CN111196497A - 基于机械臂应用的板材检验分类系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于机械臂应用的板材检验分类系统，其包括用于板材翻转的翻板机构、设于翻板机构一侧的机械臂、设于机械臂的活动末端的吸板架、环绕机械臂设置的多个板材堆放架、控制装置；控制装置与翻板机构、机械臂、吸板架电性连接。还包括备料台、设于备料台出口端且位于翻板机构一侧的上料台、设于上料台上方的自动上板机构、导轨、设于导轨上且可沿导轨移动的出料装置；控制装置连接于备料台、上料台、自动上板机构、出料装置。本发明设计新颖独特，实用性强，自动化程度高，利用翻板机构进行板材翻转以便于工作人员进行板材表面检验，再通过机械臂和吸板架将板材按板材检验等级自动放置在板材堆放架上，实现自动翻板、自动分类。

Description

基于机械臂应用的板材检验分类系统

技术领域

本发明涉及板材加工设备技术领域，具体涉及一种基于机械臂应用的板材检验分类系统。

背景技术

装饰板材主要有细木工板、胶合板、装饰面板等，主要应用于家具、门窗等。在实际加工处理中，装饰板材一般是经过扫尘、热压、刮纸修边、晾板、板材检验等工序处理成型。在板材检验工作中，需要将板材进行翻转，工作人员对板材的两个表面进行外观检查，目测板材表面是否存在刮伤、划痕等损伤。为了减轻工作人员的工作量，会使用板材翻转机构进行板材翻转，以便进行表面检查。工作人员对板材检验完毕，需要将其按照板材检验标准如优等品、次等品等级别进行分类，一般人工搬运板材并堆叠起来。可是，这种检验分类方式，劳动强度较大，人力投入较多，工作效率不太理想。

可见，现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种基于机械臂应用的板材检验分类系统，设计新颖独特，实用性强，自动化程度高，能够对板材进行自动翻板、自动分类，工作效率高。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种基于机械臂应用的板材检验分类系统，其包括用于板材翻转的翻板机构、设于翻板机构一侧的机械臂、设于机械臂的活动末端的吸板架、环绕机械臂设置的多个板材堆放架、控制装置；所述控制装置与翻板机构、机械臂、吸板架电性连接。

所述的基于机械臂应用的板材检验分类系统中，所述翻板机构包括机架、水平并排且间隔设于机架上的用于输送板材的多个皮带输送部件、水平并排设置且可转动的两根转轴、设于皮带输送部件下方且用于翻转板材的翻转杆、用于驱使翻转杆摆动的驱动机构、用于支撑板材且并排设置在皮带输送部件下方的至少两个支撑件；

每根所述转轴固定连接有位于相邻的皮带输送部件之间的至少两根所述翻转杆；

两根所述转轴垂直于皮带输送部件的输送方向设置；

所述支撑件分别设于转轴的两端；每根所述转轴对应设有用于驱使支撑件同步竖直移动的凸轮。

所述的基于机械臂应用的板材检验分类系统中，所述驱动机构为铰接于机架的伸缩气缸；所述伸缩气缸设于翻转杆下方且与翻转杆铰接。

所述的基于机械臂应用的板材检验分类系统中，所述皮带输送部件包括固定于机架的支撑方杆、分别可转动设于支撑方杆两端的主动辊和从动辊、绕设于主动辊和从动辊的输送皮带、用于驱使主动辊旋转的驱动装置。

所述的基于机械臂应用的板材检验分类系统中，所述支撑方杆侧面对应固定设有与支撑件两侧面滑动连接的两个限位块；所述转轴可转动安装于支撑方杆。

所述的基于机械臂应用的板材检验分类系统中，所述翻板机构还设有设于皮带输送部件外侧且用于板材对中的两组定位机构；所述翻板机构的后侧设置至少两块挡板、与控制装置连接的位置检测器；所述定位机构设于挡板的前侧；所述定位机构包括定位轮、与定位轮转动连接且竖直设置的定位杆；所述定位杆可沿着垂直于皮带输送部件的输送方向的水平方向移动。

所述的基于机械臂应用的板材检验分类系统中，所述支撑件开设有与两根转轴的凸轮相抵接的方形孔；支撑件的顶面水平。

所述的基于机械臂应用的板材检验分类系统中，所述翻转杆顶面设有与板材表面相接触的多个支撑块。

所述的基于机械臂应用的板材检验分类系统中，还包括备料台、设于备料台出口端且位于翻板机构一侧的上料台、设于上料台上方的自动上板机构；所述控制装置电性连接于备料台、上料台和自动上板机构。

所述的基于机械臂应用的板材检验分类系统中，还包括导轨、设于导轨上且可沿导轨移动的出料装置；所述出料装置设于机械臂一侧；所述控制装置电性连接于出料装置。

有益效果：

本发明提供了一种基于机械臂应用的板材检验分类系统，设计新颖独特，实用性强，自动化程度高，能够对板材进行自动翻板、自动分类，工作效率高。

附图说明

图1为本发明提供的基于机械臂应用的板材检验分类系统与备料台、自动上板机构的结构立体图。

图2为本发明提供的基于机械臂应用的板材检验分类系统与备料台的俯视图。

图3为本发明提供的基于机械臂应用的板材检验分类系统的结构立体图。

图4为本发明提供的基于机械臂应用的板材检验分类系统中，翻板机构的结构立体图。

图5为图4提供的翻板机构中，皮带输送部件的结构示意图。

图6为图4提供的翻板机构中，翻转杆的结构示意图。

图7为图4提供的翻板机构中，支撑件的结构示意图。

图8为图4提供的翻板机构中，定位机构的结构立体图。

具体实施方式

本发明提供一种基于机械臂应用的板材检验分类系统，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。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。

请参阅图3，本发明提供一种基于机械臂应用的板材检验分类系统，包括用于板材3翻转的翻板机构100、设于翻板机构100一侧的机械臂400、设于机械臂400的活动末端的吸板架500、环绕机械臂400设置的多个板材堆放架600、控制装置(图中未示出)；所述控制装置与翻板机构100、机械臂400、吸板架500电性连接。

当板材放置在翻板机构100上时，工作人员在翻板机构100一旁对板材的上表面进行检验，然后通过对控制装置输入命令，让控制装置控制翻板机构100进行自动翻板操作，便于工作人员对板材的另一表面进行检验。

板材检验完毕，工作人员按照板材检验标准对该板材进行分类。在机械臂400周围设置了多个板材堆放架600，在本实施例中，设置了四个板材堆放架，为A类、B类、C类、D类板材提供分类堆放位置。如该板材属于A类(优质)板材，则通过控制装置控制机械臂400带着吸板架500工作，让吸板架500利用真空吸附技术将翻板机构上的板材吸起，并放置在对应的板材堆放架600上，实现板材分类，大大减少人力投入，加快工作效率，而且板材堆放整齐。

当然，也可以设置三个用来堆放优等品、中等品、次等品板材的板材堆放架。

控制装置可以是PLC控制系统，用来协调控制机械臂、吸板架、翻板机构工作。

机械臂400可以是广州数控设备有限公司所生产的RMD160码垛机器人，广泛使用于包装、饮料、化工、食品等领域的码垛、搬运等任务，也可以采用六轴机械臂。而吸板架500是由与机械臂400的活动末端固定连接的框架以及设于框架的多个真空吸盘组成，如专利申请号为201811012518.1所公开的一种真空吸盘装置。由于翻板机构100在工作人员完成板材检验后会将板材输送至固定位置，便于机械臂400驱使吸板架500对移动至固定位置上的板材进行真空吸附。

在机械臂进行板材堆放时，将保持X、Y坐标值不变，然后根据板材堆放架上板材的堆放数量进行高度调节，从而使得每一块板材能够叠放整齐。

板材堆放架600下方设有支脚，在板材堆叠完毕后可便于叉车使用其货叉抬起板材堆放架，搬运分类好的板材。

进一步地，如图1、图2所示，该板材检验分类系统还包括备料台200、设于备料台200出口端且位于翻板机构100一侧的上料台900、设于上料台900上方的自动上板机构300；所述控制装置电性连接于备料台200、上料台900和自动上板机构300。

备料台200和上料台300均是辊筒输送机，且设置有位置检测器譬如设于备料台、上料台出口端的接近开关，以检测板材移动到位，并发送信号至控制装置，由控制装置控制辊筒输送机工作或停止输送，让板材停在上料台或备料台上。备料台200可以与其他输送机构对接，让板材经过其他输送机构转送至备料台上，等待板材检验工序处理。当然，备料台还可以与叉车进行板材转送，其结构如专利申请号为201811340445.9的《一种应用智能RGV的饰面板生产线》中的进料台。

板材经过热压等工序处理之后被输送到备料台200上，若上料台处于空置状态(也即没有板材)，则控制装置控制备料台工作，将堆叠的板材输送至上料台；然后自动上板机构300在控制装置的工作下将上料台的板材吸附并转移到翻板机构100上。

自动上板机构300是包括带吸盘的上板架、驱使上板架竖直移动的驱动机构，驱使上板架水平移动的驱动装置，能够对堆放在上料台900上的一块块板材进行真空吸附并移动至翻板机构100上。该自动上板机构可以采用专利申请号为201420798336.2的《一种可以自动上料和自动下料的一次成型板材生产线》中的自动上板装置。

当然，该自动上板机构300可直接将板材放置在翻板机构100的翻板位置上，在工作人员检验完板材的上表面后，可控制翻板机构100工作，直接进行板材翻转。

通过设置自动上板机构、备料台和上料台，有利于与热压机、晾板线等形成一条机械自动化流水线，降低劳动强度，减少人力投入，大大提升工效。

更进一步地，如图1、图2、图3所示，该板材检验分类系统还包括导轨800、设于导轨800上且可沿导轨800移动的出料装置700；所述出料装置700设于机械臂400一侧；所述控制装置电性连接于出料装置700。该出料装置700为辊筒输送机，其下方设有滚轮轴以及设于滚轮轴两端且可滑动连接于导轨800的滚轮，还设有驱使滚轮旋转的电机，电机工作，通过链条带动滚轮轴旋转，进而借助滚轮驱使出料装置可带着板材沿着导轨800移动。

当完成板材检验和分类后，可控制机械臂将分类好的板材转移至出料装置上，而出料装置将板材输送至下一工序或进入仓库。当然，也可以在板材堆放架600下方设置滚轮和导轨，当板材堆放架上堆叠满板材后，板材堆放架沿着导轨移动，将已分类好的板材输送出去。

在现有技术中，有些板材翻转机构在板材翻转时因为板材的边角所施以的下压力而致使其输送皮带被拉长，甚至被隔断，从而缩短了板材翻转机构的使用寿命。因此，本发明还对翻板机构的结构做出结构性改进。

如图4、图6、图7所示，所述翻板机构100包括机架1、水平并排且间隔设于机架1上的用于输送板材3的多个皮带输送部件2、水平并排设置且可转动的转轴46和转轴56、设于皮带输送部件2下方且用于翻转板材3的翻转杆4和翻转杆5、用于驱使翻转杆4、翻转杆5顺时针、逆时针摆动的驱动机构、用于支撑板材3且并排设置在皮带输送部件2下方的至少两个支撑件6。

转轴45固定连接有位于相邻的皮带输送部件2之间的至少两根所述翻转杆4；转轴55固定连接有位于相邻的皮带输送部件2之间的至少两根所述翻转杆5。在本实施例中，在转轴45上共设置了三根翻转杆，在转轴55上共设置了三根翻转杆。

转轴45、转轴55均垂直于皮带输送部件2的输送方向水平设置。

所述支撑件6分别设于转轴45、转轴55的两端；转轴45对应固定设有用于驱使两个支撑件6同步竖直移动的凸轮46，同样的，转轴55对应固定设有用于驱使两个支撑件6同步竖直移动的凸轮56。

以皮带输送部件的输送方向为前后方向，上料台900、出料装置700可以设置在翻板机构100的左侧或右侧，而机械臂400可设置在翻板机构的后侧，在板材被皮带输送部件输送至翻板机构后侧时，便于机械臂将板材转移至板材堆放架。

如图4、图6所示，具体地，所述驱动机构为铰接于机架1的伸缩气缸43、伸缩气缸53；伸缩气缸43设于翻转杆4下方且与翻转杆4铰接。伸缩气缸53设于翻转杆5下方且与翻转杆5铰接。

在本实施例中，伸缩气缸43的缸体铰接有一安装座44，安装座44通过螺栓固定于机架1，翻转杆4的底面通过螺栓或焊接固定有一连接部，伸缩气缸43的活塞杆与该连接部进行铰接。同样的，伸缩气缸53的缸体铰接有一安装座54，安装座54通过螺栓固定于机架1，翻转杆5的底面通过螺栓或焊接固定有一连接部，伸缩气缸53的活塞杆与该连接部进行铰接。

翻转杆4的右端部固定于转轴45，在伸缩气缸43工作时，翻转杆4可绕着转轴45转动。同样的，翻转杆5的左端部固定于转轴55，在伸缩气缸53工作时，翻转杆5可绕着转轴55转动。

如图1、图4、图5、图8所示，所述翻板机构100还设有位于皮带输送部件2外侧且用于板材对中的两组定位机构8；所述翻板机构100的后侧设有至少两块挡板11以及位置检测器(图中未示出)，挡板11的前侧面设有可与板材3后侧面相接触的缓冲垫12；所述定位机构8位于挡板11的前侧。

所述定位机构8包括定位轮81、与定位轮81转动连接且竖直设置的定位杆82；所述定位杆82可沿着垂直于皮带输送部件2的输送方向的水平方向移动。具体地，定位杆82的底部固定在滑座84；翻板机构100设有定位伸缩气缸85，定位伸缩气缸85的活塞杆连接于滑座84，滑座84滑动连接于滑轨83。

完成板材检验后，板材3在皮带输送部件2的工作下往后移动，直至板材3的后侧面与缓冲垫12的前侧面相接触，此刻位置检测器如光电接近开关检测到板材移动到位，则发送信号至控制装置，控制装置控制皮带输送部件2停止工作，让板材停止移动。然后定位机构8开始工作，定位伸缩气缸85的活塞杆缩回，带动滑座84沿着滑轨83水平移动，驱使定位轮81从皮带输送部件2的外侧往中间靠拢，推动板材进行定位对中，以便于机械臂400带动吸板架500进行吸附板材并准确地板材堆放架600放置板材，从而能够获得板材叠放整整齐齐的效果。

如图4、图5所示，具体地，所述皮带输送部件2包括固定于机架1的支撑方杆21、通过轴承座分别可转动设于支撑方杆21两端的主动辊23和从动辊22、绕设于主动辊23和从动辊22的输送皮带(图中未示出)、用于驱使主动辊23旋转的驱动装置。在本实施例中，在机架1上通过焊接方式或螺栓方式固定连接有四个皮带输送部件2，且均匀间隔设置。

具体地，所述驱动装置为固定于机架1且位于支撑方杆21下方的驱动电机26。所述主动辊23共同固定连接有一根传动轴24，所述驱动电机26动力连接于传动轴24。

在本实施例中，传动轴24的一端设有从动带轮25，对应地，驱动电机26的输出轴设有主动带轮27，在主动带轮27和从动带轮25之间设置了至少一根传动皮带(图中未示出)。在驱动电机26工作下，通过主动带轮、传动皮带和从动带轮的动力传递，实现传动轴24旋转，从而带动主动辊同时转动，以使得输送皮带对板材进行输送。

如图4、图6所示，具体地，转轴46、转轴56通过轴承座可转动安装于支撑方杆21。在本实施例中，所有的支撑方杆21开设有适于转轴46、转轴56贯穿的开孔，并且，位于机架1两侧的支撑方杆21的外侧面通过螺栓分别固定有与转轴46、转轴56转动连接的两个轴承座。

如图6、图7所示，具体地，所述支撑方杆21的侧面对应固定设有与支撑件6两侧面滑动连接的限位块71和限位块72。通过设置限位块71和限位块72，使得支撑件6在凸轮46或凸轮56的作用下沿着限位块71、限位块72的高度方向移动，不会发生横向移动。

在本实施例中，限位块71和限位块72的横截面呈L形，并且通过焊接固定在支撑方杆21的内侧面。限位块71和限位块72的内壁面与支撑件6的侧面、表面相接触并可发生相对滑动。

如图6、图7所示，具体地，所述支撑件6分别开设有与转轴45的凸轮46相抵接的方形孔61、与转轴55的凸轮56相抵接的方形孔62；支撑件6的顶面水平，用以在翻转时支撑板材的边角。

在本实施例中，支撑件6为方板，并且，设置了两块支撑件6，分别设置在位于机架1两侧的支撑方杆21的内侧面，当然，根据需要可以在支撑方杆的侧面设置三个以上支撑件。

如图4、图6所示，具体地，翻转杆4顶面设有与板材表面相接触的多个支撑块42。翻转杆5顶面设有与板材表面相接触的多个支撑块52。具体地，支撑块42、支撑块52均呈圆台状且分别对应沿翻转杆4、翻转杆5的长度方向均匀设置。支撑块42和支撑块52由橡胶材料制成。转轴45上所固定连接的翻转杆4与转轴55上所固定连接的翻转杆5关于竖直面对称设置，而且转轴45上所固定连接的翻转杆4与转轴55上所固定连接的翻转杆5一一对应共面。

在本实施例中，由橡胶制成且呈圆台状的支撑块42和支撑块52中部分别对应设有适于与翻转杆4、翻转杆5螺丝连接的连接孔。翻转杆4采用方形杆41，翻转杆5采用方形杆51。当然，还可以采用其他形状杆体如圆杆。

如图4、图6和图7所示，本发明的工作原理：假设板材从翻转杆4移动至翻转杆5的方向为输送方向。当板材在皮带输送部件2的输送下移动，到达翻转杆4上方时，便启用伸缩气缸53，驱使翻转杆5逆时针转动，此刻，支撑件6因为凸轮56的作用而上移，对板材进行抬升而远离输送皮带，然后启用伸缩气缸43，驱使翻转杆4顺时针转动，从而促使翻转杆4上的支撑块42和翻转杆5上的支撑块52分别与板材的两表面相接触，随后翻转杆5在伸缩气缸53的工作下顺时针摆动，而翻转杆4继续顺时针转动，将板材慢慢翻起，继而稳稳夹着板材进行翻转。

在转轴45、转轴55旋转时，凸轮46和凸轮56随之转动，与支撑件6的方形孔61的内壁面、方形孔62的内壁面相接触，从而驱使支撑件6从位于皮带输送部件2的输送皮带下方上移至输送皮带上方，对正翻转的板材的底部(最底下的边角)提供支撑作用，避免其对输送皮带造成下压影响以致输送皮带被割断，延长了输送皮带的使用寿命。

当翻转杆5摆动至输送皮带下方时，由输送皮带来支撑板材，随后，翻转杆4逆时针转动，让皮带输送部件2继续输送板材。

当翻转杆4和翻转杆5处于输送皮带下方时，支撑件6位于输送皮带下方。而在翻转杆4或翻转杆5进行顺时针或逆时转动以使得翻转杆高于输送皮带的输送平面时，支撑件6的顶面则始终高于输送皮带的输送平面，抬升板材，而且，位于机架1两侧的两个支撑件6始终同步升降。

另外，为了实现自动化控制，当自动上板机构300没有把板材放置在翻板机构100的翻板位置上时，可以在转轴55和转轴45之间设置一个位于输送皮带下方的位置检测器比如光电接近开关，光电接近开关连接于控制装置。控制装置分别电性连接于伸缩气缸43、伸缩气缸53、皮带输送部件2。

当光电接近开关检测到板材移动到位，则控制装置根据光电接近开关的信号而控制皮带输送部件2停止工作，且控制伸缩气缸53和伸缩气缸43工作，让翻转杆4和翻转杆5夹着板材进行安全稳定的翻转。

伸缩气缸43和伸缩气缸53的工作完全由控制装置精确控制，当伸缩气缸43和伸缩气缸53均回至原位时，则皮带输送部件2在控制装置的控制下继续输送板材。

综上所述，本发明提供了一种基于机械臂应用的板材检验分类系统，设计新颖独特，实用性强，自动化程度高，能够对板材进行自动翻板、自动分类，工作效率高。

另外本发明还具有实用稳定、使用寿命长的特点，有效避免在翻转时皮带输送部件的输送皮带因板材的边角而被割断。

本发明采用翻转杆来夹着板材两表面，以便快速稳定地进行翻转，保护板材以免受损伤。同时当翻转杆摆动时转轴上的凸轮会驱动支撑件上移来支撑板材底部(边角)，避免在板材翻转时皮带输送部件的输送皮带因板材的边角所施以的下压力而被割断，有效保护输送皮带，延长使用寿命。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于机械臂应用的板材检验分类系统，其特征在于，包括用于板材翻转的翻板机构、设于翻板机构一侧的机械臂、设于机械臂的活动末端的吸板架、环绕机械臂设置的多个板材堆放架、控制装置；所述控制装置与翻板机构、机械臂、吸板架电性连接。

2.根据权利要求1所述的基于机械臂应用的板材检验分类系统，其特征在于，所述翻板机构包括机架、水平并排且间隔设于机架上的用于输送板材的多个皮带输送部件、水平并排设置且可转动的两根转轴、设于皮带输送部件下方且用于翻转板材的翻转杆、用于驱使翻转杆摆动的驱动机构、用于支撑板材且并排设置在皮带输送部件下方的至少两个支撑件；每根所述转轴固定连接有位于相邻的皮带输送部件之间的至少两根所述翻转杆；

两根所述转轴垂直于皮带输送部件的输送方向设置；

所述支撑件分别设于转轴的两端；每根所述转轴对应设有用于驱使支撑件同步竖直移动的凸轮。

3.根据权利要求2所述的基于机械臂应用的板材检验分类系统，其特征在于，所述驱动机构为铰接于机架的伸缩气缸；所述伸缩气缸设于翻转杆下方且与翻转杆铰接。

4.根据权利要求2所述的基于机械臂应用的板材检验分类系统，其特征在于，所述皮带输送部件包括固定于机架的支撑方杆、分别可转动设于支撑方杆两端的主动辊和从动辊、绕设于主动辊和从动辊的输送皮带、用于驱使主动辊旋转的驱动装置。

5.根据权利要求4所述的基于机械臂应用的板材检验分类系统，其特征在于，所述支撑方杆侧面对应固定设有与支撑件两侧面滑动连接的两个限位块；所述转轴可转动安装于支撑方杆。

6.根据权利要求2所述的基于机械臂应用的板材检验分类系统，其特征在于，所述翻板机构还设有设于皮带输送部件外侧且用于板材对中的两组定位机构；所述翻板机构的后侧设置至少两块挡板、与控制装置连接的位置检测器；所述定位机构设于挡板的前侧；所述定位机构包括定位轮、与定位轮转动连接且竖直设置的定位杆；所述定位杆可沿着垂直于皮带输送部件的输送方向的水平方向移动。

7.根据权利要求2所述的基于机械臂应用的板材检验分类系统，其特征在于，所述支撑件开设有与两根转轴的凸轮相抵接的方形孔；支撑件的顶面水平。

8.根据权利要求2所述的基于机械臂应用的板材检验分类系统，其特征在于，所述翻转杆顶面设有与板材表面相接触的多个支撑块。

9.根据权利要求1所述的基于机械臂应用的板材检验分类系统，其特征在于，还包括备料台、设于备料台出口端且位于翻板机构一侧的上料台、设于上料台上方的自动上板机构；所述控制装置电性连接于备料台、上料台和自动上板机构。

10.根据权利要求1至9任一项所述的基于机械臂应用的板材检验分类系统，其特征在于，还包括导轨、设于导轨上且可沿导轨移动的出料装置；所述出料装置设于机械臂一侧；所述控制装置电性连接于出料装置。

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