一种细长杆件自动堆码打包装置及打包方法与流程

本发明涉及自动包装技术，具体涉及一种细长杆件自动堆码打包装置及打包方法。

背景技术：

板翅式换热器的主要组成部件为板束，板束工件由上板、翅片和下板经真空钎焊焊接而成，是一种典型的细长杆件。此种细长杆件截面为矩形，长度较长，质量轻，运输中易受外力而变形。为了便于此种细长杆件的包装及运输，需要将板束件进行有序堆码、打包，目前板束件的堆码、打包主要有人工堆码、人工打包和人工堆码、自动打包两大类。人工堆码操作繁琐，作业效率较低，且打包不够整齐，影响运输效率。现有自动打包设备多应用于外形尺寸较大，且已摆放整齐的工件，对于板束类的细长杆件，现有自动打包设备不能较好满足其使用要求。

为实现对板束类细长杆件的自动堆码与包装作业，需要一种装置既可对此类细长杆件进行自动堆码，又可在堆码结束后进行自动包装作业，保证堆码有序，包装质量可靠的要求。最新的自动堆码机构如专利zl201810156986.x一种横向堆码机所述，抓取机构将成块的板材抓取并码垛，通过竖向移动机构实现竖直平面的上下移动，通过横向移动机构实现在水平面上的移动。该装置可实现对大尺寸板材的自动堆码，对板束类的细长杆件无法完成堆码作业，且此装置完成堆码后无法对工件进行打包。

技术实现要素：

发明目的：本发明目的是提供一种细长杆件自动堆码打包装置及打包方法，解决了人工堆码、人工打包板束类细长杆件作业效率低、打包质量不可靠的问题，实现对板束类细长杆件堆码、打包等后处理工序的自动化需求。

技术方案：本发明一种细长杆件自动堆码打包装置，包括安装柜，所述安装柜上自左往右分别装有用于将板束件移送到堆垛打包工位的输送装置、打包所用的拉膜装置、板束件的堆垛装置和用于将打包的板束件移出的输出装置，安装柜的上方通过螺钉固定安装有承载架，所述承载架上安装有平移装置，所述平移装置用于将输送装置上的板束件移送到堆垛装置，所述堆垛装置包括板束顶端面顶升机构、板束顶端面对齐机构、板束水平对齐机构、板束压紧机构和翻转机构，所述板束顶端面顶升机构、板束顶端面对齐机构、板束水平对齐机构和板束压紧机构用于将堆垛的板束件进行六个自由度的定位和固定，所述翻转机构用于将堆垛的板束件进行旋转，所述打包所用的拉膜装置用于将旋转中堆垛的板束件进行打包，承载架上的平移装置还将打包后的板束件移送到输出装置。

进一步的，所述输送装置包括第一载料台，所述第一载料台上设有同步带，所述同步带位于安装柜一端的端部两侧分别安装有夹紧气缸底座，所述夹紧气缸底座上设有水平布置的夹紧气缸，所述夹紧气缸的伸缩杆端部与夹紧气缸推板固定连接，同步带靠近安装柜一端所在的第一载料台上设有行程开关。

进一步的，所述平移装置包括安装在承载架上的平移导轨和皮带线性模组，所述平移导轨的平移滑块上和皮带线性模组的滑动块上均通过螺钉与夹爪安装座固定连接，平移滑块在皮带线性模组的驱动下带动夹爪安装座在承载架上进行水平移动；所述夹爪安装座的一侧安装有吸盘直线模组，所述吸盘直线模组上的滑动块通过电机驱动进行竖直移动，吸盘直线模组上的滑动块与吸盘连接板固定连接，所述吸盘连接板通过连杆与吸盘安装板连接，所述吸盘安装板的下端安装有吸盘；所述夹爪安装座的另一侧安装有夹取气缸，所述夹取气缸的伸缩杆端部设有两组对称设置的夹板气动手指，所述夹板气动手指的手指端通过螺栓与夹板相连接。夹板在夹板气动手指作用下对堆垛好的板束件进行夹取，在夹取气缸作用下进行竖直抬升，在皮带线性模组作用下进行水平输送。

进一步的，所述拉膜装置包括安装在安装柜上的薄膜夹取气缸底座和拉膜底座，所述薄膜夹取气缸底座上安装有薄膜夹取气缸，所述薄膜夹取气缸的伸缩杆端部设有夹取气动手指，所述夹取气动手指的端部安装有气动手指凹形夹板；所述拉膜底座上安装有拉伸膜滚筒和一对上下设置的辊筒，所述拉伸膜滚筒上设有薄膜，拉膜底座的一侧设有供薄膜穿过的薄膜隔板，所述辊筒位于拉伸膜滚筒和薄膜隔板之间，所述薄膜隔板所在的拉膜底座的一侧顶部固定安装有切割气缸，所述切割气缸的伸缩杆端部设有刀片切割挡板，所述刀片切割挡板下方的安装柜上安装有刀片，刀片切割挡板在切割气缸的驱动下运动，将从一对辊筒中间和薄膜隔板内部穿过的薄膜在刀片的作用下被切断。

进一步的，所述堆垛装置与拉膜装置垂直设置，堆垛装置中的板束顶端面顶升机构包括竖直固定安装在安装柜上的顶升气缸滑轨底座和顶升气缸，所述顶升气缸的伸缩杆端部与顶升气缸底板的一端固定连接，所述顶升气缸底板的另一端与顶升气缸滑轨底座上的顶升气缸滑块固定连接，顶升气缸底板在顶升气缸的驱动下运动，将板束件提升到与翻转机构相同的高度。

进一步的，所述堆垛装置中的板束顶端面对齐机构包括安装在安装柜上的两组对称设置的对齐滑轨和对齐气缸底座，所述对齐气缸底座上螺栓连接板束顶端面对齐气缸，两组对称设置的对齐滑轨上均设有对齐滑块，两组对齐滑块通过螺栓与对齐滑块连接件连接，对齐滑块连接件上固定安装有竖直设置的对齐板安装座，所述对齐板安装座上设有旋转轴，所述旋转轴通过轴承座与板束顶端面对齐板连接，所述板束顶端面对齐气缸的伸缩杆端部与对齐板安装座的底部固定连接。

进一步的，所述堆垛装置中的翻转机构包括l型的翻转固定板，所述翻转固定板的水平边通过螺栓固定连接有竖直设置且与板束顶端面对齐板相对的竖直对齐板，所述竖直对齐板通过连接座与翻转旋转轴固定连接，所述翻转旋转轴通过翻转轴承座进行悬臂支撑，翻转旋转轴上设有皮带从动轮，所述皮带从动轮与翻转张紧机构通过皮带连接，所述翻转张紧机构包括固定在安装柜上的张紧安装底座，所述张紧安装底座上设有电机安装座，所述电机安装座通过螺栓固定连接有旋转步进电机和主动轮轴承座，所述主动轮轴承座之间设有皮带主动轮，所述皮带主动轮的一端通过联轴器与旋转步进电机连接。

进一步的，所述堆垛装置中的板束水平对齐机构包括与l型的翻转固定板竖直边相对应的水平对齐气缸，所述水平对齐气缸通过气缸固定直角架与翻转固定板固定连接，水平对齐气缸的伸缩杆端部固定连接有水平对齐推板；所述板束压紧机构包括固定在翻转固定板上的旋转气缸，所述旋转气缸的顶端设有旋转气缸压板；所述输出装置为包括第二载料台，所述第二载料台上设有将打包的板束件移出的输出带。

一种细长杆件自动堆码打包方法，包括以下步骤：

(1)将板束件经由输送装置运输至堆垛打包工位：首先，板束件在同步带的作用下向堆垛工位传输，板束件触碰到行程开关时，同步带停止运动，此时位于第一载料台上的夹紧气缸驱动夹紧气缸推板将分散的板束件向中间聚拢，完成堆垛吸取工位的准备工作；

(2)平移装置运行到指定位置后，用吸盘对板束件进行吸取后运输到翻转固定板处，取消吸盘力将板束件放到翻转固定板上：首先，平移滑块在皮带线性模组的驱动下带动夹爪安装座在承载架上进行水平移动至堆垛吸取工位的初始位置，电机驱动吸盘直线模组的滑动块带动吸盘进行竖直下移，吸盘吸取板束件后在吸盘直线模组驱动下竖直提升，然后在皮带线性模组作用下进行水平输送到翻转固定板的上方，被相关行程开光检测后，吸盘放下板束件；

(3)堆垛装置对翻转固定板上的板束件进行堆垛：首先板束顶端面顶升机构中的凹形顶升气缸底板在顶升气缸的驱动下，在顶升气缸滑轨底座上的顶升气缸滑块上将板束件提升到与翻转固定板相同的高度；其次，板束水平对齐机构中的水平对齐气缸的伸缩杆端部固定连接的水平对齐推板在水平对齐气缸驱动下使板束件向翻转固定板的竖直边方向移动，进行对齐；最后，在板束顶端面对齐机构中的板束顶端面对齐气缸的推动下，对齐板安装座带动其上的板束顶端面对齐板在对齐滑轨上移动，使板束顶端面对齐板带动板束件进行对齐，在每层堆垛完成后，将板束顶端面对齐气缸和水平对齐气缸撤回到初始位置；

(4)再重复步骤(1)、(2)、(3)，当翻转固定板上的板束件达到2层后，薄膜夹取气缸伸出，薄膜夹取气缸伸缩杆端部的夹取气动手指上的气动手指凹形夹板夹取到薄膜隔板间的薄膜后，薄膜夹取气缸退回到原位；

(5)依次重复步骤(1)、(2)、(3)，直至设定的板束件层数全部码放后，最后一次的板束顶端面对齐气缸和水平对齐气缸不再撤回到初始位置，堆垛装置中的板束压紧机构中的旋转气缸工作，使得旋转气缸压板对板束件进行约束；

(6)堆垛装置中的翻转机构带动堆垛完成的板束件进行旋转，从而使薄膜夹取气缸上的薄膜对堆垛好的板束件进行打包：旋转步进电机驱动翻转旋转轴和与之固定的整个翻转机构及被固定的板束件一起旋转，薄膜夹取气缸上的薄膜对旋转的板束件进行缠绕打包；

(7)打包完成，对薄膜进行切割后，板束顶端面对齐气缸和水平对齐气缸撤回到初始位置，夹取气缸的夹板气动手指对打包好的板束件进行夹取运输：首先，拉膜装置上的切割气缸驱动刀片切割挡板下压，使在薄膜隔板内部穿过的薄膜在刀片的作用下被切割；然后，将板束顶端面对齐气缸和水平对齐气缸撤回到初始位置；最后，夹板在夹板气动手指作用下对堆垛好的板束进行夹取，在夹取气缸作用下进行竖直抬升，在皮带线性模组作用下进行水平输送至输出装置中的输出带将打包的板束件移出。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

本发明采用了平移装置和堆垛装置，能够根据预设要求对板束件进行堆码，使得堆码过程自动化，减少劳动力，降低生产成本，提高生产效率；采用工件旋转，薄膜随动的方式；拉膜装置可在打包结束后自动裁切薄膜，打包效率高，打包质量可靠；平移装置，可自动将打包好的工件搬运至后续的输出装置，使得整个堆码、打包全程自动化，大大提高了板束包装的效率。

附图说明

图1为板束件结构示意图；

图2为本发明俯视图；

图3为本发明主视图；

图4为输送装置俯视图；

图5为平移装置结构示意图；

图6为拉膜装置结构示意图；

图7为拉膜装置剖面图；

图8为堆垛装置俯视图；

图9为板束顶端面顶升机构主视图；

图10为板束顶端面对齐机构结构示意图；

图11为翻转机构结构示意图；

图12为翻转张紧机构俯视图。

具体实施例

下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述：

如图1所示，为板束件107结构示意图；

如图2和图3所示，本发明一种细长杆件自动堆码打包装置，包括安装柜3，安装柜3上自左往右分别装有用于将板束件107移送到堆垛打包工位的输送装置1、打包所用的拉膜装置5、板束件107的堆垛装置6和用于将打包的板束件107移出的输出装置7，安装柜3的上方通过螺钉固定安装有承载架2，承载架2上安装有平移装置4，平移装置4用于将输送装置1上的板束件107移送到堆垛装置6，堆垛装置6包括板束顶端面顶升机构61、板束顶端面对齐机构62、板束水平对齐机构65、板束压紧机构66和翻转机构63，板束顶端面顶升机构61、板束顶端面对齐机构62、板束水平对齐机构65和板束压紧机构66用于将堆垛的板束件107进行六个自由度的定位和固定，即x、y、z三个方向定位和固定，翻转机构63用于将堆垛的板束件107进行旋转，打包所用的拉膜装置5用于将旋转中堆垛的板束件107进行打包，承载架2上的平移装置4还将打包后的板束件107移送到输出装置7；

如图4所示，输送装置1包括第一载料台101，第一载料台101上设有同步带102，同步带102位于安装柜3一端的端部两侧分别安装有夹紧气缸底座103，夹紧气缸底座103上设有水平布置的夹紧气缸104，夹紧气缸104的伸缩杆端部与夹紧气缸推板105固定连接，同步带102靠近安装柜3一端所在的第一载料台101上设有行程开关106；

如图5所示，平移装置4包括安装在承载架2上的平移导轨401和皮带线性模组412，平移导轨401的平移滑块402上和皮带线性模组412的滑动块上均通过螺钉与夹爪安装座403固定连接，平移滑块402在皮带线性模组412的驱动下带动夹爪安装座403在承载架2上进行水平移动；夹爪安装座403的一侧安装有吸盘直线模组404，吸盘直线模组404上的滑动块通过电机驱动进行竖直移动，吸盘直线模组404上的滑动块与吸盘连接板405固定连接，吸盘连接板405通过连杆406与吸盘安装板407连接，吸盘安装板407的下端安装有吸盘408，吸盘408吸取板束件107，在吸盘直线模组404驱动下竖直提升，在皮带线性模组412作用下进行水平输送；夹爪安装座403的另一侧安装有夹取气缸409，夹取气缸409的伸缩杆端部设有两组对称设置的夹板气动手指410，夹板气动手指410的手指端通过螺栓与夹板411相连接，夹板411在夹板气动手指410作用下对堆垛好的板束件107进行夹取，在夹取气缸409作用下进行竖直抬升，在皮带线性模组412作用下进行水平输送；

如图6和图7所示，拉膜装置5包括安装在安装柜3上的薄膜夹取气缸底座501和拉膜底座511，薄膜夹取气缸底座501上安装有薄膜夹取气缸502，薄膜夹取气缸502的伸缩杆端部设有夹取气动手指503，夹取气动手指503的端部安装有气动手指凹形夹板504；拉膜底座511上安装有拉伸膜滚筒509和一对上下设置的辊筒512，拉伸膜滚筒509上设有薄膜510，拉膜底座511的一侧设有供薄膜510穿过的薄膜隔板508，辊筒512位于拉伸膜滚筒509和薄膜隔板508之间，薄膜隔板508所在的拉膜底座511的一侧顶部固定安装有切割气缸507，切割气缸507的伸缩杆端部设有刀片切割挡板506，刀片切割挡板506下方的安装柜3上安装有刀片505，刀片切割挡板506在切割气缸507的驱动下运动，将从一对辊筒512中间和薄膜隔板508内部穿过的薄膜510在刀片505的作用下被切断；

如图8和图9所示，堆垛装置6与拉膜装置5垂直设置，堆垛装置6完成板束件107的6自由度的定位、固定及将堆垛完成后的板束件107进行旋转、打包的功能；针对不同板束长度设置的板束顶端面顶升机构61会根据板束长度进行位置调节，其顶升方向为z方向，堆垛装置6中的板束顶端面顶升机构61包括竖直固定安装在安装柜3上的顶升气缸滑轨底座611和顶升气缸614，顶升气缸614的伸缩杆端部与顶升气缸底板613的一端固定连接，顶升气缸底板613的另一端与顶升气缸滑轨底座611上的顶升气缸滑块612固定连接，顶升气缸底板613在顶升气缸614的驱动下运动，将板束件107提升到与翻转机构63相同的高度；

如图10所示，板束顶端面对齐机构62的对齐方向为x方向，堆垛装置6中的板束顶端面对齐机构62包括安装在安装柜3上的两组对称设置的对齐滑轨627和对齐气缸底座628，对齐气缸底座628上螺栓连接板束顶端面对齐气缸629，两组对称设置的对齐滑轨627上均设有对齐滑块626，两组对齐滑块626通过螺栓与对齐滑块连接件625连接，对齐滑块连接件625上固定安装有竖直设置的对齐板安装座623，对齐板安装座623上设有旋转轴624，旋转轴624通过轴承座622与板束顶端面对齐板621连接，板束顶端面对齐气缸629的伸缩杆端部与对齐板安装座623的底部固定连接；

如图11和图12所示，堆垛装置6中的翻转机构63包括l型的翻转固定板6301，翻转固定板6301的水平边通过螺栓固定连接有竖直设置且与板束顶端面对齐板621相对的竖直对齐板6309，竖直对齐板6309通过连接座与翻转旋转轴6306固定连接，翻转旋转轴6306通过翻转轴承座6307进行悬臂支撑，翻转旋转轴6306上设有皮带从动轮6308，皮带从动轮6308与翻转张紧机构64通过皮带连接，翻转张紧机构64包括固定在安装柜3上的张紧安装底座641，张紧安装底座641上设有电机安装座642，电机安装座642通过螺栓固定连接有旋转步进电机645和主动轮轴承座643，主动轮轴承座643之间设有皮带主动轮648，皮带主动轮648的一端通过联轴器644与旋转步进电机645连接,电机安装座642上还设有张紧座647，张紧座647上的张紧件646通过u形槽和螺栓对皮带的张紧及微调；

如图11所示，板束水平对齐机构65的对齐方向为y方向，堆垛装置6中的板束水平对齐机构65包括与l型的翻转固定板6301竖直边相对应的水平对齐气缸6305，水平对齐气缸6305通过气缸固定直角架与翻转固定板6301固定连接，水平对齐气缸6305的伸缩杆端部固定连接有水平对齐推板6304，水平对齐推板6304在水平对齐气缸6305驱动下对板束件107进行y方向对齐；

板束压紧机构66的压紧方向为z方向，板束压紧机构66包括固定在翻转固定板6301上的旋转气缸6302，旋转气缸6302的顶端设有旋转气缸压板6303；输出装置7为包括第二载料台701，第二载料台701上设有将打包的板束件107移出的输出带702。

一种细长杆件自动堆码打包方法，包括以下步骤：

(1)将板束件107经由输送装置1运输至堆垛打包工位：首先，板束件107在同步带102的作用下向堆垛工位传输，板束件107触碰到行程开关106时，同步带102停止运动，此时位于第一载料台101上的夹紧气缸104驱动夹紧气缸推板105将分散的板束件107向中间聚拢，完成堆垛吸取工位的准备工作；

(2)平移装置4运行到指定位置后，用吸盘408对板束件107进行吸取后运输到翻转固定板6301处，取消吸盘力将板束件107放到翻转固定板6301上：首先，平移滑块402在皮带线性模组412的驱动下带动夹爪安装座403在承载架2上进行水平移动至堆垛吸取工位的初始位置，电机驱动吸盘直线模组404的滑动块带动吸盘408进行竖直下移，吸盘408吸取板束件107后在吸盘直线模组404驱动下竖直提升，然后在皮带线性模组412作用下进行水平输送到翻转固定板6301的上方，被相关行程开光检测后，吸盘408放下板束件107；

(3)堆垛装置6对翻转固定板6301上的板束件107进行堆垛：首先z方向板束顶端面顶升机构61中的凹形顶升气缸底板613在顶升气缸614的驱动下，在顶升气缸滑轨底座611上的顶升气缸滑块612上将板束件107提升到与翻转固定板6301相同的高度；其次，y方向板束水平对齐机构65中的水平对齐气缸6305的伸缩杆端部固定连接的水平对齐推板6304在水平对齐气缸6305驱动下使板束件107向翻转固定板6301的竖直边方向移动，进行y方向对齐；最后，x方向在板束顶端面对齐机构62中的板束顶端面对齐气缸629的推动下，对齐板安装座623带动其上的板束顶端面对齐板621在对齐滑轨627上移动，使板束顶端面对齐板621带动板束件107进行x方向对齐，在每层堆垛完成后，x、y方向的气缸撤回到初始位置即将板束顶端面对齐气缸629和水平对齐气缸6305撤回到初始位置；

(4)再重复步骤(1)、(2)、(3)，当翻转固定板6301上的板束件107达到2层后，薄膜夹取气缸502伸出，薄膜夹取气缸502伸缩杆端部的夹取气动手指503上的气动手指凹形夹板504夹取到薄膜隔板间508的薄膜510后，薄膜夹取气缸502退回到原位；

(5)依次重复步骤(1)、(2)、(3)，直至设定的板束件107层数全部码放后，最后一次的x、y方向的气缸即板束顶端面对齐气缸629和水平对齐气缸6305不再撤回到初始位置，堆垛装置6中z方向上的板束压紧机构66中的旋转气缸6302工作，使得旋转气缸压板6303对板束件107进行z方向约束；

(6)堆垛装置6中的翻转机构63带动堆垛完成的板束件107进行旋转，从而使薄膜夹取气缸502上的薄膜510对堆垛好的板束件107进行打包：旋转步进电机645驱动翻转旋转轴6306和与之固定的整个翻转机构63及被固定的板束件107一起旋转，薄膜夹取气缸502上的薄膜510对旋转的板束件107进行缠绕打包；

(7)打包完成，对薄膜510进行切割后，x、y方向的气缸撤回到初始位置即板束顶端面对齐气缸629和水平对齐气缸6305撤回到初始位置，夹取气缸409的夹板气动手指410对打包好的板束件107进行夹取运输：首先，拉膜装置5上的切割气缸507驱动刀片切割挡板506下压，使在薄膜隔板508内部穿过的薄膜510在刀片505的作用下被切割；然后，将板束顶端面对齐气缸629和水平对齐气缸6305撤回到初始位置；最后，夹板411在夹板气动手指410作用下对堆垛好的板束进行夹取，在夹取气缸409作用下进行竖直抬升，在皮带线性模组412作用下进行水平输送至输出装置7中的输出带702将打包的板束件107移出。