CN203512791U - 轮胎高速搬运拆码垛系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种轮胎高速搬运拆码垛系统，包括支撑机构、搬运机构、动力装置和控制系统；其纵向动力装置包括两个动力输出轴，两个动力输出轴分别与驱动轮配合，伺服电机驱动驱动轮带动移动横梁纵向运动。本实用新型采用驱动轮代替同步带或齿轮齿条结构，大大提高了移动横梁纵向运动的速度，并且，由于驱动轮外部包覆聚氨酯，减小了运动噪音，增加了驱动轮的耐磨性，保护了导轨。移动横梁采用大截面的铝型材，机械手跨度可达14m，重量仅为钢质梁的1/3，相同电机功率下速度更高，效率更高，相同速度下电机功率较小，节能环保。第一纵梁与第二纵梁采用工字钢，上表面直接作为驱动轮的行走面，不需要重新制作导轨，节约了大量成本。

Description

轮胎高速搬运拆码垛系统

技术领域

本实用新型属于车间用搬运机械领域，具体来说是一种轮胎高速搬运拆码垛系统。 

背景技术

轮胎生产线包括配料、成型、硫化和检测入库等环节，半成品经过成型工序处理之后，形成轮胎毛坯，轮胎毛坯在进入后续工序的过程中需要进行搬运码垛等操作。特别是在轮胎毛坯硫化后，需要将轮胎放置到系统中，进行修剪处理，然后输送至检测装置进行性能检测。由于系统要存放大量轮胎毛坯，为了节省面积，需要将轮胎毛坯进行码垛摆放。车间作业中有些是通过人工手动方式完成码垛，其效率较低，而且人员劳动强度大，造成人力成本高，特别是人工参与导致错误操作的几率相对较高。 

为了降低劳动量，减少劳动成本，实践中采用一种线体自动传输的方式，该方式一定程度上改善了轮胎毛坯输送的效果，比如中国专利文献中，公开号CN202880434、名称是一种轮胎分拣系统的实用新型专利文件，其公开一种方案，包括主线输送装置，沿轮胎输送方向，在主线输送装置上并排连接有若干组次线输送装置，对应于每一组次线输送装置，在主线输送装置上设置有至少一组拨臂和主线检测装置，在次线输送装置的一侧设置有至少一个到位检测装置，在次线输送装置末端设置有至少两个导向槽，在次线输送装置与导向槽之间设置有用于改变轮胎行进方向的分拣装置(参见图1)，该方案一定程度上实现了轮胎毛坯输送的自动化，但是在轮胎输送末端仍然需要有相应的人员进行分拣，也就是将从输送线上输送过来的轮胎毛坯进行人工搬运，并在相应的位置进行码垛。由此可见，该方案仍然无法实现无人自动化搬运码垛，当轮胎毛坯数量较大，需要在较大面积的系统中码垛存放时，上述方案仍然需要高强度人力劳动，大大降低生产效率。 

现有技术中也存在一些机械手可以用来搬运轮胎，但是其无法实现大空间、长距离灵活搬运码垛的功能。 

本申请人于2013年7月10日提交了关于轮胎搬运拆码垛系统的3件专利申请，具体如下： 

申请号为201320410885.3，名称为“大跨度轮胎搬运拆码垛系统”的实用新型专利申请提供了一种大跨度轮胎搬运拆码垛系统，包括支撑机构、搬运机构和动力装置，支撑机构包括平行布置的第一纵梁与第二纵梁，以及用于支撑第一纵梁、第二纵梁的支撑立柱；搬运机构包括移动横梁和搬运机械手，其中移动横梁包括平行布置的第一支梁与第二支梁，第一支梁与第二支梁为焊接式桁架梁、且横跨第一纵梁与第二纵梁上沿其纵向滑动配合，搬运机械 手横跨在第一支梁和第二支梁上、与其横向滑动配合；动力装置包括用于驱动移动横梁纵向运动的纵向动力装置、以及驱动搬运机械手横向运动的横向动力装置；移动横梁两端与第一纵梁、第二纵梁火车道轨式配合，纵向驱动机构通过齿轮齿条传动；火车道轨式配合，辅之以齿轮齿条传动，提高传动速度和传动的稳定性。 

申请号为201310289487.5，名称为“轮胎搬运拆码垛系统及轮胎入库的码垛方法”的实用新型专利申请和申请号为201320410492.2，名称为“轮胎搬运拆码垛系统”的实用新型专利申请提供了一种轮胎搬运拆码垛系统，包括支撑机构、搬运机构和动力装置，支撑机构包括平行布置的第一纵梁与第二纵梁，以及用于支撑第一纵梁、第二纵梁的支撑立柱；搬运机构包括移动横梁、搬运机械手，移动横梁横跨第一纵梁与第二纵梁、并沿其纵向滑动配合，搬运机械手安装在移动横梁上、与移动横梁横向滑动配合，搬运机械手包括用于抓持轮胎的抓持部，以及用于控制抓持部垂直移动的升降组件；动力装置包括用于驱动移动横梁纵向运动的纵向动力装置、以及驱动搬运机械手横向运动的横向动力装置；纵向动力装置包括两个动力输出轴，两个动力输出轴分别与移动横梁的两端通过同步带驱动配合；移动横梁需要在动力装置的作用下沿纵梁移动，具体可以通过多种方式驱动，本实用新型在纵向动力装置上设置两个动力输出轴，同时对移动横梁两端进行同步驱动，保证移动横梁整体受力均匀、平稳滑动，本实用新型中动力装置通过同步带驱动移动横梁，较之用齿轮齿条传动更加灵活，传动速度快、成本低、而且维修方便。 

虽然采用同步带驱动移动横梁从一定程度上解决了齿轮齿条传动结构不灵活、传动阻力大、传动速度慢、成本高、维修不方便的问题，但是同步带驱动方式仍然存在一定的零件磨损，传动噪音大，传动速度仅能达到2.5米/秒，而且移动横梁采用电线供电，移动电箱于地面电控箱采用电线连接，结构复杂，维修不方便。 

实用新型内容

为了解决现有技术中无法实现大空间、长距离灵活搬运码垛的缺点，改善申请人申请的技术方案中存在的结构不灵活、传动阻力大、传动速度慢、成本高、维修不方便的问题，本实用新型提供一种轮胎高速搬运拆码垛系统，该系统不仅可以实现轮胎搬运码垛的全自动化处理，充分利用系统的立体空间，扩大轮胎系统的存放容量，而且结构灵活、传动速度可达3.6米/秒，并且零件磨损小，维修方便。 

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是一种轮胎高速搬运拆码垛系统，包括支撑机构、搬运机构、动力装置和控制系统；支撑机构包括平行布置的第一纵梁与第二纵梁，以及用于支撑第一纵梁、第二纵梁的支撑立柱；搬运机构包括移动横梁、搬运机械手；移动横梁横跨第一纵梁与第二纵梁、并沿其纵向滑动配合；搬运机械手安装在移动横梁上、 与移动横梁横向滑动配合，搬运机械手包括用于抓持轮胎的抓持部，以及用于控制抓持部垂直移动的升降组件；动力装置包括用于驱动移动横梁纵向运动的纵向动力装置、以及驱动搬运机械手横向运动的横向动力装置；纵向动力装置包括两个动力输出轴，两个动力输出轴分别与驱动轮配合，驱动轮分别与第一纵梁和第二纵梁接触，驱动移动横梁纵向运动。 

和现有技术相比，本实用新型根据轮胎生产工艺特点，结合轮胎码垛存放需求，即轮胎不仅需要在水平方向搬运摆放，还要将相同型号的轮胎进行码垛摆放，这样就需要一个能够控制轮胎水平移动和垂直移动的机构，为此，本实用新型设计一个同时满足上述需求的具有搬运和拆码垛功能的系统，其中，第一纵梁、第二纵梁以及支撑立柱构成系统整体骨架，移动横梁沿第一纵梁、第二纵梁在纵向方向滑动，搬运机械手沿移动横梁横向滑动，完成轮胎的水平搬运摆放；搬运机械手上的升降组件，实现轮胎在垂直方向上的移动，满足码垛的需求，采用本实用新型可以实现抓持部在六个自由度上的控制，最终完成轮胎在整个系统内各个位置的存放和码垛，避免人工搬运带来的劳动成本的增加、以及人工操作可能带来误操作的风险。 

与申请人在前申请的技术方案相比，本实用新型采用驱动轮代替同步带或齿轮齿条结构，驱动轮外圆周包覆聚氨酯材料，这样将原来的同步带摩擦或齿轮齿条啮合替换为驱动轮的滚动作用，大大提高了移动横梁纵向运动的速度，并且，由于驱动轮外部包覆聚氨酯，减小了运动噪音，增加了驱动轮的耐磨性，保护了导轨。 

基于上述方案，本实用新型还做如下改进： 

考虑到驱动轮运动时可能会产生打滑现象或移动横梁两端运动不同步，对定位精度产生影响，本实用新型在移动横梁的两端分别增加激光测距仪，激光测距仪安装在移动横梁上，位于驱动轮的上侧部，实时监测移动横梁的运行距离和运行状态。 

激光测距仪的增加可以实时了解移动横梁两端驱动轮的移动情况，但并不能实现驱动轮打滑或移动横梁两端运动不同步的纠偏，为了解决实时监测并纠偏的问题，本实用新型在移动横梁的两端分别增加编码器测量轮组，编码器可测量驱动轮的实际转动，并可以通过控制系统进行双闭环控制，纵向动力机构采用伺服电机和减速机为移动横梁在纵向方向移动提供动力和精确伺服定位。 

本实用新型进一步的在移动横梁左右两端下部分别设置限位轮，对于移动横梁的运动进行机械定位，同时具有机械限位、电器限位和激光测距三种保护措施，实现移动横梁运动精确定位。 

移动横梁采用滑触线供电，其纵向移动电箱与地面电控箱采用无线传输信号，解决了传统采用电线传输信号的束缚，降低了拖链电线等造成的机械手出故障的几率，设备更加稳定 可靠。 

基于上述方案，本实用新型进一步的改进在于： 

抓持部包括伺服电缸和抓持轮胎的治具，伺服电缸动力输出端固定连接杆，在连接杆与治具之间铰接有传动组件；本实用新型中，抓持部是用于专门抓持轮胎的专用装置，实现对轮胎的自动抓持，由于轮胎毛坯外部较容易划伤受损，基于此本实用新型采用将治具置于轮胎子口内部，通过治具在水平方向上扩张，从轮胎子口内部抓持固定轮胎的方式，有效避免轮胎外表面损伤，具体是通过动力装置经连接杆上下滑动，驱动传动组件控制抓持轮胎的治具对轮胎进行抓持，同时，还可以根据需要，预先设置抓持位置及伺服电缸的力度，实现抓持的精准性与力度可控性，防止轮胎在搬运过程中滑落，或者用力过大导致轮胎损坏。 

治具由立杆组成，立杆下方端部设有防止轮胎滑落的水平板；考虑到在系统中，需要将轮胎垛进行整体搬运，普通的治具无法实现整垛搬运功能，为此本实用新型将治具设置为由立杆组成，可以根据实际需求，确定立杆的长度，满足多个轮胎的抓持。 

升降组件整体安装在与移动横梁配合的横行支座上，包括固定节、活动节和伺服电机，伺服电机驱动固定节与安装在横行支座上的直线导轨上下移动配合，固定节纵向套设倍速带，固定节一侧的倍速带固定在横行支座上，固定节另一侧的倍速带与活动节端部固定连接；为了提高搬运效率，考虑到本实用新型的升降组件在垂直方向要移动相对较长的路径，基于此，本实用新型对升降组件进行改进，提高了控制抓持部升降的速度，基本构思是通过设置固定节、活动节，固定节在滑动的同时，活动节相对固定节以同样的速度同向滑动，本实用新型采用倍速带作为传动部件，滑动效果较为平稳、可控性好。 

纵向动力装置和横向动力装置均由伺服电机与减速机组成；考虑到伺服控制具有精准性、灵活性等特点，本实用新型结合轮胎码垛的要求，纵向动力装置和横向动力装置分别采用伺服电机与减速机组成，实现轮胎在夹持、搬运、码垛过程中的精准控制。 

固定节两端设有配合倍速带滑动的滚轮；倍速带要在固定节上闭合滑动，固定节的两端承受较大摩擦，基于此，本实用新型在固定节两端设置滚轮，该滑动摩擦为滚动摩擦，有效减小对固定节端部、及倍速带的磨损，提高了它们的使用寿命。 

固定节上固定齿条，伺服电机输出轴上安装齿轮，齿轮和齿条驱动配合；伺服电机要带动固定节上下运动，固定节在自身运动的情况下，还要控制活动节做相对运动，是整个升降组件的核心部件，因此需要保证固定节在运动过程中的稳定性，基于此，本实用新型通过在伺服电机和固定节之间设置齿轮齿条传动的方式，有效保证了固定节对稳定滑动的需求。 

固定节和活动节分别与直线导轨采用V型轮定位，与现有技术相比，避免了采用普通轮时需要与限位块配合限制左右位移的自由度，V型轮卡在定制的铝合金直线导轨中，配合紧 密，不会出现左右位移，定位准确，可精确的实现配合，保证配合精度。 

还包括布置在周边的防护网，防护网配置防护光幕，支撑立柱底部设有用于将其固定在地面上的预埋件；本实用新型在操作过程中，有可能发生危险，比如：轮胎从搬运机械手上脱落、或者系统某些高空部件脱落，为此本实用新型在系统周边设置防护网，避免危险发生；机械手在正常运行状态下，工作人员进入光幕保护区时，机械手会强制关机，并报警。 

另外，伺服电机的电控箱布置在防护网外侧，操作人员安全操作；为了保证支撑立柱方便安装在地面，特别在支撑立柱底部设置预埋件，提高了支撑立柱的牢固性。 

移动横梁采用大截面的铝型材，强度更高，刚性更好，重量更轻，机械手跨度可达14m，重量仅为钢质梁的1/3，相同电机功率下速度更高，效率更高，相同速度下电机功率较小，节能环保。第一纵梁与第二纵梁采用工字钢，上表面直接作为驱动轮的行走面，不需要重新制作导轨，节约了大量成本。由于大量采用铝合金材料，机械手移动部分的重量更轻，速度更快(可达3.6m/s)，动作节拍更快，效率更高。 

附图说明

图1是现有技术中轮胎输送线结构简图。 

图2是本实用新型整体布局示意图。 

图3是本实用新型纵向驱动机构的结构示意图。 

图4是本实用新型抓持部结构简图。 

图5是本实用新型升降组件正面结构简图。 

图6是本实用新型升降组件背面结构简图。 

图7是本实用新型升降组件侧面结构简图。 

图8是本实用新型V型轮定位结构示意图。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做详细说明。 

实施例： 

本实施例中，系统布置在轮胎硫化生产线与检测生产线之间，主要用于对硫化后的轮胎进行暂存修正，其包括纵梁，即第一纵梁1和第二纵梁2，它们固定在支撑立柱上，且第一纵梁1和第二纵梁2平行布置，它们之间的间距以及距离地面的高度可以根据系统设计需求确定。第一纵梁1、第二纵梁2以及支撑立柱构成系统骨架，为轮胎的水平搬运和纵向搬运提供支撑。 

在第一纵梁1、第二纵梁2上横向设置移动横梁3，该移动横梁3可沿第一纵梁1、第二纵梁2纵向滑动。为了方便描述，将移动横梁3与第一纵梁1的配合端称为第一端；移动横 梁3与第二纵梁2配合端称为第二端。为了实现移动横梁3纵向滑动，在移动横梁3上设有驱动装置。本实用新型采用纵向驱动装置31的伺服电机安装在移动横梁3的端部，并与减速机联动，减速机上设有两个动力输出轴，两个动力输出轴分别与驱动轮配合，驱动轮分别与第一纵梁1和第二纵梁2接触，图3中，驱动轮35与第二纵梁2配合，驱动移动横梁3纵向运动。驱动轮代替同步带或齿轮齿条结构，将原来的同步带摩擦或齿轮齿条啮合替换为驱动轮的滚动作用，大大提高了移动横梁纵向运动的速度，并且，由于驱动轮外部包覆聚氨酯，减小了运动噪音，增加了驱动轮的耐磨性，保护了导轨。 

为了避免驱动轮与导轨面之间打滑以及两侧不同步而造成定位精度不准确的问题，实时监测移动横梁的运行距离和状态，在移动横梁3左右两端分别设置激光测距仪9激光测距仪9检测到第一端和第二端驱动轮的移动距离，将数值反馈给控制系统。 

然而考虑到驱动轮打滑的状态下，仍然会空转，在移动横梁3左右两端分别增加编码器测量轮34，伺服电机由双编码器实现双闭环控制，不仅可以使用编码器测量轮34进行测量，了解驱动轮的实际移动距离，而且可以控制两个驱动轮运动的同步；移动横梁3左右两端下部分别设置限位轮36和承重轮37，进一步地防止移动横梁3走偏。 

移动横梁3采用滑触线供电，其纵向移动电箱8与地面电控箱33采用无线传输信号，降低了拖链电线等造成的机械手出故障的几率，设备更加稳定可靠。 

移动横梁3上安装有搬运机械手4，横向动力装置5驱动搬运机械手4横向运动，该搬运机械手4用于抓持、搬运轮胎，其在伺服电机的作用下、沿移动横梁3横向移动。搬运机械手4需要完成抓持、升降两种动作，为此搬运机械手4包括用于抓持轮胎的抓持部、以及控制抓持部垂直移动的升降组件7。由于搬运机械手4在码垛过程中，垂直移动距离较大，为了提高搬运机械手4在垂直方向上的运动，本实施例将升降组件7设计为一种双倍速机构(参见附图4、5和6)，其结构是：升降组件7整体固定在横行支架19上，包括固定节15、活动节16和第二伺服电机20，固定节15纵向套设倍速带17，该倍速带17是封闭的，固定节15相对倍速带17可滑动。固定节15嵌装在固定节直线导轨18上，该固定节直线导轨18可以固定在横行支架19上。固定节15与第二伺服电机20齿条齿轮式传动，可以将齿条21安装在固定节15的背面(活动节一侧为正面)，第二伺服电机20和以齿轮联动，该齿轮和齿条21配合，控制固定节15上下移动。固定节15正面的倍速带17与活动节16的一端通过活动节固定块23固定连接，倍速带17上下运动时，可以带动活动节16做相应动作。固定节15背面的倍速带17通过倍速带固定节24固定在横行支架19上。其动作过程是：第二伺服电机20启动，驱动固定节15向下运动，由于倍速带17固定在横行支架19上，导致倍速带17与固定节15之间发生相对滑动，即：固定节15正面的倍速带17以相同的速度相对固定 节15向下滑动，这样固定在倍速带17上的活动节16也就以两倍于固定节15的速度运动(即：固定节15运动速度和倍速带17相对固定节15运动速度之和)，实现快速升降。进一步改进，可以在固定节15上下端部分别设置滚轮22，避免倍速带17和固定节15之间因摩擦力过大，造成损坏。固定节15与直线导轨38内侧采用V型轮A39定位，活动节16与直线导轨38外侧采用V型轮B40定位。 

升降组件7的活动节16下端连接抓持部，抓持部用于抓持轮胎，本实施例中，该抓持部采用气动式，包括伺服电缸10、抓持轮胎的治具12，伺服电缸10的动力输出端和一个连接杆13连接，连接杆13经过传动组件和治具12连接，控制治具12在水平方向上移动。动作过程是：伺服电缸10控制连接杆13上下移动，连接杆13上下移动的动作经传动组件转化为治具12的水平移动，从而可以对轮胎子口内部进行抓持控制。考虑到轮胎码垛后，需要成垛搬运，普通的治具无法实现对整垛抓持的功能，本实用新型进一步改进，将治具12设置为立杆式，其具有一定长度，具体可根据实际操作确定，由于立杆较长，设置第一传动组件11和第二传动组件14分别控制立杆的上下端，不仅实现成垛抓持，而且稳定性好；进一步改进，在立杆底部设置水平板25，水平板25可以对轮胎起到阻挡作用，避免轮胎过多发生滑落。 

Claims (10)

1.一种轮胎高速搬运拆码垛系统，包括支撑机构、搬运机构、动力装置和控制系统；

支撑机构包括平行布置的第一纵梁与第二纵梁，以及用于支撑第一纵梁、第二纵梁的支撑立柱；

搬运机构包括移动横梁、搬运机械手；移动横梁横跨第一纵梁与第二纵梁、并沿其纵向滑动配合；搬运机械手安装在移动横梁上、与移动横梁横向滑动配合，搬运机械手包括用于抓持轮胎的抓持部，以及用于控制抓持部垂直移动的升降组件；

动力装置包括用于驱动移动横梁纵向运动的纵向动力装置、以及驱动搬运机械手横向运动的横向动力装置；

其特征在于：纵向动力装置包括两个动力输出轴，两个动力输出轴分别与驱动轮配合，驱动轮分别与第一纵梁和第二纵梁接触，驱动移动横梁纵向运动。

2.如权利要求1所述的轮胎高速搬运拆码垛系统，其特征在于：纵向动力装置和横向动力装置均由伺服电机与减速机组成。

3.如权利要求1或2所述的轮胎高速搬运拆码垛系统，其特征在于：移动横梁左右两端分别设置激光测距仪和编码器测量轮。

4.如权利要求3所述的轮胎高速搬运拆码垛系统，其特征在于：移动横梁左右两端下部分别设置限位轮。

5.如权利要求4所述的轮胎高速搬运拆码垛系统，其特征在于：移动横梁采用滑触线供电，其纵向移动电箱与地面电控箱采用无线传输信号。

6.如权利要求1或2所述的轮胎高速搬运拆码垛系统，其特征在于：抓持部包括伺服电缸和抓持轮胎的治具，伺服电缸动力输出端固定连接杆，在连接杆与治具之间铰接有传动组件；治具由立杆组成，立杆下方端部设有防止轮胎滑落的水平板。

7.如权利要求1或2所述的轮胎高速搬运拆码垛系统，其特征在于：升降组件整体安装在与移动横梁配合的横行支座上，包括固定节、活动节和伺服电机，伺服电机驱动固定节与安装在横行支座上的直线导轨上下移动配合，固定节纵向套设倍速带，固定节一侧的倍速带固定在横行支座上，固定节另一侧的倍速带与活动节端部固定连接。

8.如权利要求7所述的轮胎高速搬运拆码垛系统，其特征在于：固定节两端设有配合倍速带滑动的滚轮。

9.如权利要求8所述的轮胎高速搬运拆码垛系统，其特征在于：固定节上固定齿条，伺服电机输出轴上安装齿轮，齿轮和齿条驱动配合。

10.如权利要求1或2所述的轮胎高速搬运拆码垛系统，其特征在于：还包括布置在周边的防护网，防护网配置防护光幕，支撑立柱底部设有用于将其固定在地面上的预埋件。

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