[发明专利]一种角钢柔性自动码垛系统及其方法

权利要求书

1.一种角钢柔性自动码垛系统，其特征在于：包括输送辊道(1)、柔性挡钢机构(2)、偏心对齐机构(3)、链条输送机构(4)、角钢擒纵计数机构(5)、废料分拣机构(6)、多组正码挡钢机构(7)、正码执行机构(8)、多组反码挡钢机构(9)、反码执行机构(10)、伺服升降平台(12)、拖钢输出机构(13)和垛型对齐机构(11)；该角钢柔性自动码垛系统的来料方向定义为系统的横向，该角钢柔性自动码垛系统的角钢输送方向定义为系统的纵向；

所述输送辊道(1)包括辊道电机(1-1)和辊道台架(1-4)，所述辊道台架(1-4)上沿输送辊道(1)的纵向即系统的横向布置有轴线平行的多个辊道光辊(1-6)和多个辊道螺旋辊(1-7)，所述辊道光辊(1-6)和辊道螺旋辊(1-7)为间隔布置；所述辊道光辊(1-6)和辊道螺旋辊(1-7)的一端均分别设有第一带轮(1-5)，所述辊道电机(1-1)为变频电机；

所述柔性挡钢机构(2)布置在所述输送辊道(1)的一端，所述柔性挡钢机构(2)包括挡钢板(2-3)和固定在一支座(2-1)上的固定板(2-2)，所述固定板(2-2)设有多个通孔，所述挡钢板(2-3)上固定有多个与所述固定板(2-2)上的多个通孔位置一一对应的导柱(2-4)，所述导柱(2-4)上套装有弹簧(2-5)，每个导柱(2-4)的自由端与固定板(2-2)上对应位置的通孔装配、并形成间隙配合；

所述偏心对齐机构(3)包括多个偏心辊(3-2)和一个与地基固联的固定挡板(3-1)，所述固定挡板(3-1)与所述柔性挡钢机构(2)中的挡钢板(2-3)共面，所述偏心辊(3-2)的一端设有第二带轮(3-3)；所述第一带轮(1-5)和第二带轮(3-3)的转轴平行，所述第一带轮(1-5)和第二带轮(3-3)均通过传动带由辊道电机(1-1)驱动；

所述链条输送机构(4)包括输钢链电机(4-2)和多组输送链传动组件，所述输送链传动组件包括输送链托架(4-14)、链条输送传动轴(4-6)、主动链轮(4-11)、从动链轮(4-12)和中间链轮(4-15)，所述链条输送传动轴(4-6)由输钢链电机(4-2)驱动从而带动主动链轮(4-11)，所述主动链轮(4-11)通过链传动带动从动链轮(4-12)，所述中间链轮(4-15)安装在辊道台架(1-4)上，所述从动链轮(4-12)与中间链轮(4-15)之间设有平板输送链(4-13)，所述输送链托架(4-14)上设有导向槽，所述平板输送链(4-13)置于所述导向槽中；多组输送链传动组件的链条输送传动轴(4-6)通过滚子链联轴器(4-5)串联；其中，相隔布置的两组输送链传动组件中的输送链托架(4-14)上分别设有接近传感器；将所述链条输送机构(4)位于辊道台架(1-4)的一端定义为链条输送机构(4)始端，将所述链条输送机构(4)远离辊道台架(1-4)的一端定义为链条输送机构(4)末端；

所述角钢擒纵计数机构(5)包括横跨于多组输送链传动组件的大跨距支架(5-1)和设置在大跨距支架(5-1)上的多套擒纵机构，所述大跨距支架(5-1)通过地脚螺栓与地基固联，所述大跨距支架(5-1)包括上支撑梁和下支撑梁；所述下支撑梁上设有计数传感器；所述上支撑梁上固定有气缸驱动装置，所述气缸驱动装置包括自上而下依次连接的气缸安装支架(5-2)、气缸(5-3)、导柱(5-4)和挡钢锥头(5-7)，所述导柱(5-4)上设有与下支撑梁固定的导柱支座(5-6)，所述导柱(5-4)与所述导柱支座(5-6)之间设有导套(5-5)；所述擒纵机构包括擒纵机构支架(5-10)、挡钢摆臂(5-9)和摇臂(5-8)，所述擒纵机构支架(5-10)与所述下支撑梁固定，所述挡钢摆臂(5-9)的一端与所述擒纵机构支架(5-10)铰接，所述挡钢摆臂(5-9)的另一端与所述摇臂(5-8)的一端滑动连接；所述摇臂(5-8)的另一端与所述挡钢锥头(5-7)滑动连接；所述挡钢锥头(5-7)通过螺纹联接在导柱(5-4)上，导柱(5-4)穿过导套(5-5)与气缸(5-3)的顶杆联接，通过气缸(5-3)顶杆的伸缩带动挡钢锥头(5-7)的起落，并实现挡钢摆臂(5-9)相对挡钢锥头(5-7)的联动；每当挡钢摆臂(5-9)动作一次，所述计数传感器完成一次计数；

所述废料分拣机构(6)包括废料分拣气缸(6-1)、升降托架(6-2)、导向轮组(6-3)、减速马达(6-4)、快速光辊(6-5)；所述废料分拣气缸(6-1)安装在升降托架(6-2)的底部，实现升降托架(6-2)的起落，导向轮组(6-3)布置在升降托架(6-2)底部的两侧，减速马达(6-4)和快速光辊(6-5)安装在升降托架(6-2)上，减速马达(6-4)通过带传动实现快速光辊(6-5)的转动；所述废料分拣机构(6)位于链条输送机构(4)末端侧，所述升降托架(6-2)沿系统横向的中心与输送辊道(1)沿系统横向的中心在系统纵向的距离为：角钢垛最大宽度的10倍；所述角钢擒纵计数机构(5)在系统的纵向上的位置是：位于所述输送辊道(1)与所述废料分拣机构(6)之间；

所述多组正码挡钢机构(7)包括气缸支座(7-1)、正码挡钢气缸(7-2)、导套支座(7-3)、导套(7-4)、挡钢导柱(7-5)和安装支架(7-6)；所述挡钢导柱(7-5)与正码挡钢气缸(7-2)相联实现伸缩运动，导套支座(7-3)安装在安装支架(7-6)上，正码挡钢气缸(7-2)安装在与地脚螺栓固联的气缸支座(7-1)上；多组正码挡钢机构的布局是：与链条输送机构(4)中的多组输送链传动组件一一对应、且挡钢导柱(7-5)的中心与所述链条输送机构中串联后的链条输送传动轴(4-6)的中心之间的距离为A；在所述多组正码挡钢机构(7)中，间隔布置的两个安装支架(7-6)上安装有与所述挡钢导柱(7-4)并列的正码传感器；

所述正码执行机构(8)包括横梁(8-4)，所述横梁(8-4)的两侧分别布置有与地基固定的导轨支座(8-1)，所述导轨支座(8-1)的跨度中心与所述链条输送机构(4)中串联后的链条输送传动轴(4-6)的中心重合；所述导轨支座(8-1)上设有导轨(8-2)，所述横梁(8-4)的两端分别设有行走小车(8-3)，从而实现所述横梁(8-4)在导轨(8-2)上往复运动；所述横梁(8-4)的两侧分别安装有正码电液伺服推杆(8-6)，所述横梁(8-4)通过多个导柱(8-5)连接有升降吊梁(8-8)，所述正码电液伺服推杆(8-6)带动升降吊梁(8-8)上下移动；所述升降吊梁(8-8)的底部设有多个正码电磁铁(8-9)；所述横梁(8-4)和导轨支座(8-1)上均分别设有行程控制开关；

所述多组反码挡钢机构(9)包括通过地脚螺栓安装在地基上的反码挡钢支架(9-2)，所述反码挡钢支架(9-2)上设有反码挡块(9-1)；多组反码挡钢机构(9)的布局是：与链条输送机构中的多组输送链传动组件一一对应、且布置在链条输送机构(4)沿系统纵向的末端处；在所述多组反码挡钢机构(9)中，间隔布置的两个反码挡钢支架(9-2)上安装有与所述反码挡块(9-1)并列的反码传感器；

所述反码执行机构(10)包括两个底座(10-1)和两个齿轮箱支座(10-3)，在系统横向两侧各有一个底座(10-1)和一个齿轮箱支座(10-3)；每个底座(10-1)设有一个反码电液伺服推杆(10-2)；所述齿轮箱支座(10-3)设有齿轮箱(10-14)，所述齿轮箱(10-14)的输入轴上设有摇柄(10-4)，所述齿轮箱(10-14)的输出端通过凸缘联轴器(10-12)串联有多个转轴(10-13)，每个转轴(10-13)上均分别设有两个翻转电磁铁(10-11)；反码电液伺服推杆(10-2)带动摇柄(10-4)摆动，实现转轴(10-13)上翻转电磁铁(10-11)的180°翻转；

在所述多组正码挡钢机构布局中的距离A大于或等于所述翻转电磁铁(10-11)的翻转半径；所述反码执行机构(10)中、在串联后的转轴上且位于系统横向的一端安装有电气抱闸机构(10-9)；其中一个齿轮箱支座(10-3)上安装有两个反码位置传感器，用以检测翻转电磁铁(10-11)是否到达翻转的起始和结束位置；

所述反码执行机构(10)中的转轴与所述链条输送机构(4)的链条输送传动轴(4-6)平行、两者之间的距离小于翻转电磁铁(10-11)翻转半径的1/3；

所述伺服升降平台(12)包括与地基相连的升降机支座(12-2)，所述升降机支座(12-2)上设有多组升降料架组件(12-1)，所述升降料架组件(12-1)包括设置在丝杠升降机(12-7)上的料架台(12-8)，所述料架台(12-8)的两侧设有导柱(12-9)，所述导柱(12-9)通过导套(12-10)导向，所述导套(12-10)安装在一导套支座(12-11)上；多组升降料架组件(12-1)中，所有丝杠升降机(12-7)的输入轴与一T型转向箱(12-3)的输出轴通过伺服升降平台传动轴(12-5)串联；所述T型转向箱(12-3)的输入轴与一伺服电机(12-4)相连；所述伺服升降平台传动轴(12-5)与所述反码执行机构(10)中的转轴(10-13)平行，两者之间沿系统纵向的距离为翻转电磁铁(10-11)翻转半径的2/3；多组升降料架组件(12-1)中的其中一个升降料架组件(12-1)的料架台(12-8)的侧面沿垂直方向布置三个接近开关，实现料架台(12-8)的上、下限位和零点标定；

所述拖钢输出机构(13)包括电机(13-2)、减速机(13-3)和多组拖钢链台架(13-5)，多组拖钢链台架(13-5)并列布置在系统纵向的末端、且位于伺服升降平台(12)各升降料架组件(12-1)的间隔中；所述电机(13-2)通过带传动驱动减速机(13-3)的输入端，减速机(13-3)的输出端通过滚子链联轴器(13-4)和拖钢链台架联结轴(13-13)将多组拖钢链台架(13-5)串联；各组拖钢链台架(13-5)通过轴承座支座(13-12)与地基固联；在所述拖钢输出钢机构(13)中，在间隔布置的两个拖钢链台架(13-5)的末端安装有拖钢传感器；

所述垛型对齐机构(11)包括底座(11-1)、支架(11-2)、直线导轨(11-3)、气缸(11-4)、对齐推板(11-5)，所述支架(11-2)与反码执行机构(10)中的位于所述柔性挡钢机构(2)同侧的齿轮箱支座(10-3)固联，所述底座(11-1)固定在所述支架(11-2)上，气缸(11-4)与直线导轨(11-3)安装在底座(11-1)上，对齐推板(11-5)安装在直线导轨(11-3)上、并与气缸(11-4)的推杆联接，气缸推杆带动对齐推板(11-5)往复移动，实现每码一层角钢，对齐推板(11-5)顶出实现层间对齐和层中每根角钢的对齐。

2.一种角钢柔性自动码垛方法，其特征在于，利用如权利要求1所述角钢柔性自动码垛系统，并包括以下步骤：

步骤一、工作开始时，系统中的各机构复位到初始位置，根据垛型要求判断是执行正码还是执行反码；若执行正码，则所述正码挡钢机构(7)中的挡钢导柱(7-5)保持复位抬起状态；若执行反码，则所述正码挡钢机构(7)中的挡钢导柱(7-5)落下；

步骤二、欲码垛的角钢经校直后输送到输送辊道(1)，在惯性和输送辊道的输送作用下角钢冲向柔性挡钢机构(2)，在柔性挡钢机构(2)中的挡钢板(2-3)挡住角钢的同时，所述输送辊道(1)中的多个辊道螺旋辊(1-7)将角钢带出输送辊道(1)进入链条输送机构(4)上，所述链条输送机构(4)和偏心对齐机构(3)使角钢间歇地顶向偏心对齐机构(3)的固定挡板(3-1)的同时，并由链条输送机构(4)的平板输送链(4-13)移向角钢擒纵计数机构(5)；

步骤三、所述角钢擒纵计数机构(5)将链条输送机构(4)送来的角钢挡住并沿系统纵向对齐，当需要正码操作时，控制角钢擒纵计数机构(5)根据正码层角钢根数N1放过角钢，当需要反码操作时根据反码层角钢根数N2放过角钢，所述反码层根数N2比正码层根数N1少一根角钢；每达到放过角钢根数要求时，角钢擒纵计数机构(5)停止工作并挡住后续输送过来的角钢；其中：

正码操作过程是：多组正码挡钢机构(7)中的挡钢导柱(7-5)复位抬起挡住来料，并利用与所述挡钢导柱(7-4)并列的正码传感器来判定正码层的角钢是否到位；如果检测到正码层角钢到位时，正码执行机构(8)的正码电液伺服推杆(8-6)推动升降吊梁(8-8)下降，使正码电磁铁(8-9)与角钢接触并得电励磁，正码电磁铁(8-9)吸住角钢后升降吊梁(8-8)在正码电液伺服推杆(8-6)的驱动下抬起，行走小车(8-3)带动横梁(8-4)向伺服升降平台(12)的方向移动，将角钢送至伺服升降平台(12)的上方，此时升降吊梁(8-8)在正码电液伺服推杆(8-6)的驱动下带着正码电磁铁(8-9)上的角钢下降到伺服升降平台(12)中料架台(12-8)上方，正码电磁铁(8-9)上的角钢和料架台(12-8)的距离为角钢高度的1.5倍；此时，正码电磁铁(8-9)失电，角钢在重力的作用下落在所述伺服升降平台(12)的料架台(12-8)上；每码一层角钢所述料架台(12-8)在丝杠升降机(12-7)的带动下下降，下降距离为所码角钢厚度的1.414倍；上述正码操作过程中，所述反码执行机构为锁住状态；

反码操作过程是：多组正码挡钢机构(7)中的挡钢导柱(7-5)落下，使角钢到达多组反码挡钢机构(9)，并利用与所述反码挡块(9-1)并列的反码传感器来判定反码层的角钢是否到位；如果检测到反码层角钢到位时，反码执行机构(10)的反码电液伺服推杆(10-2)推动摇柄(10-4)动作，使串联在齿轮箱(10-14)输出端的转轴(10-13)带着翻转电磁铁(10-11)翻转，翻转电磁铁(10-11)翻转的同时与角钢接触并得电励磁，翻转电磁铁(10-11)吸住角钢后将角钢翻转至伺服升降平台(12)的上方，此时，翻转电磁铁(10-11)失电，角钢在重力的作用下落在所述伺服升降平台(12)的料架台(12-8)上；每码一层角钢所述料架台(12-8)在丝杠升降机(12-7)的带动下下降，下降距离为所码角钢厚度的1.414倍；上述反码操作过程中，所述正码执行机构为锁住状态；

步骤四、根据不同型号角钢对垛型的要求，重复执行上述步骤三，当达到垛型要求的层数时，正码执行机构(8)和反码执行机构(10)均复位；所述伺服升降平台(12)下降后将角钢垛放置到所述拖钢输出机构(13)的拖钢链台架(13-5)上，拖钢输出机构(13)启动，将角钢垛拖出；设置在拖钢链台架(13-5)末端的拖传感器感应到来料信号后使拖钢输出机构(13)停止，角钢垛等待打包；伺服升降平台(12)快速上升至工作位置，准备下次的角钢码垛工作。