CN109665313A - 一种筒纱包装成品的多工位低能耗高速码垛机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及筒纱堆垛设备技术领域，特别涉及一种筒纱包装成品的多工位低能耗高速码垛机，包括夹爪机构、提升臂、立柱和底梁，其特征在于：所述夹爪机构为由抱夹固定板、抱夹调整板和抱夹爪组成的夹取筒纱成品的机构；所述提升臂为安装在夹爪机构上方，用来移动夹爪机构的机械臂结构；所述立柱包括立柱梁，为竖立安装在提升臂一侧，用来提升提升臂的机构；所述底梁为安装在立柱底部的用来在水平方向移动立柱的机构。本发明的有益效果是，代替了繁重的人力作业，能够快速高效的完成筒纱精确码垛作业，降低了人力资源成本，提高了产线自动化机械化程度。
Description
（一）技术领域
本发明涉及筒纱堆垛设备技术领域，特别涉及一种筒纱包装成品的多工位低能耗高速码垛机。
（二）背景技术
目前，筒纱加工过程中，最后的成品需要进行排盘、码垛。目前行业内全自动加工成型的筒纱加工作业技术已经十分成熟，但是成型产品的收集和码垛，依然采用人工收集码垛的工作方式进行，没有实现机械化，生产效率低、人工成本高。有些企业已经应用码垛机械手进行码垛，但存在耗电量大，企业使用成本高的问题，经济性不佳，企业接受度低，因此，需要设计一种低使用成本的纺织专用快速的码垛机来代替人工作业，实现自动化。
为此，期望寻求一种技术方案，以至少减轻上述问题。
（三）发明内容
本发明为了弥补现有技术中筒纱包装成品的码垛自动化机械化程度低的不足，提供了一种筒纱包装成品的多工位低能耗高速码垛机。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种筒纱包装成品的多工位低能耗高速码垛机，包括夹爪机构、提升臂、立柱和底梁，其特征在于：
所述夹爪机构为由抱夹固定板、抱夹调整板和抱夹爪组成的夹取筒纱成品的机构；所述抱夹固定板为由两边向下翻折90度后再次向内翻折90度的矩形平板构成的内部形成凹槽的矩形块体，抱夹固定板内壁嵌套有两个相邻的抱夹调整板；所述抱夹调整板形状与抱夹固定板相同，抱夹调整板整体尺寸小于抱夹固定板，两个抱夹调整板相邻部分下部固定连接有气缸高单耳座，气缸高单耳座活动连接有带双耳支座气缸的双耳支座一端，带双耳支座气缸另一端连接活塞杆，活塞杆活动连接在抱夹爪顶部凸耳处；所述抱夹爪为下部开有矩形豁口的呈L形的卡板，卡板顶部通过抱夹连轴活动连接在抱夹调整板下；
所述提升臂为安装在夹爪机构上方，用来移动夹爪机构的机械臂结构；提升臂左侧为竖直设置的滑块固定板，滑块固定板为矩形平直板，平直板左侧四角固定有四个竖直滑块、中心固定有链条卡板、右侧固定连接竖直放置的平直板件基板，基板右侧连接电机固定板，电机固定板右侧连接由顶板和两个侧板围拢成的矩形体，矩形体内部设有运动机构并连接夹爪机构；
所述立柱包括立柱梁，为竖立安装在提升臂一侧，用来提升提升臂的机构；所述立柱梁为竖立放置的上下底面打通的矩形长梁，一侧面的两个长边缘处固定有两条竖直导轨，两条竖直导轨之间通过链轮设有链条；提升臂通过竖直滑块和竖直导轨的滑动连接、链条卡板与链条的链接，活动连接在立柱梁一侧；立柱梁顶部的链轮处连接有第一涡轮减速机，第一涡轮减速机连接第三伺服电机的蜗杆转轴；
所述底梁为安装在立柱底部的用来在水平方向移动立柱的机构，底梁由四个H型钢围拢构成的矩形框体的底座作为主体；所述底座两条相对的长梁上部固定有两个底座导轨，底座导轨上部架设有底部有滑块的矩形板底板；底座设有导轨的一长梁内侧固定有直齿条作为行走齿条，底板底部一角设有与行走齿条啮合的齿轮，齿轮处的底板上部设有连接第四伺服电机的第二涡轮减速机，第二涡轮减速机输出轴连接底板底部一角的齿轮；底板上部设有连接第五伺服电机的回转支撑体，回转支撑体的转动部分通过立柱梁底部固定的法兰盘与立柱固定连接。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述抱夹固定板底部的二次翻折的折边处开有若干定位通孔，抱夹调整板底部相同位置也开有若干定位通孔；抱夹固定板与抱夹调整板之间通过调节孔位的重合，利用螺栓将抱夹固定板与抱夹调整板固定连接在一起。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述矩形体内部的运动机构包括安装在侧板内壁的直线导轨和直线导轨上方通过直线滑块架设的回转底板；电机固定板右侧固定有第一伺服电机，第一伺服电机连接直角行星轮减速机，直角行星轮减速机输出轴连接设在一侧板处的同步带机构的主动轮上；回转底板上方固定连接有由两块板块组成的同步带压板，同步带压板的两块板块固定夹持在同步带机构的同步带上。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述回转底板上设有连接第二伺服电机的减速机，减速机输出轴穿过回转底板的下方连接有回转齿轮，回转底板下方设置有啮合回转齿轮的回转大齿轮，回转大齿轮的齿轮毂部分通过螺栓连接夹爪机构的抱夹固定板顶部。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述底梁在两侧非导轨位置还设有堵头，堵头相对的两面与底板平齐的位置固定有圆柱形发泡聚氨酯材质的防撞块；底梁的两个堵头位置端还设有两个光电开关挡片，底板两端对齐光电开关挡片的位置固定有两个接近开关。
本发明的有益效果是：本发明应用在筒纱包装成品工位，代替了繁重的人力作业，能够快速高效的完成筒纱精确码垛作业，降低了人力资源成本，提高了产线自动化机械化程度，低能耗的设计可以提高本产品的普及率。
（四）附图说明
图1为本发明的筒纱包装成品的多工位低能耗高速码垛机立体结构示意图。
图2为本发明的筒纱包装成品的多工位低能耗高速码垛机的夹爪机构立体结构示意图。
图3为本发明的筒纱包装成品的多工位低能耗高速码垛机的提升臂立体结构示意图。
图4为本发明的筒纱包装成品的多工位低能耗高速码垛机的提升臂立体结构示意图。
图5为本发明的筒纱包装成品的多工位低能耗高速码垛机的立柱立体结构示意图。
图6为本发明的筒纱包装成品的多工位低能耗高速码垛机的底梁立体结构示意图。
图7为本发明的筒纱包装成品的多工位低能耗高速码垛机的第二种夹爪机构立体结构示意图。
图8为本发明的筒纱包装成品的多工位低能耗高速码垛机的第二种夹爪机构内部结构示意图
图中，1、夹爪机构，101、抱夹固定板，102、抱夹调整板，103、气缸高单耳座，104、带双耳支座气缸，105、活塞杆，106、抱夹连轴，107、抱夹爪，2、提升臂，201、滑块固定板，202、竖直滑块，203、基板，204、电机固定板，205、第一伺服电机，206、直角行星轮减速机，207、直线导轨，208、直线滑块，209、同步带压板，210、回转底板，211、回转大齿轮，212、回转齿轮，213、第二伺服电机，214、光电检测板，215、圆柱接近传感器，216、链条卡板，217、拖链连接板，3、立柱，301、立柱梁，302、竖直导轨，303、链条，304、第三伺服电机，305、第一涡轮减速机，306、立柱防撞板，307、拖链，308、立柱防撞块，309、法兰盘，4、底梁，401、底座，402、底座导轨，403、底板，404、行走齿条，405、第二涡轮减速机，406、第四伺服电机，407、回转支撑体，408、第五伺服电机，409、接近开关，410、光电开关挡片，411、防撞块，5、木托盘。
（五）具体实施方式
为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位（旋转90度或位于其他方位），这里所用的空间相对说明可相应地解释。
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。
图1-图6为本发明的第一种具体实施例。该实施例为一种筒纱包装成品的多工位低能耗高速码垛机，包括夹爪机构1、提升臂2、立柱3和底梁4，其特征在于：
所述夹爪机构1为由抱夹固定板101、抱夹调整板102和抱夹爪107组成的夹取筒纱成品的机构；所述抱夹固定板101为由两边向下翻折90度后再次向内翻折90度的矩形平板构成的内部形成凹槽的矩形块体，抱夹固定板101内壁嵌套有两个相邻的抱夹调整板102；所述抱夹调整板102形状与抱夹固定板101相同，抱夹调整板102整体尺寸小于抱夹固定板101，两个抱夹调整板102相邻部分下部固定连接有气缸高单耳座103，气缸高单耳座103活动连接有带双耳支座气缸104的双耳支座一端，带双耳支座气缸104另一端连接活塞杆105，活塞杆105活动连接在抱夹爪107顶部凸耳处；所述抱夹爪107为下部开有矩形豁口的呈L形的卡板，卡板顶部通过抱夹连轴106活动连接在抱夹调整板102下；
所述提升臂2为安装在夹爪机构1上方，用来移动夹爪机构1的机械臂结构；提升臂2左侧为竖直设置的滑块固定板201，滑块固定板201为矩形平直板，平直板左侧四角固定有四个竖直滑块202、中心固定有链条卡板216、右侧固定连接竖直放置的平直板件基板203，基板203右侧连接电机固定板204，电机固定板204右侧连接由顶板和两个侧板围拢成的矩形体，矩形体内部设有运动机构并连接夹爪机构1。
所述立柱3包括立柱梁301，为竖立安装在提升臂2一侧，用来提升提升臂2的机构；所述立柱梁301为竖立放置的上下底面打通的矩形长梁，一侧面的两个长边缘处固定有两条竖直导轨302，两条竖直导轨302之间通过链轮设有链条303；提升臂2通过竖直滑块202和竖直导轨302的滑动连接、链条卡板216与链条303的链接，活动连接在立柱梁301一侧；立柱梁301顶部的链轮处连接有第一涡轮减速机305，第一涡轮减速机305连接第三伺服电机304的蜗杆转轴；此处利用伺服电机驱动提升臂2的提升，有利于码垛时的多层精准定位。立柱梁301内部还设有卡箍在链条303上的配重块，配重一方面可以减小提升电机功率，从而节约能耗，另一方面可以使立柱内外均有载荷，增加整体结构稳定性。
所述底梁4为安装在立柱3底部的用来在水平方向移动立柱3的机构，底梁4由四个H型钢围拢构成的矩形框体的底座401作为主体；所述底座401两条相对的长梁上部固定有两个底座导轨402，底座导轨402上部架设有底部有滑块的矩形板底板403；底座401设有导轨的一长梁内侧固定有直齿条作为行走齿条404，底板403底部一角设有与行走齿条404啮合的齿轮，齿轮处的底板403上部设有连接第四伺服电机406的第二涡轮减速机405，第二涡轮减速机405输出轴连接底板403底部一角的齿轮；底板403上部设有连接第五伺服电机408的回转支撑体407，此处的回转支撑体407为常见的内有轴承的涡轮蜗杆结构，回转支撑体407的涡轮转动部分通过立柱梁301底部固定的法兰盘309与立柱3固定连接，蜗杆部分通过联轴器连接第五伺服电机408的输出轴。底梁4通过两个伺服电机驱动本装置的平移旋转，实现了多工位的精确定位。
其中，所述抱夹固定板101底部的二次翻折的折边处开有若干定位通孔，抱夹调整板102底部相同位置也开有若干定位通孔；抱夹固定板101与抱夹调整板102之间通过调节孔位的重合，利用螺栓将抱夹固定板101与抱夹调整板102固定连接在一起。此处若干通孔的主要目的是连接抱夹固定板101与抱夹调整板102，可以通过调整两个抱夹调整板102的间距来实现抓取多种长度规格的筒纱成品。
其中，所述提升臂的矩形体内部的运动机构包括安装在侧板内壁的直线导轨207和直线导轨207上方通过直线滑块208架设的回转底板210；电机固定板204右侧固定有第一伺服电机205，第一伺服电机205连接直角行星轮减速机206，直角行星轮减速机206输出轴连接设在一侧板处的同步带机构的主动轮上；回转底板210上方固定连接有由两块板块组成的同步带压板209，同步带压板209的两块板块固定夹持在同步带机构的同步带上。第一伺服电机205带动同步带机构运动时，会使通过同步带压板209固定在同步带上的回转底板210进行前后的位移运动；在同步带前后两个位置的侧板处分别固定两个圆柱接近传感器215，在回转底板210上竖立一个光电检测板214，就可以通过位置检测来控制电机启停，进而对回转底板210进行限位，防止冲出提升臂2。
其中，所述回转底板210上设有连接第二伺服电机213的减速机，减速机输出轴穿过回转底板210的下方连接有回转齿轮212，回转底板210下方设置有啮合回转齿轮212的回转大齿轮211，回转大齿轮211的齿轮毂部分通过螺栓连接夹爪机构1的抱夹固定板101顶部。此处的回转设备可以使下部连接的夹爪机构1进行旋转，以增加抓取角度，使整个设备更加灵活。
其中，所述底梁4在两侧非导轨位置还设有堵头，堵头相对的两面与底板403平齐的位置固定有圆柱形发泡聚氨酯材质的防撞块411；底梁4的两个堵头位置端还设有两个光电开关挡片410，底板403两端对齐光电开关挡片410的位置固定有两个接近开关409。防撞块和接近开关的设计都是为了防止底板403冲出导轨，提高了整个设备的安全性。
图7、图8为本发明的第二种实施例，该实施例与上述第一种实施例的区别在于夹爪机构的结构。本夹爪机构由底部设有两条导轨的底板和两个通过滑块滑动连接在底板之下的两个抱夹爪组成，两个抱夹爪之间设有同步带机构，两个抱夹爪上分别固定有卡箍在两侧同步带上的同步带压板，两个抱夹爪之间连接的气缸作为动力来源，气缸运动时推动或拉进两个抱夹爪，在同步带的作用下可以实现两侧的镜像运动；此处的抱夹爪是由两个板件垂直铰接组成，铰接处位于底部的板件设有凸起连接气缸一端，气缸另一端连接另一板件，通过气缸的收缩拉长使两个板件处在垂直或平齐的状态；抱夹时两侧的气缸收缩，使抱夹爪的两个板件平齐，降落至抓取区域后，通过调节两个抱夹爪之间的气缸，使得两个抱夹爪夹紧筒纱包装成品，之后两侧的气缸伸长，使抱夹爪的两个板件垂直，托起内部的筒纱成品，防止移动时掉落。
具体的使用方法为：
S1，筒纱包装成品生产完毕后通过传送带进入暂存区域；
S2，底梁4的第四伺服电机运转，带动整个机构运行至暂存区域；
S3，底梁4的第五伺服电机运转，使立柱（3）转动；提升臂2的第一伺服电机205运转，使夹爪机构1向前运动；提升臂2的第二伺服电机213运转，使夹爪机构1转动；最终将夹爪机构1调整到暂存区域正上方；
S4，立柱3的第三伺服电机304运转，使提升臂2的夹爪机构1下降到筒纱包装成品位置；
S5，夹爪机构1的两个带双耳支座气缸104动作，伸长的活塞杆105顶动抱夹爪107顶部凸耳，抱夹爪107在抱夹连轴106的作用下由于杠杆原理，将筒纱包装成品夹持住；
S6，上述电机反转，将夹爪机构1调整到木托盘5位置，带双耳支座气缸104控制活塞杆105回缩，将筒纱包装成品码放在木托盘5上，循环以上步骤，完成码垛工作。
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，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种筒纱包装成品的多工位低能耗高速码垛机，包括夹爪机构(1)、提升臂（2）、立柱（3）和底梁（4），其特征在于：
所述夹爪机构(1)为由抱夹固定板（101）、抱夹调整板（102）和抱夹爪（107）组成的夹取筒纱成品的机构；所述抱夹固定板（101）为由两边向下翻折90度后再次向内翻折90度的矩形平板构成的内部形成凹槽的矩形块体，抱夹固定板（101）内壁嵌套有两个相邻的抱夹调整板（102）；所述抱夹调整板（102）形状与抱夹固定板（101）相同，抱夹调整板（102）整体尺寸小于抱夹固定板（101），两个抱夹调整板（102）相邻部分下部固定连接有气缸高单耳座（103），气缸高单耳座（103）活动连接有带双耳支座气缸（104）的双耳支座一端，带双耳支座气缸（104）另一端连接活塞杆（105），活塞杆（105）活动连接在抱夹爪（107）顶部凸耳处；所述抱夹爪（107）为下部开有矩形豁口的呈L形的卡板，卡板顶部通过抱夹连轴（106）活动连接在抱夹调整板（102）下；
所述提升臂（2）为安装在夹爪机构(1)上方，用来移动夹爪机构(1)的机械臂结构；提升臂（2）左侧为竖直设置的滑块固定板（201），滑块固定板（201）为矩形平直板，平直板左侧四角固定有四个竖直滑块（202）、中心固定有链条卡板（216）、右侧固定连接竖直放置的平直板件基板（203），基板（203）右侧连接电机固定板（204），电机固定板（204）右侧连接由顶板和两个侧板围拢成的矩形体，矩形体内部设有运动机构并连接夹爪机构(1)；
所述立柱（3）包括立柱梁（301），为竖立安装在提升臂（2）一侧，用来提升提升臂（2）的机构；所述立柱梁（301）为竖立放置的上下底面打通的矩形长梁，一侧面的两个长边缘处固定有两条竖直导轨（302），两条竖直导轨（302）之间通过链轮设有链条（303）；提升臂（2）通过竖直滑块（202）和竖直导轨（302）的滑动连接、链条卡板（216）与链条（303）的链接，活动连接在立柱梁（301）一侧；立柱梁（301）顶部的链轮处连接有第一涡轮减速机（305），第一涡轮减速机（305）连接第三伺服电机（304）的蜗杆转轴；
所述底梁（4）为安装在立柱（3）底部的用来在水平方向移动立柱（3）的机构，底梁（4）由四个H型钢围拢构成的矩形框体的底座（401）作为主体；所述底座（401）两条相对的长梁上部固定有两个底座导轨（402），底座导轨（402）上部架设有底部有滑块的矩形板底板（403）；底座（401）设有导轨的一长梁内侧固定有直齿条作为行走齿条（404），底板（403）底部一角设有与行走齿条（404）啮合的齿轮，齿轮处的底板（403）上部设有连接第四伺服电机（406）的第二涡轮减速机（405），第二涡轮减速机（405）输出轴连接底板（403）底部一角的齿轮；底板（403）上部设有连接第五伺服电机（408）的回转支撑体（407），回转支撑体（407）的转动部分通过立柱梁（301）底部固定的法兰盘（309）与立柱（3）固定连接。
2.根据权利要求1所述的筒纱包装成品的多工位低能耗高速码垛机，其特征在于：所述抱夹固定板（101）底部的二次翻折的折边处开有若干定位通孔，抱夹调整板（102）底部相同位置也开有若干定位通孔；抱夹固定板（101）与抱夹调整板（102）之间通过调节孔位的重合，利用螺栓将抱夹固定板（101）与抱夹调整板（102）固定连接在一起。
3.根据权利要求1所述的筒纱包装成品的多工位低能耗高速码垛机，其特征在于：所述矩形体内部的运动机构包括安装在侧板内壁的直线导轨（207）和直线导轨（207）上方通过直线滑块（208）架设的回转底板（210）；电机固定板（204）右侧固定有第一伺服电机（205），第一伺服电机（205）连接直角行星轮减速机（206），直角行星轮减速机（206）输出轴连接设在一侧板处的同步带机构的主动轮上；回转底板（210）上方固定连接有由两块板块组成的同步带压板（209），同步带压板（209）的两块板块固定夹持在同步带机构的同步带上。
4.根据权利要求3所述的筒纱包装成品的多工位低能耗高速码垛机，其特征在于：所述回转底板（210）上设有连接第二伺服电机（213）的减速机，减速机输出轴穿过回转底板（210）的下方连接有回转齿轮（212），回转底板（210）下方设置有啮合回转齿轮（212）的回转大齿轮（211），回转大齿轮（211）的齿轮毂部分通过螺栓连接夹爪机构(1)的抱夹固定板（101）顶部。
5.根据权利要求1所述的筒纱包装成品的多工位低能耗高速码垛机，其特征在于：所述底梁（4）在两侧非导轨位置还设有堵头，堵头相对的两面与底板（403）平齐的位置固定有圆柱形发泡聚氨酯材质的防撞块（411）；底梁（4）的两个堵头位置端还设有两个光电开关挡片（410），底板（403）两端对齐光电开关挡片（410）的位置固定有两个接近开关（409）。
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