安装底板41底面上，包括驱动电机441、设置在驱动电机441的输出端的主齿轮442以及设置在地面轨道70上的齿条443，主齿轮442与齿条啮合以带动安装底板41沿地面轨道70移动。

驱动机构44还包括辅助齿轮444，辅助齿轮444和主齿轮442分别设置在齿条443的两侧，同时与齿条啮合转动。如图8所示，齿条竖直设置在轨道枕板73上，主齿轮442和辅助齿轮444分别设置在齿条两侧，同步与齿条啮合，保证主齿轮442与齿条贴合，啮合良好，安装底板41沿地面轨道70正常移动，避免出现主齿轮442与齿条分离的情况。

如图1所示，对于多工位码垛的实现，主要依靠沿多个包装流水线设置的地面轨道70，在每个包装流水线末端设置筒纱包承接位80，筒纱包承接位80上设有用于检测筒纱包是否到位的传感器，传感器与多工位码垛机相关联，多工位码垛机接收到传感器信号后移动至对应的筒纱包承接位80并夹持所述筒纱包移动至对应的筒纱包码垛位90，每个筒纱包码垛位90与筒纱包承接位80一一对应，避免不同型号的筒纱包堆垛在一起。更具体地说，筒纱包承接位80、筒纱包码垛位90、抓取角度以及码垛角度可通过位置传感器、视觉检测器或者内置程序等确定。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种多工位码垛机，其特征在于，包括安装底板、夹持机构和带动所述夹持机构运动的运动机构，所述运动机构包括X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构以及带动所述夹持机构旋转的基板旋转机构，所述夹持机构包括抓取基板、设置在抓取基板上的至少两个抓取块以及带动所述抓取块夹紧或松开物体的动力机构，所述X轴移动机构包括地面轨道，所述地面轨道包括平行设置的承重轨道和非承重轨道，所述安装底板底部设有与所述承重轨道形成压配合的第一配合机构，和与所述非承重轨道形成嵌套配合的设有第二配合机构，所述安装底板上设有带动所述安装底板沿所述地面轨道移动的驱动机构，所述夹持机构设置在靠近所述承重轨道所在的一侧。

2.如权利要求1所述的多工位码垛机，其特征在于，还包括与包装流水线对接的若干筒纱包承接位，所述筒纱包承接位上设有用于检测筒纱包是否到位的传感器，所述传感器与所述多工位码垛机相关联，所述多工位码垛机接收到所述传感器信号后移动至对应的筒纱包承接位并夹持所述筒纱包移动至对应的筒纱包码垛位。

3.如权利要求1或2所述的多工位码垛机，其特征在于，两个所述抓取块中的至少一块为动板，所述动力机构包括活动端和固定在设置在所述抓取基板上的固定端，所述活动端与所述动板相连接以带动所述动板移动夹紧或松开物体。

4.如权利要求3所述的多工位码垛机，其特征在于，所述动板包括独立设置的左板和右板，所述左板和所述右板上分别连接有动力机构。

5.如权利要求3所述的多工位码垛机，其特征在于，所述动板包括与所述运动轨道相连接的横板以及与所述横板呈一定角度的挡板，所述横板与所述抓取基板平行设置，所述横板与所述运动轨道之间设有沿所述运动轨道移动的嵌套组件，所述嵌套组件一侧与所述横板相连接，另一侧与所述运动轨道嵌套配合。

6.如权利要求1或2所述的多工位码垛机，其特征在于，所述安装底板上设有立柱，所述立柱上设有与其垂直设置的横梁，所述Y轴移动机构设置在横梁上，所述Z轴移动机构设置在所述立柱上。

7.如权利要求6所述的多工位码垛机，其特征在于，所述抓取基板通过法兰与所述横梁相连接，所述法兰中设有与所述抓取基板相连接的转轴，所述基板旋转机构包括转动电机，所述转动电机与所述转轴转动配合以带动所述抓取基板转向。

8.如权利要求6所述的多工位码垛机，其特征在于，所述Z轴移动机构包括设置在立柱上的Z轴导轨、设置在所述横梁支撑板背面的与Z轴导轨相适配的Z轴滑块、Z轴驱动电机、Z轴转轮和Z轴链条，所述Z轴转轮设置在所述立柱顶端，所述Z轴链条一端与所述横梁的下端相连接，另一端绕过所述Z轴驱动电机的输出轮，向上绕过所述Z轴转轮并与所述横梁支撑板的顶端相连接，所述Z轴链条与所述横梁下端的连接处以及与所述横梁支撑板的顶端的连接处分别位于所述Z轴导轨的两侧，所述Z轴链条与所述横梁的下端通过弹性件相连接。

9.如权利要求1或2所述的多工位码垛机，其特征在于，所述承重轨道包括安装垫板和设置在安装垫板上的倒“T”形承重轨，所述第一配合机构包括第一滚轮和连接第一滚轮和安装底板的第一悬挂板，所述第一滚轮与第一悬挂板转动配合，所述承重轨和所述第一滚轮的配合面上设有嵌套的凸块凹槽结构。

10.如权利要求1或2所述的多工位码垛机，其特征在于，所述非承重轨道包括安装支架和设置在安装支架上的C形槽，所述第二配合机构包括嵌入所述C形槽中的第二滚轮以及连接第二滚轮和安装底板的第二悬挂板。