CN111977388A - 自平衡式气动码垛机 - Google Patents

Abstract

一种自平衡式气动码垛机，该气动码垛机包括：立柱，其固定于地面；旋转座，其连接于立柱顶部，并可360度旋转；升降组件，其包括驱动件及移动件，移动件分别与驱动件和旋转座相连接；连杆机构，其主动连杆的一端铰接于真空吸盘组件上，另一端转动连接于中间连接件上，从动连杆的一端与中间连接件转动连接，另一端与移动件转动连接；真空吸盘组件，其包括可360度旋转的转盘和呈横向和纵向设置的多个真空吸盘；操作架，其转动连接于真空吸盘组件的外侧，操作者可通过操作架控制升降组件的升降及真空吸盘组件的启动或停止，并可通过操作架控制真空吸盘组件的移动，真空吸盘组件移动到位时将货物从纵向和横向两个方向吸附并移动到卸货及码垛位置。

Description

自平衡式气动码垛机

【技术领域】

本发明涉及货物吊装设备，特别是涉及一种将成箱货物从一处吊装到另一处并码垛的自平衡式气动码垛机。

【背景技术】

在工业生产及仓储运输等行业中广泛应用着各种码垛设备，它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。现有的码垛设备包括自动码垛机、机器人码垛机、机械式码垛机等。其中，中、低位码垛机可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。现有的机械式码垛机可以分为龙门式码垛机、立柱式码垛机、机械臂式码垛机等。按行业不同，码垛机又可分为食品饮料行业码垛、水泥自动装车码垛机、工业品码垛机等。自动码垛机虽具有较高自动化程度，但其对场地、使用空间等有较高要求。对于某些行业来说，例如白酒生产企业，由于受限于生产场地和非生产线生产等因素，其如使用自动码垛机反倒带来生产成本上升，设备无法充分利用等问题。对于这类企业，大多采用人工方式进行码垛，其虽可节约成本，但却费时费力，并大大降低了生产效率。

【发明内容】

本发明旨在解决上述问题，而提供一种可取代人工码垛，全气动控制，安全性高，结构简单，移动及操作灵活，易于维护，生产及使用成本低，适应性广泛的自平衡式气动码垛机。

为实现上述目的，本发明提供一种自平衡式气动码垛机，该气动码垛机包括：

立柱，其固定于地面；

旋转座，其转动连接于所述立柱顶部，并可360度旋转；

升降组件，其包括驱动件及移动件，所述移动件分别与所述驱动件和旋转座相连接；

连杆机构，其两根主动连杆的一端铰接于真空吸盘组件上，另一端转动连接于中间连接件上，两根从动连杆的一端与所述中间连接件转动连接，另一端与所述移动件转动连接；

真空吸盘组件，其包括可360度旋转的转盘和呈横向和纵向设置的多个真空吸盘；

操作架，其转动连接于所述真空吸盘组件的外侧，且

操作者可通过操作架控制升降组件的升降及真空吸盘组件的启动或停止，并可通过操作架控制真空吸盘组件的移动，真空吸盘组件移动到位时将货物从纵向和横向两个方向吸附并移动到卸货及码垛位置。

旋转座包括上连接板、下连接板、第一转轴、套筒、第一平面推力球轴承、第一轴承及第二轴承，其中，所述上连接板固定于所述升降组件的驱动件底部，其下侧设有轴肩槽，所述下连接板设有套筒孔，其固定于所述立柱上端部，所述套筒下端穿置于所述下连接板的套筒孔内，并与下连接板固接，所述第一转轴为阶梯轴，其通过第一平面推力球轴承、第一轴承及第二轴承设于所述套筒内，第一转轴的上端容置于上连接板的轴肩槽内，并与所述上连接板固接。

升降组件的驱动件为气缸，其固定在所述旋转座上部，并与外部气源相连通，气缸的活塞杆上端设有外螺纹，所述移动件包括连接头及连接座，其中，所述连接头固定在所述活塞杆上端部，所述连接座一端与所述连接头相连接，另一端向外侧伸出。

连接头为内部中空的块状体，其底部设有螺孔，连接头通过其螺孔与气缸的活塞杆螺纹连接，连接头中央设有横向通孔，连接头前后侧上下两端设有对其进行前后侧导向的第三轴承；所述连接座包括两块沿竖向间隔设置的平板和由该平板一侧上端向外伸出的两块横板，在所述两块横板上固定有连接轴，连接轴穿过连接头的横向通孔，其两端由第四轴承支承，且第四轴承对连接头进行左右侧导向，所述连接头及连接座可在所述气缸驱动下上下移动。

升降组件设于外壳内，该外壳包括气缸外壳和与之连为一体的移动件外壳，其中，所述气缸外壳形状与气缸相匹配，移动件外壳是将升降组件容置在内的板状夹套。

连杆机构的两根主动连杆分别与装在真空吸盘组件上的两根第二销轴相铰接，两根主动连杆的另一端分别与装在中间连接件上的两根第一销轴相铰接；所述两根从动连杆的一端分别与装在中间连接件上的两根第一销轴相铰接，两根从动连杆的另一端与所述升降组件的移动件外壳上的两根第三销轴相铰接，在其中一根从动连杆上连接有平衡弹簧，该平衡弹簧另一端连接在所述升降组件的外壳上，两根主动连杆与真空吸盘的两根第二销轴及中间连接件上的两根第一销轴形成四连杆机构，两根从动连杆与中间连接件上的两根第一销轴及移动件外壳上的两根第三销轴形成四连杆机构。

连杆机构还包括连接主动连杆和从动连杆的支撑连杆，该支撑连杆的一端铰接在其中一根主动连杆上，其另一端通过一短轴铰接在其中一根从动连杆上，支撑连杆、主动连杆、从动连杆及短轴形成另一四连杆机构。

真空吸盘组件的转盘包括轴套、枢轴、连接板、两块立板及第二销轴，其中，所述枢轴通过第五轴承设于轴套内，枢轴下端由第二平面推力球轴承支承，枢轴上端伸出轴套外，并与所述连接板固接，所述两块立板间隔固定于所述连接板上方，所述两块立板的两端各装有一根第二销轴，所述连接板、两块立板可与枢轴同步旋转；所述真空吸盘组件的真空吸盘包括吸盘连接板、多个横向真空吸盘和多个纵向真空吸盘，其中，所述吸盘连接板包括水平连接板和竖向连接板，所述水平连接板固定于所述转盘的轴套底部，竖向连接板固定在水平连接板靠操作架一侧，所述多个横向真空吸盘呈多排、多列固定于所述水平连接板下部，多个纵向真空吸盘呈多排、多列固定于竖向连接板内侧，每个横向真空吸盘和纵向真空吸盘分别与一个真空发生器相连通，多个横向真空吸盘和纵向真空吸盘可在真空吸盘组件移动到货物上方时由横向和纵向两个方向真空吸附住货物。

操作架为U形框架，其敞口端与设于所述水平连接板两端的操作架连接杆端部的定轴转动连接，在U形框架的上部和下部分别设有上横向控制板和下横向控制板，两个控制板上分别设有控制真空吸盘组件的真空按钮、控制降组件上升或下降的上升按钮及下降按钮。

真空按钮与真空气控阀相连接，真空气控阀则与真空发生器相连通，上升按钮和下降按钮分别与减压阀相连接，减压阀则与气缸相连通。

本发明的贡献在于，其有效解决了自动码垛设备不适应某些场合及人工码垛费时费力且生产效率低等问题。本发明设置了全气动控制结构，安全性高，不仅避免了电控设备可能存在的漏电隐患，还可由机械码垛取代人工码垛，因而大大提高了生产效率。本发明结构简单，体积及占用空间小，移动及操作灵活，既可将一定区域内的货物码垛在一个托盘上，也可将一个托盘上的货物卸垛在一定区域内。本发明因具有良好的自平衡性，使得在使用时，货物可停留在任意位置和任意高度，在平移时，高度不改变。操作人员只需辅助操作，而无需出力。本发明的生产及使用成本低，且易于维护，具有广泛的适用性。

【附图说明】

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的旋转座结构剖视图。

图3是本发明的升降组件结构示意图，其中，图3A为整体结构示意图，图3B为整体结构剖视图，图3C为气缸及连接头连接示意图，图3D为图3C的侧视图，图3E为连接头与连接座连接示意图，图3F为图3E的俯视图，图3G为图3E的侧视图。

图4是本发明的连杆机构结构示意图。

图5是本发明的真空吸盘组件结构示意图，其中，图5A为转盘结构示意图，图5B为图5A的侧剖视图，图5C为真空吸盘结构示意图。

图6是本发明的操作架结构示意图，其中，图6A为整体示意图，图6B为操作架与真空吸盘组件连接示意图，图6C为图6B的俯视图。

图7是本发明的气路图。

【具体实施方式】

下列实施例是对本发明的进一步解释和说明，对本发明不构成任何限制。

参阅图1，本发明的自平衡式气动码垛机包括立柱10、旋转座20、升降组件30、连杆机构40、真空吸盘组件50及操作架60。该气动码垛机为全气动控制，其可根据需要自由升降并可在360度范围内旋转，其在移动货物时通过真空吸附抓取货物，并通过操作架控制货物从一处移动到另一处而码垛。下面将结合附图和实施例对本发明作详尽的描述。

如图1所示，所述立柱10由钢管制成，其上端设有上连接座12，用于和旋转座20相连接。立柱10下端设有底座11，立柱10通过底座11有行脚螺栓固定于地面，该立柱10用于支撑整个气动码垛机。在所述立柱10顶部设有旋转座20。

如图2所示，该旋转座20包括上连接板21、下连接板22、第一转轴23、套筒24、第一平面推力球轴承25、第一轴承26及第二轴承27。所述上连接板21上沿圆周方向间隔设有多个连接孔212，用于和升降组件30相连接。在上连接板21下侧设有圆形的轴肩槽211，用于容置第一转轴23。上连接板21通过其连接孔212用螺栓固定于所述升降组件的驱动件31底部。所述下连接板22设有套筒孔221，所述套筒24下端穿置于所述下连接板的套筒孔221内，并与下连接板22固接，下连接板22用螺栓固定于所述立柱的上连接座12上部。所述第一转轴23为三节不同直径的轴形成的阶梯轴，其通过第一平面推力球轴承25、第一轴承26及第二轴承27转动连接于所述套筒24内，第一转轴23的上端容置于上连接板的轴肩槽211内，并与所述上连接板21固接，使得所述升降组件30可在360度范围内自由旋转。

如图3A～图3G所示，在所述旋转座20上部设有升降组件30，该升降组件30包括驱动件31及移动件32。本实施例中，所述驱动件31为气缸，其固定在所述旋转座20上部，并与外部气源相连通，气缸的活塞杆311上端设有外螺纹，气缸的活塞杆311通过其外螺纹与移动件的连接头321螺纹连接。所述移动件32分别与所述驱动件31和旋转座20相连接，其可在所述驱动件31驱动下上下移动。所述移动件32包括连接头321及连接座322,其中，所述连接头321为内部中空的块状体，其底部设有螺孔3211，连接头通过其螺孔3211与气缸的活塞杆311螺纹连接在所述活塞杆311上端部。连接头321中央设有横向通孔3212，用于装设连接轴3223。在连接头321前后侧上下两端设有第三轴承3213，用于对其进行前后侧导向。所述连接座322包括两块平板3221和两块横板3222，所述两块平板3221沿竖向间隔设置，两块平板3221和由该平板一侧上端向外伸出。在所述两块横板3222上固定有连接轴3223，连接轴3223穿过连接头的横向通孔3212，其两端由第四轴承3224支承，且第四轴承3224对连接头321进行左右侧导向。所述连接头321及连接座322可在所述气缸31驱动下上下移动。如图3A、图3B所示，所述升降组件30设于外壳70内，该外壳70包括气缸外壳71和移动件外壳72，两者连为一体。所述气缸外壳71是与气缸31外形相匹配的圆形壳体，移动件外壳72是将升降组件容置在内的板状夹套。

如图4所示，在所述升降组件30上连接有连杆机构40，该连杆机构40包括两根主动连杆41、中间连接件42及两根从动连杆43，其两根主动连杆41的一端铰接于真空吸盘组件转盘的第二销轴515上，另一端转动连接于中间连接件42上，两根从动连杆43的一端与所述中间连接件42转动连接，另一端与所述移动件外壳72上的两根第三销轴721转动连接。如图4，所述连杆机构40的两根主动连杆41分别与装在真空吸盘组件50上的两根第二销轴515相铰接，两根主动连杆41的另一端分别与装在中间连接件上的两根第一销轴421相铰接。所述两根从动连杆43的一端分别与装在中间连接件上的两根第一销轴421相铰接，两根从动连杆的另一端与所述升降组件的移动件外壳72上的两根第三销轴721相铰接。如图1，在其中一根从动连杆上43连接有平衡弹簧44，该平衡弹簧44另一端连接在所述升降组件的外壳70上，该平衡弹簧44可保持连杆机构40和真空吸盘组件50的自平衡，使得真空吸盘组件抓取的货物可停留在任意位置，任意高度，且在平移时，高度不改变。如图1、图4，所述的两根主动连杆41与真空吸盘的两根第二销轴515及中间连接件上的两根第一销轴421形成四连杆机构，两根从动连杆43与中间连接件上的两根第一销轴421及移动件外壳上的两根第三销轴721形成四连杆机构，两个四连杆机构既能承重，又能保持平衡且转动自如。本实施例中，所述连杆机构40还包括连接主动连杆和从动连杆的支撑连杆45，该支撑连杆45的一端铰接在其中一根主动连杆41上，其另一端通过一短轴431铰接在其中一根从动连杆43上，支撑连杆45、主动连杆41、从动连杆43及短轴431形成另一四连杆机构。该支撑连杆45对所述连杆机构40起到稳定的支撑作用。

如图5A～图5C所示，在所述连杆机构40一端连接有真空吸盘组件50，该真空吸盘组件50包括转盘51和多个真空吸盘52，所述转盘51可360度旋转。所述多个真空吸盘52呈横向和纵向设置，使其可从纵横两个方向真空吸附货物。所述真空吸盘组件的转盘51包括轴套511、枢轴512、连接板513、两块立板514及第二销轴515。所述枢轴512通过第五轴承53设于轴套511内，枢轴512下端由第二平面推力球轴承54支承，枢轴512上端伸出轴套511外，并与所述连接板513固接，所述两块立板514间隔固定于所述连接板513上方，两块立板514的两端各装有一根第二销轴515，用于连接两根主动连杆41。所述连接板513、两块立板514可与枢轴512同步旋转；所述真空吸盘组件的真空吸盘52包括吸盘连接板521、多个横向真空吸盘522和多个纵向真空吸盘523，其中，所述吸盘连接板521包括水平连接板5211和竖向连接板5212，所述水平连接板5211固定于所述转盘的轴套511底部，竖向连接板5212固定在水平连接板靠操作架60一侧，所述多个横向真空吸盘522呈多排、多列固定于所述水平连接板5211下部，多个纵向真空吸盘523呈多排、多列固定于竖向连接板5212内侧，每个横向真空吸盘522和纵向真空吸盘523分别与一个真空发生器66相连通，每个真空吸盘都可单独控制，使得即使其中一个真空吸盘失效或故障，其它吸盘的真空度也不受影响，因而可保证码垛机的工作可靠性和使用安全性。多个横向真空吸盘522和纵向真空吸盘523可在真空吸盘组件移动到货物上方时由横向和纵向两个方向真空吸附住货物。

如图6A～图6C所示，在所述真空吸盘组件50的外侧连接有操作架60，该操作架60为U形框架，在所述真空吸盘组件的水平连接板5211两端分别设有操作架连接杆61，操作架60的敞口端与装在操作架连接杆61端部的定轴62转动连接，使得操作架60既可上下转动，又可推动真空吸盘组件50纵向及横向空间内自由移动。在U形框架60的上部和下部分别设有上横向控制板63和下横向控制板64，两个控制板上分别设有真空按钮631、641，用于控制真空吸盘的启动或停止。两个控制板上还分别设有上升按钮632、642及下降按钮633、643，用于控制升降组件的上升或下降。

如图7所示，所述真空按钮631、641与真空气控阀65相连接，真空气控阀则与真空发生器66相连通，通过真空气控阀65控制真空发生器66的启动功停止。所述上升按钮632、642和下降按钮633、643分别与减压阀67相连接，减压阀67则与气缸31相连通，通过减压阀67控制气缸的启动或停止。

本发明的工作原理如图1所示，在进行码垛操作时，操作者通过操作架60上的上升按钮632、642及下降按钮633、643控制升降组件30的升降及真空吸盘组件50的转动和平移，当多个真空吸盘52移动至货物上方时，启动两个控制板上的真空按钮631、641，将货物从纵向和横向两个方向将货物吸附，然后推动操作架60移动到码垛位置进行卸货或码垛，在此过程中，真空吸盘组件50可在纵向和横向的三维空间内随意移动，因此可在较小空间内进行货物装卸和码垛操作。

尽管通过以上实施例对本发明进行了揭示，但本发明的保护范围并不局限于此，在不偏离本发明构思的条件下，对以上各构件所做的变形、替换等均将落入本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种自平衡式气动码垛机，其特征在于，该气动码垛机包括：

立柱(10)，其固定于地面；

旋转座(20)，其转动连接于所述立柱(10)顶部，并可360度旋转；

升降组件(30)，其包括驱动件(31)及移动件(32)，所述移动件(32)分别与所述驱动件(31)和旋转座(20)相连接；

连杆机构(40)，其两根主动连杆(41)的一端铰接于真空吸盘组件(50)上，另一端转动连接于中间连接件(42)上，两根从动连杆(43)的一端与所述中间连接件(42)转动连接，另一端与所述移动件(32)转动连接；

真空吸盘组件(50)，其包括可360度旋转的转盘(51)和呈横向和纵向设置的多个真空吸盘(52)；

操作架(60)，其转动连接于所述真空吸盘组件(50)的外侧，且

操作者可通过操作架(60)控制升降组件(30)的升降及真空吸盘组件(50)的启动或停止，并可通过操作架(60)控制真空吸盘组件(50)的移动，真空吸盘组件(50)移动到位时将货物从纵向和横向两个方向吸附并移动到卸货及码垛位置。

2.如权利要求1所述的自平衡式气动码垛机，其特征在于，所述旋转座(20)包括上连接板(21)、下连接板(22)、第一转轴(23)、套筒(24)、第一平面推力球轴承(25)、第一轴承(26)及第二轴承(27)，其中，所述上连接板(21)固定于所述升降组件的驱动件(31)底部，其下侧设有轴肩槽(211)，所述下连接板(22)设有套筒孔(221)，其固定于所述立柱(10)上端部，所述套筒(24)下端穿置于所述下连接板的套筒孔(221)内，并与下连接板(22)固接，所述第一转轴(23)为阶梯轴，其通过第一平面推力球轴承(25)、第一轴承(26)及第二轴承(27)设于所述套筒(24)内，第一转轴(23)的上端容置于上连接板的轴肩槽(211)内，并与所述上连接板(21)固接。

3.如权利要求1所述的自平衡式气动码垛机，其特征在于，所述升降组件的驱动件(31)为气缸，其固定在所述旋转座(20)上部，并与外部气源相连通，气缸的活塞杆(311)上端设有外螺纹，所述移动件(32)包括连接头(321)及连接座(322)，其中，所述连接头(321)固定在所述活塞杆(311)上端部，所述连接座(322)一端与所述连接头(321)相连接，另一端向外侧伸出。

4.如权利要求3所述的自平衡式气动码垛机，其特征在于，所述连接头(321)为内部中空的块状体，其底部设有螺孔(3211)，连接头通过其螺孔(3211)与气缸的活塞杆(311)螺纹连接，连接头(321)中央设有横向通孔(3212)，连接头(321)前后侧上下两端设有对其进行前后侧导向的第三轴承(3213)；所述连接座(322)包括两块沿竖向间隔设置的平板(3221)和由该平板一侧上端向外伸出的两块横板(3222)，在所述两块横板(3222)上固定有连接轴(3223)，连接轴(3223)穿过连接头的横向通孔(3212)，其两端由第四轴承(3224)支承，且第四轴承(3224)对连接头(321)进行左右侧导向，所述连接头(321)及连接座(322)可在所述气缸(31)驱动下上下移动。

5.如权利要求3所述的自平衡式气动码垛机，其特征在于，所述升降组件(30)设于外壳(70)内，该外壳(70)包括气缸外壳(71)和与之连为一体的移动件外壳(72)，其中，所述气缸外壳(71)形状与气缸(31)相匹配，移动件外壳(72)是将升降组件容置在内的板状夹套。

6.如权利要求5所述的自平衡式气动码垛机，其特征在于，所述连杆机构(40)的两根主动连杆(41)分别与装在真空吸盘组件(50)上的两根第二销轴(515)相铰接，两根主动连杆(41)的另一端分别与装在中间连接件上的两根第一销轴(421)相铰接；所述两根从动连杆(43)的一端分别与装在中间连接件上的两根第一销轴(421)相铰接，两根从动连杆的另一端与所述升降组件的移动件外壳(72)上的两根第三销轴(721)相铰接，在其中一根从动连杆上(43)连接有平衡弹簧(44)，该平衡弹簧(44)另一端连接在所述升降组件的外壳(70)上，两根主动连杆(41)与真空吸盘的两根第二销轴(515)及中间连接件上的两根第一销轴(421)形成四连杆机构，两根从动连杆(43)与中间连接件上的两根第一销轴(421)及移动件外壳上的两根第三销轴(721)形成四连杆机构。

7.如权利要求6所述的自平衡式气动码垛机，其特征在于，所述连杆机构(40)还包括连接主动连杆和从动连杆的支撑连杆(45)，该支撑连杆(45)的一端铰接在其中一根主动连杆(41)上，其另一端通过一短轴(431)铰接在其中一根从动连杆(43)上，支撑连杆(45)、主动连杆(41)、从动连杆(43)及短轴(431)形成另一四连杆机构。

8.如权利要求1所述的自平衡式气动码垛机，其特征在于，所述真空吸盘组件的转盘(51)包括轴套(511)、枢轴(512)、连接板(513)、两块立板(514)及第二销轴(515)，其中，所述枢轴(512)通过第五轴承(53)设于轴套(511)内，枢轴(512)下端由第二平面推力球轴承(54)支承，枢轴(512)上端伸出轴套(511)外，并与所述连接板(513)固接，所述两块立板(514)间隔固定于所述连接板(513)上方，所述两块立板(514)的两端各装有一根第二销轴(515)，所述连接板(513)、两块立板(514)可与枢轴(512)同步旋转；所述真空吸盘组件的真空吸盘(52)包括吸盘连接板(521)、多个横向真空吸盘(522)和多个纵向真空吸盘(523)，其中，所述吸盘连接板(521)包括水平连接板(5211)和竖向连接板(5212)，所述水平连接板(5211)固定于所述转盘的轴套(511)底部，竖向连接板(5212)固定在水平连接板靠操作架(60)一侧，所述多个横向真空吸盘(522)呈多排、多列固定于所述水平连接板(5211)下部，多个纵向真空吸盘(523)呈多排、多列固定于竖向连接板(5212)内侧，每个横向真空吸盘(522)和纵向真空吸盘(523)分别与一个真空发生器(66)相连通，多个横向真空吸盘(522)和纵向真空吸盘(523)可在真空吸盘组件移动到货物上方时由横向和纵向两个方向真空吸附住货物。

9.如权利要求8所述的自平衡式气动码垛机，其特征在于，所述操作架(60)为U形框架，其敞口端与设于所述水平连接板(5211)两端的操作架连接杆(61)端部的定轴(62)转动连接，在U形框架(60)的上部和下部分别设有上横向控制板(63)和下横向控制板(64)，两个控制板上分别设有控制真空吸盘组件的真空按钮(631、641)、控制降组件上升或下降的上升按钮(632、642)及下降按钮(633、643)。

10.如权利要求9所述的自平衡式气动码垛机，其特征在于，所述真空按钮(631、641)与真空气控阀(65)相连接，真空气控阀则与真空发生器(66)相连通，上升按钮(632、642)和下降按钮(633、643)分别与减压阀(67)相连接，减压阀(67)则与气缸(31)相连通。

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