CN114644219B - 一种书籍制作自动化码垛机 - Google Patents

Abstract

本发明属于书籍制作技术领域，具体涉及一种书籍制作自动化码垛机，包括驱动单元、码垛单元与承托单元，所述驱动单元上从上往下依次安装有码垛单元与承托单元，码垛单元包括固定架、电动滑块、立板、推送液压缸、推送架、安装板、转动辊、转动电机、输送皮带与挡板。本发明通过驱动单元、码垛单元与承托单元的共同配合，将书本逐层堆叠在托盘上，在码垛过程中，通过推送机构与输送皮带代替机械手实现书本的码垛功能，因此节省了为切换机械手的松紧状态以及调整机械手位置所需花费的时间，缩减了码垛的操作工序，且操作精度要求相对较低，设备投入成本与后期维护成本也随之降低。

Description

一种书籍制作自动化码垛机

技术领域

本发明属于书籍制作技术领域，具体涉及一种书籍制作自动化码垛机。

背景技术

书籍是指装订成册的图书和文字，在狭义上的理解是带有文字和图像、纸张的集合。书籍的制作过程主要包括制版、印刷、装订、包装与码垛等，在将多本书籍打包后，需要对其进行码垛处理，以便将书籍集中储放或输送至指定地点。

目前书籍的码垛作业主要依靠人工或码垛机完成，人工码垛方式费时费力，仅可对小批量的书籍进行码垛，码垛机的码垛效率相比于人工码垛效率有着大幅度的提升，但是在实际使用过程中仍存在一些问题：(1)、现有的码垛机需要依靠机械臂或类似结构对书籍进行取放，码垛过程中，必须频繁切换机械臂的松紧状态，不仅操作步骤复杂，且机械臂在频繁切换松紧状态的情况下，会对其内部零件造成磨损，需要定期进行保养，设备的维护成本较高。

(2)、在码垛过程中，机械臂需要先将书籍从运输托盘或输送机上取出，待移动至指定位置后，再将书籍放下，每次取放书籍时都需要对机械臂的位置进行精确调整，操作精度要求高，导致难以高效、快速地进行码垛作业。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种书籍制作自动化码垛机，包括驱动单元、码垛单元与承托单元，所述驱动单元上从上往下依次安装有码垛单元与承托单元。

所述码垛单元包括固定架、电动滑块、立板、推送液压缸、推送架、安装板、转动辊、转动电机、输送皮带与挡板，固定架数量为二，两个固定架前后对称分布，固定架上安装有电动滑块，前后两个电动滑块之间左右对称安装有立板，右侧的立板上安装有推送液压缸，推送液压缸伸缩端安装有推送架，推送架为L型结构，电动滑块下端安装有安装板，两个安装板相互远离的一侧转动安装有转动辊，转动辊一端与通过电机座安装在安装板上的转动电机输出轴相连接，两个转动辊之间缠绕有输送皮带，输送皮带上开设有下料口，输送皮带上端位于下料口后侧的部分左右对称安装有挡板，挡板前端面与下料口后端面平齐。

所述推送架包括主框架、一号限位块、二号限位块与复位弹簧，主框架安装在推送液压缸伸缩端，主框架竖直段左侧从前往后依次滑动安装有一号限位块与二号限位块，一号限位块以及二号限位块左端面均与右侧的立板左端面平齐，且一号限位块以及二号限位块均通过复位弹簧与主框架相连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述驱动单元包括一号立架、二号立架、导向杆、丝杠与驱动电机，一号立架与二号立架数量均为二，码垛单元左侧前后对称设置有两个一号立架，码垛单元右侧前后对称设置有两个二号立架，一号立架上下两端之间固定安装有导向杆，二号立架上下两端之间转动安装有丝杠，丝杠上端与通过电机座安装在二号立架上的驱动电机输出轴相连接，固定架左右两端分别固定安装在一号立架与二号立架上，且固定架左右两端开设有用于穿过导向杆和丝杠的通孔。

作为本发明的一种优选技术方案，所述承托单元包括一号承托块、二号承托块、承托板、扶手、转动块与定位杆，一号承托块滑动安装在导向杆上，二号承托块通过螺纹安装在丝杠上，且二号承托块与二号立架滑动连接，一号承托块与二号承托块上均开设有承托槽，四个承托槽之间放置有承托板，承托板下端设置有移动轮，承托板左侧安装有扶手，两个一号承托块相对的一侧转动安装有转动块，转动块与一号承托块之间连接有扭簧，扭簧处于自然伸长状态时，转动块处于竖直状态，转动块上开设有定位孔，一号承托块上开设有与定位孔位置对应的配合孔，配合孔与定位孔之间插接有定位杆。

作为本发明的一种优选技术方案，所述输送皮带上端位于下料口前侧的部分左右对称滑动安装有限位柱，限位柱后端面与下料口前端面平齐，限位柱的前侧面从立板往输送皮带的中部逐渐向后倾斜。

作为本发明的一种优选技术方案，两个所述立板相互靠近的一侧从前往后均匀开设有多个伸缩槽，伸缩槽内滑动安装有伸缩块，伸缩块一端通过弹簧与伸缩槽连接，伸缩块另一端安装有磁铁片，限位柱为铁磁性材质。

作为本发明的一种优选技术方案，所述二号承托块包括滑动块、一号螺纹块、二号螺纹块、支撑块、连接齿轮与调节杆，滑动块滑动安装在二号立架侧壁上，滑动块中部开设有安装槽，安装槽内前后两侧分别滑动安装有一号螺纹块与二号螺纹块，一号螺纹块与二号螺纹块靠近丝杠的一端均为开设有螺纹的圆弧面结构，一号螺纹块与二号螺纹块另一端均上下对称安装有支撑块，支撑块与滑动块滑动连接，一号螺纹块与二号螺纹块靠近一号承托块的一侧均设置有齿条，齿条之间通过转动安装在安装槽内的连接齿轮啮合传动，一号螺纹块远离丝杠的一端转动安装有调节杆，调节杆通过螺纹配合方式贯穿滑动块。

作为本发明的一种优选技术方案，所述限位柱靠近挡板的一侧与挡板前侧均设置有橡胶防滑层，橡胶防滑层能够在书本下落过程中起到缓冲作用，避免书本下落速度过快对托盘或下层书本产生较大冲击而影响码垛位置的准确度，立板表面光滑，输送皮带上端均匀转动设置有多个滚珠，以减小书本向后滑动时受到的阻力。

作为本发明的一种优选技术方案，所述承托板前后两侧均左右对称开设有方形凹槽，以便于机械手或其他搬运设备伸入承托板与托盘之间，进而对托盘进行转运。

作为本发明的一种优选技术方案，所述主框架水平段后端开设有与一号限位块位置对应的一号收纳槽，一号限位块后端开设有与二号限位块位置对应的二号收纳槽。

本发明至少具有如下有益效果：(1)、本发明通过驱动单元、码垛单元与承托单元的共同配合，将书本逐层堆叠在托盘上，在码垛过程中，通过推送机构与输送皮带代替机械手实现书本的码垛功能，因此节省了为切换机械手的松紧状态以及调整机械手位置所需花费的时间，缩减了码垛的操作工序，且操作精度要求相对较低，设备投入成本与后期维护成本也随之降低。

(2)、本发明中的码垛单元在码垛过程中，通过推送液压缸的间歇前后移动、电动滑块的间歇左右移动以及输送皮带的间歇前后移动，将书本依次堆放在托盘上，且在立板、挡板、推送架的限位作用下，无需进行高精度操作，便可将书本输送至指定位置。

(3)、本发明中的二号承托块，能够改变其与丝杠的配合方式，当其与丝杠滑动接触时，可通过人工或机械方式带动承托单元快速移动至指定位置，有效缩短了前后两次码垛作业的时间间隔，当其与丝杠螺纹配合时，便可通过丝杠的转动带动二号承托块上下移动。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明的第一立体结构图。

图2为本发明的第二立体结构图。

图3为本发明的俯视结构图。

图4为本发明码垛单元的立体结构图。

图5为本发明推送架的俯向剖视图。

图6为本发明立板与限位柱之间的局部俯向剖视图。

图7为本发明丝杠与二号承托块之间的俯向剖视图。

图8为本发明丝杠与二号承托块之间的局部右向剖视图。

图中：1、驱动单元；11、一号立架；12、二号立架；13、导向杆；14、丝杠；15、驱动电机；2、码垛单元；21、固定架；22、电动滑块；23、立板；24、推送液压缸；25、推送架；251、主框架；252、一号限位块；253、二号限位块；254、复位弹簧；26、安装板；27、转动辊；28、转动电机；29、输送皮带；20、挡板；231、伸缩块；232、磁铁片；291、限位柱；3、承托单元；31、一号承托块；32、二号承托块；33、承托板；34、扶手；35、转动块；36、定位杆；321、滑动块；322、一号螺纹块；323、二号螺纹块；324、支撑块；325、连接齿轮；326、调节杆。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1和图2所示，一种书籍制作自动化码垛机，包括驱动单元1、码垛单元2与承托单元3，所述驱动单元1上从上往下依次安装有码垛单元2与承托单元3。

如图2所示，所述驱动单元1包括一号立架11、二号立架12、导向杆13、丝杠14与驱动电机15，一号立架11与二号立架12数量均为二，码垛单元2左侧前后对称设置有两个一号立架11，码垛单元2右侧前后对称设置有两个二号立架12，一号立架11上下两端之间固定安装有导向杆13，二号立架12上下两端之间转动安装有丝杠14，丝杠14上端与通过电机座安装在二号立架12上的驱动电机15输出轴相连接；通过驱动电机15的驱动，带动丝杠14进行间歇转动，在导向杆13的导向作用下，能够带动承托单元3进行间歇升降运动，以配合码垛单元2将书本逐层堆放在托盘上。

如图2、图3和图4所示，所述码垛单元2包括固定架21、电动滑块22、立板23、推送液压缸24、推送架25、安装板26、转动辊27、转动电机28、输送皮带29与挡板20，固定架21数量为二，两个固定架21前后对称分布，固定架21左右两端分别固定安装在一号立架11与二号立架12上，且固定架21左右两端开设有用于穿过导向杆13和丝杠14的通孔，固定架21上安装有电动滑块22，前后两个电动滑块22之间左右对称安装有立板23，右侧的立板23上安装有推送液压缸24，推送液压缸24伸缩端安装有推送架25，推送架25为L型结构，电动滑块22下端安装有安装板26，两个安装板26相互远离的一侧转动安装有转动辊27，转动辊27一端与通过电机座安装在安装板26上的转动电机28输出轴相连接，两个转动辊27之间缠绕有输送皮带29，输送皮带29上开设有下料口，输送皮带29上端位于下料口后侧的部分左右对称安装有挡板20，挡板20前端面与下料口后端面平齐；通过现有输送设备将打捆包装后的书本输送至与推送架25竖直段左端相紧贴后，推送液压缸24带动推送架25将书本向后推送至输送皮带29上，在惯性作用以及立板23与挡板20的限位作用下，书本从下料口掉落并落在指定位置，从而开始对书本进行码垛，在码垛过程中，通过两个转动电机28的同步同向转动，带动输送皮带29间歇向前或向后移动，以对书本掉落的前后位置进行调整，当书本在托盘上从前往后排满后，再通过电动滑块22对书本掉落的左右位置进行调整，以将书本依次堆放在托盘上。

如图5所示，所述推送架25包括主框架251、一号限位块252、二号限位块253与复位弹簧254，主框架251安装在推送液压缸24伸缩端，主框架251竖直段左侧从前往后依次滑动安装有一号限位块252与二号限位块253，一号限位块252以及二号限位块253左端面均与右侧的立板23左端面平齐，且一号限位块252以及二号限位块253均通过复位弹簧254与主框架251相连接，主框架251水平段后端开设有与一号限位块252位置对应的一号收纳槽，一号限位块252后端开设有与二号限位块253位置对应的二号收纳槽；在推送架25向后移动的过程中，二号限位块253与立板23接触后，将无法继续向后移动，因此二号限位块253便可相对主框架251向前移动，当二号限位块253前端与二号收纳槽内壁接触后，一号限位块252也无法继续向后移动，并最终抵靠在一号收纳槽内，一号收纳槽与二号收纳槽的设置，延长了主框架251向后移动的最大距离，避免因移动距离过小，导致推送架25无法将书本推送到位。

如图6所示，所述输送皮带29上端位于下料口前侧的部分左右对称滑动安装有限位柱291，限位柱291后端面与下料口前端面平齐，限位柱291的前侧面从立板23往输送皮带29的中部逐渐向后倾斜。

如图6所示，两个所述立板23相互靠近的一侧从前往后均匀开设有多个伸缩槽，伸缩槽内滑动安装有伸缩块231，伸缩块231一端通过弹簧与伸缩槽连接，伸缩块231另一端安装有磁铁片232，限位柱291为铁磁性材质；磁铁片232对限位柱291产生的吸力小于输送皮带29移动时对限位柱291产生的拉力，前后相邻的伸缩槽的间距等于输送皮带29间歇移动的距离，当限位柱291与伸缩槽位置对应时，在磁铁片232的吸力下，限位柱291靠近立板23的一侧紧贴在磁铁片232上，在书本向后移动并与限位柱291前端紧贴时，对限位柱291产生靠近立板23方向的推力，使得限位柱291逐渐进入伸缩槽，当书本对限位柱291的推力消失后，在弹簧的弹力作用下，限位柱291复位，此时书本前端与限位柱291后端紧贴，在挡板20与限位柱291的配合作用下，书本能够位于下料口正上方，进而能够将书本准确地堆放在指定位置。所述限位柱291靠近挡板20的一侧与挡板20前侧均设置有橡胶防滑层，橡胶防滑层能够在书本下落过程中起到缓冲作用，避免书本下落速度过快对托盘或下层书本产生较大冲击而影响码垛位置的准确度，立板23表面光滑，输送皮带29上端均匀转动设置有多个滚珠，以减小书本向后滑动时受到的阻力。

如图2所示，所述承托单元3包括一号承托块31、二号承托块32、承托板33、扶手34、转动块35与定位杆36，一号承托块31滑动安装在导向杆13上，二号承托块32通过螺纹安装在丝杠14上，且二号承托块32与二号立架12滑动连接，一号承托块31与二号承托块32上均开设有承托槽，四个承托槽之间放置有承托板33，承托板33下端设置有移动轮，承托板33左侧安装有扶手34，所述承托板33前后两侧均左右对称开设有方形凹槽，以便于机械手或叉车伸入承托板33与托盘之间，进而对托盘进行转运；两个一号承托块31相对的一侧转动安装有转动块35，转动块35与一号承托块31之间连接有扭簧，扭簧处于自然伸长状态时，转动块35处于竖直状态，转动块35上开设有定位孔，一号承托块31上开设有与定位孔位置对应的配合孔，配合孔与定位孔之间插接有定位杆36；将承托板33放置在承托槽之间后，通过定位杆36对转动块35位置进行限定，从而防止承托板33产生水平方向的位移，当需要将承托板33移出时，将定位杆36抽出即可，此时向左拉动扶手34，使得转动块35由竖直状态转为水平状态，即可将承托板33拉出。

如图7和图8所示，所述二号承托块32包括滑动块321、一号螺纹块322、二号螺纹块323、支撑块324、连接齿轮325与调节杆326，滑动块321滑动安装在二号立架12侧壁上，滑动块321中部开设有安装槽，安装槽内前后两侧分别滑动安装有一号螺纹块322与二号螺纹块323，一号螺纹块322与二号螺纹块323靠近丝杠14的一端均为开设有螺纹的圆弧面结构，一号螺纹块322与二号螺纹块323另一端均上下对称安装有支撑块324，支撑块324与滑动块321滑动连接，一号螺纹块322与二号螺纹块323靠近一号承托块31的一侧均设置有齿条，齿条之间通过转动安装在安装槽内的连接齿轮325啮合传动，一号螺纹块322远离丝杠14的一端转动安装有调节杆326，调节杆326通过螺纹配合方式贯穿滑动块321；通过转动调节杆326可对一号螺纹块322的水平位置进行调整，在齿条与连接齿轮325的传动作用下，当一号螺纹块322与丝杠14紧贴时，二号螺纹块323也与丝杠14紧贴，此时通过丝杠14的转动，便可带动二号承托块32进行上下移动，当一次码垛作业结束后，承托单元3位于驱动单元1下端，在继续开始下一次码垛作业前，还需要将承托单元3移动至驱动单元1上端，此时反向转动调节杆326，使得一号螺纹块322与二号螺纹块323同时在齿条与连接齿轮325的传动作用下向远离丝杠14的方向移动，当一号螺纹块322与二号螺纹块323均不与丝杠14接触后，便可通过人工或机械方式带动承托单元3快速移动至指定位置，最后再使得一号螺纹块322以及二号螺纹块323重新与丝杠14紧贴即可，有效缩短了前后两次码垛作业的时间间隔，提高了码垛作业的整体效率。

具体工作时，首先通过驱动单元1将承托单元3位置调整至最高处，通过电动滑块22将输送皮带29调整至驱动单元1左端，通过转动电机28带动转动辊27转动，使得下料口位于输送皮带29前端。

接着通过现有的输送设备将包装堆叠后的多本书籍输送至与推送架25竖直段左端相紧贴，在推送液压缸24的驱动下，推送架25推动书籍在输送皮带29上向后滑动，在立板23与挡板20的限位作用下，书本从下料口掉落并落在指定位置，从而开始对书本进行码垛。

在码垛过程中，通过两个转动电机28的同步同向转动，带动输送皮带29间歇向前或向后移动，以对书本掉落的前后位置进行调整，当书本在托盘上从前往后排满后，再通过电动滑块22对书本掉落的左右位置进行调整，以将书本依次堆放在托盘上，通过驱动单元1带动承托单元3间歇向下运动，使得输送皮带29下端与最上层的书本之间的距离恒定，以配合码垛单元2将书本逐层堆放在托盘上。

当托盘上堆放有足够的书本后，承托单元3位于驱动单元1下端，方便工作人员将承托单元3推出后对托盘进行转运。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种书籍制作自动化码垛机，包括驱动单元(1)、码垛单元(2)与承托单元(3)，其特征在于：所述驱动单元(1)上从上往下依次安装有码垛单元(2)与承托单元(3)；其中：

所述码垛单元(2)包括固定架(21)、电动滑块(22)、立板(23)、推送液压缸(24)、推送架(25)、安装板(26)、转动辊(27)、转动电机(28)、输送皮带(29)与挡板(20)，固定架(21)数量为二，两个固定架(21)前后对称分布，固定架(21)上安装有电动滑块(22)，前后两个电动滑块(22)之间左右对称安装有立板(23)；

右侧的立板(23)上安装有推送液压缸(24)，推送液压缸(24)伸缩端安装有推送架(25)，推送架(25)为L型结构，电动滑块(22)下端安装有安装板(26)，两个安装板(26)相互远离的一侧转动安装有转动辊(27)，转动辊(27)一端与通过电机座安装在安装板(26)上的转动电机(28)输出轴相连接，两个转动辊(27)之间缠绕有输送皮带(29)，输送皮带(29)上开设有下料口，输送皮带(29)上端位于下料口后侧的部分左右对称安装有挡板(20)，挡板(20)前端面与下料口后端面平齐；

所述推送架(25)包括主框架(251)、一号限位块(252)、二号限位块(253)与复位弹簧(254)，主框架(251)安装在推送液压缸(24)伸缩端，主框架(251)竖直段左侧从前往后依次滑动安装有一号限位块(252)与二号限位块(253)，一号限位块(252)以及二号限位块(253)左端面均与右侧的立板(23)左端面平齐，且一号限位块(252)以及二号限位块(253)均通过复位弹簧(254)与主框架(251)相连接；

所述驱动单元(1)包括一号立架(11)、二号立架(12)、导向杆(13)、丝杠(14)与驱动电机(15)，一号立架(11)与二号立架(12)数量均为二，码垛单元(2)左侧前后对称设置有两个一号立架(11)，码垛单元(2)右侧前后对称设置有两个二号立架(12)，一号立架(11)上下两端之间固定安装有导向杆(13)，二号立架(12)上下两端之间转动安装有丝杠(14)，丝杠(14)上端与通过电机座安装在二号立架(12)上的驱动电机(15)输出轴相连接，固定架(21)左右两端分别固定安装在一号立架(11)与二号立架(12)上，且固定架(21)左右两端开设有用于穿过导向杆(13)和丝杠(14)的通孔；

所述承托单元(3)包括一号承托块(31)、二号承托块(32)、承托板(33)、扶手(34)、转动块(35)与定位杆(36)，一号承托块(31)滑动安装在导向杆(13)上，二号承托块(32)通过螺纹安装在丝杠(14)上，且二号承托块(32)与二号立架(12)滑动连接，一号承托块(31)与二号承托块(32)上均开设有承托槽，四个承托槽之间放置有承托板(33)，承托板(33)下端设置有移动轮，承托板(33)左侧安装有扶手(34)，两个一号承托块(31)相对的一侧转动安装有转动块(35)，转动块(35)与一号承托块(31)之间连接有扭簧，扭簧处于自然伸长状态时，转动块(35)处于竖直状态，转动块(35)上开设有定位孔，一号承托块(31)上开设有与定位孔位置对应的配合孔，配合孔与定位孔之间插接有定位杆(36)。

2.根据权利要求1所述一种书籍制作自动化码垛机，其特征在于：所述输送皮带(29)上端位于下料口前侧的部分左右对称滑动安装有限位柱(291)，限位柱(291)后端面与下料口前端面平齐，限位柱(291)的前侧面从立板(23)往输送皮带(29)的中部逐渐向后倾斜。

3.根据权利要求2所述一种书籍制作自动化码垛机，其特征在于：两个所述立板(23)相互靠近的一侧从前往后均匀开设有多个伸缩槽，伸缩槽内滑动安装有伸缩块(231)，伸缩块(231)一端通过弹簧与伸缩槽连接，伸缩块(231)另一端安装有磁铁片(232)，限位柱(291)为铁磁性材质。

4.根据权利要求1所述一种书籍制作自动化码垛机，其特征在于：所述二号承托块(32)包括滑动块(321)、一号螺纹块(322)、二号螺纹块(323)、支撑块(324)、连接齿轮(325)与调节杆(326)，滑动块(321)滑动安装在二号立架(12)侧壁上，滑动块(321)中部开设有安装槽，安装槽内前后两侧分别滑动安装有一号螺纹块(322)与二号螺纹块(323)；

一号螺纹块(322)与二号螺纹块(323)靠近丝杠(14)的一端均为开设有螺纹的圆弧面结构，一号螺纹块(322)与二号螺纹块(323)另一端均上下对称安装有支撑块(324)，支撑块(324)与滑动块(321)滑动连接，一号螺纹块(322)与二号螺纹块(323)靠近一号承托块(31)的一侧均设置有齿条，齿条之间通过转动安装在安装槽内的连接齿轮(325)啮合传动，一号螺纹块(322)远离丝杠(14)的一端转动安装有调节杆(326)，调节杆(326)通过螺纹配合方式贯穿滑动块(321)。

5.根据权利要求2所述一种书籍制作自动化码垛机，其特征在于：所述限位柱(291)靠近挡板(20)的一侧与挡板(20)前侧均设置有橡胶防滑层，立板(23)表面光滑，且输送皮带(29)上端均匀转动设置有多个滚珠。

6.根据权利要求1所述一种书籍制作自动化码垛机，其特征在于：所述承托板(33)前后两侧均左右对称开设有方形凹槽。

7.根据权利要求1所述一种书籍制作自动化码垛机，其特征在于：所述主框架(251)水平段后端开设有与一号限位块(252)位置对应的一号收纳槽，一号限位块(252)后端开设有与二号限位块(253)位置对应的二号收纳槽。

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