一種角鋼柔性自動碼垛系統(tǒng)及其方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種角鋼生產(chǎn)中具有柔性的自動碼垛系統(tǒng)，具體的說，是實現(xiàn)型號為4#_10#，長度為6-12m的多種規(guī)格角鋼碼垛的高效率輸送、對齊、廢料輸出和料垛拖出的系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]角鋼碼垛處于整個角鋼生產(chǎn)流程的末端，目的是便于運輸或儲存。目前國內(nèi)一些大型企業(yè)自行開發(fā)或引進國外角鋼碼垛設備實現(xiàn)了半自動或自動碼垛工作，但碼垛設備的柔性較差，大多局限于單品種大型號角鋼的碼垛，且功耗較大。在全國范圍內(nèi)大部分的角鋼生產(chǎn)企業(yè)是年產(chǎn)量在30?50萬噸左右的中小型企業(yè)，產(chǎn)品型號主要集中在4#_10#的范圍內(nèi)，而且這些企業(yè)的生產(chǎn)是實時跟蹤客戶訂單的生產(chǎn)，現(xiàn)有的碼垛設備難以滿足這類企業(yè)的生產(chǎn)需求。
[0003]目前，在大多數(shù)角鋼生產(chǎn)企業(yè)中仍然采用人工碼垛的方式，勞動強度大，工作環(huán)境惡劣，碼垛效率低，垛型質(zhì)量難以保證，易引發(fā)安全事故。此外，隨著新生代勞動力對工作環(huán)境、勞動保護、薪資待遇等要求的不斷提高，一些鋼企出現(xiàn)了不同程度的用工荒。
[0004]基于以上兩點事實，具有適應多品種、小批量、小型號變節(jié)拍工作能力的低功耗柔性自動碼垛設備的研發(fā)顯得尤為迫切。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對背景中提到的國內(nèi)角鋼碼垛生產(chǎn)的現(xiàn)狀，提供一種角鋼柔性自動碼垛系統(tǒng)，其結構緊湊，自動化程度高，操作、調(diào)整便捷，功耗低，可靠性好，可實現(xiàn)不同節(jié)拍和垛型要求工況下角鋼的高效率自動碼垛，改善工人作業(yè)環(huán)境，降低了勞動強度，提高了生產(chǎn)效率。
[0006]為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種角鋼柔性自動碼垛系統(tǒng)，包括輸送輥道、柔性擋鋼機構、偏心對齊機構、鏈條輸送機構、角鋼擒縱計數(shù)機構、廢料分揀機構、多組正碼擋鋼機構、正碼執(zhí)行機構、多組反碼擋鋼機構、反碼執(zhí)行機構、伺服升降平臺、拖鋼輸出機構和垛型對齊機構；該角鋼柔性自動碼垛系統(tǒng)的來料方向定義為系統(tǒng)的橫向，該角鋼柔性自動碼垛系統(tǒng)的角鋼輸送方向定義為系統(tǒng)的縱向；所述輸送輥道包括輥道電機和輥道臺架，所述輥道臺架上沿輸送輥道的縱向即系統(tǒng)的橫向布置有軸線平行的多個輥道光輥和多個輥道螺旋輥，所述輥道光輥和輥道螺旋輥為間隔布置；所述輥道光輥和輥道螺旋輥的一端均分別設有第一帶輪，所述輥道電機為變頻電機；所述柔性擋鋼機構布置在所述輸送輥道的一端，所述柔性擋鋼機構包括擋鋼板和固定在一支座上的固定板，所述固定板設有多個通孔，所述擋鋼板上固定有多個與所述固定板上的多個通孔位置一一對應的導柱，所述導柱上套裝有彈簧，每個導柱的自由端與固定板上對應位置的通孔裝配、并形成間隙配合；所述偏心對齊機構包括多個偏心輥和一個與地基固聯(lián)的固定擋板，所述固定擋板與所述柔性擋鋼機構中的擋鋼板共面，所述偏心輥的一端設有第二帶輪；所述第一帶輪和第二帶輪的轉(zhuǎn)軸平行，所述第一帶輪和第二帶輪均通過傳動帶由輥道電機驅(qū)動；所述鏈條輸送機構包括輸鋼鏈電機和多組輸送鏈傳動組件，所述輸送鏈傳動組件包括輸送鏈托架、鏈條輸送傳動軸、主動鏈輪、從動鏈輪和中間鏈輪，所述鏈條輸送傳動軸由輸鋼鏈電機驅(qū)動從而帶動主動鏈輪，所述主動鏈輪通過鏈傳動帶動從動鏈輪，所述中間鏈輪安裝在輥道臺架上，所述從動鏈輪與中間鏈輪之間設有平板輸送鏈，所述輸送鏈托架上設有導向槽，所述平板輸送鏈置于所述導向槽中；多組輸送鏈傳動組件的鏈條輸送傳動軸通過滾子鏈聯(lián)軸器串聯(lián)；其中，相隔布置的兩組輸送鏈傳動組件中的輸送鏈托架上分別設有接近傳感器；將所述鏈條輸送機構位于輥道臺架的一端定義為鏈條輸送機構始端，將所述鏈條輸送機構遠離輥道臺架的一端定義為鏈條輸送機構末端；所述角鋼擒縱計數(shù)機構包括橫跨于多組輸送鏈傳動組件的大跨距支架和設置在大跨距支架上的多套擒縱機構，所述大跨距支架通過地腳螺栓與地基固聯(lián)，所述大跨距支架包括上支撐梁和下支撐梁；所述下支撐梁上設有計數(shù)傳感器；所述上支撐梁上固定有氣缸驅(qū)動裝置，所述氣缸驅(qū)動裝置包括自上而下依次連接的氣缸安裝支架、氣缸、導柱和擋鋼錐頭，所述導柱上設有與下支撐梁固定的導柱支座，所述導柱與所述導柱支座之間設有導套；所述擒縱機構包括擒縱機構支架、擋鋼擺臂和搖臂，所述擒縱機構支架與所述下支撐梁固定，所述擋鋼擺臂的一端與所述擒縱機構支架鉸接，所述擋鋼擺臂的另一端與所述搖臂的一端滑動連接；所述搖臂的另一端與所述擋鋼錐頭滑動連接；所述擋鋼錐頭通過螺紋聯(lián)接在導柱上，導柱穿過導套與氣缸的頂桿聯(lián)接，通過氣缸頂桿的伸縮帶動擋鋼錐頭的起落，并實現(xiàn)擋鋼擺臂相對擋鋼錐頭的聯(lián)動；每當擋鋼擺臂動作一次，所述計數(shù)傳感器完成一次計數(shù)；所述廢料分揀機構包括廢料分揀氣缸、升降托架、導向輪組、減速馬達、快速光輥；所述廢料分揀氣缸安裝在升降托架的底部，實現(xiàn)升降托架的起落，導向輪組布置在升降托架底部的兩側(cè)，減速馬達和快速光輥安裝在升降托架上，減速馬達通過帶傳動實現(xiàn)快速光輥的轉(zhuǎn)動；所述廢料分揀機構位于鏈條輸送機構末端側(cè)，所述升降托架沿系統(tǒng)橫向的中心與輸送輥道沿系統(tǒng)橫向的中心在系統(tǒng)縱向的距離為:角鋼垛最大寬度的10倍；所述角鋼擒縱計數(shù)機構在系統(tǒng)的縱向上的位置是:位于所述輸送輥道與所述廢料分揀機構之間；所述多組正碼擋鋼機構包括氣缸支座、正碼擋鋼氣缸、導套支座、導套、擋鋼導柱和安裝支架；所述擋鋼導柱與正碼擋鋼氣缸相聯(lián)實現(xiàn)伸縮運動，導套支座安裝在安裝支架上，正碼擋鋼氣缸安裝在與地腳螺栓固聯(lián)的氣缸支座上；多組正碼擋鋼機構的布局是:與鏈條輸送機構中的多組輸送鏈傳動組件一一對應、且擋鋼導柱的中心與所述鏈條輸送機構中串聯(lián)后的鏈條輸送傳動軸的中心之間的距離為A ;在所述多組正碼擋鋼機構中，間隔布置的兩個安裝支架上安裝有與所述擋鋼導柱并列的正碼傳感器；所述正碼執(zhí)行機構包括橫梁，所述橫梁的兩側(cè)分別布置有與地基固定的導軌支座，所述導軌支座的跨度中心與所述鏈條輸送機構中串聯(lián)后的鏈條輸送傳動軸的中心重合；所述導軌支座上設有導軌，所述橫梁的兩端分別設有行走小車，從而實現(xiàn)所述橫梁在導軌上往復運動；所述橫梁的兩側(cè)分別安裝有正碼電液伺服推桿，所述橫梁通過多個導柱連接有升降吊梁，所述正碼電液伺服推桿帶動升降吊梁上下移動；所述升降吊梁的底部設有多個正碼電磁鐵；所述橫梁和導軌支座上均分別設有行程控制開關；所述多組反碼擋鋼機構包括通過地腳螺栓安裝在地基上的反碼擋鋼支架，所述反碼擋鋼支架上設有反碼擋塊；多組反碼擋鋼機構的布局是:與鏈條輸送機構中的多組輸送鏈傳動組件對應、且布置在鏈條輸送機構沿系統(tǒng)縱向的末端處；在所述多組反碼擋鋼機構中，間隔布置的兩個反碼擋鋼支架上安裝有與所述反碼擋塊并列的反碼傳感器；所述反碼執(zhí)行機構包括兩個底座和兩個齒輪箱支座，在系統(tǒng)橫向兩側(cè)各有一個底座和一個齒輪箱支座；每個底座設有一個反碼電液伺服推桿；所述齒輪箱支座設有齒輪箱，所述齒輪箱的輸入軸上設有搖柄，所述齒輪箱的輸出端通過凸緣聯(lián)軸器串聯(lián)有多個轉(zhuǎn)軸，每個轉(zhuǎn)軸上均分別設有兩個翻轉(zhuǎn)電磁鐵；反碼電液伺服推桿帶動搖柄擺動，實現(xiàn)轉(zhuǎn)軸上翻轉(zhuǎn)電磁鐵的180。翻轉(zhuǎn)；在所述多組正碼擋鋼機構布局中的距離A大于或等于所述翻轉(zhuǎn)電磁鐵的翻轉(zhuǎn)半徑；所述反碼執(zhí)行機構中、在串聯(lián)后的轉(zhuǎn)軸上且位于系統(tǒng)橫向的一端安裝有電氣抱閘機構；其中一個齒輪箱支座上安裝有兩個反碼位置傳感器，用以檢測翻轉(zhuǎn)電磁鐵是否到達翻轉(zhuǎn)的起始和結束位置；所述反碼執(zhí)行機構中的轉(zhuǎn)軸與所述鏈條輸送機構的鏈條輸送傳動軸平行、兩者之間的距離小于翻轉(zhuǎn)電磁鐵翻轉(zhuǎn)半徑的1/3 ;所述伺服升降平臺包括與地基相連的升降機支座，所述升降機支座上設有多組升降料架組件，所述升降料架組件包括設置在絲杠升降機上的料架臺，所述料架臺的兩側(cè)設有導柱，所述導柱通過導套導向，所述導套安裝在一導套支座上；多組升降料架組件中，所有絲杠升降機的輸入軸與一 T型轉(zhuǎn)向箱的輸出軸通過伺服升降平臺傳動軸串聯(lián)；所述T型轉(zhuǎn)向箱的輸入軸與一伺服電機相連；所述伺服升降平臺傳動軸與所述反碼執(zhí)行機構中的轉(zhuǎn)軸平行，兩者之間沿系統(tǒng)縱向的距離為翻轉(zhuǎn)電磁鐵翻轉(zhuǎn)半徑的2/3 ;多組升降料架組件中的其中一個升降料架組件的料架臺的側(cè)面沿垂直方向布置三個接近開關，實現(xiàn)料架臺的上、下限位和零點標定；所述拖鋼輸出機構包括電機、減速機和多組拖鋼鏈臺架，多組拖鋼鏈臺架并列布置在系統(tǒng)縱向的末端、且位于伺服升降平臺各升降料架組件的間隔中；所述電機通過帶傳動驅(qū)動減速機的輸入端，減速機的輸出端通過滾子鏈聯(lián)軸器和拖鋼鏈臺架聯(lián)結軸將多組拖鋼鏈臺架串聯(lián)；各組拖鋼鏈臺架通過軸承座支座與地基固聯(lián)；在所述拖鋼輸出鋼機構中，在間隔布置的兩個拖鋼鏈臺架的末端安裝有拖鋼傳感器；所述垛型對齊機構包括底座、支架、直線導軌、氣缸、對齊推板，所述支架與反碼執(zhí)行機構中的位于所述柔性擋鋼機構同側(cè)的齒輪箱支座固聯(lián)，所述底座固定在所述支架上，氣缸與直線導軌安裝在底座上，對齊推板安裝在直線導軌上、并與氣缸的推桿聯(lián)接，氣缸推桿帶動對齊推板往復移動，實現(xiàn)每碼一層角鋼，對齊推板頂出實現(xiàn)層間對齊和層中每根角鋼的對齊。
[0007]本發(fā)明提出的一種角鋼柔性自動碼垛方法是利用上述角鋼柔性自動碼垛系統(tǒng)，并包括以下步驟:
[0008]步驟一、工作開始時，系統(tǒng)中的各機構復位到初始位置，根據(jù)垛型要求判斷是執(zhí)行正碼還是執(zhí)行反碼；若執(zhí)行正碼，則所述正碼擋鋼機構中的擋鋼導柱保持復位抬起狀態(tài)；若執(zhí)行反碼，則所述正碼擋鋼機構中的擋鋼導柱落下；
[0009]步驟二、欲碼垛的角鋼經(jīng)校直后輸送到輸送輥道，在慣性和輸送輥道的輸送作用下角鋼沖向柔性擋鋼機構，在柔性擋鋼機構中的擋鋼板擋住角鋼的同時，所述輸送輥道中的多個輥道螺旋輥將角鋼帶出輸送輥道進入鏈條輸送機構上，所述鏈條輸送機構和偏心對齊機構使角鋼間歇地頂向偏心對齊機構的固定擋板的同時，并由鏈條輸送機構的平板輸送鏈移向角鋼擒縱計數(shù)機構；
[0010]步驟三、所述角鋼擒縱計數(shù)機構將鏈條輸送機構送來的角鋼擋住并沿系統(tǒng)縱向?qū)R，當需要正碼操作時，控制角鋼擒縱計數(shù)機構根據(jù)正碼層角鋼根數(shù)NI放過角鋼，當需要反碼操作時根據(jù)反碼層角鋼根數(shù)N2放過角鋼，所述反碼層根數(shù)N2比正碼層根數(shù)NI少一根角鋼；每達到放過角鋼根數(shù)要求時，角鋼擒縱計數(shù)機構停止工作并擋住后續(xù)輸送過來的角鋼；其中:
[0011]正碼操作過程是:多組正碼擋鋼機構中的擋鋼導柱復位抬起擋住來料，并利用與所述擋鋼導柱并列的正碼傳感器來判定正碼層的角鋼是否到位；如果檢測到正碼層角鋼到位時，正碼執(zhí)行機構的正碼電液伺服推桿推動升降吊梁下降，使正碼電磁鐵與角鋼接觸并得電勵磁，正碼電磁鐵吸住角鋼后升降吊梁在正碼電液伺服推桿的驅(qū)動下抬起，行走小車帶動橫梁向伺服升降平臺的方向移動，將角鋼送至伺服升降平臺的上方，此時升降吊梁在正碼電液伺服推桿的驅(qū)動下帶著正碼電磁鐵上的角鋼下降到伺服升降平臺中料架臺上方，正碼電磁鐵上的角鋼和料架臺的距離為角鋼高度的1.5倍；此時，正碼電