CN111115278B - 一种袋装物料自动码垛机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种袋装物料自动码垛机构，该袋装物料自动码垛机构，包括输送机构、桁架、码垛移位机构和计量系统，所述输送机构设于桁架的下方，桁架上设有码垛移位机构，输送机构将物料输送到码垛移位机构的下方，码垛移位机构对输送机构上的物料进行移位码垛；码垛移位机构连接计量系统，计量系统包括扭矩传感器和称重传感器，舵机与第三平台之间通过一个横向的支撑轴连接，该支撑轴通过轴承连接轴架，轴架的上端与第三平台连接，支撑轴与支撑架之间设有扭矩传感器；本发明的自动码垛机设置计量机构计量物料重量，排除重量超过允许误差的物料，值得大力推广。

Description

一种袋装物料自动码垛机构

技术领域

本发明属于自动码垛技术领域，具体涉及一种袋装物料自动码垛机构。

背景技术

码垛机是将已装入容器的纸箱，按一定排列码放在托盘、栈板(木质、塑胶)上，进行自动堆码，可堆码多层，然后推出，便于叉车运至仓库储存。本设备采用PLC+触摸屏控制，实现智能化操作管理，简便、易掌握。可大大地减少劳动力和降低劳动强度。码垛机是输送机输送来的料袋、纸箱或是其它包装材料按照客户工艺要求的工作方式自动堆叠成垛，并将成垛的物料进行输送的设备。

自动码垛机是机、电一体化高新技术产品，中、低位码垛机可以满足中低产量的生产需要。可按照要求的编组方式和层数，完成对料袋、胶块、箱体等各种产品的码垛。最优化的设计使得垛形紧密、整齐。

由于物料数量的因素，在自动码垛前对于物料的重量质检一般是通过抽检进行，容易出现漏检不良品的情况，因此考虑通过自动码垛机上设置计量机构计量物料重量，排除重量超过允许误差的物料。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种设置计量机构计量物料重量，排除重量超过允许误差的物料的袋装物料自动码垛机构。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种袋装物料自动码垛机构，包括输送机构、桁架、码垛移位机构和计量系统，所述输送机构设于桁架的下方，桁架上设有码垛移位机构，输送机构将物料输送到码垛移位机构的下方，码垛移位机构对输送机构上的物料进行移位码垛。

码垛移位机构包括第一平台、第二平台、第三平台、舵机和机械爪，第一平台通过第一直线驱动机构连接桁架，第二平台通过第二直线驱动机构连接第一平台，第三平台通过第三直线驱动机构连接第二平台，第三平台的底部通过舵机连接机械爪；

码垛移位机构连接计量系统，计量系统包括扭矩传感器和称重传感器，舵机与第三平台之间通过一个横向的支撑轴连接，该支撑轴通过轴承连接轴架，轴架的上端与第三平台连接，支撑轴与轴架之间设有扭矩传感器。

作为本发明的进一步优化方案，所述扭矩传感器连接模拟输入模块的模拟信号输入端，该模拟输入模块的信号输出端通过放大模块和模数转换器连接微处理器；称重传感器连接模拟信号输入模块的模拟信号输入端，该模拟输入模块的信号输出端通过放大模块和模数转换器连接微处理器，微处理器的信号输出端分别通过光电耦合器连接第一控制信号输出模块、第二控制信号输出模块、第三控制信号输出模块，第一控制信号输出模块、第二控制信号输出模块、第三控制信号输出模块的信号输出端分别连接第一电机、第二电机、第三电机。微处理器对扭矩传感器和称重传感器的称重信号和扭矩信号处理，根据处理结果通过控制信号输出模块对第一电机、第二电机、第三电机发出控制信号，控制不合格品单独码垛。

作为本发明的进一步优化方案，所述第一直线驱动机构连接第一电机、第二直线驱动机构连接第二电机、第三直线驱动机构连接第三电机，第一直线驱动机构、第二直线驱动机构、第三直线驱动机构分别利用第一电机、第二电机和第三电机作为动力驱动。

作为本发明的进一步优化方案，所述第一直线驱动机构包括滑座、第一齿条、第一齿轮和第一电机，第一平台的两端分别连接一个滑座，滑座设于桁架上的第一滑轨上，第一齿条与第一滑轨平行设置，第一齿条与第一齿轮啮合，第一齿轮通过齿轮轴连接滑座，第一齿轮的齿轮轴通过联轴器连接第一电机的输出轴。第一电机带动第一齿轮转动，进而通过齿轮齿条机构将转动转化为直线运动，从而带动滑座沿第一齿条方向移动，从而带动第一平台沿第一齿条方向上移动。

作为本发明的进一步优化方案，所述第二直线驱动机构包括第二齿条、第二齿轮和第二电机，第二平台的底部设于第一平台顶部的第二滑轨上，第一平台的顶部设有与第二滑轨平行设置的第二齿条，第二齿条与第二齿轮啮合，第二齿轮通过第二齿轮轴连接第二平台，第二齿轮轴通过联轴器连接第二电机的输出轴。第二电机带动第二齿轮转动，进而通过齿轮齿条机构将转动转化为直线运动，从而带动第二平台沿第二齿条方向移动。

作为本发明的进一步优化方案，所述第三直线驱动机构包括第三齿条、第三齿轮和第三电机，第二平台上设有纵向设置的第三滑轨，第三平台上设有与第三滑轨配合的滑条，第三平台上设有与滑条平行设置的第三齿条，第二平台上设有与第三齿条啮合的第三齿轮，第三齿轮通过齿轮轴连接第二平台，第三齿轮的齿轮轴通过联轴器连接第三电机的输出轴。第三电机带动第三齿轮转动，进而带动齿条和第三平台沿竖直方向上移动。

作为本发明的进一步优化方案，所述桁架包括立柱、横梁和侧梁，两个相互平行设置的横梁与两个相互平行设置的侧梁拼接构成矩形框体结构，该矩形框体结构固定设有立柱的顶端。四个立柱对顶部的矩形框体结构进行支撑，矩形框体结构对码垛移位机构进行支撑。

本发明的有益效果在于：

1)本发明的自动码垛机设置计量机构计量物料重量，排除重量超过允许误差的物料；

2)本发明的自动码垛机通过扭矩传感器测量扭矩对称重传感器的检测值进行校正，能够得到较为准确的物料重量；

3)本发明的自动码垛机通过三维方向上的直线驱动机构带动机械爪移位，采用齿轮齿条传动机构，传动结构运行稳定。

附图说明

图1是实施例一中本发明的整体结构示意图一；

图2是实施例一中本发明的正视图；

图3是实施例一中本发明的整体结构示意图二；

图4是实施例一中本发明的计量系统的结构示意图。

图中：桁架1、第一平台2、第二平台3、第三平台4、舵机5、机械爪6、第一直线驱动机构7、第二直线驱动机构8、第三直线驱动机构9、第一电机11、第二电机12、第三电机13、第一齿条14、第二齿条15、第三齿条16。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。

实施例一

如图1-4所示，一种袋装物料自动码垛机构，包括输送机构、桁架1、码垛移位机构和计量系统，所述输送机构设于桁架1的下方，桁架1上设有码垛移位机构，输送机构将物料输送到码垛移位机构的下方，码垛移位机构对输送机构上的物料进行移位码垛。

码垛移位机构包括第一平台2、第二平台3、第三平台4、舵机5和机械爪6，第一平台2通过第一直线驱动机构7连接桁架1，第二平台3通过第二直线驱动机构8连接第一平台2，第三平台4通过第三直线驱动机构9连接第二平台3，第三平台4的底部通过舵机5连接机械爪6；

第一直线驱动机构7连接第一电机11、第二直线驱动机构8连接第二电机12、第三直线驱动机构9连接第三电机13，第一直线驱动机构7、第二直线驱动机构8、第三直线驱动机构9分别利用第一电机11、第二电机12和第三电机13作为动力驱动。

码垛移位机构连接计量系统，计量系统包括扭矩传感器和称重传感器，舵机5与第三平台4之间通过一个横向的支撑轴连接，该支撑轴通过轴承连接轴架，轴架的上端与第三平台4连接，支撑轴与轴架之间设有扭矩传感器。

称重传感器检测舵机5、机械爪6以及物料的总重，该总重减去舵机5和机械爪6的自重即是物料的重量，扭矩传感器检测纵向连接轴的扭矩；

由于物料重心并非与舵机5与第三平台4的连接点并非位于同一直线上，从而导致称重传感器的检测重量与实际重量存在偏差，因此设计扭矩传感器对检测重量进行校正，物料的偏心会使支撑轴获得一个扭矩，扭矩的大小与偏心比的大小成正比，偏心比为重心与舵机5轴心的间距和机械爪6外沿与舵机5轴心的间距的比值，通过该扭矩的大小能够对检测重量进行校正，得出较为准确的重量值。

优选的，扭矩传感器连接模拟输入模块的模拟信号输入端，该模拟输入模块的信号输出端通过放大模块和模数转换器连接微处理器；称重传感器连接模拟信号输入模块的模拟信号输入端，该模拟输入模块的信号输出端通过放大模块和模数转换器连接微处理器，微处理器的信号输出端分别通过光电耦合器连接第一控制信号输出模块、第二控制信号输出模块、第三控制信号输出模块，第一控制信号输出模块、第二控制信号输出模块、第三控制信号输出模块的信号输出端分别连接第一电机11、第二电机12、第三电机13。微处理器对扭矩传感器和称重传感器的称重信号和扭矩信号处理，根据处理结果通过控制信号输出模块对第一电机11、第二电机12、第三电机13发出控制信号，控制不合格品单独码垛。

第一直线驱动机构7包括滑座、第一齿条14、第一齿轮和第一电机11，第一平台2的两端分别连接一个滑座，滑座设于桁架1上的第一滑轨上，第一齿条14与第一滑轨平行设置，第一齿条14与第一齿轮啮合，第一齿轮通过齿轮轴连接滑座，第一齿轮的齿轮轴通过联轴器连接第一电机11的输出轴。第一电机11带动第一齿轮转动，进而通过齿轮齿条机构将转动转化为直线运动，从而带动滑座沿第一齿条14方向移动，从而带动第一平台2沿第一齿条14方向上移动。

第二直线驱动机构8包括第二齿条15、第二齿轮和第二电机12，第二平台3的底部设于第一平台2顶部的第二滑轨上，第一平台2的顶部设有与第二滑轨平行设置的第二齿条15，第二齿条15与第二齿轮啮合，第二齿轮通过第二齿轮轴连接第二平台3，第二齿轮轴通过联轴器连接第二电机12的输出轴。第二电机12带动第二齿轮转动，进而通过齿轮齿条机构将转动转化为直线运动，从而带动第二平台3沿第二齿条15方向移动。

第三直线驱动机构9包括第三齿条16、第三齿轮和第三电机13，第二平台3上设有纵向设置的第三滑轨，第三平台4上设有与第三滑轨配合的滑条，第三平台4上设有与滑条平行设置的第三齿条16，第二平台3上设有与第三齿条16啮合的第三齿轮，第三齿轮通过齿轮轴连接第二平台3，第三齿轮的齿轮轴通过联轴器连接第三电机13的输出轴。第三电机13带动第三齿轮转动，进而带动齿条和第三平台4沿竖直方向上移动。

上述，桁架1包括立柱、横梁和侧梁，两个相互平行设置的横梁与两个相互平行设置的侧梁拼接构成矩形框体结构，该矩形框体结构固定设有立柱的顶端。四个立柱对顶部的矩形框体结构进行支撑，矩形框体结构对码垛移位机构进行支撑。

本发明的原理：本发明通过计量系统对物料的重量进行较为准确的计量，在码垛过程中排除重量超过允许误差的物料，增加一道质检工序。

桁架1对机构进行支撑，码垛移位机构通过三个直线驱动机构分别实现机械爪6在三维空间内的移位，舵机5对机械爪6进行旋转，实现对于物料的自由码垛。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种袋装物料自动码垛机构，其特征在于：包括输送机构、桁架、码垛移位机构和计量系统，所述输送机构设于桁架的下方，桁架上设有码垛移位机构，输送机构将物料输送到码垛移位机构的下方，码垛移位机构对输送机构上的物料进行移位码垛；

码垛移位机构包括第一平台、第二平台、第三平台、舵机和机械爪，第一平台通过第一直线驱动机构连接桁架，第二平台通过第二直线驱动机构连接第一平台，第三平台通过第三直线驱动机构连接第二平台，第三平台的底部通过舵机连接机械爪；

码垛移位机构连接计量系统，计量系统包括扭矩传感器和称重传感器，舵机与第三平台之间通过一个横向的支撑轴连接，该支撑轴通过轴承连接轴架，轴架的上端与第三平台连接，支撑轴与轴架之间设有扭矩传感器；

称重传感器检测舵机、机械爪以及物料的总重，该总重减去舵机和机械爪的自重即是物料的重量，扭矩传感器检测纵向连接轴的扭矩，扭矩的大小与偏心比的大小成正比，偏心比为重心与舵机轴心的间距和机械爪外沿与舵机轴心的间距的比值，通过该扭矩的大小能够对检测重量进行校正，得出物料准确的重量值；

所述扭矩传感器连接模拟输入模块的模拟信号输入端，该模拟输入模块的信号输出端通过放大模块和模数转换器连接微处理器；称重传感器连接模拟信号输入模块的模拟信号输入端，该模拟输入模块的信号输出端通过放大模块和模数转换器连接微处理器，微处理器的信号输出端分别通过光电耦合器连接第一控制信号输出模块、第二控制信号输出模块、第三控制信号输出模块，第一控制信号输出模块、第二控制信号输出模块、第三控制信号输出模块的信号输出端分别连接第一电机、第二电机、第三电机；

微处理器对扭矩传感器和称重传感器的称重信号和扭矩信号处理，根据处理结果通过控制信号输出模块对第一电机、第二电机、第三电机发出控制信号，控制不合格物料单独码垛。

2.根据权利要求1所述的一种袋装物料自动码垛机构，其特征在于：所述第一直线驱动机构连接第一电机、第二直线驱动机构连接第二电机、第三直线驱动机构连接第三电机，第一直线驱动机构、第二直线驱动机构、第三直线驱动机构分别利用第一电机、第二电机和第三电机作为动力驱动。

3.根据权利要求1所述的一种袋装物料自动码垛机构，其特征在于：所述第一直线驱动机构包括滑座、第一齿条、第一齿轮和第一电机，第一平台的两端分别连接一个滑座，滑座设于桁架上的第一滑轨上，第一齿条与第一滑轨平行设置，第一齿条与第一齿轮啮合，第一齿轮通过齿轮轴连接滑座，第一齿轮的齿轮轴通过联轴器连接第一电机的输出轴。

4.根据权利要求1所述的一种袋装物料自动码垛机构，其特征在于：所述第二直线驱动机构包括第二齿条、第二齿轮和第二电机，第二平台的底部设于第一平台顶部的第二滑轨上，第一平台的顶部设有与第二滑轨平行设置的第二齿条，第二齿条与第二齿轮啮合，第二齿轮通过第二齿轮轴连接第二平台，第二齿轮轴通过联轴器连接第二电机的输出轴。

5.根据权利要求1所述的一种袋装物料自动码垛机构，其特征在于：所述第三直线驱动机构包括第三齿条、第三齿轮和第三电机，第二平台上设有纵向设置的第三滑轨，第三平台上设有与第三滑轨配合的滑条，第三平台上设有与滑条平行设置的第三齿条，第二平台上设有与第三齿条啮合的第三齿轮，第三齿轮通过齿轮轴连接第二平台，第三齿轮的齿轮轴通过联轴器连接第三电机的输出轴。

6.根据权利要求1所述的一种袋装物料自动码垛机构，其特征在于：所述桁架包括立柱、横梁和侧梁，两个相互平行设置的横梁与两个相互平行设置的侧梁拼接构成矩形框体结构，该矩形框体结构固定设有立柱的顶端。

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