一种型钢自动堆垛装置及方法与流程

1.本发明属于型钢自动化生产线堆垛包装技术领域，具体涉及一种型钢自动堆垛装置和自动堆垛方法。


背景技术：

2.型钢在生产过程中需要进行堆垛，使其摆放有序，节省占地空间以及节省后续包装成型的时间。
3.在现有技术中，型钢的堆垛主要有以下三种形式：(1)磁吸式：通过磁铁吸附将型钢进行堆垛成型，根据型钢的包装支数与规则，将型钢逐支或逐层吸附进行堆垛成型。(2)叉板式：通过叉板推送将型钢进行堆垛成型，根据型钢的包装支数与规则，将型钢逐层推送进行堆垛成型。(3)码垛机器人：在码垛机器人终端安装夹爪或磁铁，根据型钢的包装支数与规则，将型钢逐支或逐层堆垛成型。上述三种堆垛形式可以对常规类管材的型钢进行自动堆垛，取代人工，提升生产效率。
4.但是，槽钢等型钢需要进行正反面堆垛成型，即第一层槽钢开口朝上、第二层开口朝下、第三层开口朝上、第四层开口朝下，以此类推，如图1所示。
5.虽然上述磁吸式、叉板式、码垛机器人这三种形式都可以将其他型钢摆放有序，但无法完成槽钢等型钢类产品的正反面摆放堆垛，因此会导致包型不稳定。
6.要实现槽钢等型钢类产品的这种正反面堆垛的特殊包装形式，上述磁吸式、叉板式、码垛机器人这三种形式的堆垛都需要增加型钢的翻转工序，才能实现正反面堆垛成型，这样的话就导致了设备的增加，同时也影响了生产效率，有一定的局限性。


技术实现要素：

7.针对现有技术中存在的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种型钢自动堆垛装置，通过改变传统堆垛理念，模仿人工手动堆垛，类似于在型钢两端设有两个人手动抬起型钢，根据成型规则，有序对型钢进行摆放堆垛，可以完成型钢的正反面堆垛成型，结构简单，操作灵活多样。
8.本发明的目的还在于提供上述型钢自动堆垛装置的自动堆垛方法。
9.本发明的技术方案如下：
10.一种型钢自动堆垛装置，所述装置包括相对设置的两个型钢堆垛设备，型钢堆垛设备包括旋转夹钳机构、竖直移动机构和水平移动机构，水平移动机构上连接竖直移动机构，竖直移动机构上连接旋转夹钳机构，使得旋转夹钳机构可水平移动和竖直移动，旋转夹钳机构包括依次连接的夹爪、第一气缸和动力单元，第一气缸伸缩控制夹爪的张合，动力单元旋转带动夹爪的旋转。
11.进一步的，所述动力单元设为第一电机以及减速机，或者动力马达；所述夹爪依次连接连杆结构、所述第一气缸和动力单元，连杆结构对称设置，包括相互连接的第一连杆和第二连杆，第二连杆连接夹爪，第一连杆连接所述第一气缸。
12.进一步的，所述旋转夹钳机构还包括第二气缸，旋转夹钳机构与竖直移动机构通过导轨滑块的形式连接，通过第二气缸的伸缩实现旋转夹钳机构在竖直移动机构下方的整体伸缩动作。
13.进一步的，所述竖直移动机构包括第二电机减速机、竖直齿轮和竖直齿条，以及可竖直移动的竖直支架和与水平移动机构通过导轨滑块连接的水平支架；第二电机减速机通过轴连接竖直齿轮，竖直齿轮与竖直齿条啮合，竖直齿条固定设置在竖直支架上，竖直支架下连接有旋转夹钳机构，第二电机减速机和竖直齿轮位于水平支架上；通过第二电机减速机驱动，带动竖直齿轮使竖直支架竖直运动，从而实现所述旋转夹钳机构的竖直移动。
14.进一步的，所述水平移动机构包括第三电机减速机和同步带，第三电机减速机与同步带通过轴连接，同步带水平设置，同步带上连接竖直移动机构，通过第三电机减速机驱动，带动同步带运动，从而实现所述竖直移动机构的水平移动。优选的，同步带上连接竖直移动机构的所述竖直移动机构的水平支架。
15.进一步的，所述装置还包括底座总成；
16.任意一个所述型钢堆垛设备可前后移动式安装在底座总成上，另一个所述型钢堆垛设备固定在地面上；
17.或者，两个所述型钢堆垛设备均可前后移动式安装在底座总成上。
18.进一步的，所述底座总成包括第四电机减速机、水平齿轮和水平齿条，水平齿条水平固定设置，水平齿轮与水平齿条啮合，水平齿轮与第四电机减速机通过轴固定连接，第四电机减速机与所述型钢堆垛设备的底部连接，通过第四电机减速机驱动带动水平齿轮与水平齿条啮合移动，实现驱动所述型钢堆垛设备的前后移动。
19.更进一步的，所述第四电机减速机与所述型钢堆垛设备的所述水平移动机构的底部连接。
20.进一步的，两个所述型钢堆垛设备同步运动。
21.上述任意一项所述的一种型钢自动堆垛装置的自动堆垛方法，包括如下步骤：
22.当型钢由前端工序被输送到两个所述型钢堆垛设备之间的台架上时，两端的所述型钢堆垛设备开始水平移动和/或竖直移动，使各自的旋转夹钳机构的夹爪对准台架上的型钢；
23.两端的型钢堆垛设备的旋转夹钳机构的夹爪将型钢夹紧；
24.两端的型钢堆垛设备的竖直移动机构、水平移动机构再次水平移动和/或竖直移动，可将型钢摆放到储料架上：当堆垛排放第一层型钢时，两端的旋转夹钳机构的夹爪不旋转，直接通过水平移动和/或竖直移动排放第一层型钢；当堆垛排放第二层型钢时，夹爪夹紧型钢后且在水平移动和/或竖直移动的过程中，夹爪旋转180
°
从而将型钢旋转180
°
，这样就将开口朝下的型钢错位摆放在第二层，以此类推，完成型钢的正反面堆垛成型。
25.本发明的有益效果如下：
26.(1)本发明装置对型钢堆垛的整体工艺进行改进，通过夹持工件、竖直移动、水平移动、旋转等工艺流程，实现对槽钢类型钢的正反面堆垛成型的工作，不同于现有的常规堆垛形式，整体工艺流程先进。(2)同时本发明装置也适用于其他类型材的常规堆垛，如常规类管材的型钢。具体的，如果其它类型材不需要正反面堆垛时，本发明装置的旋转夹钳机构可以不动作，就可以实现常规堆垛形式，灵活性强。
27.(3)总之，本发明装置结合了所有堆垛形式，既可以对常规类管材的型钢进行逐支或逐层重复堆垛，又可以对槽钢类型钢的正反面堆垛，其模拟人工进行堆垛，具有很高的实用性和多样性。
28.(4)本发明装置的旋转夹钳机构在夹紧工件的同时，还可以实现旋转运动，实现堆垛形式的多样化。
29.(5)本发明装置的旋转夹钳机构采用气缸作为动力，使用连杆结构夹紧，构思巧妙。
30.(6)本发明装置包括旋转夹钳机构、竖直移动机构和水平移动机构，可以夹持工件、竖直移动、水平移动以及旋转，其不但设计合理，结构紧凑，而且相对于机器人手臂来说，用工成本大幅降低。
附图说明
31.图1为背景技术中提及的槽钢等型钢类产品的堆垛形式；
32.图2为本发明型钢自动堆垛装置示意图，其中旋转夹钳机构为待机位、夹紧位；
33.图3为固定型钢堆垛设备示意图，其中竖直移动机构水平移动状态；
34.图4为旋转夹钳机构示意图；
35.图5为竖直移动机构仰视图；
36.图6为竖直移动机构侧视图；
37.图7为水平移动机构俯视图；
38.图8为底座总成的示意图；
39.图9为旋转夹钳机构剖视图；
40.其中，1-固定型钢堆垛设备，2-移动型钢堆垛设备，3-台架，4-型钢，5-底座总成，6-储料架，7-旋转夹钳机构，8-竖直移动机构，9-水平移动机构，10-第一气缸，11-第一电机减速机，12-第二气缸，13-夹头，14-第二电机减速机，15-竖直齿轮，16-竖直齿条，17-第三电机减速机，18-同步带，19-第四电机减速机，20-水平齿轮，21-水平齿条，22-第一连杆，23-第二连杆。
具体实施方式
41.下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行具体说明。
42.如图2所示，本实施例的型钢自动堆垛装置包括固定型钢堆垛设备1和移动型钢堆垛设备2，固定型钢堆垛设备1和移动型钢堆垛设备2相对设置，固定型钢堆垛设备1固定在地面上，移动型钢堆垛设备2安装在底座总成5上，移动型钢堆垛设备2可以在底座总成5上前后移动，来满足不同定尺长度型钢的堆垛成型工作。
43.固定型钢堆垛设备1和移动型钢堆垛设备2之间设有平行设置的台架3和储料架6，用于将台架3上的型钢逐层堆垛到储料架6上。
44.固定型钢堆垛设备1和移动型钢堆垛设备2均包括旋转夹钳机构7、竖直移动机构8、水平移动机构9。水平移动机构9上设有竖直移动机构8，竖直移动机构8上设有旋转夹钳机构7。
45.关于旋转夹钳机构7：如图4所示，旋转夹钳机构7包括夹头13、第一气缸10、连杆结
构、第一电机减速机11和第二气缸12；其中，夹头13上设有夹爪，夹头13依次连接连杆结构和第一气缸10，通过第一气缸10的伸缩及连杆结构来实现夹爪张开或闭合(如图9所示，连杆结构对称设置，包括相互连接的第一连杆22和第二连杆23，第二连杆23连接夹爪，第一连杆22连接第一气缸10，通过第一气缸10的伸缩，带动第一连杆22和第二连杆23，从而实现夹爪的张开与闭合)。第一电机减速机11连接到第一气缸10的尾端，可以通过第一电机减速机11的旋转来从而控制夹头13的旋转，这样就可以实现上面所述的将型钢4夹住和将型钢4旋转。
46.旋转夹钳机构7可以不采用上述连杆结构，可以采用其它夹紧形式，如不使用连杆结构，在夹头13上安装一个平行轴对中夹钳，也可以完成工件的夹持工作。
47.旋转夹钳机构7可以不用第一电机减速机11，用气动马达或其它动力来带动夹爪旋转。
48.旋转夹钳机构7位于竖直移动机构8的下部，旋转夹钳机构7与竖直移动机构8通过导轨滑块连接，通过第二气缸12的伸缩实现旋转夹钳机构7在竖直移动机构8下部的整体伸出与缩回的动作。
49.旋转夹钳机构7在竖直移动机构8下部的推拉动作(伸出或缩回动作)，也可以不通过导轨滑块连接，而采用电机带丝杠等形式来驱动。
50.关于竖直移动机构8：如图5和图6所示，竖直移动机构8包括第二电机减速机14、竖直齿轮15和竖直齿条16，以及可竖直移动的竖直支架和与水平移动机构通过导轨滑块连接的水平支架，第二电机减速机14通过轴连接竖直齿轮15，竖直齿轮15与竖直齿条16啮合，竖直齿条16固定设置在竖直支架上，竖直支架下连接有旋转夹钳机构7。第二电机减速机14和竖直齿轮15位于水平支架上，。
51.竖直移动机构8通过第二电机减速机14驱动，带动竖直齿轮15使得竖直支架竖直运动，从而实现旋转夹钳机构7的竖直移动。此处的竖直齿轮15与竖直齿条16也可以采用电机带丝杠的形式。
52.关于水平移动机构9：如图7所示，水平移动机构9包括第三电机减速机17和同步带18，第三电机减速机17与同步带18通过轴固定连接，同步带18水平设置，同步带18上连接竖直移动机构8，优选的是，竖直移动机构8的水平支架通过夹持板连接同步带18。
53.竖直移动机构8通过滑块导轨连接在水平移动机构9上，通过第三电机减速机17驱动，带动同步带18运动，竖直移动机构8通过夹持板连接同步带18，从而实现竖直移动机构8的水平移动，进而实现竖直移动机构8下部的旋转夹钳机构7的水平移动。
54.此外，水平移动机构9中的第三电机减速机17带动同步带18的结构形式也可以采用电机带丝杠的结构形式来替代，带动竖直移动机构8水平的行走动作。此外，关于底座总成5，如图8所示，底座总成5包括第四电机减速机19水平齿轮20和水平齿条21，水平齿条21水平固定设置，水平齿轮20与水平齿条21啮合，水平齿轮20与第四电机减速机19固定连接，第四电机减速机19与移动型钢堆垛设备2的水平移动机构9的底部连接。
55.移动型钢堆垛设备2通过滑块导轨安装在底座总成5上，通过第四电机减速机19驱动，带动水平齿轮20，水平齿轮20与水平齿条21啮合，实现驱动移动型钢堆垛设备2的前后移动，从而可以实现对不同长度型钢的堆垛工作。
56.因此，本实施例的型钢自动堆垛装置整体实用性强、灵活性高，运行效率高。
57.利用本实施例的型钢自动堆垛装置进行型钢堆垛的过程如下：
58.当型钢4由前端工序被输送到台架3上时，本实施例的型钢自动堆垛装置开始工作。
59.固定型钢堆垛设备1和移动型钢堆垛设备2开始同步水平移动和竖直移动，使各自的夹头13的夹爪对准台架3上的型钢4。
60.固定型钢堆垛设备1和移动型钢堆垛设备2上的旋转夹钳机构7均可以整体伸缩、夹爪张合；两端的旋转夹钳机构7整体伸出，夹爪开始夹紧，此时两端的夹爪已经把型钢4夹住。
61.固定型钢堆垛设备1和移动型钢堆垛设备2的竖直移动机构8、水平移动机构9再次同步水平和竖直移动，可将型钢4摆放在储料架6上。
62.但是，将型钢4摆放到储料架6上的过程中可能要进行型钢4的旋转：
63.由前端工序输送到台架3上的型钢4均为开口朝上，而堆垛成型完成后的形式则为第一层开口朝上，第二层开口朝下，第三层开口朝上，第四层开口朝下，以此类推，如图1所示。因此，当堆垛排放第一层型钢4时，两端的旋转夹钳机构7的夹头13不需要旋转，直接通过水平移动和竖直移动将第一层型钢4排好。当开始堆垛排放第二层型钢4时，夹头13上的夹爪夹住型钢4后，在水平和竖直移动的过程中，夹头13同时进行旋转180
°
，这样型钢4开口已经处于朝下状态，这样就将开口朝下的型钢4错位摆放在第二层，以此类推，就可以完成型钢的正反面堆垛成型。
64.以上所述仅为本发明的优选例实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

技术特征：
1.一种型钢自动堆垛装置，其特征在于，所述装置包括相对设置的两个型钢堆垛设备，型钢堆垛设备包括旋转夹钳机构、竖直移动机构和水平移动机构，水平移动机构上连接竖直移动机构，竖直移动机构上连接旋转夹钳机构，使得旋转夹钳机构可水平移动和竖直移动，旋转夹钳机构包括依次连接的夹爪、第一气缸和动力单元，第一气缸伸缩控制夹爪的张合，动力单元旋转带动夹爪的旋转。2.如权利要求1所述的一种型钢自动堆垛装置，其特征在于，所述动力单元设为第一电机以及减速机，或者动力马达；所述夹爪依次连接连杆结构、所述第一气缸和动力单元，连杆结构对称设置，包括相互连接的第一连杆和第二连杆，第二连杆连接夹爪，第一连杆连接所述第一气缸。3.如权利要求1或2所述的一种型钢自动堆垛装置，其特征在于，所述旋转夹钳机构还包括第二气缸，旋转夹钳机构与竖直移动机构通过导轨滑块的形式连接，通过第二气缸的伸缩实现旋转夹钳机构在竖直移动机构下方的整体伸缩动作。4.如权利要求1或2所述的一种型钢自动堆垛装置，其特征在于，所述竖直移动机构包括第二电机减速机、竖直齿轮和竖直齿条，以及可竖直移动的竖直支架和与水平移动机构通过导轨滑块连接的水平支架；第二电机减速机通过轴连接竖直齿轮，竖直齿轮与竖直齿条啮合，竖直齿条固定设置在竖直支架上，竖直支架下连接有旋转夹钳机构，第二电机减速机和竖直齿轮位于水平支架上；通过第二电机减速机驱动，带动竖直齿轮使竖直支架竖直运动，从而实现所述旋转夹钳机构的竖直移动。5.如权利要求1或2所述的一种型钢自动堆垛装置，其特征在于，所述水平移动机构包括第三电机减速机和同步带，第三电机减速机与同步带通过轴连接，同步带水平设置，同步带上连接竖直移动机构，通过第三电机减速机驱动，带动同步带运动，从而实现所述竖直移动机构的水平移动。优选的，同步带上连接竖直移动机构的所述竖直移动机构的水平支架。6.如权利要求1或2所述的一种型钢自动堆垛装置，其特征在于，所述装置还包括底座总成；任意一个所述型钢堆垛设备可前后移动式安装在底座总成上，另一个所述型钢堆垛设备固定在地面上；或者，两个所述型钢堆垛设备均可前后移动式安装在底座总成上。7.如权利要求6所述的一种型钢自动堆垛装置，其特征在于，所述底座总成包括第四电机减速机、水平齿轮和水平齿条，水平齿条水平固定设置，水平齿轮与水平齿条啮合，水平齿轮与第四电机减速机通过轴固定连接，第四电机减速机与所述型钢堆垛设备的底部连接，通过第四电机减速机驱动带动水平齿轮与水平齿条啮合移动，实现驱动所述型钢堆垛设备的前后移动。8.如权利要求7所述的一种型钢自动堆垛装置，其特征在于，所述第四电机减速机与所述型钢堆垛设备的所述水平移动机构的底部连接。9.如权利要求1或2所述的一种型钢自动堆垛装置，其特征在于，两个所述型钢堆垛设备同步运动。10.权利要求1-9任意一项所述的一种型钢自动堆垛装置的自动堆垛方法，其特征在于，所述自动堆垛方法包括如下步骤：当型钢由前端工序被输送到两个所述型钢堆垛设备之间的台架上时，两端的所述型钢
堆垛设备开始水平移动和/或竖直移动，使各自的旋转夹钳机构的夹爪对准台架上的型钢；两端的型钢堆垛设备的旋转夹钳机构的夹爪将型钢夹紧；两端的型钢堆垛设备的竖直移动机构、水平移动机构再次水平移动和/或竖直移动，可将型钢摆放到储料架上：当堆垛排放第一层型钢时，两端的旋转夹钳机构的夹爪不旋转，直接通过水平移动和/或竖直移动排放第一层型钢；当堆垛排放第二层型钢时，夹爪夹紧型钢后且在水平移动和/或竖直移动的过程中，夹爪旋转180
°
从而将型钢旋转180
°
，这样就将开口朝下的型钢错位摆放在第二层，以此类推，完成型钢的正反面堆垛成型。

技术总结
本发明公开了一种型钢自动堆垛装置，所述装置包括相对设置的两个型钢堆垛设备，型钢堆垛设备包括旋转夹钳机构、竖直移动机构和水平移动机构，水平移动机构上连接竖直移动机构，竖直移动机构上连接旋转夹钳机构，使得旋转夹钳机构可水平移动和竖直移动，旋转夹钳机构包括依次连接的夹爪、第一气缸和动力单元，第一气缸伸缩控制夹爪的张合，动力单元旋转带动夹爪的旋转。本发明还公开了上述型钢自动堆垛装置的自动堆垛方法。本发明结合了所有堆垛形式，既可以对常规类管材的型钢进行逐支或逐层重复堆垛，又可以对槽钢类型钢的正反面堆垛，其模拟人工进行堆垛，具有很高的实用性和多样性。性。


技术研发人员：张晋
受保护的技术使用者：沈阳康特机电设备有限公司
技术研发日：2023.05.11
技术公布日：2023/9/14