一种型材打包机及其工作方法与流程

1.本发明涉及型材生产设备技术领域，具体涉及一种型材打包机及其工作方法。


背景技术：

2.由于铝型材通常为长条形，因此铝型材在生产车间成型后需要进行装框放置，以便于存放及后续进行的时效处理，传统对于铝型材的叠料装框，通常需要操作人员在储料框上放置隔条形成多个存放空间，并将铝型材放置在存放空间中，此过程需要操作人员人工操作，因此，存在自动化程度低、安全风险大等缺陷。
3.为了解决上述问题，公开号为cn112758648a的专利文献公开了铝型材储料装置，包括装框机、上升平移平台、输送机构、型材储料架，型材储料架放置于输送机构上，输送机构位于装框机的输送终点的一侧，输送机构与上升平移平台平行设置。
4.型材储料架通过多个格条从上至下分为多个储存层，并将型材储料架转运至输送机构上，开始储料时，型材被输送至装框机的第一辊台上并停止在第一辊台上，装框机通过升降将型材输送至指定储存层，上升平移平台的第二辊台插入指定储存层，使第二辊台与格条位于同一水平面；第一辊台将型材送入型材储料架内，由第二辊台接受并将型材停止在格条上，第二辊台从指定储存层撤出；型材储料架的隔条是固定的，不需要移动隔条，使得隔条的损耗减少，而且可以直接进入时效炉，装料、卸料只需装卸铝型材，不需要叠框，避免人工装料叠框、卸叠工作，实现自动化装料、卸料，降低了生产成本并提高了工作效率。
5.在上述文献中，铝型材的移动是通过第一辊台和第二辊台实现的，其中第一辊台、第二辊台均包括辊轴、辊架、移动电机，辊轴装于辊架内，辊架水平排列安装于升降架上，辊架垂直于升降架，在辊轴靠近升降架的端部安装有从动齿轮，移动电机装于升降架的一端，移动电机上装有主动齿轮，主动齿轮与从动齿轮间通过链条串联。由此，移动电机与辊轴之间是通过链条传动连接的，而链条传动的平稳性较差，使得辊轴在转动的过程中会出现振动的现象，振动传递至被移动的铝型材上，导致被移动的铝型材会出现上下跳动，而型材储料架为能存放更多的铝型材，其上下相邻的格条之间的间隙较小，即储存层的上边缘与下边缘之间的距离较小，当被移动的铝型材出现上下跳动时，铝型材会与格条产生碰撞，导致铝型材的表面出现刮痕，影响生产质量，且铝型材难以准确地被移动至指定的储存层中；另外，链条在工作时还会产生冲击和较大噪声, 在型材不稳定的状态，型材平移不平稳时速度过大会导致型材变形和与隔条发生碰撞，当链条出现磨损需及时更换，维护费用较高。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提出一种型材打包机的工作方法，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
7.为实现上述技术目的，本发明技术方案如下：一种型材打包机，包括固定支架、升降机构、升降支架和型材输送机构，所述升降机构设在所述固定支架上，所述升降支架设在所述升降机构的升降端，所述型材输送机构
设在所述升降支架上；所述型材输送机构包括第一传动轴、第二传动轴、第一传动皮带、第二传动皮带、多个第一o型带、多个第二o型带、第一驱动电机、第二驱动电机、多组第一辊轴和多组第二辊轴，多组所述第一辊轴以及多组所述第二辊轴依次前后平行设置在所述升降支架上所述第一传动轴与所述第一辊轴垂直设置；所述第一传动轴设置在所述升降支架上，所述第一驱动电机通过所述第一传动皮带与所述第一传动轴传动配合，所述第一辊轴的轴端转动连接于所述升降支架，每个所述第一辊轴上均设有第一从动带轮，所述第一传动轴上设有多个第一主动带轮，所述第一o型带与所述第一主动带轮及所述第一从动带轮配合；所述第二传动轴与所述第二辊轴垂直设置，所述第二传动轴设置在所述升降支架上，所述第二驱动电机通过所述第二传动皮带与所述第二传动轴传动配合，所述第二辊轴的轴端转动连接于所述升降支架，每个所述第二辊轴上均设有第二从动带轮，所述第二传动轴上设有多个第二主动带轮，所述第二o型带与所述第二主动带轮及所述第二从动带轮配合。
8.优选的，还包括挡料机构，所述挡料机构包括挡料气缸、摆动支架、挡料轴和挡料板，所述挡料气缸设在所述升降支架的一端，所述挡料气缸的伸缩端连接于所述摆动支架的一端，所述摆动支架的一侧与所述挡料轴连接，所述挡料板设在所述挡料轴的外侧。
9.优选的，所述升降机构包括升降电机、齿轮箱、升降转轴、第三传动皮带、滑轨和滑块，所述齿轮箱设在所述固定支架的顶部，所述升降转轴与所述齿轮箱的输出端连接，所述升降转轴的端部设有第一升降带轮，所述固定支架的底部设有第二升降带轮，所述第三传动皮带与所述第一升降带轮及所述第二升降带轮配合；所述滑轨竖直设置在所述固定支架上，所述滑块设在所述升降支架上，所述滑块与所述滑轨滑动配合。
10.一种型材打包机的工作方法，所述方法包括以下步骤：步骤1，加载型材参数，剔除不符合长度下限的型材；步骤2，把型材装载至型材输送机构；步骤3，型材进入辊轴，检测辊轴的速度，获得稳定状态；步骤4，根据稳定状态调节驱动电机速度。
11.进一步地，在步骤1中，加载型材参数的子步骤为：型材参数包括型材的长度l1，装框机可以装载型材的长度下限为lmin，辊轴间距为gap，其中lmin＞3
×
gap；剔除不符合长度下限的型材。
12.进一步地，在步骤3中，型材进入辊轴，检测辊轴的速度，获得稳定状态的子步骤为：令装载辊轴为与型材有接触的辊轴，计算每个装载辊轴的滑动平衡度stb为：stb=|(vmax-vmin)+(v
h-v0)|/v
x
,式中，stb为装载辊轴的滑动平衡度，v
x
为第x个装载辊轴的速度，vh为最接近型材的头部且与型材没有接触的辊轴的速度，如果不存在最接近型材的头部且与型材没有接触的辊轴则vh取v
x
的值，所有装载辊轴中速度最大值为vmax和最小值为vmin；v0为当前型材进入第一个辊轴时，第一个辊轴的速度；其中，x为装载辊轴的序号；计算所有装载辊轴的滑动平衡度，如果存在2个或以上装载辊轴的滑动平衡度stb
大于1或大于所有装载辊轴的stb的均值则将稳定状态设置为不稳定，否则将稳定状态设置为稳定。
13.通过获取各个装载辊轴的滑动平衡度能够确定型材的在运动在是否保持稳定，滑动平衡度是能够的指示出型材在多个装载辊轴上按一定速度运行时的稳定性指标，从而调节辊轴的运动速度。
14.进一步地，在步骤4中，根据稳定状态调节驱动电机速度的子步骤为：如果稳定状态为不稳定，减慢驱动电机的速度一个步进step(v)，如果稳定状态为稳定，加快驱动电机的速度一个步进step(v)，如果驱动电机的速度已经达到上限或下限则不改变速度。
15.其中，step(v)为驱动电机的速度最小的调节步进（即每次调节电机的速度变化值），step(v)一般取驱动电机的速度的5%到10%。
16.记录当前型材到达挡料机构时驱动电机的速度，以此速度为装载同规格型材时的驱动电机的速度。
17.所述驱动电机包括第一驱动电机和第二驱动电机，第一驱动电机和第二驱动电机调整速度时是同时调整速度。
18.所述辊轴包括所有第一辊轴和第二辊轴。
19.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：第一驱动电机与多组第一辊轴之间以及第二驱动电机与多组第二辊轴之间的传动配合均通过o型带实现，利用o型带传动平稳的特性，使得第一辊轴及第二辊轴转动时无机械振动及噪音产生，有效地避免了振动传递至被移动的型材条上，使得型材条能够准确地被移动至指定的储存层，同时避免了型材与隔条产生碰撞，保证型材条表面的质量，且o型带价格低廉，维护费用较低。另外，通过设置第一驱动电机和第二驱动电机对多组第一辊轴和多组第二辊轴的驱动，通过控制第一驱动电机和第二驱动电机的转速，实现对型材条在第一辊轴和第二辊轴上的移动速度进行控制。
20.通过对辊轴的转速监控，得到型材稳定状态，在型材平移不平稳时降低速度，避免型材变形和与隔条发生碰撞，在型材平移平稳时提高速度，以获得更高的效率。
附图说明
21.图1是本发明其中一个实施例的整体结构示意图；图2是图1中a部位的局部放大图；图3是图1中b部位的局部放大图；图4是图1中c部位的局部放大图；图5是本发明其中一个实施例对型材条装框时的示意图；图6为本发明提供的一种型材打包机的工作方法的流程图。
22.其中：固定支架21、升降支架22、第一驱动电机111、第二驱动电机121、第一辊轴112、第二辊轴122、第一传动轴113、第二传动轴123、第一o型带114、第二o型带124、第一主动带轮115、第一从动带轮116、第二主动带轮125、第二从动带轮126、挡料机构4、挡料气缸41、摆动支架42、挡料轴43、挡料板44、升降电机31、齿轮箱32、升降转轴33、第三传动皮带34、滑轨35、型材储料框5、框架51、隔条52、存储空间53、型材条6。
具体实施方式
23.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详尽说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
24.同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明上述内容做出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围内的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。
25.本实施例的一种型材打包机，参考附图1、图2和图3，包括固定支架21、升降机构、升降支架22和型材输送机构，升降机构设在固定支架21上，升降支架22设在升降机构的升降端，型材输送机构设在升降支架22上；型材输送机构包括第一驱动电机111、第二驱动电机121、多组第一辊轴112和多组第二辊轴122，多组第一辊轴112以及多组第二辊轴122依次前后平行设置在升降支架22上，第一驱动电机111与多组第一辊轴112之间分别通过第一o型带114传动配合，第二驱动电机121与多组第二辊轴122之间分别通过第二o型带124传动配合。
26.本实施例中第一驱动电机111与多组第一辊轴112之间以及第二驱动电机121与多组第二辊轴122之间的传动配合均通过o型带（o型带为第一o型带114或者第二o型带124）实现。
27.与现有的链轮传动相比，o型带具备传动平稳的特性，使得第一辊轴112及第二辊轴122转动时无机械振动及噪音产生，有效地避免了振动传递至被移动的型材条6上，使得型材条6能够准确地被移动至指定的储存层，同时避免了铝型与隔条52产生碰撞，保证型材条6表面的质量；另外，o型带的价格相较链条低廉，从而降低了维护费用。
28.进一步的，型材输送机构还包括第一传动轴113、第二传动轴123、第一传动皮带、第二传动皮带、多个第一o型带114和多个第二o型带124；第一传动轴113与第一辊轴112垂直设置，第一传动轴113通过轴承座设置在升降支架22上，第一驱动电机111通过第一传动皮带与第一传动轴113传动配合，第一辊轴112的轴端转动连接于升降支架22，每个第一辊轴112上均设有第一从动带轮116，第一传动轴113上设有多个第一主动带轮115，第一o型带114与第一主动带轮115及第一从动带轮116配合；其中，第一主动带轮115和第一从动带轮116的外侧均设有能够与第一o型带114相配合的圆弧槽。利用第一o型带114具有的优良弹性，使得第一o型带114能够与第一主动带轮115和第一从动带轮116的圆弧槽紧密接触，由此使得第一传动轴113与第一辊轴112之间的传动相当平稳。通过第一传动轴113与第一辊轴112的垂直设置，并通过第一o型带114带动轴线在空间上不相交的第一主动带轮115与第一从动带轮116进行动力传递，实现了通过第一驱动电机111对第一传动轴113的驱动，即可带动多组第一辊轴112转动。
29.第二传动轴123与第二辊轴122垂直设置，第二传动轴123通过轴承座设置在升降支架22上，并位于第一传动轴113的延长线上，第二驱动电机121通过第二传动皮带与第二传动轴123传动配合，第二辊轴122的轴端转动连接于升降支架22，每个第二辊轴122上均设有第二从动带轮126，第二传动轴123上设有多个第二主动带轮125，第二o型带124与第二主
动带轮125及第二从动带轮126配合；其中，第二主动带轮125和第二从动带轮126的外侧均设有能够与第二o型带124相配合的圆弧槽。利用第二o型带124具有的优良弹性，使得第二o型带124能够与第二主动带轮125和第二从动带轮126的圆弧槽紧密接触，由此使得第二传动轴123与第二辊轴122之间的传动相当平稳。通过第二传动轴123与第二辊轴122的垂直设置，并通过第二o型带124带动轴线在空间上不相交的第二主动带轮125与第二从动带轮126进行动力传递，实现了通过第二驱动电机121对第二传动轴123的驱动，即可带动多组第二辊轴122转动。
30.优选的，参考附图4，还包括挡料机构4，挡料机构4包括挡料气缸41、摆动支架42、挡料轴43和挡料板44，挡料气缸41设在升降支架22的一端，挡料气缸41的伸缩端连接于摆动支架42的一端，摆动支架42的一侧与挡料轴43连接，挡料板44设在挡料轴43的外侧。通过设置挡料机构4，实现对型材条6移动的定位，使得型材条6能够被输送至储料架上指定的位置处。
31.优选的，升降机构包括升降电机31、齿轮箱32、升降转轴33、第三传动皮带34、滑轨35和滑块，齿轮箱32设在固定支架21的顶部，升降转轴33与齿轮箱32的输出端连接，升降转轴33的端部设有第一升降带轮，固定支架21的底部设有第二升降带轮，第三传动皮带34与第一升降带轮及第二升降带轮配合；滑轨35竖直设置在固定支架21上，滑块设在升降支架22上，滑块与滑轨35滑动配合。通过升降电机31对第三传动皮带34的驱动，从而带动升降支架22的升降；参考附图5，型材储料框5包括前后设置的多个框架51，每个框架51上均设有上下设置有多个隔条52，隔条52之间形成用于存放型材条6的存储空间53。由此，往型材储料框5中存放型材条6时，每组第一辊轴112或第二辊轴122设置前后相邻框架51之间，通过升降机构对升降支架22高度的调节即可将型材输送至指定储存层。
32.以下示例性地说明本发明提供的一种型材打包机的工作方法。
33.如图6所示为一种型材打包机的工作方法的流程图，下面结合图6来阐述根据本发明的实施方式的一种型材打包机的工作方法，所述方法包括以下步骤：一种型材打包机的工作方法，所述方法包括以下步骤：步骤1，加载型材参数，剔除不符合长度下限的型材；步骤2，把型材装载至型材输送机构；步骤3，型材进入辊轴，检测辊轴的速度，获得稳定状态；步骤4，根据稳定状态调节驱动电机速度。
34.进一步地，在步骤1中，加载型材参数的子步骤为：型材参数包括长度l1，装框机可以装载型材的长度下限为lmin，辊轴间距为gap，其中lmin＞3
×
gap，剔除不符合长度下限的型材。
35.进一步地，在步骤3中，型材进入辊轴，检测辊轴的速度，获得稳定状态的子步骤为：令装载辊轴为与型材有接触的辊轴，计算每个装载辊轴的滑动平衡度stb为：stb=abs((vmax-vmin)+(v
h-v0))/v
x
,式中，stb为装载辊轴的滑动平衡度，v
x
为第x个装载辊轴的速度，vh为最接近型材的头部且与型材没有接触的辊轴的速度，如果不存在最接近型材的头部且与型材没有接触的辊轴则vh取v
x
的值，所有装载辊轴中速度最大值为vmax和最小值为vmin，v0为当前型材进
入第一个辊轴时（即当前型材与第一个辊轴接触），第一个辊轴的速度；其中，x为装载辊轴的序号；abs()为取绝对值；型材的头部指沿着型材的移动方向，型材的两端中位于前面的一端为型材的头部。
36.计算所有装载辊轴的滑动平衡度，如果存在2个或以上装载辊轴的滑动平衡度stb大于1或大于所有装载辊轴的stb的均值则将稳定状态设置为不稳定，否则将稳定状态设置为稳定。
37.通过获取各个装载辊轴的滑动平衡度能够确定型材在运动时是否保持稳定，滑动平衡度是能够的指示出型材在多个装载辊轴上按一定速度运行时的稳定性指标，从而调节装载辊轴的运动速度。
38.上述方案在型材长度超长时会出现滑动平衡度不准确的问题，因为仅以装载辊轴的速度为参考，为了解决该问题并且进一步地提高型材在装载辊轴的动稳定性的判断，本发明提供一个更加优选的方案，所述方法如下：优选地，步骤3中，型材进入辊轴，检测装载辊轴的速度，获得稳定状态的子步骤为：从型材开始与3个或以上的辊轴接触开始监测滑动平衡度，检测间隔为gap/l1；限定l2小于或等于l1，当l2等于l1时表明型材已全部进入型材打包机的辊轴，此时不再需要判断各个装载辊轴的滑动平衡度，稳定状态设置为稳定；当l2小于l1时，令装载辊轴为与型材有接触的辊轴，计算每个装载辊轴的滑动平衡度stb：，式中，stb为装载辊轴的滑动平衡度，l1为型材长度，l2为型材移动的行程，即型材进入打包机首次与辊轴接触后移动的距离，v1为第一个装载辊轴的速度，第一个装载辊轴即型材进入打包机首次接触的辊轴，y为与当前型材接触的装载辊轴数量，即当前型材与y个装载辊轴接触；v
x
为第x个装载辊轴的速度，vh即最接近型材的头部且与型材没有接触的辊轴的速度，如果不存在最接近型材的头部且与型材没有接触的辊轴则vh取v
x
的值，mid(v)为与型材有接触的各个装载辊轴的速度的中值；优选地，如果型材当前与偶数个装载辊轴接触则mid(v)取第一个装载辊轴与最接近型材的头部且与型材有接触的装载辊轴的速度的平均值（当辊轴数量为偶数接触时，型材比较稳定，所以只取两个装载辊轴的转速用于计算即可，提高辊轴实时计算控制的速度），round()为向上取整函数，gap为辊轴间距；装载辊轴的速度可以是转速或者线速度；装载辊轴的速度可以通过设置编码器获取，型材移动的行程可以通过图像传感器获取或者预先设置固定长度，abs()为取绝对值。
39.设置第一条件：max(stb)-min(stb)≤setp(v)；设置第二条件：存在v
x-vh＞v
x-v1，且l2≥1/3l1，x∈[1,y]；其中，max(stb)为所有装载辊轴的滑动平衡度中的最大值，min(stb)为所有装载辊轴的滑动平衡度中的最小值，step(v)为驱动电机的速度最小的调节步进，v
x
为第x个装载辊轴的速度，vh为最接近型材的头部且与型材没有接触的辊轴的速度，如果不存在最接近型材的头部且与型材没有接触的辊轴则vh取v
x
的值；step(v)一般取驱动电机的最大速度的5%到10%。
[0040]
如果各个装载辊轴中有其中一个或多个的滑动平衡度不符合第一条件或第二条件，且l2≥1/3l1，稳定状态设置为不稳定；如果所有装载辊轴的滑动平衡度符合第一条件和第二条件，稳定状态设置为稳定。
[0041]
通过获取各个装载辊轴的速度确定型材的运动是否稳定，从而调节装载辊轴的运动速度。
[0042]
进一步地，在步骤4中，根据稳定状态调节驱动电机速度的子步骤为：如果稳定状态为不稳定，减慢驱动电机的速度一个步进step(v)，如果稳定状态为稳定，加快驱动电机的速度一个步进step(v)，否则保持速度不变，如果驱动电机的速度已经达到上限或下限则不改变速度。
[0043]
记录当前型材到达挡料机构4时驱动电机的速度，以此速度为装载同规格型材时的驱动电机的速度。
[0044]
所述驱动电机包括第一驱动电机111和第二驱动电机121，改变驱动电机速度时第一驱动电机111和第二驱动电机121同时调整速度。
[0045]
所述辊轴包括所有第一辊轴112和第二辊轴122。
[0046]
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：第一驱动电机与多组第一辊轴112之间以及第二驱动电机与多组第二辊轴122之间的传动配合均通过o型带实现，利用o型带传动平稳的特性，使得第一辊轴及第二辊轴转动时无机械振动及噪音产生，有效地避免了振动传递至被移动的型材条上，使得型材条能够准确地被移动至指定的储存层，同时避免了型材与隔条产生碰撞，保证型材条表面的质量，且o型带价格低廉，维护费用较低。另外，通过设置第一驱动电机和第二驱动电机对多组第一辊轴和多组第二辊轴的驱动，通过控制第一驱动电机和第二驱动电机的转速，实现对型材条在第一辊轴和第二辊轴上的移动速度进行控制。
[0047]
通过对装载辊轴的转速监控，得到型材稳定状态，在型材平移不平稳时降低速度，避免型材变形和与隔条发生碰撞，在型材平移平稳时提高速度，以获得更高的效率。
[0048]
所述基于一种控制型材打包机工作的方法可以运行于桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备中。所述一种控制型材打包机工作的方法，可运行的方法可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述例子仅仅是一种控制型材打包机工作的方法的示例，并不构成对一种控制型材打包机工作的方法的限定，可以包括比例子更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述一种控制型材打包机工作的方法还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
[0049]
所称处理器可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述一种控制型材打包机工作的方法运行方法的控制中心，利用各种接口和线路连接整个一种控制型材打包机工作的方法可运行方法的各个部分。
[0050]
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述
一种控制型材打包机工作的方法的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作方法、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(smart media card，smc)，安全数字(secure digital，sd)卡，闪存卡(flash card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
[0051]
尽管本发明的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，从而有效地涵盖本发明的预定范围。此外，上文以发明人可预见的实施例对本发明进行描述，其目的是为了提供有用的描述，而那些目前尚未预见的对本发明的非实质性改动仍可代表本发明的等效改动。
[0052]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0053]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。