自动码垛设备

文档序号:60689 发布日期:2021-10-01 浏览:15次 >En<

阅读说明:本技术 自动码垛设备 (Automatic stacking equipment ) 是由 张宏里 闫贞阳 钟小萍 周全 肖育为 于 2021-08-10 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种自动码垛设备,包括四轴码垛机构、升降机构、支撑底座和移动机构,四轴码垛机构端部固定连接有抓取机构;四周码垛机构固定于升降机构的伸缩端上;下板固定于支撑底座上;移动机构包括车体和剪叉升降机构,剪叉升降机构置于车体顶部,剪叉升降机构与支撑底座内顶连接,剪叉升降机构做剪叉形变以举放支撑底座。本发明提供一种自动码垛设备,将原有的固定基座结构替换成可伸缩结构,缩小了设备体积,移动机构可以快速的将设备安置于厂房各处,方便产线灵活布置;四轴码垛机构搭配升降机构可以拓展更加宽广的作业范围,同时可以提升单位面积内码垛的高度。(The invention discloses automatic stacking equipment which comprises a four-axis stacking mechanism, a lifting mechanism, a supporting base and a moving mechanism, wherein the end part of the four-axis stacking mechanism is fixedly connected with a grabbing mechanism; the peripheral stacking mechanism is fixed on the telescopic end of the lifting mechanism; the lower plate is fixed on the supporting base; the moving mechanism comprises a vehicle body and a scissor lifting mechanism, the scissor lifting mechanism is arranged at the top of the vehicle body and is connected with the inner top of the supporting base, and the scissor lifting mechanism is used for making a scissor deform so as to lift the supporting base. The invention provides automatic stacking equipment, which replaces the original fixed base structure with a telescopic structure, reduces the volume of the equipment, and a moving mechanism can quickly arrange the equipment at each part of a factory building, so that a production line can be conveniently and flexibly arranged; the four-shaft stacking mechanism can be matched with the lifting mechanism to expand a wider operation range and can improve the stacking height in unit area.)

自动码垛设备

技术领域

本发明涉及码垛机

技术领域

,尤其涉及一种自动码垛设备。

背景技术

码垛机是实现自动化生产并保证较高生产效率的重要装置之一。码垛机器在码垛行业的应用大大节省了劳动力,节省空间,且其运作灵活精准、快速高效、稳定性高,作业效率高。

目前,码垛设备通常分为机械臂式码垛机、立柱式码垛机、龙门式码垛码垛机。

其中机械臂式码垛机如中国专利CN201310192146.6提供的一种码垛机器人,包括腰座、电机、第一主臂、第二主臂和若干连杆,第一主臂的一端连接于腰座、另一端连接于第二主臂,电机固定于腰座,第一主臂与相应的连杆连接成至少一组平行四边形连杆机构。该码垛设备只能安置于指定工位进行作业,并且其码垛高度有限,无法充分利用码垛空间。

立柱式码垛机如中国专利CN201010274299.1提供的一种单臂码垛机,包括机座,机座上设有立柱,立柱上设有上下方向的第一导轨,第一导轨上设有沿第一导轨滑动的滑块,立柱上设有驱动滑块运动的驱动机构;滑块上设有横梁,横梁上设有水平的第二导轨,第二导轨上设有沿第二导轨运动的抓手机构,横梁上设有驱动抓手机构运动的驱动机构;抓手机构包括伸出臂、抓手架、第三伺服电机、转盘、卷帘机构,伸出臂的一端滑动是设在第二导轨上,第三伺服电机安装在伸出臂的伸出端,转盘安装在第三伺服电机的输出轴上,抓手架安装在转盘上,卷帘机构设在抓手架上。该种码垛设备虽然可以充分利用码垛空间,但是其码垛过程中有效作业范围有限,无法应对大部分生产场景。

龙门式码垛码垛机如中国专利CN201811446907.5明提供一种三轴龙门码垛机,包括机架和设于机架上的三轴联动装置,以及与三轴联动装置连接的机械手;机械手包括与三轴联动装置连接的固定座及均设于固定座上并用于夹放物料的第一夹具和用于夹放物料盒的第二夹具,第一夹具设于第二夹具的夹取范围内。其体积相对庞大,占用厂房空间较大;与此同时,该种码垛设备一旦安置在厂房内将很难进行位置的调整。

因此,本领域急需一种可以对码垛高度进行提升;提供较为宽广的作业范围,并且体积小巧易于安置于厂房内的自动码垛设备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种体积小巧,易于安置于厂房内的自动码垛设备,具有较为宽广的作业范围,同时可以提升单位面积内码垛的高度。

本发明公开的自动码垛设备所采用的技术方案是:

一种自动码垛设备,包括四轴码垛机构、升降机构、支撑底座和移动机构,所述四轴码垛机构端部固定连接有抓取机构;所述升降机构包括行程支架、丝杆机构、多根限位滑杆和载板,所述行程支架包括上板、下板和多根固定柱,所述固定柱两端固定连接上板和下板,所述丝杆机构两端转动连接与上板和下板之间,所述丝杆机构设有可移动的滑台,所述滑台置于上板和下板之间,多根所述限位滑杆贯穿上板与滑台固定连接,多根所述限位滑杆另一端与载板固定连接,所述四轴码垛机构固定于载板上;所述下板固定于支撑底座上;所述移动机构包括车体和剪叉升降机构,所述剪叉升降机构置于车体顶部,所述剪叉升降机构与支撑底座内顶连接,所述剪叉升降机构做剪叉形变以举放支撑底座。

作为优选方案,所述四轴码垛机构包括腰座、第一大臂、第二大臂、第一连杆、三角连接件、第二连杆、第三连杆和手腕组件;所述腰座包括用于产生动力的腰座减速电机、第一悬臂和第二悬臂,所述第一悬臂中部嵌设有第一摆动电机,所述第一摆动电机的输出轴和第一大臂一端侧壁固定连接,所述第一大臂另一端、第二大臂侧壁和三角连接件一角以同一轴心转动连接,所述第二悬臂嵌设有第二摆动电机,所述第二摆动电机的输出轴和第一连杆一端固定连接,所述第一连杆另一端转动连接第二大臂一端;所述三角连接件另外两角分别转动连接第二连杆一端和第三连杆一端,所述第二连杆另一端转动连接第二悬臂,所述手腕组件转动连接第二大臂另一端,所述手腕组件包括用于扭转的手腕减速电机和起翘的连接部,所述手腕减速电机的输出轴固定连接抓取机构,所述第三连杆另一端转动连接连接部。

作为优选方案,所述腰座设有配重尾翼,所述第二摆动电机的输出轴和第一连杆之间设有配重块,所述第二摆动电机的输出轴旋转,使所述配重块转动拉动第一连杆。

作为优选方案,所述抓取机构包括固定基板、第一夹板、第二夹板、第一气缸和两个第二气缸,所述固定基板一端设有固定接头,所述手腕减速电机的输出轴与固定接头固定连接,所述固定基板另一端设有两条主滑轨,所述第一夹板和第二夹板端部均设有滑块,所述滑块在主滑轨上滑动连接,所述第一气缸和两个第二气缸均固定于固定基板上,所述第一气缸的伸缩杆垂直固定于第一夹板板面上,两个所述第二气缸的伸缩杆垂直固定于第二夹板板面上。

作为优选方案,所述第二夹板侧壁设有固定座,所述固定座置于第二夹板远离第一夹板一侧,所述固定座侧壁设有第三气缸,所述第三气缸垂直第二夹板板面,所述第三气缸的伸缩杆设有推板,所述推板端部设有多根垂直于第二夹板板面的铲齿,所述铲齿置于第二夹板远离固定基板一侧,所述推板侧壁设有多根顶杆,所述顶杆顶部设有胶套,所述第三气缸的伸缩杆推动推板,使所述顶杆贯穿第二夹板靠近第一夹板。

作为优选方案,所述丝杆机构还包括两个旋转轴、丝杆、动力电机、传动带,两个所述旋转轴分别嵌入上板和下板内,所述丝杆转动连接两个旋转轴,所述丝杆一端穿过下板延伸至下板远离上板一侧,所述丝杆延伸出下板一端设有旋转轮,所述动力电机置于上板和下板之间,所述动力电机的输出轴上贯穿下板,所述动力电机的输出轴端部设有动力轮,所述传动带套设于动力轮和旋转轮上。

作为优选方案,所述支撑底座包括台板、四根立柱、四根横梁、两根加固杆和两片基板,四根所述立柱分别固定于台板四角构成支撑腔,所述台板中部开设有通孔,所述下板固定于台板上,所述动力轮、旋转轮和传动带穿过通孔置于支撑腔内,四根所述横梁固定于台板远离下板一侧,所述横梁和立柱间隔排布,所述加固杆两端固定连接立柱末端侧壁,两根所述加固杆互相平行,两片所述基板分别固定于两个加固杆底部。

作为优选方案,所述支撑底座还包括多根支撑杆和多片补强片,所述支撑杆两端分别固定于相邻的立柱和横梁上,所述补强片分别垂直立柱和基板固定。

作为优选方案,所述车体包括固定架、供电单元、控制单元和四个运动单元,所述固定架置于车体内部,供电单元和控制单元固定于固定架顶面,所述运动单元包括运动电机、减震悬架、麦克纳姆轮和传动链条,所述运动电机和减震悬架均固定于固定架底面,所述麦克纳姆轮中部设有主轴,所述主轴转动连接减震悬架,且所述主轴端部贯穿减震悬架,所述传动链条套设于动力电机输出轴和主轴端部。

作为优选方案,所述剪叉升降机构包括两根第一剪叉杆、两根第二剪叉杆、连接杆、推杆和顶升气缸,所述第一剪叉杆一端和顶升气缸转动连接于车体顶部,所述第二剪叉杆一端转动连接与台板内顶,所述第一剪叉杆和第二剪叉杆中部转动连接构成剪叉组,两组所述剪叉组中部通过连接杆转动连接,所述推杆两端与两根第二剪叉杆侧壁固定连接,所述顶升气缸的伸缩杆转动连接推杆中部,所述第一剪叉杆另一端和第二剪叉杆另一端均设有滑轮,所述滑轮分别顶触台板内顶和车体顶部滑动。

本发明公开的自动码垛设备的有益效果是:四轴码垛机构端部固定连接有用于夹爪产品的抓取机构。升降机构包括行程支架、丝杆机构、多根限位滑杆和载板,行程支架包括上板、下板和多根固定柱,固定柱两端固定连接上板和下板,丝杆机构两端转动连接与上板和下板之间,丝杆机构设有可移动的滑台,滑台置于上板和下板之间,多根限位滑杆贯穿上板与滑台固定连接,多根限位滑杆另一端与载板固定连接,四轴码垛机构固定于载板上。下板固定于支撑底座上。四轴码垛机构的多角度作业能力搭配升降机构的高度调节,可以拓展更加宽广的作业范围,同时可以提升单位面积内码垛的高度,更加充分的利用存储空间。移动机构包括车体和剪叉升降机构,剪叉升降机构置于车体顶部,剪叉升降机构与支撑底座内顶连接,剪叉升降机构做剪叉形变以举放支撑底座。将原有的固定基座结构替换成可伸缩结构,缩小了设备闲置时期体积,避免较大的体积为厂房带来较大空间负担。移动机构通过举升可以快速的将设备移动安置于厂房各处,方便产线灵活布置。

附图说明

图1是本发明自动码垛设备立体结构示意图。

图2是本发明自动码垛设备自然状态的侧视图。

图3是本发明自动码垛设备举升状态的侧视图。

图4是本发明自动码垛设备移动状态的结构示意图。

图5是本发明自动码垛设备移动状态的侧视图。

图6是本发明自动码垛设备四轴码垛机构第一视角的结构示意图。

图7是本发明自动码垛设备四轴码垛机构第二视角的结构示意图。

图8是本发明自动码垛设备腰座的结构示意图。

图9是本发明自动码垛设备配重块的结构示意图。

图10是本发明自动码垛设备双头工业相机的结构示意图。

图11是本发明自动码垛设备抓取机构第一视角的结构示意图。

图12是本发明自动码垛设备抓取机构第二视角的结构示意图。

图13是本发明自动码垛设备升降机构第一视角的结构示意图。

图14是本发明自动码垛设备升降机构第二视角的结构示意图。

图15是本发明自动码垛设备支撑底座和移动机构的结构示意图。

图16是本发明自动码垛设备移动机构的仰视图。

图17是本发明自动码垛设备运动单元的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和说明书附图对本发明做进一步阐述和说明:

请参考图1-5,一种自动码垛设备,包括四轴码垛机构10、升降机构20、支撑底座30和移动机构40。

请参考图6-8,四轴码垛机构10端部固定连接有用于夹爪产品的抓取机构50。具体的,四轴码垛机构10包括腰座11、第一大臂12、第二大臂13、第一连杆14、三角连接件15、第二连杆16、第三连杆17和手腕组件18。

腰座11包括用于产生动力的腰座减速电机111、第一悬臂112和第二悬臂113,腰座减速电机111可以驱动腰座11在水平方向上的角度摆动,主要用于实现转向,搭配生产线周围的视觉组件,可以准确的靠近待夹爪的产品。

第一悬臂112中部嵌设有第一摆动电机121,第一摆动电机121的输出轴和第一大臂12一端侧壁固定连接,通过第一摆动电机121驱动第一大臂12的角度调节。

第一大臂12另一端、第二大臂13侧壁和三角连接件15一角以同一轴心转动连接,第二大臂13中部还设有连接支架133,连接支架133上设有双头工业相机134。第二悬臂113嵌设有第二摆动电机131,第二摆动电机131的输出轴和第一连杆14一端固定连接,第一连杆14另一端转动连接第二大臂13一端。三角连接件15另外两角分别转动连接第二连杆16一端和第三连杆17一端,构成联动机构。第二连杆16另一端转动连接第二悬臂113,手腕组件18转动连接第二大臂13另一端,手腕组件18包括用于扭转的手腕减速电机181和起翘的连接部182,手腕减速电机181的输出轴固定连接抓取机构50,双头工业相机134的视角覆盖抓取机构50。第三连杆17另一端转动连接连接部182。

请参考图6、图7和图10,通过第二摆动电机131可以驱动第二大臂13的角度调节;由于手腕组件18主体和第二大臂13另一端转动连接,以及连接部182和联动机构转动连接,当第二大臂13进行角度调节的同时,手腕组件18也随之进行角度调节。通过联动机构可以减少电机的布置,节省零部件,降低设备成本。手腕减速电机181可以根据双头工业相机134反馈的产品位置信息驱动手腕组件18进行微调,以最佳的夹爪角度来夹爪产品。

请参考图13和图14,升降机构20包括行程支架21、丝杆机构22、多根限位滑杆23和载板24,行程支架21包括上板211、下板212和多根固定柱213,固定柱213两端固定连接上板211和下板212,丝杆机构22两端转动连接与上板211和下板212之间,丝杆机构22设有可移动的滑台224,滑台224置于上板211和下板212之间,多根限位滑杆23贯穿上板211与滑台224固定连接,多根限位滑杆23另一端与载板24固定连接,四轴码垛机构10固定于载板24上。下板212固定于支撑底座30上。四轴码垛机构10的多角度作业能力搭配升降机构20的高度调节,可以拓展更加宽广的作业范围,同时可以提升单位面积内码垛的高度,更加充分的利用存储空间。

移动机构40包括车体41和剪叉升降机构42,剪叉升降机构42置于车体41顶部,剪叉升降机构42与支撑底座30内顶连接,剪叉升降机构42做剪叉形变以举放支撑底座30。将原有的固定基座结构替换成可伸缩结构,缩小了设备闲置时期体积,避免较大的体积为厂房带来较大空间负担。移动机构40通过举升可以快速的将设备移动安置于厂房各处,方便产线灵活布置。

请参考图8和图9,本实施例中腰座11设有配重尾翼114,用于提升设备的稳定性。第二摆动电机131的输出轴和第一连杆14之间设有配重块132,第二摆动电机131的输出轴旋转,使配重块132转动拉动第一连杆14。其目的在于调节大臂摆动的同时,进行动态的配重补偿,以提升作业过程中的稳定性。联动机构置于第一大臂12和第二大臂13的同一侧,本实施例在第一大臂12另一侧设有用于平衡联动机构的平衡组件122,使设备作业过程更加的平稳顺畅。

请参考图11和图12,本实施例抓取机构50包括固定基板51、第一夹板52、第二夹板53、第一气缸54和两个第二气缸55,固定基板51一端设有固定接头511,手腕减速电机181的输出轴与固定接头511固定连接,固定基板51另一端设有两条主滑轨512,第一夹板52和第二夹板53端部均设有滑块514,滑块514在主滑轨512上滑动连接,第一气缸54和两个第二气缸55均固定于固定基板51上,第一气缸54的伸缩杆垂直固定于第一夹板52板面上,两个第二气缸55的伸缩杆垂直固定于第二夹板53板面上。第一气缸54置于中部,两个第二气缸55置于第一气缸54两侧,通过第一气缸54和第二气缸55伸缩杆推拉,使第一夹板52和第二夹板53的滑块514在主滑轨512上进行平稳滑动,同时使抓取机构50进行夹爪,或者释放。

较佳的,第二夹板53侧壁设有固定座56,固定座56主体成三角结构,主要用于提升自身强度。固定座56置于第二夹板53远离第一夹板52一侧,固定座56侧壁设有第三气缸561,第三气缸561垂直第二夹板53板面,第三气缸561的伸缩杆设有推板562,推板562端部设有多根垂直于第二夹板53板面的铲齿5621,铲齿5621置于第二夹板53远离固定基板51一侧,推板562侧壁设有多根顶杆5622,顶杆5622顶部设有胶套,第三气缸561的伸缩杆推动推板562,使顶杆5622贯穿第二夹板53靠近第一夹板52。当第一夹板52和第二夹板53置于待夹爪产品两侧,控制第一气缸54和第二气缸55的伸缩杆收缩,缩小第一夹板52和第二夹板53之间的间距实现夹爪;同时第三气缸561推动推板562移动,使铲齿5621预先插入产品底部,通过铲齿5621的托力辅助配合第一夹板52和第二夹板53的夹爪力实现较为稳定的夹爪作业。与此同时,随着推板562的前进,顶杆5622穿过第二夹板53进一步顶触加紧产品,由于顶杆5622顶部采用胶套设计,使其可以保证已经加紧加持的同时,又不会损伤产品。

由于第二夹板53一侧额外增加了众多结构,本实施例第二夹板53在固定基板51行程区域加装了辅助滑轨513,同时第二夹板53对应位置也增加了滑块514,使第二夹板53在主滑轨512和辅助滑轨513上平稳滑行。

请参考图13和图14,较佳的,丝杆机构22还包括两个旋转轴221、丝杆222、动力电机223、传动带225,两个旋转轴221分别嵌入上板211和下板212内,丝杆222转动连接两个旋转轴221,丝杆222一端穿过下板212延伸至下板212远离上板211一侧,丝杆222延伸出下板212一端设有旋转轮226,动力电机223置于上板211和下板212之间,动力电机223的输出轴上贯穿下板212,动力电机223的输出轴端部设有动力轮227,传动带225套设于动力轮227和旋转轮226上。将丝杆机构22的直线驱动方式替换成侧向传动的方式进行驱动,在此基础上滑台224靠近动力电机223一侧开设有一个缺口2241,升降过程中缺口2241可以贴行驱动电机,而不产生干涉,该种方式的优点在于可以合理的用伸缩结构的内部空间,避免过多结构外露,可以进一步缩小的体积。

请参考图15,本实施例中的支撑底座30包括台板31、四根立柱32、四根横梁33、两根加固杆34和两片基板35,四根立柱32分别固定于台板31四角构成支撑腔。台板31中部开设有通孔311,下板212固定于台板31上,动力轮227、旋转轮226和传动带225穿过通孔311置于支撑腔内,将无法延伸的组件隐藏,可以进一步缩小设备体积;同时,隐藏式的传动结构也可以防止夹伤工人,提升设备的安全系数。四根横梁33固定于台板31远离下板212一侧,横梁33和立柱32间隔排布,加固杆34两端固定连接立柱32末端侧壁,两根加固杆34互相平行,两片基板35分别固定于两个加固杆34底部。作业时,可以将支撑底座30固定于地面上,以提升稳定性。

同时,支撑底座30还包括多根支撑杆36和多片补强片37,支撑杆36两端分别固定于相邻的立柱32和横梁33上,补强片37分别垂直立柱32和基板35固定。以提升自身结构的刚性。

请参考图15-17,本实施例优选采用麦克纳姆轮的车体41,其目的在于麦克纳姆轮可以沿平面内360°任意方向精确运动的移动,无需转向即可实现转运,便捷稳定。具体的,车体41包括固定架411、供电单元、控制单元(电控结构属于较为常见的技术,本实施例将不做赘述)和四个运动单元412。固定架411置于车体41内部,供电单元和控制单元固定于固定架411顶面,运动单元412包括运动电机4121、减震悬架4122、麦克纳姆轮4123和传动链条4125,运动电机4121和减震悬架4122均固定于固定架411底面,麦克纳姆轮4123中部设有主轴4124,主轴4124转动连接减震悬架4122,且主轴4124端部贯穿减震悬架4122,传动链条4125套设于动力电机223输出轴和主轴4124端部,间接传动可以避免大扭矩对电机的直接损伤,大大延长运动单元412的使用寿命。与此同时本实施例采用的麦克纳姆轮4123两侧钢片均为一体成型结构,其抗压强度具有显著的提升,进而使车体41的承载重量范围在0-50吨。

剪叉升降机构42包括两根第一剪叉杆421、两根第二剪叉杆422、连接杆423、推杆424和顶升气缸425,第一剪叉杆421一端和顶升气缸425转动连接于车体41顶部,第二剪叉杆422一端转动连接与台板31内顶,第一剪叉杆421和第二剪叉杆422中部转动连接构成剪叉组,两组剪叉组中部通过连接杆423转动连接,推杆424两端与两根第二剪叉杆422侧壁固定连接,顶升气缸425的伸缩杆转动连接推杆424中部,第一剪叉杆421另一端和第二剪叉杆422另一端均设有滑轮426,滑轮426分别顶触台板31内顶和车体41顶部滑动。通过剪叉结构将设备举升,结构简单,且相对稳定。同时,车体41顶部设有用于限制滑轮426的限位滑槽413,使滑轮426在限位滑槽413内稳定滑动。其中顶升气缸425置于远离丝杆机构22传动结构的一侧,避免二者发生干涉。

本发明提供一种自动码垛设备,四轴码垛机构端部固定连接有用于夹爪产品的抓取机构。升降机构包括行程支架、丝杆机构、多根限位滑杆和载板,行程支架包括上板、下板和多根固定柱,固定柱两端固定连接上板和下板,丝杆机构两端转动连接与上板和下板之间,丝杆机构设有可移动的滑台,滑台置于上板和下板之间,多根限位滑杆贯穿上板与滑台固定连接,多根限位滑杆另一端与载板固定连接,四轴码垛机构固定于载板上。下板固定于支撑底座上。四轴码垛机构的多角度作业能力搭配升降机构的高度调节,可以拓展更加宽广的作业范围,同时可以提升单位面积内码垛的高度,更加充分的利用存储空间。移动机构包括车体和剪叉升降机构,剪叉升降机构置于车体顶部,剪叉升降机构与支撑底座内顶连接,剪叉升降机构做剪叉形变以举放支撑底座。将原有的固定基座结构替换成可伸缩结构,缩小了设备闲置时期体积,避免较大的体积为厂房带来较大空间负担。移动机构通过举升可以快速的将设备移动安置于厂房各处,方便产线灵活布置。

最后应当说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对本发明保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

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