CN114751222A - 一种随动式纸垛自动升降装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械和电气联合控制技术领域，公开了一种随动式纸垛自动升降装置，包括设于地坑内并沿其竖向上下运动的升降机构，升降机构由底板、导向滑轮、支撑板、称重传感器、卷筒、电机、滚筒组成，底板的上方通过其四周所设的导柱螺杆设置支撑板，且底板与支撑板之间设置称重传感器，支撑板用于搁置纸垛，卷筒和滚筒呈相对的布置于地坑的一对边上，卷筒与电机传动连接，底板的下方并分别与卷筒和滚筒相对应处设置导向滑轮，卷筒、滚筒和导向滑轮通过钢绳串联。本发明可使操作人员能够快速直接从纸垛上顶拿取纸板，以减少运动量，并提高生产效率及实现安全生产。本发明还提供一种随动式纸垛自动升降方法。

Description

一种随动式纸垛自动升降装置及其方法

技术领域

本发明属于机械和电气联合控制技术领域，涉及一种随动式纸垛自动升降装置及其方法。

背景技术

包装用的牛皮纸硬盒的生产，先从原材料生成纸板，大一些的纸板常常下线后堆码成纸垛，然后用叉车叉运到下一个成型设备上加工成型。由于蓬松的纸板比重轻，为了提高生产效率，减少运送次数，往往堆码的纸垛比较高，可以达到1米8左右，甚至更高。到了下一个工位以后，要从上向下一块一块地取走纸板，一般情况下，工人师傅都需要搭一个垫板，站在垫板上才能取走最上面的纸板，一上一下的运动，效率低，且容易出事。另外，随着纸板不断取走，高度降低，工人师傅又需要不停地弯腰拿去纸板。这样，工人师傅操作一天下来，其劳动强度大，工作效率低，非常的辛苦。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种随动式纸垛自动升降装置及其方法，旨在解决纸垛纸板拿取快捷、省力的问题。

为达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：

本发明提供一种随动式纸垛自动升降装置，包括设于地坑内并沿其竖向上下运动的升降机构，升降机构由底板、导向滑轮、支撑板、称重传感器、卷筒、电机、滚筒组成，底板的上方通过其四周所设的导柱螺杆设置支撑板，且底板与支撑板之间设置称重传感器，支撑板用于搁置纸垛，卷筒和滚筒呈相对的布置于地坑的一对边上，卷筒与电机传动连接，底板的下方并分别与卷筒和滚筒相对应处设置导向滑轮，卷筒、滚筒和导向滑轮通过钢绳串联。

进一步，地坑在靠近卷筒及滚筒的安装位分别开设有避让钢绳的地槽，所述卷筒及滚筒分别通过各自的支座设置在与之对应的地槽旁边。

进一步，升降机构还包括设置在底板上方并贯穿支撑板的吊环，吊环设置为两个，分别对应于卷筒和滚筒，且卷筒和滚筒分别与之对应的吊环之间通过另一钢绳连接。

进一步，升降机构还包括设置在地坑侧壁上并与底板或支撑板配合的行程开关，行程开关与电机连锁，电机为伺服电机或减速电机。

进一步，行程开关在地坑竖向上设置多个，地坑侧壁上设置安装板，多个行程开关均设在安装板上。

进一步，地坑的顶部平齐或高于地面。

进一步，升降机构还包括设置在地坑内并作用于底板的推杆，推杆设置一个以上，并分别由各自的气缸或液压缸驱动，气缸或液压缸通过底座设在地坑底部，气缸或液压缸与行程开关连锁。

进一步，升降机构还包括设置在地坑侧壁上的导轨，底板的下方还设置与导轨配合的导向机构，导向机构为辅助滑轮。

进一步，导向机构还包括导向铆钉、弹簧、固定板以及活动板，固定板与活动板均安装在底板上，且两者之间通过导向铆钉及其上的弹簧连接。

本发明还提供了一种随动式纸垛自动升降方法，采用上述的随动式纸垛自动升降装置，包括：

步骤一：由电机驱动卷筒在收紧钢绳中让底板上的支撑板顶面与地坑顶部平齐，并同地坑中的高位行程开关形成连锁关系，且推杆跟随做同步伸出动作；

步骤二：利用称重传感器感知支撑板上有搁置纸垛后，由电机驱动卷筒在释放钢绳中让底板下放至适合操作工的作业高度，并同地坑中与之对应作业高度的低位行程开关形成连锁关系，且推杆跟随做同步收缩动作；

步骤三：待称重传感器感知支撑板上搁置的纸垛重量降低一个量级后，再由电机驱动卷筒在收缩钢绳中让底板上升至步骤二中的作业高度，并同地坑中的低位行程开关往高位行程开关方向上的某个中间行程开关形成连锁关系，且推杆跟随做同步伸出动作；

步骤四：重复步骤三，直至支撑板上的纸垛移除；

步骤五：返回步骤一继续下一次循环。

本发明的技术效果在于：本发明提及的随动式纸垛自动升降装置，通过先根据纸垛重量自动将纸垛往地坑底部方向下沉，到一个方便拿取纸垛上顶纸板的作业位置，然后不断检测剩余纸垛的重量，以不断提升纸垛的高度来适合于操作工取拿，直到支撑板上升到与地坑顶部平齐的位置，从而有利于降低纸垛初始高度以使操作人员能够快速直接从纸垛上顶拿取纸板的同时，避免操作人员频繁弯腰，可减少操作人员的运动量及强度，并提高生产效率，实现安全生产。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为具体实施例的随动式纸垛自动升降装置的结构示意图；

图2为图1的仰视图；

图3为图1中的A-A剖视图；

图4为具体实施例的随动式纸垛自动升降装置的操作面板模式设置示意图；

图5为具体实施例的随动式纸垛自动升降装置的控制原理示意图；

附图标记：安装板1，行程开关2，导向滑轮3，支撑板4，钢绳5，卷筒6，电机7，纸垛8，称重传感器9，滚筒10，吊环11，底板12，推杆13，气缸14，底座15，地坑16，地槽17，减速器18，支座19，导柱螺杆20，导轨21，导向铆钉22，弹簧23，辅助滑轮24，固定板25，活动板26。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。

如图1-2所示，本实施例提及的随动式纸垛自动升降装置，包括设于地坑16内并沿其竖向上下运动的升降机构，该升降机构由底板12、导向滑轮3、支撑板4、称重传感器9、卷筒6、电机7、滚筒10、吊环11、行程开关2组成，底板12的上方通过其四周或四角所设的导柱螺杆20设置支撑板4，且底板12与支撑板4之间设置称重传感器9，称重传感器9用于检测支撑板及其上纸垛的重量，再由控制器分析获得纸板不断拿走后剩余纸板的高度。支撑板4用于搁置纸垛8，卷筒6和滚筒10呈左右相对的布置于地坑16的一对边上，卷筒6与电机7传动连接，电机7可为伺服电机，方便电气控制，也可以采用减速电机，及电机7通过减速器18传动卷筒，使得底板12的升降平稳可靠。而底板12的下方并分别与卷筒6和滚筒10相对应处设置导向滑轮3，卷筒6、滚筒10和两个导向滑轮3均一根通过钢绳5串联，吊环11设置在底板12上方并贯穿支撑板4，吊环11设置为两个，分别对应于卷筒6和滚筒10，且卷筒6和滚筒10分别与之对应的吊环11之间通过另一根钢绳连接，通过电机7的正反转带动卷筒6正反转，而卷筒卷绕前后两根钢绳的收放。行程开关2设置在地坑16侧壁上并与底板12或支撑板4配合，而行程开关2与电机7连锁，且行程开关2在地坑16竖向上设置多个，以使底板12相对应地坑16具有竖向上的多个不同高度；同时，地坑16侧壁上设置安装板1，使得多个行程开关2均设在安装板1上，方便安装及拆卸更换。

在本实施例中的地坑16在靠近卷筒6及滚筒10的安装位分别开设有避让钢绳5的地槽17，实施钢绳的运动不会带来干涉现象；而卷筒6及滚筒10分别通过各自的支座19设置在与之对应的地槽17旁边。

在本实施例中的地坑16的顶部平齐地面，有利于工厂场地平整美观，但其除了能方便操作人员取拿纸垛上顶纸板外，存在一定高度的局限性，即当支撑板上升至地坑顶部平齐后，纸垛高度在降低到一定高度，如60cm以下，会使操作人员弯腰取拿纸垛的盛宴纸板。当然，也可以牺牲场地的平整性，将地坑16的顶部高于操作人员行走的地面，如相对于地面上台40-80cm，不仅不会影响纸垛运输，还可在一定程度上改善因纸垛高度降低后造成操作人员弯腰的问题。

再结合图3所示，该降机构还包括设置在地坑16内并作用于底板12的推杆13，推杆13设置一个以上，并分别由各自的气缸14或液压缸驱动，而气缸14或液压缸则通过底座15设在地坑16底部，且该气缸14或液压缸与行程开关2连锁。这样，可通过推杆13作为底板的主要受力部件，而卷筒6、滚筒10及钢绳5等构件在作为次要受力部件外并可作为牵引部件，以保证本升降装置的整体可靠性。如本例中国的推杆13设置为两个，通过两个气缸14前后布置来分别驱动该两个推杆13，以弥补钢绳支撑容易不平衡的不足，同时，保证支撑板在没有纸垛时处于水平面位置，避免人、物调入坑中。气缸辅助支撑，在有纸垛之后，协同电机、钢绳等实现同步上升和下降。另外，在地坑16侧壁上还对称设置有一对导轨21，底板12的下方还设置分别与两个导轨21配合的导向机构，导向机构实现底板的定位和导向，避免底板及其上的支撑板和纸垛在上下运行过程中被卡住。该导向机构为辅助滑轮24。通过辅助滑轮24在底板升降运动中起到辅助支撑作用，以保障底板的升降平稳可靠。进一步，该导向机构还包括导向铆钉(22)、弹簧(23)、固定板(25)以及活动板(26)，固定板与活动板均安装在底板上，且两者之间通过导向铆钉及其上的弹簧连接。

如图5所示，本领域技术人员应当理解，本随动式纸垛自动升降装置除上述介绍出的各零部件外，还包括有如控制器(PLC)、操作面板、A/D转换器，电磁换向阀、气源或液压源等辅助设施，以配合实施。该控制器可以通过A/D转换器与称重传感器通信连接，与行程开关电性连接，通过电磁换向阀与气缸或液压缸连接，控制器上设定有按钮及模式设置等。

再结合图4所示，本随动式纸垛自动升降方法包括：先由电机7驱动卷筒6在收紧钢绳5中让底板12上的支撑板4顶面与地坑16顶部平齐，并同地坑16中的高位行程开关2形成连锁关系，且推杆13跟随做同步伸出动作；再根据操作人员自身高度进行模式设置，当纸垛8由叉车运送到支撑板4上以后，并利用称重传感器9感知支撑板4上搁置的纸垛8重量，并结合控制面板上所预先设定的纸垛标准高度及操作工人身高等参数，再按下操作面板上的开始按钮，电机7正转，卷筒6正转，放松钢绳5，底板12、支撑板4及纸垛8因为自身重量而下沉，并下放至适合操作工的作业高度，同时，控制器控制气缸14使推杆13回缩，下移的最低位置由模式设定决定，人的高度值小的，下沉的位置越低，以保证操作者伸手就可以拿取纸垛8最上面的纸板；如果操作人员高度值大，则下沉的最低位置要高一些，其下沉的位置由行程开关2检查而得，当达到设定模式确定的最低位置后，电机7停止转动，气缸14锁定。操作者从最上面开始拿取纸板，然后放到成型设备上加工；随着纸垛的纸板不断取走，称重传感器9检测的重量值不断减小，当减小了一定数字之后，即称重传感器9感知支撑板4上搁置的纸垛重量降低一个量级，分析测算拿走的纸板厚度，操作者可能要弯腰拿取纸板时，电机7反转，卷筒6反转，收紧钢绳5，带动底板12、支撑板4及纸垛8上行，气缸14推动推杆13同步上行。当上行到下一个行程开关2处停止。操作人员继续从纸垛最上面拿取纸板。以此下去，直到底板12或支撑板4到达高位的行程开关2位置，再到所有纸板取完为止，返回继续下一次循环。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种随动式纸垛自动升降装置，其特征在于，包括设于地坑(16)内并沿其竖向上下运动的升降机构，所述升降机构由底板(12)、导向滑轮(3)、支撑板(4)、称重传感器(9)、卷筒(6)、电机(7)、滚筒(10)组成，底板的上方通过其四周所设的导柱螺杆(20)设置支撑板，且底板与支撑板之间设置称重传感器，支撑板用于搁置纸垛(8)，卷筒和滚筒呈相对的布置于地坑的一对边上，卷筒与电机传动连接，底板的下方并分别与卷筒和滚筒相对应处设置导向滑轮，卷筒、滚筒和导向滑轮通过钢绳(5)串联。

2.根据权利要求1所述的随动式纸垛自动升降装置，其特征在于，所述地坑在靠近卷筒及滚筒的安装位分别开设有避让钢绳的地槽(17)，所述卷筒及滚筒分别通过各自的支座(19)设置在与之对应的地槽旁边。

3.根据权利要求1所述的随动式纸垛自动升降装置，其特征在于，所述升降机构还包括设置在底板上方并贯穿支撑板的吊环(11)，所述吊环设置为两个，分别对应于卷筒和滚筒，且卷筒和滚筒分别与之对应的吊环之间通过另一钢绳连接。

4.根据权利要求1所述的随动式纸垛自动升降装置，其特征在于，所述升降机构还包括设置在地坑侧壁上并与底板或支撑板配合的行程开关(2)，所述行程开关与电机连锁，所述电机为伺服电机或减速电机。

5.根据权利要求4所述的随动式纸垛自动升降装置，其特征在于，所述行程开关在地坑竖向上设置多个，所述地坑侧壁上设置安装板(1)，多个行程开关均设在安装板上。

6.根据权利要求1所述的随动式纸垛自动升降装置，其特征在于，所述地坑的顶部平齐或高于地面。

7.根据权利要求1-6任一项所述的随动式纸垛自动升降装置，其特征在于，所述升降机构还包括设置在地坑内并作用于底板的推杆(13)，所述推杆设置一个以上，并分别由各自的气缸(14)或液压缸驱动，所述气缸或液压缸通过底座(15)设在地坑底部，所述气缸或液压缸与行程开关连锁。

8.根据权利要求7所述的随动式纸垛自动升降装置，其特征在于，所述升降机构还包括设置在地坑侧壁上的导轨(21)，所述底板的下方还设置与导轨配合的导向机构，所述导向机构为辅助滑轮(24)。

9.根据权利要求8所述的随动式纸垛自动升降装置，其特征在于，所述导向机构还包括导向铆钉(22)、弹簧(23)、固定板(25)以及活动板(26)，固定板与活动板均安装在底板上，且两者之间通过导向铆钉及其上的弹簧连接。

10.一种随动式纸垛自动升降方法，其特征在于，采用如权利要求1-9任一项所述的随动式纸垛自动升降装置，包括：

步骤一：由电机驱动卷筒在收紧钢绳中让底板上的支撑板顶面与地坑顶部平齐，并同地坑中的高位行程开关形成连锁关系，且推杆跟随做同步伸出动作；

步骤二：利用称重传感器感知支撑板上有搁置纸垛后，由电机驱动卷筒在释放钢绳中让底板下放至适合操作工的作业高度，并同地坑中与之对应作业高度的低位行程开关形成连锁关系，且推杆跟随做同步收缩动作；

步骤三：待称重传感器感知支撑板上搁置的纸垛重量降低一个量级后，再由电机驱动卷筒在收缩钢绳中让底板上升至步骤二中的作业高度，并同地坑中的低位行程开关往高位行程开关方向上的某个中间行程开关形成连锁关系，且推杆跟随做同步伸出动作；

步骤四：重复步骤三，直至支撑板上的纸垛移除；

步骤五：返回步骤一继续下一次循环。

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