CN112320279A - 大型板材换托系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于板材换托领域，涉及大型板材换托系统，包括称重平台，用于板材的称重；自动对中机构，用于对称重后的板材进行对中处理；举升旋转机构，用于对板材进行举升旋转，其上设有承载台用于承载板材，并且所述承载台的面积小于板材的面积；吸附分离装置，围绕承载台外围设置，且位于承载台台面下方的位置，用于对承载台上的板材底部纸张进行吸附使得板材边缘的纸张与板材分离；托举装置，设置于承载台周围，其上具有第一货叉，用于从板材边缘的纸张分离处叉起板材；抽纸装置，设置于承载台一侧，用于在板材被叉起后对与板材分离的纸张边缘进行抓取并移动使之与板材完全分离。其实现自动化板材换托，减少人工成本并提高操作的安全性。

Description

大型板材换托系统

技术领域

本发明属于板材换托领域，涉及大型板材换托系统。

背景技术

传统的换托是靠人工利用叉车将产品从木托上叉起一定高度，然后人工站在产品底部将叉车叉齿底部以外的部分的纸割掉，接着人工利用叉车将产品放在铁托盘上，放在铁托盘上之前人工会放四个木块在铁托上，然后叉车移走，人工把叉车叉齿的纸拿出来，再接着人利用叉车将产品再叉起来，开叉车的配合另外的人工量尺寸，将产品放置准确位置。此流程需要三个人协同工作，此种换托方式效率低且耗费大量人力成本，且人如叉车交互作业动作比较多，不安全。而普通机构换托容易出现定位不准，且产品兼容性不高，工作不稳定等问题。

发明内容

本申请提供大型板材换托系统，其实现自动化板材换托，减少人工成本并提高操作的安全性。

为实现上述技术目的，本申请采取的技术方案为：大型板材换托机构，包括沿流水线方向依次设置的：

称重平台，用于板材的称重；

自动对中机构，用于对称重后的板材进行对中处理；

举升旋转机构，用于对板材进行举升旋转，其上设有承载台用于承载板材，并且所述承载台的面积小于板材的面积；

吸附分离装置，围绕承载台外围设置，且位于承载台台面下方的位置，用于对承载台上的板材底部纸张进行吸附使得板材边缘的纸张与板材分离；

托举装置，设置于承载台周围，其上具有第一货叉，用于从板材边缘的纸张分离处叉起板材；

抽纸装置，设置于承载台一侧，用于在板材被叉起后对与板材分离的纸张边缘进行抓取并移动使之与板材完全分离。

作为本申请改进的技术方案，所述称重平台包括四个边角；还包括光电校准机构；

所述光电校准机构包括至少四组对射型光电传感器；至少四组对射型光电传感器分设于称重平台的四个边角；

其中，每组对射型光电传感器包括至少一个投光器与一个接收器；并且每组对射型光电传感器中的投光器安装于称重平台一边角，接收器安装于所述称重平台的该边角的相邻边角处，并且该组对射型光电传感器中的投光器所发射的光线沿该边角出发以平行于称重平台边缘的方式到达该组对射型光电传感器中的接收器。

作为本申请改进的技术方案，所述自动对中机构包括沿坐标系的X轴方向布设的推进系统组一，和沿坐标系Y轴方向布设的推进系统组二；

定义，所述坐标系是以一个设定尺寸的板材中心为原点，以该设定尺寸板材的长度方向为X轴，以该设定尺寸的板材的宽度方向为Y轴建立的坐标系；

其中，推进系统组一包括第一推进系统和第二推进系统；所述第一推进系统能沿X轴的正半轴推进或远离坐标系的原点；所述第二推进系统能沿X轴的负半轴推进或远离坐标系的原点；

推进系统组二包括第三推进系统和第四推进系统；所述第三推进系统能沿Y轴的正半轴推进或远离坐标系的原点；所述第四推进系统能沿Y轴的负半轴推进或远离坐标系的原点；

所述推进系统包括伺服电机、滑动丝杆模组以及顶杆；所述伺服电机控制滑动丝杆模组转动；顶杆连接于滑动丝杆模组，并在滑动丝杆模组的带动下沿X轴发生推进或远离原点的移动，或沿Y轴发生推进或远离原点的移动。

作为本申请改进的技术方案，所述举升旋转机构包括，

校准单元，用于校准重载板材的转动角度；

旋转单元，嵌装于校准单元中，用于支撑重载板材并带动重载板材转动；

举升单元，用于支撑旋转单元与校准单元，并带动旋转单元与校准单元同时上升或同时下降；

其中，校准单元包括具有四个角的支撑平板，所述四个角均为直角；所述支撑平板以自身中心位置为中心开设有旋转单元安装通孔；

所述旋转单元包括安装于所述旋转单元安装通孔的回转支撑轮盘以及安装于所述回转支撑轮盘中心位置的旋转支撑轮盘；所述回转支撑轮盘中心位置开设有用于安装旋转支撑轮盘的螺纹通孔，所述旋转支撑轮盘外设螺纹，所述旋转支撑轮盘通过外螺纹与螺纹通孔配合安装于所述回转支撑轮盘中；所述旋转支撑轮盘设有与旋转支撑轮盘同圆心的齿轮环，所述伺服电机同轴连接有传动齿轮盘，伺服电机通过传动齿轮盘与所述旋转支撑轮盘上的齿轮环齿合传动；所述旋转支撑轮盘在转动过程中能够凸出回转支撑轮盘的表面；所述承载台设于所述旋转支撑轮盘上。

作为本申请改进的技术方案，所述吸附分离装置包括

支撑平板，固定设置在板材承载台周围；

吸盘，其上设置有真空发生机构，所述吸盘固定于第一托台上；

第一固定部，所述第一固定部固定于支撑平板上；

驱动装置，固定于支撑平板上，用于提供上下方向的移动；

齿轮齿条机构，所述齿条竖直布置，所述齿条与驱动装置的输出端固连，所述齿轮的中轴转动固定在第一固定部上，所述齿轮的中轴与第一托台固连；

所述驱动装置的输出端位于上极限位置时，所述吸盘的开口竖直向上；所述吸盘包括多个，且均匀分布在板材承载台周围。

作为本申请改进的技术方案，所述托举装置还包括桁架和导轨，所述导轨布置在桁架上；

所述桁架围绕承载台且沿两两相互垂直的X方向、Y方向和Z方向布置，其中X方向和Y方向位于水平面内，所述X方向与承载台所在的作业流水线方向一致；

所述X方向的桁架与Y方向的桁架上的导轨适配，所述Z方向的桁架与X方向的桁架上的导轨适配；

所述第一货叉与Z方向的桁架的导轨上适配。

作为本申请改进的技术方案，所述抽纸装置，包括

第一基座，所述第一基座上设置有第一气缸，所述第一气缸水平且布置为运动方向沿承载台内外方向；

移动载台，所述移动载台与第一气缸配合并跟随第一气缸运动；

夹爪组件，包括夹爪和调整装置，所述调整装置固定在移动载台上，所述夹爪与调整装置配合，所述夹爪在调整装置带动下具有沿竖直方向的自由度。

作为本申请改进的技术方案，所述调整装置包括固定架和第二组气缸，所述第二气缸通过固定架竖直固定于移动载台上靠近承载台一侧。

作为本申请改进的技术方案，所述夹爪为手指气缸夹爪，包括第一手指和第三气缸，所述第三气缸固定于第二气缸的输出端，所述第一手指朝向承载台内部，所述第一手指的夹持方向为竖直方向。

还包括光电校准机构；所述称重平台包括四个边角；

所述光电校准机构包括至少四组对射型光电传感器；至少四组对射型光电传感器分设于称重平台的四个边角；

其中，每组对射型光电传感器包括至少一个投光器与一个接收器；并且每组对射型光电传感器中的投光器安装于称重平台一边角，接收器安装于所述称重平台的该边角的相邻边角处，并且该组对射型光电传感器中的投光器所发射的光线沿该边角出发以平行于称重平台边缘的方式到达该组对射型光电传感器中的接收器。

作为本申请改进的技术方案，还包括板材定位系统，包括，

桁架结构，所述桁架结构包括相对平行设置的两个X轴桁架与相对平行设置的两个Y轴桁架；其中，任一X轴桁架均与两个Y轴桁架相互垂直，并且任意一个X轴桁架与任意一个Y轴桁架均能构成一个平面坐标系；

至少四个工业相机，安装于任意一X轴桁架上，并且分别临近于X轴桁架与Y轴桁架所形成的四个交叉点处；所有工业相机的拍摄范围叠加后能完整覆盖所述大型板材；

视觉处理装置，用于接收四个工业相机所拍摄的图片，能将四个工业相机所拍摄的图片通过坐标系转换的方式进行整合，并获得位于所述平面坐标系下的完整的大型板材图片。

有益效果

本申请建立完整的板材换托流水线，分别设置称重、对中、视觉处理实现板材的校准校正，保证在纸张吸附分离时吸盘能够精准吸附。采用托举装置、抽纸装置等实现板材的自动化、流水线式抽纸、换托。

具体的：所述称重平台将称重与校准进行结合，即实现通过自动化实现重载目标尺寸校准，又实现称重校准。其结构简单，可直接用于现有技术的称重平台。另外，本申请采用对射型光电传感器对重载板材进行尺寸校验，其一具有较高自动化，其二具有较高精准度，其三与称重平台组装方便。

所述自动对中机构通过设定坐标系，定位原点，通过推进机构沿坐标系移动发生相对原点的移动，使得板材在尺寸发生变化时首先计算出板材中点，再通过推进机构推动板材将板材中点推动至坐标系原点实现板材的定位。可以实现产品外轮廓变化范围不大时，能够兼容所有产品，且都能自动对中。

举升旋转机构，其既能举升重载板材，又能转动重载板材的角度，同时在转动重载板材的角度时能依据校准单元对重载板材的位置进行初步校准；有效保证了举升过程中的稳定性以及对重载板材的承重性。

吸附分离装置、托举装置、抽纸装置综合作业对板材地板的纸张进行逐一分离，并最终将所有纸张剥离，从而完全替代人工作业。

综上，本申请的系统自动化程度高，效率得到极大提升，且各装置结构紧凑，占地面积小。

附图说明

图1绘示本申请换托系统的整体结构示意图；图中：A、称重平台；B、自动对中机构；C、举升旋转机构；D、托举装置。

图2、绘示本申请称重平台和光电校准机构结合的结构示意图；图中，1、投光器；2、接收器；3、光线；4、称重平台；5、支撑柱。

图3-a绘示本申请推进系统结构示意图；

图3-b绘示自动对中机构结构示意图；

图3-a和图3-b中，1、伺服电机；2、丝杆；3、顶杆；b、第一推进系统；d、第二推进系统；a、第三推进系统；c、第四推进系统。

图4-a绘示本申请举升旋转机构的俯视结构示意图；

图4-b绘示本申请举升旋转机构的侧面结构示意图；

图4-c绘示本申请举升旋转机构的三维示意图(本图中略去伺服电机及传动齿轮盘)；

图4-a、图4-b和图4-c中，1、旋转支撑轮盘，2、伺服电机，3、液压油缸举升机，4、回转支撑轮盘，5、支撑架，6、支撑平板，7、传动齿轮盘。

图5绘示板材定位系统结构示意图；图5中，1、工业相机；2、X轴桁架；3、Y轴桁架。

图6-a绘示纸张吸附分离整体结构示意图；

图6-b绘示吸附分离装置的结构示意图；

图6-c绘示纸张吸附分离整体结构俯视图；

图6-d绘示吸盘和弹簧缓冲支杆的结构示意图；

图6-a、图6-b、图6-c和图6-d中，各附图标记的含义如下：

1、吸盘；2、驱动装置；3、齿轮齿条机构；4、承载台；5、链板输送线；6、气缸；7、齿轮；8、弹簧缓冲支杆；9、齿条；10、第一导轨；11、第一固定部；12、第一托台。

图7-a绘示抽纸装置结构示意图；

图7-b绘示多点位抽取机构示意图；

图7-a和图7-b中，各附图标记的含义如下：1、夹爪组件；2、第一气缸；3、承载台；4、提升机；5、链板输送线；7、包装纸；8、夹爪；9、调整装置；10、移动载台；11、第一基座；12、第二气缸；13、第三气缸；14、固定架。

图8绘示托举装置结构示意图，图8中，24、桁架立柱；25、X轴桁架；26、X轴导轨；27、X轴电机；28、Y轴桁架；29、Y轴导轨；30、Y轴电机；31、Z轴桁架；32、Z轴导轨；33、Z轴电机；34、第一货叉；35、货叉挡板。

具体实施方式

如背景所述，普通机构换托容易出现定位不准，且产品兼容性不高，工作不稳定等问题。本申请建立涵盖称重平台、自动对中机构、举升旋转机构、吸附分离装置、托举装置和抽纸装置的流水线系统。

为了克服传统人工换托的安全性低和普通自动上料装置工作兼容性不高、结构不稳定的问题，本发明是提供大型板材换托系统，如图1所示，包括沿流水线方向依次设置的：称重平台A，用于板材的称重；自动对中机构B，用于对称重后的板材进行对中处理；举升旋转机构C，用于对板材进行举升旋转，其上设有承载台用于承载板材，并且所述承载台的面积小于板材的面积；吸附分离装置，围绕承载台外围设置，且位于承载台台面下方的位置，用于对承载台上的板材底部纸张进行吸附使得板材边缘的纸张与板材分离；托举装置D，设置于承载台周围，其上具有第一货叉，用于从板材边缘的纸张分离处叉起板材；抽纸装置，设置于承载台一侧，用于在板材被叉起后对与板材分离的纸张边缘进行抓取并移动使之与板材完全分离。该系统不仅能大大降低人工成本提高生产效率，而且能增强工作稳定性，提高人工安全性。

行业内一般认为3吨及以上为重型板材，不小于500kg的板材为中型板材；但本申请的技术方案能够应用于各类重量的板材，故本文中也可将重载板材或大型板材定义为：重量不小于500kg的板材。

具体是：通过程序控制桁架机械手抓取动作，进行取产品和放产品。

如图1所示，含木托的产品采用定点输送线输送形式放入称重平台A上称重校准，自动对中机构B对其对中后放置于精密举升旋转台(本文中的举升旋转机构C)上；四目视觉定位机构(板材定位系统)进行定位，判定产品种类；桁架柔性叉爪工作，200W像素相机(配备圆形光源)拍摄产品，进行产品识别和产品位置识别；识别完成后，与桁架柔性夹爪(托举装置D)通讯交互，告知桁架柔性叉取机构；桁架柔性叉取机构进行合适的抓取位置，桁架柔性叉爪(托举装置)开始对产品进行叉取；叉取完成后，柔性叉取机构升高，木托回流至人工拆包位，桁架柔性叉爪将产品放在举升旋转台上，桁架柔性叉爪退回初始位置。吸附分离装置吸附第一层薄纸，进行翻转，桁架柔性叉爪(托举装置)叉取含有塑料板的产品进行提升；吸附分离装置吸附第二层薄纸，进行二次翻转，与举升旋转台保持平行；抽纸装置进行薄纸抽取，将薄纸抽取到桁架外，人工取走。塑料纸抽取，重复薄纸抽取过程即可。塑料纸抽取完成后，托举装置提升产品。铁托进入精密举升工位(举升旋转机构上的承载台)，自动对中机构B对铁托进行定位。桁架柔性叉取机构将产品放入铁托，铁托从右侧回流至铁托上料工位，完成换托工作。

在介绍了本申请基本原理后，下面将结合说明书附图来具体介绍本申请的各种非限制性的实施方式。

一、称重平台和光电校准机构结合，如图2所示。

图2中，所述称重平台4包括四个边角；称重平台4采用的是现有技术中任何能够对重载板材进行称重的机构，本文未对现有技术中称重平台4的结构进行改进，故本文不进行详述。

所述光电校准机构包括至少四组对射型光电传感器；至少四组对射型光电传感器分设于称重平台4的四个边角；其中，每组对射型光电传感器包括至少一个投光器1与一个接收器2；并且每组对射型光电传感器中的投光器1安装于称重平台4一边角，接收器2安装于所述称重平台4的该边角的相邻边角处，并且该组对射型光电传感器中的投光器1所发射的光线3沿该边角出发以平行于称重平台4边缘的方式到达该组对射型光电传感器中的接收器2(即对射型光电传感器的光线3是平行于所述称重平台4的边缘的，至少四组对射型光电传感器发射的光线3中至少有四条分别平行于称重平台4的四条边)。所述光电校准机构中投光器1所发射的光线3为红外激光或红光。

由于每个重载板材均有一定厚度，故为了更精准的对重载板材进行尺寸校验，所述每组对射型光电传感器所发射的光线3高于所述称重平台4的表面。

具体安装时，所述光电校准机构通过支撑柱5安装于所述称重平台4的边角，并且一组对射型光电传感器中的投光器1与其相邻一组的对射型光电传感器中的接收器2位于同一支撑柱5上。

为了实现自动校验自动控制，还包括控制器，所述控制器信号连接于所述称重平台4与所述光电校准机构，并接收所述称重平台4的承重数据、以及每组对射型光电传感器中的投光器1发射的光线3信号与每组对射型光电传感器中的接收器2所接收的光线3信号。

具体检验流程包括：当产品流入称重平台4上时(产品的中心位于称重平台4的中心，对射型光电传感器处于连通状态，则判断产品的合格性通过称重来进行判定。当产品为不合格产品时，光线3会被重载木材的边缘所挡住，光线3为断开状态，则重载木材为不合格产品。当光线3没有被挡住，是联通状态，但是称重平台4称取的重量不对时，也为不合格产品。(其中，对于重载板材尺寸小于规定尺寸时，由称重平台4的边角是否露出便可肉眼观察出，故本技术方案未设计更详细的机构用于小尺寸重载木材的校验)。

二、自动对中机构，如图3-a和图3-b所示。

如图3-a和图3-b所示，自动对中机构包括沿坐标系的X轴方向布设的推进系统组一，和沿坐标系Y轴方向布设的推进系统组二；推进系统组一和推进系统组二设于举升旋转机构的四周，用于对放置于举升旋转机构上的承载台上铁托、木托或板材进行对中。定义，所述坐标系是以一个设定尺寸的板材中心为原点，以该设定尺寸板材的长度方向为X轴(亦为桁架的X轴)，以该设定尺寸的板材的宽度方向为Y轴(亦为桁架的Y轴)建立的坐标系；

其中，如图3-b所示，本申请的系统包含有四个推进系统a、b、c和d，4个推进系统实现板材的机械定位。推进系统组一包括第一推进系统b和第二推进系统d；所述第一推进系统b能沿X轴的正半轴推进或远离坐标系的原点；所述第二推进系统d能沿X轴的负半轴推进或远离坐标系的原点；推进系统组二包括第三推进系统a和第四推进系统c；所述第三推进系统a能沿Y轴的正半轴推进或远离坐标系的原点；所述第四推进系统c能沿Y轴的负半轴推进或远离坐标系的原点。

其中，如图3-a所示，所述推进系统包括伺服电机1、滑动丝杆模组(包括丝杆2)以及顶杆3(顶杆可以以滑块形式安装于丝杆结构的顶端)。所述伺服电机1控制滑动丝杆模组转动；顶杆3连接于滑动丝杆模组，并在滑动丝杆模组的带动下沿X轴发生推进或远离原点的移动，或沿Y轴发生推进或远离原点的移动。为了保证推进过程中板材运行的稳定性，所述顶杆3的端面为平面结构。所述滑动丝杆模组包括至少两个并排设置的滑动丝杆(丝杆2)，所述滑动丝杆的一端连接于伺服电机1，另一端安装所述顶杆3，在滑动丝杆转动过程中，顶杆3随之沿X轴或Y轴移动，推进或远离坐标系原点。

为了保证推进精度，保证能够精准控制板材的自动对中，所述伺服电机1具有固定的精度。所述推进系统还包括控制系统，所述控制系统内置有所述坐标系，并定位有所述坐标系的原点。所述推进系统包括控制系统，所述控制系统能分别控制推进系统组一和推进系统组二进行工作。

具体操作过程如下：

推进系统通过根据不同的产品尺寸推进不同的距离来实现自动对中。具体是通过两两对立的推进系统的移动路径构成一个平面坐标系，四个推进系统上的推板可以将角度固定成一个固定的角度，最后通过产品的尺寸和设定的原点(上述平面坐标系原点)来实现整个对中平台的对中结果。

当待对中的大型板材进行对中时，首先需要设定一个中心位置(即坐标系原点)，在将四个对中平台(即供四个推进系统移动的平台，推进系统中顶杆沿平台滑动，此为现有技术，本申请是对其进行应用，故不作强调)安装好之后，放置一个模板产品(设定尺寸的板材)；然后四个对中机构(四个推进系统)分别去用推板贴靠大型板材，使大型板材固定，并当产品(大型板材)不再有角度变化时将大型板材当前中点位置设定为原点或对中点，控制系统记录四个对中平台上伺服电机反馈的结果，为模板结果，此结果为大型板材在对中台中心时的位置坐标。

当产品尺寸变大或变小时，根据模板产品的尺寸和现在产品的尺寸进行减法运算，得到的结果乘以伺服电机的精度就是推进系统需要移动的偏移值。

当所述推进系统接收到中控系统(控制系统)发送的偏移值时，所述推进系统开始运动，推进系统前进的位置根据模板产品的边所在位置加上偏移量即为最终的伺服位置(推进系统推进或远离坐标系原点的位移)。具体的是，两个对立的伺服电机控制一个方向的位置，行成一个坐标轴，四个推进系统构成两个坐标轴，共同完成偏移的对中。总结为：当大型板材的尺寸大于模板尺寸时，顶杆向远离原点的方向移动；当大型板材的尺寸小于模板尺寸时，顶杆向原点方向移动。

所述伺服电机1将运动结果反馈至控制系统，所述控制系统通过与所述中控系统(外部设置的)计算的数据进行对比，确定是否到位。

三、举升旋转机构

如图4-a、图4-b、图4-c所示，包括：

校准单元，用于校准重载板材的转动角度；校准单元包括具有四个角的支撑平板6，所述四个角均为直角；所述支撑平板6以自身中心位置为中心开设有旋转单元安装通孔；四个直角便于放置板材后，板材位置的校准。为了降低整个机构的重量，所述支撑平板6为塑料材质。

旋转单元，嵌装于校准单元中，用于支撑重载板材并带动重载板材转动；所述旋转单元的最低面高于所述校准单元的顶面(即回转支撑轮盘4的表面高于支撑平板6的表面)，以降低重载板材转动过程中板材(均指重载板材)与校准单元之间的摩擦。

所述旋转单元包括安装于所述旋转单元安装通孔的回转支撑轮盘4以及安装于所述回转支撑轮盘4中心位置的旋转支撑轮盘1；所述回转支撑轮盘4中心位置开设有用于安装旋转支撑轮盘1的螺纹通孔(由于是螺纹旋转上升是常规技术手段，本文是对螺纹旋转进行应用，不是对螺纹本身进行改进，故本文中省略相关视图)，所述旋转支撑轮盘1外设螺纹，并通过外螺纹与螺纹通孔配合安装于所述回转支撑轮盘4中；所述旋转支撑轮盘1在伺服电机2带动下转动，在转动前，所述的旋转支撑轮盘1表面与所述回转支撑轮盘4表面齐平；在转动后，所述旋转支撑轮盘1的表面高于所述回转支撑轮盘4的表面。为了方便伺服电机2传动，所述旋转支撑轮盘1设有与旋转支撑轮盘1同圆心的齿轮环(因为旋转支撑轮盘1外环设有螺纹，故这里可以毫无疑义的理解为齿轮环的直径小于所述旋转支撑轮盘1的直径)，伺服电机2上同轴连接有传动齿轮盘7，伺服电机2通过传动齿轮盘7与所述旋转支撑轮盘1上的齿轮环齿合传动。优选地，所述回转支撑轮盘4与所述旋转支撑轮盘1均为钢材。

举升单元，用于支撑旋转单元与校准单元，并带动旋转单元与校准单元同时上升或同时下降；所述举升单元包括至少两个液压油缸举升机3，至少两个液压油缸举升机3均匀分布于支撑平板6下面，并对支撑平板6进行支撑。

支撑架5，所述举升单元安装于所述支撑架5上，所述支撑架5采用钢材质。

工作原理为：

举升旋转机构，具备举升和旋转功能。解决了重载板材在常规流水线中，较难放置妥当，放置错位后无法修正的问题提高了板材的加工生产效率。现有的举升机构举升过程中的稳定性差，旋转功能缺失或达不到相应的要求。

所述支撑架5内部左右两侧安装有液压油缸举升机3，支撑架5表面上方(液压油缸举升机3的顶端)固定有支撑平板6，支撑平板6右侧中间有伺服电机2。支撑平板6中心位置固定有回转支撑轮盘4，回转支撑轮盘4内部固定螺纹连接有旋转支撑轮盘1。旋转支撑轮盘1设有齿轮环，且旋转支撑轮盘1与传动齿轮盘7之间通过齿合传动。所述传动齿轮盘7外侧呈圆弧配合状，增加旋转支撑轮盘1套合的牢固性和转动的便捷性。

四、板材定位系统

如图5所示，板材定位系统，包括，

桁架结构，所述桁架结构包括相对平行设置的两个X轴桁架2(桁架的X轴)与相对平行设置的两个Y轴桁架3(桁架的Y轴)；其中，任一X轴桁架2均与两个Y轴桁架3相互垂直，并且任意一个X轴桁架2与任意一个Y轴桁架3均能构成一个平面坐标系。具体是：平面坐标系是以X轴桁架与Y轴桁架的形成的框架结构中的任意一点为原点，以平行于X轴桁架的轴为X轴，以平行于Y轴桁架的轴为Y轴的坐标系。平面坐标系是以X轴桁架与Y轴桁架的交叉点为原点，以X轴桁架为X轴，以Y轴桁架为Y轴的坐标系。

至少四个工业相机1，安装于任意一X轴桁架2上，并且分别临近于X轴桁架2与Y轴桁架3所形成的四个交叉点处(其中，任意一X轴桁架2与任意一Y轴桁架3均能形成一交叉点)；至少四个工业相机1的拍摄范围叠加后能完整覆盖所述大型板材；所述四个工业相机的拍摄面位于同一水平面。

视觉处理装置选用了德国巴斯勒生产的型号为acA1300-60gc的工业相机，采用有线通信连接所述工业相机，用于接收四个工业相机所拍摄的图片，能将四个工业相机所拍摄的图片通过坐标系转换的方式进行整合，并获得位于所述平面坐标系下的完整的大型板材图片。具体的是：四个工业相机所拍摄的图片通过张正友标定法转化为位于所述平面坐标系下的完整的大型板材图片。本文是对张正友标定法进行应用，对视觉处理装置进行应用，实际上如何处理这些图片已然是现有技术，故本申请不做重点强调，但其不影响本领域技术人员对本申请技术方案的理解，同样不影响本案技术方案的完整的。

具体的坐标系转换示例如下：

所述4个工业相机构成4套视觉定位系统，所述4套视觉定位系统分别通过单个视觉标定技术中的张正友标定法将视觉像素坐标转化为实际坐标，构成一个独立的空间2维坐标系，4个视觉系统构成4个相互独立的空间2维坐标系。由于4个工业相机安装位置为同一水平面，成像面也为同一水平面，通过在工业相机的成像面放置标准的棋盘格标定板，并在标定板上选定合适的零点、X轴方向以及Y轴方向(且X轴方向与X轴桁架方向平行)，构成棋盘格坐标系，通过手眼标定的方式将每个单独的视觉系统的坐标标定到棋盘格坐标系中，然后构成一个共同的相机坐标系。

具体操作流程如下：

所述工业相机拍照将模板图片信息通过网络传输(无线通信连接)发送至视觉处理装置。视觉处理装置通过同步取像得到四个相机的图片，将所述4幅图像合并为所述标定坐标系下的1幅图像，通过标定的视觉系统的坐标将有像素坐标自动转化实际的坐标。通过所述标定后一幅图像得到图像上的坐标位置以及角度信息在所述空间坐标系下的数据值。视觉处理装置将角度结果通过网络传输发送给外部设备。

五、吸附分离装置

如图6-a、图6-b、图6-c和图6-d所示，吸附分离装置设置于板材承载台3周围，包括

支撑平板，固定设置在板材承载台3周围；

吸盘1，其上设置有真空发生机构，所述吸盘1固定于第一托台12上；

第一固定部11，所述第一固定部11固定于支撑平板上；

驱动装置2，固定于支撑平板上，用于提供上下方向的移动；

齿轮齿条机构，所述齿条9竖直布置，所述齿条9与驱动装置2的输出端固连，所述齿轮7的中轴转动固定在第一固定部11上，所述齿轮7的中轴与第一托台12固连；

所述驱动装置2的输出端位于上极限位置时，所述吸盘1的开口竖直向上。

具体如图6-a所示，承载台3具有一物料流转方向，承载台3的外侧沿上述物料流转方向具有一链板输送线5，板材通过链板输送线5运送到承载台3上方并居中落在承载台3上。

上述承载台3面积小于板材面积，吸盘1位置位于板材底部下方靠近边缘的位置，吸盘1在真空发生机构的作用下，对包裹于板材下方的蛇皮纸进行吸附；所述驱动装置2为一气缸6，其自由端在上方，所述气缸6的自由端向上运动，驱动齿条9向上运动，相应地齿轮7发生旋转，带动吸盘1向外旋转，从而吸盘1在吸附住蛇皮纸的情况下将蛇皮纸向下翻转，使得蛇皮纸初步脱离板材的底部。

上述过程要求吸盘1具有一定的形变能力，如图6-d所示，所示吸盘1的结构为扁平吸盘1，并且吸盘1通过弹簧缓冲支杆8固定在第一托台12上，所述弹簧缓冲支杆8中空，且弹簧缓冲支杆8与真空发生机构连接。因此，齿轮7旋转，带动第一托台12和其上的弹簧缓冲支杆8向外翻转，弹簧缓冲支杆8本身具有一定的弹性，而吸盘1的开口处与蛇皮纸始终保持紧密吸附，吸盘1随着弹簧缓冲支杆8发生翻转，使得蛇皮纸上在位于吸盘1受力的位置附近首先开始剥落，逐渐将吸盘1位置到板材外沿之间的蛇皮纸全部剥落，以及吸盘1位置向板材中心方向的部分蛇皮纸剥落，从而使得部分蛇皮纸与吸盘1完成初步剥离。上述剥离状态，蛇皮纸边缘部分不再与板材紧密贴合，从而为后续通过纸与板材之间的缝隙入手进一步分离板材和蛇皮纸成为可能。

如图6-a和图6-c所示，所述承载台3整体为方形，所述吸盘1包括多个，分布在承载台3的四周，优选吸盘1均匀分布于承载台3四周，用于对蛇皮纸进行均匀吸附剥离。

进一步的，所述支撑平板上设置有竖直的第一导轨10，所述齿条9安装于第一导轨10上。还包括第一连杆，所述第一连杆与驱动装置的自由端固定，所述齿条9与第一连杆固定。通过第一导轨10的导向作用，使得驱动装置2更好地驱动齿条9进行竖直方向运动，避免出现损坏齿轮7中轴的情况。

该全自动化真空吸纸装置产品兼容性强，多点位真空协同，自动化程度高，设备占用面积小，运行速度快，吸附能力佳。

六、托举装置

具体的，如图8所示，所述托举装置是由桁架立柱24支撑起来的。具体包括还包括桁架和导轨，所述导轨布置在桁架上。

所述桁架围绕承载台且沿两两相互垂直的X方向、Y方向和Z方向布置，具体包括X轴桁架25、Y轴桁架28和Z轴桁架31，桁架上的导轨分别对应为X轴导轨26、Y轴导轨29、Z轴导轨32，其中X方向和Y方向位于水平面内，所述X方向与承载台所在的作业流水线方向一致。

所述X轴桁架25与Y轴导轨29适配，且X轴桁架25上设置有Y轴电机30用于带动X轴桁架25沿Y轴导轨29运动以调整Z轴桁架31与板材之间在Y轴方向的相对位置。从而方便第一货叉34进出承载台，当需要支撑板材时，X轴桁架25在Y轴电机30的带动下沿着Y轴导轨29移动，从而带动第一货叉34向板材方向移动；相反的，当不需要支撑板材时，第一货叉34向远离板材方向移动。

所述Z轴桁架31与X轴导轨26适配，且Z轴桁架31上设置有X轴电机27用于带动Z轴桁架31沿着X轴导轨26运动以调整Z轴桁架31与板材之间在X轴方向的相对位置。

所述第一货叉34与Z轴导轨32适配，且具有一Z轴电机33用于控制第一货叉34在Z导轨32上下运动以调整第一货叉34与板材之间在Z轴方向的相对位置。

当板材被托举装置托举离开承载台后，板材的重量不再施加在包装纸上，此时，利用抽纸装置实施后续的抽纸程序。

七、抽纸机构

如图7-a、图7-b所示，抽纸机构包括一链板输送线5，所述链板输送线5所在的路径上设置有一承载台3(亦为举升旋转机构上设置的承载台)，链板输送线5位于承载台3的外围，所示承载台3为方形，且承载台3的两条边与链板输送线5平行。所述输送链将板材运动到承载台3上落下，承载台3承托板材。

承载台3的外围在位于承载台3台面下方的位置上还设置有一吸纸机构，通过吸纸机构提供负压吸取板材下方的纸张，使得纸张的边缘部分与板材有一定脱离。

所述承载台3的外围设置有一提升机4，提升机4上设置有货叉用于叉取板材。货叉从纸张和板材脱离的缝隙中插入，向上提升起板材，此时，板材与纸张进一步分离，板材不再对纸张施压。

此时，利用抽纸装置实施后续的抽纸程序。如图7-b所示，所述第一气缸2的运动方向沿承载台3内外方向，即与链板输送线5垂直布置，夹爪8打开状态，夹爪8跟随移动载台10在第一气缸2的驱动下移动，向承载台3方向靠近直至抓取位，通过调整装置9调整夹爪8在竖直方向的位置，使得夹爪8对准纸张边缘，夹爪8关闭抓取纸张，抓取之后，夹爪8跟随移动载台10在第一气缸2驱动下远离承载台3，从而将纸张完全脱离板材。作为优选的，所述第一气缸2为无杆气缸。由于无杆气缸能够有效节约尺寸，使得本申请抽纸装置的结构紧凑。

具体的，上述调整装置9包括固定架14和第二气缸12，所述第二气缸12通过固定架14竖直固定于移动载台10上靠近承载台3一侧。如图7-b所示，第二气缸12中的伸缩杆在移动载台10之外运动，固定架14为一直角板，直角板的一面贴合移动载台10固定，直角板的另一面竖直，所示第二气缸12倚靠固定在竖直的直角板上。

更为细节的，上述夹爪8为手指气缸夹爪，包括第一手指和第三气缸13，所述第三气缸13固定于第二气缸12的输出端，所述四儿气缸为三轴气缸，其多个输出轴能够均匀地推动第二气缸12做上下运动。所述第一手指朝向承载台3内部，所述第一手指的夹持方向为竖直方向，第三气缸13驱动所述第一手指运动进行夹持的动作。

由于板材尺寸较大，为了能够均匀地抽取纸张，所述抽纸装置有多个，且分布在在承载台3的同一侧，抽纸时所有抽纸装置同步运动，均匀有力地将纸张朝同一方向抽离。

一般的，每张板材下方具有2-3层包装纸7，利用上述装置每次抽取完一张包装纸7后，板材再次落回至承托台3上重复上述工作，直至包装纸7完全剥离板材，完成整个纸张的剥离工作。

进一步的，在本发明的实施例中，所述第一气缸2、第二气缸12和第三气缸13的行程均事先调教好，气缸运动到预设位置则能够并抽离纸张，但是若无法运动到预设位置则无法顺利抽离纸张。因此，在上述3个气缸上均设置磁性开关，且每个磁性开关与一电磁阀连通控制气缸动作。通过磁性开关检测气缸的运动是否到位并控制电磁阀通断，能够确保抽纸装置正常工作。还进一步可以配备报警装置，当气缸未正常工作时进行报警，及时进行人为干预。整个控制通过PLC实现，在PLC控制领域属于现有技术，在此不再展开赘述。

上述抽纸装置，占地空间小，自动化程度高，且工作效率高，且兼容多种纸张，解放了人力。

Claims (10)

1.大型板材换托机构，其特征在于，包括沿流水线方向依次设置的：

称重平台，用于板材的称重；

自动对中机构，用于对称重后的板材进行对中处理；

举升旋转机构，用于对板材进行举升旋转，其上设有承载台用于承载板材，并且所述承载台的面积小于板材的面积；

吸附分离装置，围绕承载台外围设置，且位于承载台台面下方的位置，用于对承载台上的板材底部纸张进行吸附使得板材边缘的纸张与板材分离；

托举装置，设置于承载台周围，其上具有第一货叉，用于从板材边缘的纸张分离处叉起板材；

抽纸装置，设置于承载台一侧，用于在板材被叉起后对与板材分离的纸张边缘进行抓取并移动使之与板材完全分离。

2.根据权利要求1所述的大型板材换托机构，其特征在于，所述称重平台包括四个边角；还包括光电校准机构；

所述光电校准机构包括至少四组对射型光电传感器；至少四组对射型光电传感器分设于称重平台的四个边角；

其中，每组对射型光电传感器包括至少一个投光器与一个接收器；并且每组对射型光电传感器中的投光器安装于称重平台一边角，接收器安装于所述称重平台的该边角的相邻边角处，并且该组对射型光电传感器中的投光器所发射的光线沿该边角出发以平行于称重平台边缘的方式到达该组对射型光电传感器中的接收器。

3.根据权利要求1所述的大型板材换托机构，其特征在于，所述自动对中机构包括沿坐标系的X轴方向布设的推进系统组一，和沿坐标系Y轴方向布设的推进系统组二；

定义，所述坐标系是以一个设定尺寸的板材中心为原点，以该设定尺寸板材的长度方向为X轴，以该设定尺寸的板材的宽度方向为Y轴建立的坐标系；

其中，推进系统组一包括第一推进系统和第二推进系统；所述第一推进系统能沿X轴的正半轴推进或远离坐标系的原点；所述第二推进系统能沿X轴的负半轴推进或远离坐标系的原点；

推进系统组二包括第三推进系统和第四推进系统；所述第三推进系统能沿Y轴的正半轴推进或远离坐标系的原点；所述第四推进系统能沿Y轴的负半轴推进或远离坐标系的原点；

所述推进系统包括伺服电机、滑动丝杆模组以及顶杆；所述伺服电机控制滑动丝杆模组转动；顶杆连接于滑动丝杆模组，并在滑动丝杆模组的带动下沿X轴发生推进或远离原点的移动，或沿Y轴发生推进或远离原点的移动。

4.根据权利要求1所述的大型板材换托机构，其特征在于，所述举升旋转机构包括，

校准单元，用于校准重载板材的转动角度；

旋转单元，嵌装于校准单元中，用于支撑重载板材并带动重载板材转动；

举升单元，用于支撑旋转单元与校准单元，并带动旋转单元与校准单元同时上升或同时下降；

其中，校准单元包括具有四个角的支撑平板，所述四个角均为直角；所述支撑平板以自身中心位置为中心开设有旋转单元安装通孔；

所述旋转单元包括安装于所述旋转单元安装通孔的回转支撑轮盘以及安装于所述回转支撑轮盘中心位置的旋转支撑轮盘；所述回转支撑轮盘中心位置开设有用于安装旋转支撑轮盘的螺纹通孔，所述旋转支撑轮盘外设螺纹，所述旋转支撑轮盘通过外螺纹与螺纹通孔配合安装于所述回转支撑轮盘中；所述旋转支撑轮盘设有与旋转支撑轮盘同圆心的齿轮环，所述伺服电机同轴连接有传动齿轮盘，伺服电机通过传动齿轮盘与所述旋转支撑轮盘上的齿轮环齿合传动；所述旋转支撑轮盘在转动过程中能够凸出回转支撑轮盘的表面；所述承载台设于所述旋转支撑轮盘上。

5.根据权利要求1所述的大型板材换托机构，其特征在于，所述吸附分离装置包括

支撑平板，固定设置在板材承载台周围；

吸盘，其上设置有真空发生机构，所述吸盘固定于第一托台上；

第一固定部，所述第一固定部固定于支撑平板上；

驱动装置，固定于支撑平板上，用于提供上下方向的移动；

齿轮齿条机构，所述齿条竖直布置，所述齿条与驱动装置的输出端固连，所述齿轮的中轴转动固定在第一固定部上，所述齿轮的中轴与第一托台固连；

所述驱动装置的输出端位于上极限位置时，所述吸盘的开口竖直向上；所述吸盘包括多个，且均匀分布在板材承载台周围。

6.根据权利要求1所述的大型板材换托机构，其特征在于，所述托举装置还包括桁架和导轨，所述导轨布置在桁架上；

所述桁架围绕承载台且沿两两相互垂直的X方向、Y方向和Z方向布置，其中X方向和Y方向位于水平面内，所述X方向与承载台所在的作业流水线方向一致；

所述X方向的桁架与Y方向的桁架上的导轨适配，所述Z方向的桁架与X方向的桁架上的导轨适配；

所述第一货叉与Z方向的桁架的导轨上适配。

7.根据权利要求1所述的大型板材换托机构，其特征在于，所述抽纸装置，包括

第一基座，所述第一基座上设置有第一气缸，所述第一气缸水平且布置为运动方向沿承载台内外方向；

移动载台，所述移动载台与第一气缸配合并跟随第一气缸运动；

夹爪组件，包括夹爪和调整装置，所述调整装置固定在移动载台上，所述夹爪与调整装置配合，所述夹爪在调整装置带动下具有沿竖直方向的自由度。

8.根据权利要求7所述的大型板材换托机构，其特征在于，所述调整装置包括固定架和第二组气缸，所述第二气缸通过固定架竖直固定于移动载台上靠近承载台一侧。

9.根据权利要求7所述的大型板材换托机构，其特征在于，所述夹爪为手指气缸夹爪，包括第一手指和第三气缸，所述第三气缸固定于第二气缸的输出端，所述第一手指朝向承载台内部，所述第一手指的夹持方向为竖直方向。

还包括光电校准机构；所述称重平台包括四个边角；

所述光电校准机构包括至少四组对射型光电传感器；至少四组对射型光电传感器分设于称重平台的四个边角；

其中，每组对射型光电传感器包括至少一个投光器与一个接收器；并且每组对射型光电传感器中的投光器安装于称重平台一边角，接收器安装于所述称重平台的该边角的相邻边角处，并且该组对射型光电传感器中的投光器所发射的光线沿该边角出发以平行于称重平台边缘的方式到达该组对射型光电传感器中的接收器。

10.根据权利要求1所述的大型板材换托机构，其特征在于，还包括板材定位系统，包括，

桁架结构，所述桁架结构包括相对平行设置的两个X轴桁架与相对平行设置的两个Y轴桁架；其中，任一X轴桁架均与两个Y轴桁架相互垂直，并且任意一个X轴桁架与任意一个Y轴桁架均能构成一个平面坐标系；

至少四个工业相机，安装于任意一X轴桁架上，并且分别临近于X轴桁架与Y轴桁架所形成的四个交叉点处；所有工业相机的拍摄范围叠加后能完整覆盖所述大型板材；

视觉处理装置，用于接收四个工业相机所拍摄的图片，能将四个工业相机所拍摄的图片通过坐标系转换的方式进行整合，并获得位于所述平面坐标系下的完整的大型板材图片。

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