CN110681787A

CN110681787A - 一种智能全自动卷材开卷装置

Info

Publication number: CN110681787A
Application number: CN201910952926.3A
Authority: CN
Inventors: 姜海燕; 宋庆军; 宋庆辉; 赵协广; 王忠勇; 于克理
Original assignee: SHANDONG HUAHUI AUTOMATION EQUIPMENT Ltd Co; Shandong University of Science and Technology
Current assignee: SHANDONG HUAHUI AUTOMATION EQUIPMENT Ltd Co; Shandong University of Science and Technology
Priority date: 2019-09-24
Filing date: 2019-09-24
Publication date: 2020-01-14
Anticipated expiration: 2039-09-24
Also published as: CN110681787B

Abstract

本发明公开了一种智能全自动卷材开卷装置，旨在解决目前不能同时实现卷材自动上料、自动开卷、自动传输、卷板定长剪切的难题，实现卷材自动上料、开卷、定长剪切等功能。所述智能全自动卷材开卷装置通过送料小车自动上料、送料电液推杆自动输送卷材；通过左上料电液推杆、右上料电液推杆自动上料；通过压料滚轮、送料驱动电机自动开卷；通过送料工作台和定尺工作台自动检测长度；通过控制剪板机自动剪切板材；通过落料工作台自动传输落料。

Description

一种智能全自动卷材开卷装置

技术领域

本发明专利涉及卷材自动开卷，特别是卷材的自动上料、自动开卷、自动传送运输、卷板定长剪切的智能全自动开卷。

背景技术

在工业生产中，为了便于运输，大量不同材料的板材在出厂前被制作成卷材，这些卷材被应用到工业现场中，需要首先开卷，然后根据特定的长度尺寸被剪切后使用。

在当前的工业现场中，使用卷材时首先人工吊装到传统的开卷机上，手动开卷，然后经过人工测量板材的长度，根据需求再进行剪切。这种操作不仅费时费力，而且测量精确不高，容易造成板材浪费。

现阶段我国的开卷机还无法实现长度自动测量，自动化和智能化程度相当低，在卷材的自动上料、自动开卷、自动传送、卷板定长剪切的多功能组合上，尚为空白。

因此，设计一款能够自动上卷、并能够根据长度需要，进行自动开卷和剪切的装置，具有重要的意义和应用价值。

本发明专利通过对机械结构、控制方法的研究，借鉴国内外的相关先进产品，运用机械设计、自动控制技术、传感器技术等，设计发明了一种智能全自动卷材开卷装置。该智能全自动卷材开卷装置技术先进，生产成本低，具有较好的市场竞争优势和推广应用价值。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种智能全自动卷材开卷装置，旨在克服卷材开卷过程，上料难度大，开卷操作复杂，剪切长度需要人工测量等难点，解决目前市场上缺少自动上料、自动开卷、自动识别长度和自动剪切多功能难以集成的难题，实现智能全自动卷材开卷。

本发明实施例是这样实现的，所述一种智能全自动卷材开卷装置包括：

送料小车，由车身、前轴、后轴和4个轮子组成，车身为凹面形状，便于装运成卷的卷材，用于托运被开卷卷材；

左上料电液推杆，配合右上料电液推杆，用于将被开卷的卷材上升到工作位置；

左托架，由托架外框架和3个旋转支撑托辊组成，安装在所述左升降液压推杆的顶端，开卷时与右托架起到滚动支撑卷材的作用；

右上料电液推杆，配合左上料电液推杆，用于将被开卷的卷材上升到开卷位置；

右托架，由托架外框架和3个旋转支撑托辊组成，安装在所述右升降液压推杆的顶端，开卷时与左托架起到滚动支撑卷材的作用；

卷材滚动轴，卷材的开卷支撑轴，在开卷时，在所述左托架和所述右托架的旋转支撑托辊动力下，带动卷材滚动，进而实现开卷作业；

压料弹簧，一端固定在送料工作台前支架，另一端固定在压料杆上，配合压料杆和压料滚轮，在卷材开卷时提供压力，保障被剪裁的板材顺利进入送料工作台；

压料杆，上端与送料工作台前支架销连接，配合压料弹簧和压料滚轮，在卷材开卷时提供压力，保障被剪裁的板材顺利进入送料工作台；

压料滚轮，与所述压料杆的下端销连接，配合压料杆和压料弹簧，在卷材开卷时提供压力，保障被剪裁的板材顺利进入送料工作台；

送料工作台，被剪切板材送料长度及速度的测量平台，在测长轴编码器的测量下，实现板材速度测量及长度计算；

送料驱动电机，安装在所述送料工作台机头，为板材进入剪板机提供驱动力；

送料前压轮，安装在所述送料驱动电机的上端，防止板材在所述送料工作台的传送过程上翘，保证板材顺利进入后续装置；

送料防偏左前轮，固定在所述送料工作台的左前侧，用于防止板材左跑偏；

送料防偏右前轮，固定在所述送料工作台的右前侧，用于防止板材右跑偏；

送料前托辊，固定在所述送料工作台的中前侧，用于承托板材进入后续装置；

测长轴编码器，与所述送料前托辊的转轴连接，用于检测切板材的直线速度并计算即将被剪切板材的长度

送料防偏左后轮，固定在所述送料工作台的左后侧，用于防止板材左跑偏；

送料防偏右后轮，固定在所述送料工作台的右后侧，用于防止板材左跑偏；

送料后压轮，安装在所述送料工作台的后部上侧，防止板材在所述送料工作台的传送过程上翘，保证板材顺利进入后续装置；

送料后托辊，固定在所述送料后压轮的下端，用于承托板材进入后续装置；

剪板机，板材的剪切装置，在控制装置的控制下，根据设定长度实现板材的剪切；

定尺工作台，板材送料长度的二次测量平台，在刻度标尺、红外发射传感器和红外接受传感器的配合下，实现被切板材长度的二次测量，确保被剪切板材长度的精度；

刻度标尺，固定在所述定尺工作台上，配合红外发射传感器和红外接受传感器，实现被切板材长度的二次测量，确保被剪切板材长度精度；

定尺驱动电机，板材在定尺工作台的驱动力，为板材进入后续装置提供动力；

定尺前压轮，安装在所述定尺驱动电机的上端，防止板材在所述定尺工作台的传送过程上翘，保证板材顺利进入后续装置；

定尺防偏左前轮，固定在所述定尺工作台的左前侧，用于防止板材左跑偏；

定尺防偏右前轮，固定在所述定尺工作台的右前侧，用于防止板材右跑偏；

定尺前托辊，固定在所述定尺工作台的中前侧，用于承托板材进入后续装置；

红外发射传感器，固定在定尺移动架的上方，用于发送红外线，与红外接受传感器配套使用，当板材进入红外发射传感器下方遮挡住红外线时，红外接受传感器为控制装置发送状态为1的信号；

红外接受传感器，固定在定尺移动架的下方，用于接受红外线，与红外发射传感器配套使用，当板材遮挡住红外线时，为控制装置发送状态为1的信号；

定尺移动架，与所述定尺工作台上的刻度标尺贴合，能够贴着所述刻度标尺左右移动，用于人工设定被剪切板材的长度；

定尺锁紧螺母，安装在所述定尺移动架上，当人工参照刻度标尺设定好定尺移动架的位置后，锁紧定尺移动架，防止在工作过程中发生移动；

定尺防偏左后轮，固定在所述定尺工作台的左后侧，用于防止板材左跑偏；

定尺防偏右后轮，固定在所述定尺工作台的右后侧，用于防止板材右跑偏；

定尺后压轮，安装在所述定尺工作台的后部上侧，防止板材在所述送料工作台的传送过程上翘，保证板材顺利进入后续装置；

定尺后托辊，固定在所述定尺后压轮的下端，用于承托板材进入后续装置；

控制装置，由信息处理单元、中央控制单元、人机界面单元、左上料电液推杆变频器、右上料电液推杆变频器、送料电液推杆继电器及开关电源组成，用于控制所述智能全自动卷材开卷装置自动送料和上料，并实现板材的自动定长识别和剪切；

落料工作台，落料辅助运输装置，将被剪切的板材导向运输到指定位置的料仓；

落料驱动电机，被剪切板材在所述落料工作台的驱动力，为板材进入料仓提供动力；

落料前压轮，安装在所述落料驱动电机的上端，防止被剪切板材在所述落料工作台的传送过程上翘，保证板材顺利进入料仓；

落料托辊，固定在所述落料工作台的后侧，用于承托被剪切板材进入料仓；

落料后压轮，安装在所述落料托辊的上端，防止被剪切板材在所述落料工作台的传送过程上翘，保证板材顺利进入料仓；

料仓，根据现场需求被放在特定位置，用于装载被剪切板材；

送料电液推杆，其推杆端与送料小车机械连接，缸体端固定在送料推杆固定板上，用于为送料小车提供动力；

送料推杆固定板，通过地脚螺栓固定在地面，起到固定和支撑所述送料电液推杆作用；

送料推杆支撑板，下端固定在地面，下端支撑所述送料电液推杆的缸体前端，起到支撑所述送料电液推杆的作用；

小车轴编码器，安装在所述送料小车的左后轮上，用于检测所述送料小车在所述送料电液推杆推动下的位移，当到达设定位置时，所述控制装置控制所述送料电液推杆停止运行；

小车限位开关，固定在所述送料小车行程的最左端，当所述送料小车运载卷材到达升料位置时，给所述控制装置发送到位信号，控制所述送料电液推杆停止运行；

压料杆支架，固定在板材上料最前端的地面上，用于固定所述压料弹簧、所述压料杆；

送料工作台前支架，所述送料工作台的前支架腿，配合送料工作台后支架支撑所述送料工作台；

送料工作台后支架，所述送料工作台的后支架腿，配合送料工作台前支架支撑所述送料工作台；

定尺工作台前支架，所述定尺工作台的前支架腿，配合定尺工作台后支架支撑所述送料工作台；

定尺工作台后支架，所述定尺工作台的后支架腿，配合定尺工作台前支架支撑所述送料工作台；

落料工作台前支架，所述落料工作台的前支架腿，配合落料工作台后支架支撑所述送料工作台；

落料工作台后支架，所述落料工作台的台支架腿，配合落料工作台前支架支撑所述送料工作台；

左上料电液推杆高度传感器，固定在所述左托架下方，用于检测所述左上料电液推杆升降高度；

右上料电液推杆高度传感器，固定在所述右托架下方，用于检测所述右上料电液推杆升降高度。

进一步，所述一种智能全自动卷材开卷装置，其特征在于，在卷材上料的升降过程中，通过所述控制装置，所述左上料电液推杆高度传感器和所述右上料电液推杆高度传感器检测所述左上料电液推杆和所述右上料电液推杆高度是否同步，当两个电液推杆不同步时，所述控制装置的中央控制单元控制自动调节左上料电液推杆变频器和右上料电液推杆变频器的输出频率，保证所述左托架和所述右托架在同一高度水平。

进一步，所述一种智能全自动卷材开卷装置，其特征在于，在检测卷板剪切长度的过程中，通过所述控制装置的信息处理单元，能够分析计算出所述测长轴编码器检测到的长度；同时利用所述刻度标尺，通过所述红外发射传感器和所述红外接受传感器，人为事先设置好特定尺寸，同样能够检测到所剪切长度，因此剪切长度的分析检测起到了双重保障作用。

进一步，所述一种智能全自动卷材开卷装置，其特征在于，在控制所述送料小车送料的过程中，通过所述小车轴编码器和所述小车限位开关，都能检测所述送料小车是否达到送料位置，保证控制所述送料电液推杆到达位置及时停车。

进一步，所述一种智能全自动卷材开卷装置，其特征在于，所述左上料电液推杆和所述右上料电液推杆的缸体部分被安装在地面以下，降低了所述智能全自动卷材开卷装置的整体高度，增加了装置的稳定性。

进一步，所述一种智能全自动卷材开卷装置，其特征在于，通过所述控制装置的人机界面单元，可以设定所需板材的不同剪切长度，并利用所述刻度标尺及所述定尺移动架，人为设置好需要的长度尺寸，即可实现特定长度板材的自动剪切。

本发明填补了我国在卷材的自动上料、自动开卷、自动传送运输功能、卷板定长剪切的多功能组合方面的空白，能够全自动的、智能的剪切板材，科研成果将极大地带动科技进步和社会、经济的发展，极大地改善了工人的操作环境，降低了工人的劳动强度。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种智能全自动卷材开卷装置的总体示意图的主视图。

图2是本发明实施例提供的一种智能全自动卷材开卷装置的总体示意图的右视图。

图3是本发明实施例提供的一种智能全自动卷材开卷装置的总体示意图的俯视图。

图4是本发明实施例提供的一种智能全自动卷材开卷装置的控制装置的结构图。

图中，1.送料小车；2.左上料电液推杆；3.左托架；4.卷材滚动轴；5.压料弹簧；6.压料杆；7.压料滚轮；8.送料前压轮；9.送料驱动电机；10.送料防偏左前轮；11.测长轴编码器；12.送料前托辊；13.送料工作台；14.送料防偏左后轮；15.送料后压轮；16.送料后托辊；17.剪板机；18.定尺前压轮；19.定尺驱动电机；20.定尺防偏左前轮；21.定尺工作台；22.刻度标尺；23.红外接受传感器；24.红外发射传感器；25.定尺移动架；26.定尺防偏左后轮；27.定尺后压轮；28.落料前压轮；29.落料驱动电机；30.送料推杆固定板；31.定尺前托辊；32.送料推杆支撑板；33.送料电液推杆；34.小车轴编码器；35.左上料电液推杆高度传感器；36.小车限位开关；37.压料杆支架；38.送料工作台前支架；39.控制装置；40.送料工作台后支架；41.定尺工作台前支架；43.定尺后托辊；44.定尺工作台后支架；45.落料工作台前支架；46.落料工作台；47.落料托辊；48.落料后压轮；49.落料工作台后支架；50.料仓；51.右托架；52.右上料电液推杆高度传感器；53.右上料电液推杆；54.定尺锁紧螺母；55.送料防偏右前轮；56.送料防偏右后轮；57.定尺防偏右前轮；58.定尺防偏右后轮；101.开关电源；102.信息处理单元；103.中央控制单元；104.人机界面单元；105.左上料电液推杆变频器；106.右上料电液推杆变频器；107.送料电液推杆继电器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了本发明提供的一种智能全自动卷材开卷装置的总体结构，该图为总体结构的主视图，展示了智能全自动卷材开卷装置正面主视方向所能看到的全部零部件。为了便于说明，仅仅示出了与本发明相关的部分。在该图中尽最大可能体现了该智能全自动卷材开卷装置的总体结构，但仍有部分零部件被遮挡不能表达，未能表达部分见图2和图3部分。

图1表述的本发明的智能全自动卷材开卷装置，该智能全自动卷材开卷装置包括：送料小车1、左上料电液推杆2、左托架3、卷材滚动轴4、压料弹簧5、压料杆6、压料滚轮7、送料前压轮8、送料驱动电机9、送料防偏左前轮10、测长轴编码器11、送料前托辊12、送料工作台13、送料防偏左后轮14、送料后压轮15、送料后托辊16、剪板机17、定尺前压轮18、定尺驱动电机19、定尺防偏左前轮20、定尺工作台21、刻度标尺22、红外接受传感器23、红外发射传感器24、定尺移动架25、定尺防偏左后轮26、定尺后压轮27、落料前压轮28、落料驱动电机29、送料推杆固定板30、定尺前托辊31、送料推杆支撑板32、送料电液推杆33、小车轴编码器34、左上料电液推杆高度传感器35、小车限位开关36、压料杆支架37、送料工作台前支架38、控制装置39、送料工作台后支架40、定尺工作台前支架41、定尺后托辊43、定尺工作台后支架44、落料工作台前支架45、落料工作台46、落料托辊47、落料后压轮48、落料工作台后支架49、料仓50。

图2示出了本发明提供的一种智能全自动卷材开卷装置总体结构的右视图，从右侧视角展示了所述智能全自动卷材开卷装置在右视方向的零部件以及所述智能全自动卷材开卷装置各组成部分的空间拓扑结构。尽管在图1中尽最大可能体现了该智能全自动卷材开卷装置的总体结构，但仍有部分零部件被遮挡不能表达，从图2能更全面描述和理解该智能全自动卷材开卷装置的结构。图2表示的本发明的智能全自动卷材开卷装置，在图1中未能显示的装置包括：右托架51、右上料电液推杆高度传感器52、右上料电液推杆53。

图3示出了本发明提供的一种智能全自动卷材开卷装置总体结构的俯视图，从上侧视角方向展示了所述智能全自动卷材开卷装置在俯视到的零部件以及图1和图2被遮挡不能表达或者表达不完善的部分。

图3表示的本发明的智能全自动卷材开卷装置，在图1和图2中未能显示的装置包括：定尺锁紧螺母54、送料防偏右前轮55、送料防偏右后轮56、定尺防偏右前轮57、定尺防偏右后轮58。

下面针对与图1、图2、图3所示的机械零部件，在空间拓扑结构和相关连接上做进一步说明。

所述送料小车1与所述送料电液推杆33机械连接，在所述送料推杆固定板30、所述送料推杆支撑板32的固定和支撑下实现卷材的自动上料；所述小车轴编码器34安装在所述送料小车1的后轮上，用于检测所述送料小车1的位移；所述小车限位开关36固定在地面，用于实现所述送料小车1到达限定位置的检测。

所述左上料电液推杆2与所述左托架3机械连接、所述右上料电液推杆53与所述右托架51机械连接，4者相互左右配合，实现卷材的上料作业；所述左上料电液推杆高度传感器35与所述左托架3机械连接，用于检测所述左上料电液推杆2的上升高度，所述右上料电液推杆高度传感器52与所述右托架51机械连接，于检测所述右上料电液推杆53的上升高度。

所述卷材滚动轴4为卷材的支撑轴，用于在开卷过程与所述左托架3和所述右托架51配合支撑卷材。

所述压料弹簧5、压料杆6、压料滚轮7与所述压料杆支架37机械连接，用于实现板材的压料。

所述送料前压轮8、所述送料驱动电机9、所述送料防偏左前轮10、所述送料前托辊12、所述送料防偏左后轮14、所述送料后压轮15、所述送料后托辊16、所述送料防偏右前轮55、所述送料防偏右后轮56被机械连接在所述送料工作台13上，在所述送料工作台前支架38和所述送料工作台后支架40的支撑下实现板材到所述剪板机17的送料，所述测长轴编码器11固定连接在所述送料工作台13上，用于检测板材的送料长度。

所述定尺前压轮18、所述定尺驱动电机19、所述定尺防偏左前轮20、所述定尺防偏左后轮26、所述定尺后压轮27、所述定尺前托辊31、所述定尺工作台前支架41、所述定尺后托辊43、所述定尺工作台后支架44、所述定尺防偏右前轮57和所述定尺防偏右后轮58被机械连接在所述定尺工作台21上；所述红外接受传感器23、所述红外发射传感器24、所述定尺锁紧螺母54被机械连接在所述定尺移动架25上；所述刻度标尺22被机械连接在所述定尺工作台21上，与所述定尺移动架25配合适应，用于再次检测板材的送料长度。

所述落料前压轮28、所述落料驱动电机29、所述落料工作台前支架45、所述落料托辊47、所述落料后压轮48、所述落料工作台后支架49被机械连接在所述落料工作台46上，用于实现被剪切后的特定长度的板材落后输送工作。

所述控制装置39被机械固定在所述送料工作台13的左侧面，为所述智能全自动卷材开卷装置的中央控制单元，用于实现所述智能全自动卷材开卷装置的全自动控制。

所述料仓50被放在所述落料工作台46的后侧下部，用于接受被剪切板材。

图4示出了本发明实施例提供的一种智能全自动卷材开卷装置的控制装置39的结构图。

图4所述的智能全自动卷材开卷装置的控制装置由开关电源101、信息处理单元102、中央控制单元103、人机界面单元104、左上料电液推杆变频器105、右上料电液推杆变频器106、送料电液推杆继电器107电连接组成。

所述开关电源101为所述中央控制单元103及所述测长轴编码器11、所述红外接受传感器23、所述红外发射传感器24、所述小车轴编码器34、所述左上料电液推杆高度传感器35、所述右上料电液推杆高度传感器52、所述小车限位开关36提供DC24V电压。

所述信息处理单元102为所述智能全自动卷材开卷装置的控制装置的信号采集模块，与所述中央控制单元103电连接，用于实现所述测长轴编码器11、所述红外接受传感器23、所述红外发射传感器24、所述小车轴编码器34、所述左上料电液推杆高度传感器35、所述右上料电液推杆高度传感器52、所述小车限位开关的信号采集。

所述中央控制单元103为所述智能全自动卷材开卷装置的核心控制单元，用于控制左上料电液推杆变频器105、右上料电液推杆变频器106的输出频率，保证所述左上料电液推杆2与所述右上料电液推杆53在上升或者下降时同一个高度；所述中央控制单元103还与所述送料电液推杆继电器电连接，用于控制所述送料小车1左右移动。

除此之外，所述中央控制单元103还控制所述送料驱动电机9、所述定尺驱动电机19、所述落料驱动电机29，用于实现板材在所述智能全自动卷材开卷装置上传送；控制所述剪板机17实现板材自动剪切。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种智能全自动卷材开卷装置，其特征在于：所述智能全自动卷材开卷装置包括：

2.如权利要求1所述的智能全自动卷材开卷装置，其特征在于，在卷材上料的升降过程中，通过所述控制装置，所述左上料电液推杆高度传感器和所述右上料电液推杆高度传感器检测所述左上料电液推杆和所述右上料电液推杆高度是否同步，当两个电液推杆不同步时，所述控制装置的中央控制单元控制自动调节左上料电液推杆变频器和右上料电液推杆变频器的输出频率，保证所述左托架和所述右托架在同一高度水平。

3.如权利要求1所述的智能全自动卷材开卷装置，其特征在于，在检测卷板剪切长度的过程中，通过所述控制装置的信息处理单元，能够分析计算出所述测长轴编码器检测到的长度；同时利用所述刻度标尺，通过所述红外发射传感器和所述红外接受传感器，人为事先设置好特定尺寸，同样能够检测到所剪切长度，因此剪切长度的分析检测起到了双重保障作用。

4.如权利要求1所述的智能全自动卷材开卷装置，其特征在于，在控制所述送料小车送料的过程中，通过所述小车轴编码器和所述小车限位开关，都能检测所述送料小车是否达到送料位置，保证控制所述送料电液推杆到达位置及时停车。

5.如权利要求1所述的智能全自动卷材开卷装置，其特征在于，所述左上料电液推杆和所述右上料电液推杆的缸体部分被安装在地面以下，降低了所述智能全自动卷材开卷装置的整体高度，增加了装置的稳定性。

6.如权利要求1所述的智能全自动卷材开卷装置，其特征在于，通过所述控制装置的人机界面单元，可以设定所需板材的不同剪切长度，并利用所述刻度标尺及所述定尺移动架，人为设置好需要的长度尺寸，即可实现特定长度板材的自动剪切。