CN117550155B - 一种柱形件码垛包装辅助设备及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柱形件码垛包装辅助设备，涉及码垛设备领域，包括送件装置和码垛装置，送件装置包括六轴机械臂和设置于六轴机械臂上的吸附机构，码垛装置包括基座立柱、横轴移动机构、缠膜卷绕机构、切膜机构、缠绕膜定位机构，横轴移动机构设置于基座立柱的侧面并沿基座立柱竖向运动，缠膜卷绕机构设置于横轴移动机构的前端面并沿横轴移动机构横向运动，缠绕膜定位机构包括左定位单元和右定位单元，左定位单元和右定位单元分别设置于横轴移动机构的前端面两端底部，切膜机构与右定位单元固定连接。本发明采用上述结构的一种柱形件码垛包装辅助设备及其应用，对柱形件进行辅助码垛包装，提高装垛效率，使包装垛结构整齐稳固，垛内件量增多。
Description
技术领域
本发明涉及码垛设备技术领域，尤其是涉及一种柱形件码垛包装辅助设备及其应用。
背景技术
对于细长的圆柱形件，生产过后进行码垛包装的环节是必不可少的。合理的码垛结构以及牢固的包装结构能够避免垛内的柱形件在运输过程中散开，且减小柱形件的损坏。现有的码垛设备存在自动化程度不足，码件位置不精准，效率不高的问题。传统的码垛方式为铺设一整层的柱形件后，将包装膜绕过，再铺设下一层柱形件，这种码垛结构对于端部的柱形件没有足够的支持力，柱形件必须逐层减少，最终只能形成三棱形的垛堆，如图2所示，对运输和储存空间造成浪费。
发明内容
本发明的目的是提供一种柱形件码垛包装辅助设备及其应用，对柱形件进行辅助码垛包装，提高装垛效率，使包装垛结构稳固，垛内件量增多。
为实现上述目的，本发明提供了一种柱形件码垛包装辅助设备，包括送件装置和码垛装置，送件装置包括六轴机械臂和设置于六轴机械臂上的吸附机构，码垛装置包括基座立柱、横轴移动机构、缠膜卷绕机构、切膜机构、缠绕膜定位机构，横轴移动机构设置于基座立柱的侧面并沿基座立柱竖向运动，缠膜卷绕机构设置于横轴移动机构的前端面并沿横轴移动机构横向运动，缠绕膜定位机构包括左定位单元和右定位单元，左定位单元和右定位单元分别设置于横轴移动机构的前端面两端底部，切膜机构与右定位单元固定连接。
优选的，横轴移动机构包括横轴移动基板、横轴驱动电机、横移同步齿带，横轴驱动电机设置于横轴移动基板的背面一端，横轴驱动电机的输出轴穿过横轴移动基板，横轴驱动电机的输出轴末端设置有同步驱动轮，横轴移动基板上还设置有若干同步惰轮，横移同步齿带绕过同步驱动轮和同步惰轮并形成闭环，横移同步齿带的底边水平。
优选的，横轴移动机构还包括两组滚珠直线导轨，两个滚珠直线导轨分别设置于横轴移动基板的前端面顶部和底部，滚珠直线导轨分布于同步齿带的上方和下方，滚珠直线导轨上设置有与滚珠直线导轨滑动连接的直线滑块，缠膜卷绕机构与直线滑块相连接。
优选的，缠膜卷绕机构包括缠卷基座、空心轴联结制动器、磁粉制动器座、两个立式带座轴承、传动轴、气涨轴和夹膜单元，
缠卷基座包括相互垂直连接的后连接板、侧连接板、底连接板，侧连接板为直角三角形，侧连接板的两个直角边分别与后连接板、底连接板固定连接，后连接板的后端面的顶部和底部分别与直线滑块固定连接，后连接板的后端面中部设置有同步带固定夹，同步带固定夹夹设在横移同步齿带的底边上；
磁粉制动器座固定在底连接板的上表面中部，空心轴联结制动器设置于磁粉制动器座的上方，两个立式带座轴承分别设置于磁粉制动器座的下方和底连接板的前端边缘，传动轴的后端穿过两个立式带座轴承，传动轴的前端外部套设有气涨轴，传动轴的后端末端和空心轴联结制动器的主轴后端均设置有传动齿轮，两个传动齿轮通过小同步齿带传动。
优选的，夹膜单元设置于缠卷基座的下方，夹膜单元包括纵向滑台气缸、夹膜支撑架、拨杆固定架、两个夹膜拨杆、倒立刺板和横向滑台气缸，纵向滑台气缸通过气缸固定板与侧连接板相连接，夹膜支撑架与纵向滑台气缸联动，夹膜支撑架内部靠近横轴移动机构的一端固定设置有拨杆固定架，两个夹膜拨杆的一端与拨杆固定架转动连接，夹膜拨杆的另一端与夹膜支撑架转动连接，横向滑台气缸固定在夹膜支撑架的外侧面，横向滑台气缸的活塞杆穿过夹膜支撑架并与倒立刺板固定连接，夹膜支架的左边侧壁和倒立刺板的底面均为锯齿形。
优选的，左定位单元包括左限位板、左连接板、若干气动拨指夹和两个左工件固定块，左限位板的后端通过左连接板与横轴移动基板的底部固定连接，两个左工件固定块分别设置于左限位板的右侧面两端，气动拨指夹设置于左限位板的右侧面中部。
优选的，右定位单元包括右限位板、右连接板和两个右工件固定块，右限位板的后端通过右连接板与横轴移动基板的底部固定连接，两个右工件固定块分别设置于右限位板的左侧面两端。
优选的，切膜机构包括刀仓、刀座、切膜直线导轨，刀仓固定在靠近横轴移动基板的右工件固定块的后端面，切膜直线导轨的一端穿过右工件固定块并与刀仓的内壁固定连接，刀仓的另一端与原理横轴移动基板的右工件固定块固定连接，切膜直线导轨上设置有与切膜直线导轨滑动连接的切膜移动滑块，刀座固定在切膜移动滑块上，刀座的顶部设置有刀片。
一种柱形件码垛包装辅助设备的应用，步骤如下：
S1、六轴机械臂转动至柱形件流水线末端，通过真空吸附气缸抓取柱形件；
S2、六轴机械臂回转并下降至柱形件的安装位置，将柱形件从底部逐层向上铺设，每一层中从一侧边缘向另一侧边缘铺设，每一层的柱形件数量相等，相邻层的柱形件交错设置；
S3、铺设过程中，左定位单元顶住位于最左侧的柱形件，右定位单元顶住位于最右侧的柱形件，缠膜卷绕机构将包装膜卷绕在每一层柱形件之间，至顶层时切膜机构将包装膜切断；
S4、卷绕包装膜的过程中，包装膜绕过位于两端的柱形件后返回，从每一层位于中间位置的两个柱形件之间穿过，使每一层的一半柱形件位于包装膜上方，另一半柱形件位于包装膜的下方，相邻层的包装膜覆膜位置相反。
因此，本发明采用上述结构一种柱形件码垛包装辅助设备，通过送件装置输送并摆放柱形件，通过左定位单元和右定位单元固定柱形件的位置，缠膜卷绕机构在横轴移动机构上横向移动，并对柱形件进行包膜，横轴移动机构沿立柱上下竖直运动，最后由切膜机构切断包装膜，完成对一整垛柱形件的包，包装效率高，摆放位置精确。
采用基于本设备的应用方法，摈弃传统的每一层柱形件包装膜覆完之后再卷绕的方法，以半层包装件为单位进行卷绕，使包装结构更稳固。最终形成长方体形的垛堆，能够提高单垛柱形件的容量，提高运输空间的利用率。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明一种柱形件码垛包装辅助设备实施例的结构示意图；
图2为现有的三棱形跺堆结构示意图；
图3为本发明实施例的送件装置结构示意图；
图4为本发明实施例的码垛装置结构示意图；
图5为本发明实施例的横轴移动机构、左定位单元、右定位单元、切膜机构的结构示意图；
图6为本发明实施例的横轴移动机构背面结构示意图；
图7为本发明实施例的缠膜卷绕机构结构示意图；
图8为本发明实施例的缠膜卷绕机构侧面结构示意图；
图9为本发明实施例的缠膜卷绕机构背面结构示意图；
图10为本发明实施例的刀座结构示意图。
附图标记
1、送件装置；101、吸附机构；102、固定连杆；103、真空吸附气缸；104、圆形底座；105、六轴机械臂；
2、码垛装置；201、基座立柱；
202、横轴移动机构；202-1、横轴移动基板；202-2、滚珠直线导轨；202-3、横移同步齿带；202-4、同步惰轮；202-5、直线滑块；202-6、同步驱动轮；202-7、横轴驱动电机；
203、缠膜卷绕机构；203-1、底连接板；203-2、侧连接板；203-3、后连接板；203-4、空心轴联结制动器；203-5、磁粉制动器座；203-6、立式带座轴承；203-7、传动轴；203-8、气涨轴；203-9、同步带固定夹；203-10、传动齿轮；203-11、小同步齿带；
204、夹膜单元；204-1、纵向滑台气缸；204-2、夹膜支撑架；204-3、拨杆固定架；204-4、夹膜拨杆；204-5、倒立刺板；204-6、横向滑台气缸；204-7、气缸固定板；
205、右定位单元；205-1、右限位板；205-2、右工件固定块；205-3、右连接板；
206、左定位单元；
207、切膜机构；207-1、刀仓；207-2、刀座；207-3、切膜直线导轨；207-4、刀片；207-5、切膜移动滑块；
3、柱形件。
具体实施方式
以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例
如图1所示，一种柱形件码垛包装辅助设备，包括送件装置1和码垛装置2，送件装置1可与多个码垛装置2配套使用，由一个送件装置1为两侧的码垛装置2交替送件，节省时间。
如图3所示，送件装置1包括六轴机械臂105和设置于六轴机械臂105上的吸附机构101。吸附机构101的形式与工件的材质或者特性有关，可采用真空吸盘，永磁电磁铁，气缸抱夹等多种形式。本实施例采用固定连杆102和两个真空吸附气缸103，真空吸附气缸103固定在固定连杆102的下方，固定连杆102设置于六轴机械臂105的末端。六轴机械臂105设置于圆形底座104上，通过六个电机带动，具有多方向的灵活性，便于将真空吸附气缸103吸附的柱形件3运送到垛堆上。
如图4所示，码垛装置2包括基座立柱201、横轴移动机构202、缠膜卷绕机构203、切膜机构207、缠绕膜定位机构，横轴移动机构202设置于基座立柱201的侧面并沿基座立柱201竖向运动，竖向运动的结构属于本领域常见的机械结构，因此不限定为某一种。
如图5和图6所示，横轴移动机构202包括横轴移动基板202-1、横轴驱动电机202-7、横移同步齿带202-3，横轴驱动电机202-7设置于横轴移动基板202-1的背面右端，横轴驱动电机202-7的输出轴穿过横轴移动基板202-1，横轴驱动电机202-7的输出轴末端设置有同步驱动轮202-6，横轴移动基板202-1上还设置有若干同步惰轮202-4，横移同步齿带202-3绕过同步驱动轮202-6和同步惰轮202-4并形成闭环，横移同步齿带202-3的底边水平。
横轴移动机构202还包括两组滚珠直线导轨202-2，两个滚珠直线导轨202-2分别设置于横轴移动基板202-1的前端面顶部和底部，滚珠直线导轨202-2分布于同步齿带的上方和下方，滚珠直线导轨202-2上设置有与滚珠直线导轨202-2滑动连接的直线滑块202-5，缠膜卷绕机构203与直线滑块202-5相连接。
如图7、图8和图9所示，缠膜卷绕机构203设置于横轴移动机构202的前端面并沿横轴移动机构202横向运动，缠膜卷绕机构203包括缠卷基座、空心轴联结制动器203-4、磁粉制动器座203-5、两个立式带座轴承203-6、传动轴203-7、气涨轴203-8和夹膜单元204。
缠卷基座包括相互垂直连接的后连接板203-3、侧连接板203-2、底连接板203-1，侧连接板203-2为直角三角形，侧连接板203-2的两个直角边分别与后连接板203-3、底连接板203-1固定连接，后连接板203-3的后端面的顶部和底部分别与直线滑块202-5固定连接，组成三棱锥形的支架。后连接板203-3的后端面中部设置有同步带固定夹203-9，同步带固定夹203-9夹设在横移同步齿带202-3的底边上，使同步齿带转动时，横轴移动基板202-1沿着滚珠直线导轨202-2水平往复运动。
磁粉制动器座203-5固定在底连接板203-1的上表面中部，空心轴联结制动器203-4设置于磁粉制动器座203-5的上方，两个立式带座轴承203-6分别设置于磁粉制动器座203-5的下方和底连接板203-1的前端边缘，传动轴203-7的后端穿过两个立式带座轴承203-6。传动轴203-7的前端外部套设有气涨轴203-8，气涨轴203-8上套设包装膜的膜卷，通过气涨的方式张紧。包装膜的膜卷在柱形件3的压力下会随之转动，因此传动轴203-7不需要额外的主动动力。传动轴203-7的后端末端和空心轴联结制动器203-4的主轴后端均设置有传动齿轮203-10，两个传动齿轮203-10通过小同步齿带203-11传动。磁粉制动器通过小同步齿带203-11的传动保证传动轴203-7不会倒转，并在控制命令下停转。
夹膜单元204设置于缠卷基座的下方，夹膜单元204包括纵向滑台气缸204-1、夹膜支撑架204-2、拨杆固定架204-3、两个夹膜拨杆204-4、倒立刺板204-5和横向滑台气缸204-6。纵向滑台气缸204-1通过气缸固定板204-7与侧连接板203-2相连接，夹膜支撑架204-2与纵向滑台气缸204-1联动，纵向滑台气缸204-1启动时，带动夹膜支撑架204-2纵向调整，从而保持包装膜的张力。
夹膜支撑架204-2内部靠近横轴移动机构202的一端固定设置有拨杆固定架204-3，两个夹膜拨杆204-4的一端与拨杆固定架204-3转动连接，夹膜拨杆204-4的另一端与夹膜支撑架204-2转动连接，横向滑台气缸204-6固定在夹膜支撑架204-2的外侧面，横向滑台气缸204-6的活塞杆穿过夹膜支撑架204-2并与倒立刺板204-5固定连接，夹膜支撑架204-2的左边侧壁和倒立刺板204-5的底面均为锯齿形。包装膜从气涨轴203-8上的膜卷出发，穿过两个夹膜拨杆204-4之间的间隙，然后从夹膜拨杆204-4与倒立刺板204-5之间经过。夹膜拨杆204-4能够保持包装膜的方向，防止包装膜偏斜。倒立刺板204-5受横向滑台气缸204-6调节，横向滑台气缸204-6启动时，能够改变倒立刺板204-5与夹膜拨杆204-4之间的距离，从而控制包装膜是否停止。同时倒立刺板204-5上的锯齿在与缠包装膜接触的位置行成孔洞，进而破坏膜强度，防止切膜失效后，横移轴移动造成对垛型的破坏。
缠绕膜定位机构包括左定位单元206和右定位单元205，左定位单元206和右定位单元205分别设置于横轴移动机构202的前端面两端底部，切膜机构207与右定位单元205固定连接。
左定位单元206包括左限位板、左连接板、若干气动拨指夹和两个左工件固定块，左限位板的后端通过左连接板与横轴移动基板202-1的底部固定连接，两个左工件固定块分别设置于左限位板的右侧面两端，气动拨指夹设置于左限位板的右侧面中部，在每一次卷绕包装膜的作业开始时，夹住一端的包装膜将其展平，为下一排铺膜做准备。左定位单元206随横轴移动机构202运动，横轴移动机构202每上升一层柱形件3的高度，左工件固定块即从左侧顶住下一排的柱形件3左边缘。
右定位单元205包括右限位板205-1、右连接板205-3和两个右工件固定块205-2，右限位板205-1的后端通过右连接板205-3与横轴移动基板202-1的底部固定连接，两个右工件固定块205-2分别设置于右限位板205-1的左侧面两端。右定位单元205随横轴移动机构202运动，横轴移动机构202每上升一层柱形件3的高度，右工件固定块205-2即从右侧顶住下一排的柱形件3右边缘。
切膜机构207包括刀仓207-1、刀座207-2、切膜直线导轨207-3，刀仓207-1固定在靠近横轴移动基板202-1的右工件固定块205-2的后端面，切膜直线导轨207-3的一端穿过右工件固定块205-2并与刀仓207-1的内壁固定连接，刀仓207-1的另一端与原理横轴移动基板202-1的右工件固定块205-2固定连接，切膜直线导轨207-3上设置有与切膜直线导轨207-3滑动连接的切膜移动滑块207-5。
刀座207-2固定在切膜移动滑块207-5上，刀座207-2的顶部设置有刀片207-4，如图10所示。刀座207-2一般收纳在刀仓207-1内，防止划伤包装膜，当整垛柱形件3码垛包装完毕时，切膜移动滑块207-5运载刀座207-2从刀仓207-1滑出，由设置于刀座207-2顶部的刀片207-4将包装膜划断。
一种柱形件码垛包装辅助设备的应用，步骤如下：
S1、六轴机械臂105转动至柱形件3流水线末端，通过真空吸附气缸103抓取柱形件3；
S2、六轴机械臂105回转并下降至柱形件3的安装位置，将柱形件3从底部逐层向上铺设，每一层中从一侧边缘向另一侧边缘铺设，每一层的柱形件3数量相等，相邻层的柱形件3交错设置；
S3、铺设过程中，左定位单元206顶住位于最左侧的柱形件3，右定位单元205顶住位于最右侧的柱形件3，缠膜卷绕机构203将包装膜卷绕在每一层柱形件3之间，至顶层时切膜机构207将包装膜切断；
S4、卷绕包装膜的过程中，包装膜绕过位于两端的柱形件3后返回，从每一层位于中间位置的两个柱形件3之间穿过，使每一层的一半柱形件3位于包装膜上方，另一半柱形件3位于包装膜的下方，相邻层的包装膜覆膜位置相反。
因此，本发明采用上述结构一种柱形件码垛包装辅助设备，通过送件装置1输送并摆放柱形件3，通过左定位单元206和右定位单元205固定柱形件3的位置，缠膜卷绕机构203在横轴移动机构202上横向移动，并对柱形件3进行包膜，横轴移动机构202沿立柱上下竖直运动，最后由切膜机构207切断包装膜，完成对一整垛柱形件3的包，包装效率高，摆放位置精确。
采用基于本设备的应用方法，摈弃传统的每一层柱形件3包装膜覆完之后再卷绕的方法，以半层包装件为单位进行卷绕，能够提高单垛柱形件3的容量，使包装结构更稳固。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一种柱形件码垛包装辅助设备，其特征在于：包括送件装置和码垛装置，送件装置包括六轴机械臂和设置于六轴机械臂上的吸附机构，码垛装置包括基座立柱、横轴移动机构、缠膜卷绕机构、切膜机构、缠绕膜定位机构，横轴移动机构设置于基座立柱的侧面并沿基座立柱竖向运动，缠膜卷绕机构设置于横轴移动机构的前端面并沿横轴移动机构横向运动，缠绕膜定位机构包括左定位单元和右定位单元，左定位单元和右定位单元分别设置于横轴移动机构的前端面两端底部，切膜机构与右定位单元固定连接；
横轴移动机构包括横轴移动基板、横轴驱动电机、横移同步齿带，横轴驱动电机设置于横轴移动基板的背面一端，横轴驱动电机的输出轴穿过横轴移动基板，横轴驱动电机的输出轴末端设置有同步驱动轮，横轴移动基板上还设置有若干同步惰轮，横移同步齿带绕过同步驱动轮和同步惰轮并形成闭环，横移同步齿带的底边水平；
缠膜卷绕机构包括缠卷基座、空心轴联结制动器、磁粉制动器座、两个立式带座轴承、传动轴、气涨轴和夹膜单元，缠卷基座包括相互垂直连接的后连接板、侧连接板、底连接板，侧连接板为直角三角形，侧连接板的两个直角边分别与后连接板、底连接板固定连接，后连接板的后端面的顶部和底部分别与直线滑块固定连接，后连接板的后端面中部设置有同步带固定夹，同步带固定夹夹设在横移同步齿带的底边上；磁粉制动器座固定在底连接板的上表面中部，空心轴联结制动器设置于磁粉制动器座的上方，两个立式带座轴承分别设置于磁粉制动器座的下方和底连接板的前端边缘，传动轴的后端穿过两个立式带座轴承，传动轴的前端外部套设有气涨轴，传动轴的后端末端和空心轴联结制动器的主轴后端均设置有传动齿轮，两个传动齿轮通过小同步齿带传动；
夹膜单元设置于缠卷基座的下方，夹膜单元包括纵向滑台气缸、夹膜支撑架、拨杆固定架、两个夹膜拨杆、倒立刺板和横向滑台气缸，纵向滑台气缸通过气缸固定板与侧连接板相连接，夹膜支撑架与纵向滑台气缸联动，夹膜支撑架内部靠近横轴移动机构的一端固定设置有拨杆固定架，两个夹膜拨杆的一端与拨杆固定架转动连接，夹膜拨杆的另一端与夹膜支撑架转动连接，横向滑台气缸固定在夹膜支撑架的外侧面，横向滑台气缸的活塞杆穿过夹膜支撑架并与倒立刺板固定连接，夹膜支架的左边侧壁和倒立刺板的底面均为锯齿形，夹紧后破坏缠绕膜强度，防止切膜失效造成对垛型的影响；
切膜机构包括刀仓、刀座、切膜直线导轨，刀仓固定在靠近横轴移动基板的右工件固定块的后端面，切膜直线导轨的一端穿过右工件固定块并与刀仓的内壁固定连接，刀仓的另一端与原理横轴移动基板的右工件固定块固定连接，切膜直线导轨上设置有与切膜直线导轨滑动连接的切膜移动滑块，刀座固定在切膜移动滑块上，刀座的顶部设置有刀片。
2.根据权利要求1所述的一种柱形件码垛包装辅助设备，其特征在于：横轴移动机构还包括两组滚珠直线导轨，两个滚珠直线导轨分别设置于横轴移动基板的前端面顶部和底部，滚珠直线导轨分布于同步齿带的上方和下方，滚珠直线导轨上设置有与滚珠直线导轨滑动连接的直线滑块，缠膜卷绕机构与直线滑块相连接。
3.根据权利要求2所述的一种柱形件码垛包装辅助设备，其特征在于：左定位单元包括左限位板、左连接板、若干气动拨指夹和两个左工件固定块，左限位板的后端通过左连接板与横轴移动基板的底部固定连接，两个左工件固定块分别设置于左限位板的右侧面两端，气动拨指夹设置于左限位板的右侧面中部。
4.根据权利要求3所述的一种柱形件码垛包装辅助设备，其特征在于：右定位单元包括右限位板、右连接板和两个右工件固定块，右限位板的后端通过右连接板与横轴移动基板的底部固定连接，两个右工件固定块分别设置于右限位板的左侧面两端。
5.如权利要求1-4任意所述的一种柱形件码垛包装辅助设备的应用，其特征在于：步骤如下：
S1、六轴机械臂转动至柱形件流水线末端，通过真空吸附气缸抓取柱形件；
S2、六轴机械臂回转并下降至柱形件的安装位置，将柱形件从底部逐层向上铺设，每一层中从一侧边缘向另一侧边缘铺设，每一层的柱形件数量相等，相邻层的柱形件交错设置；
S3、铺设过程中，左定位单元顶住位于最左侧的柱形件，右定位单元顶住位于最右侧的柱形件，缠膜卷绕机构将包装膜卷绕在每一层柱形件之间，至顶层时切膜机构将包装膜切断；
S4、卷绕包装膜的过程中，包装膜绕过位于两端的柱形件后返回，从每一层位于中间位置的两个柱形件之间穿过，使每一层的一半柱形件位于包装膜上方，另一半柱形件位于包装膜的下方，相邻层的包装膜覆膜位置相反。
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