一种木结构构件上下料系统及方法与流程

本发明涉及上下料设备技术领域，特别是涉及一种木结构构件上下料系统及方法。

背景技术：

随着装配式木结构的预制构件呈现规格尺寸、结构形式和连接方式多样化的发展趋势，在木结构制造过程中，这便要求构件的上下料设备既要满足多样化定制化的柔性装卸需求，又能够满足连续化批量化生产的快速装卸要求。

实际生产中，由于木结构构件规格尺寸和结构形式差异较大，通常使用人工完成上下料作业，对于重量和体积较大的预制构件，则需要至少2人搬运或起重设备辅助才能完成装料作业，而卸料也同样需要至少2人完成搬运与堆垛作业。即使对于规格和重量偏小的锯材或集成材(胶合木)而言，在木结构构件制造过程中，无论是单机或生产线的上下料作业，不仅劳动强度大，而且生产效率低下，难以满足不同规格尺寸和结构形式的木结构构件的加工要求。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种木结构构件上下料系统及方法，以解决上述现有技术存在的问题，提高不同规格尺寸和结构形式的木结构构件的上下料效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种木结构构件上下料系统，包括按照木结构构件的流转顺序依次设置且均受工业计算机控制系统控制和协调的上料托盘、上料机、测量机、进料传送台、检测机、缓存平台、下料机和下料托盘，所述进料传送台和所述检测机之间能够设置若干个加工设备，所述上料机能够抓取所述上料托盘中的所述木结构构件并输送到所述测量机上，所述木结构构件上设有识别标志，所述测量机、所述进料传送台、所述检测机和所述缓存平台均能够定位并输送所述木结构构件，所述测量机能够通过不同的所述进料传送台将所述木结构构件输送到不同的所述加工设备中，所述下料机能够抓取所述缓存平台上的所述木结构构件并输送到所述下料托盘中。

优选地，所述上料托盘和所述下料托盘均包括传送辊架和至少两个托盘，所述传送辊架相对于所述上料机或所述下料机对称设置，所述上料机下侧的所述传送辊架为上料区，所述下料机下侧的所述传送辊架为下料区，所述传送辊架能够驱动所述托盘进出所述上料区或下料区，所述托盘上设有识别标志。

优选地，所述上料机和所述下料机均包括龙门架和设置在所述龙门架上的三轴移动机构，所述三轴移动机构的末端连接有真空吸附系统和夹持系统，所述龙门架上设有识别装置。

优选地，所述三轴移动机构包括x轴移动机构、y轴移动机构和z轴移动机构，所述x轴移动机构包括x轴滑台，所述x轴滑台通过导轨和齿轮齿条机构与所述龙门架连接，所述z轴移动机构包括z轴滑台，所述z轴滑台通过导杆和升降机构与所述x轴滑台连接，所述y轴移动机构包括与所述z轴滑台转动连接的正反转螺杆机构，所述真空吸附系统上设有与所述正反转螺杆机构相匹配的螺母，所述真空吸附系统与所述z轴滑台滑动连接。

优选地，所述真空吸附系统包括与所述三轴移动机构连接的支撑杆，所述支撑杆上设有若干个真空吸嘴，每个所述真空吸嘴分别通过一气管与真空系统连接，所述气管上设有真空压力测量装置、气压测量装置和回气阀，所述气管通过阀门与所述真空系统连接。

优选地，所述夹持系统包括气缸和夹具，所述气缸固定设置在所述z轴滑台上，所述夹具设置在所述气缸的活塞杆上，所述木结构构件宽度方向上的两侧分别设有一所述夹具。

优选地，所述测量机上设有识别装置、检测装置和测量装置，所述测量机通过不同的输出口与不同的所述进料传送台连接，所述测量机的废料输出口与废料回收装置连接，所述测量机的可修复料输出口与储运装置连接。

优选地，所述测量机的输出口与所述进料传送台之间能够设置除胶机。

优选地，所述检测机的输入口与加工设备的输出口连接，所述检测机的输出口与所述缓存平台的输入口连接，所述检测机的废料输出口与所述废料回收装置连接，所述检测机的可修复料输出口与所述储运装置连接。

本发明还提供了一种木结构构件上下料方法，包括如下步骤：

s1：上料托盘将前道工序运来的木结构构件锯材和/或集成材的毛坯料输送到上料机下侧的上料区，工业计算机控制系统通过上料托盘上的识别标志能够获取木结构构件的种类和数量；

s2：上料机通过三轴移动机构将真空吸附系统和夹持系统移动至上料区上方，上料机通过识别装置扫描识别上料托盘上的识别标志获取木结构构件的种类和数量，真空吸附系统下降通过真空吸嘴吸附起木结构构件并输送进入测量机；对于重量较轻的木结构构件根据加工需要一次性吸附单根、多根或一层；对于重量较大的木结构构件需逐根依次吸附，待吸附抬起木结构构件后夹持系统的气缸动作通过夹具固定住木结构构件宽度方向的两侧，以确保额定起重量大于真空吸附系统吸附起的木结构构件的重量，确保集成材不出现脱落或偏摆；其中，与木结构构件相接触的所有真空吸嘴的真空压力测量装置和气压测量装置均进行真空和气压的监测，以防止木结构构件表面不平整以及木结构构件偏差造成的吸附不牢固或偏摆；

s3：测量机对木结构构件定位后识别识别标志，并进行宽度、长度和厚度的几何尺寸测量，以及表面粗糙度偏差、表面胶缝、表面胶斑的检测，并将测量结果和检测结果上传至所述工业计算机控制系统；其中：宽度、长度和厚度都符合加工设定尺寸的木结构构件按照类型分类输送至除胶机中进行除胶；宽度、长度或厚度不符合加工设定尺寸，但可加工使用的木结构构件的识别标志由测量机标记后输送至储运装置上，同时测量机将标记的木结构构件的测量结果和检测结果上传至工业计算机控制系统，由工业计算机控制系统进行统计归类，以待其它加工时使用；宽度、长度或厚度不符合加工设定尺寸，且无法加工使用的木结构构件输送到废料回收装置；

s4：除胶机识别送入的木结构构件的识别标志并进行除胶作业后通过进料传送台将木结构构件输送进入加工设备中进行刨、锯切和钻铣加工，加工后在木结构构件上设置识别标志并将木结构构件输送至检测机；

s5：检测机识别送入的加工后的木结构构件的识别标志并进行表面质量检测，识别节疤、加工缺陷，其中：符合表面质量要求的木结构构件作为成品输送至缓存平台上；不符合表面质量要求但可修补的木结构构件输送至储运装置上，由工人进行局部修补后输出入库；不符合表面质量要求且无法修补的木结构构件输送至废料回收装置；

s6：下料机识别缓存平台上的木结构构件的设置识别并通过三轴移动机构将真空吸附系统和夹持系统移动至缓存平台上方，根据识别出的下料托盘的识别信息进行下料堆垛作业，将加工后的木结构构件逐根顺序堆垛到下料区的下料托盘上，工业计算机控制系统记录下每个下料托盘的托盘中的木结构构件信息；其中，与木结构构件相接触的所有真空吸嘴的真空压力测量装置和气压测量装置均进行真空和气压的监测，以防止木结构构件表面木屑造成的吸附不牢固或偏摆。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明采用柔性上下料对不同类型的木结构构件毛坯料实现了一次上下料作业与堆垛，实现连续化批量化生产的快速装卸要求，满足了多样化定制化的柔性上下料需求，同时又具有组成自动加工生产线的能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明木结构上下料系统的整体结构示意图；

图2为本发明中上料机和下料机的俯视结构示意图；

图3为本发明中上料机和下料机的侧视结构示意图一；

图4为本发明中上料机和下料机的侧视结构示意图二；

其中：1-上料托盘，2-上料机，3-测量机，4-进料传送台，5-检测机，6-缓存平台，7-下料机，8-下料托盘，9-加工设备，10-传送辊架，11-托盘，12-龙门架，13-x轴滑台，14-齿轮齿条机构，15-z轴滑台，16-升降机构，17-正反转螺杆机构，18-真空吸附系统。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1-图4所示：本实施例提供了一种木结构构件上下料系统，包括按照木结构构件的流转顺序依次设置且均受工业计算机控制系统控制和协调的上料托盘1、上料机2、测量机3、进料传送台4、检测机5、缓存平台6、下料机7和下料托盘8，进料传送台4和检测机5之间能够设置若干个加工设备9，加工设备9可设计有控制自身设备运行的控制器，加工设备9之间可通过传输带、传送链或传输辊等本领域熟知的设备连接，上料机2能够抓取上料托盘1中的木结构构件并输送到测量机3上，木结构构件上设有识别标志，测量机3、进料传送台4、检测机5和缓存平台6均能够定位并输送木结构构件，测量机3能够通过不同的进料传送台4将木结构构件输送到不同的加工设备9中，下料机7能够抓取缓存平台6上的木结构构件并输送到下料托盘8中。

具体地，上料托盘1和下料托盘8可以是固定的也可以是移动的，且可根据产量需求，在上料机2的两端对称布置，这样可实现不间断上下料。上料托盘1和下料托盘8均包括传送辊架10和至少两个托盘，以交替上料和下料，托盘的宽度方向一致，长度方向可根据加工需求而定。传送辊架10相对于上料机2或下料机7的一端对称设置，上料机2下侧的传送辊架10为上料区，下料机7下侧的传送辊架10为下料区，传送辊架10能够驱动托盘进出上料区或下料区，托盘上设有识别标志。托盘上还设有直角边实现木结构构件基准位置定位。

上料机2和下料机7均包括龙门架12和设置在龙门架12上的三轴移动机构，三轴移动机构的末端连接有真空吸附系统18和夹持系统，龙门架12上设有识别装置，识别装置通过扫描识别标志基于工业计算机控制系统传送来的上料托盘1和下料托盘8的基准位置结果定位木结构构件。识别标志可选为二维码、条形码、rfid标签等，识别装置需与识别标志相匹配。

其中，三轴移动机构包括x轴移动机构、y轴移动机构和z轴移动机构，x轴移动机构包括x轴滑台13，x轴滑台13通过导轨和齿轮齿条机构14与龙门架12连接，z轴移动机构包括z轴滑台15，z轴滑台15通过导杆和升降机构16与x轴滑台13连接，齿轮齿条机构14和升降机构16实质为直线驱动机构，在满足驱动功率和载荷的情况下本领域技术人员可选择具体的机构，如滚珠丝杠螺母机构、电动推杆、液压缸等，y轴移动机构包括与z轴滑台15转动连接的正反转螺杆机构17，真空吸附系统18上设有与正反转螺杆机构17相匹配的螺母，真空吸附系统18与z轴滑台15滑动连接，正反转螺杆机构17旋转可驱动真空吸附系统18的支撑杆同时相向或相背运动。

真空吸附系统18包括与三轴移动机构中的z轴滑台15固定连接的至少两个支撑杆，支撑杆上设有若干个真空吸嘴，每个真空吸嘴分别通过一气管与真空系统连接，气管上设有真空压力测量装置、气压测量装置和回气阀，气管通过阀门与真空系统连接，真空压力测量装置、气压测量装置构成监控系统，用于识别真空吸附系统18的吸附不牢和偏摆等故障，保障输送过程正确安全。

夹持系统包括气缸和夹具，气缸固定设置在z轴滑台15上，夹具设置在气缸的活塞杆上，木结构构件宽度方向上的两侧分别设有至少一个夹具，以确保额定起重量大于木结构构件的重量，木结构构件不出现脱落或偏摆。

测量机3上设有识别装置、检测装置和测量装置，测量机3通过不同的输出口与不同的进料传送台4连接，测量机3的输出口与进料传送台4之间还可以设置除胶机，用于去除木结构构件的表面胶缝、表面胶斑等缺陷。除胶机可以对平直和具有均匀弯度的木结构构件实施除胶作业。测量机3的废料输出口与废料回收装置连接，测量机3的可修复料输出口与储运装置连接。检测机5的输入口与加工设备9的输出口连接，检测机5的输出口与缓存平台6的输入口连接，检测机5的废料输出口与废料回收装置连接，以待运输至垃圾厂回收再利用；检测机5的可修复料输出口与储运装置连接，各输入输出口通常为敞口。通过对木结构构件的修复和统计归纳，以实现适材适用，提高原料的利用率。

本实施例还设有配套的安全防护设备，如光栅识别装置，以提高系统的安全性，保证设备稳定运行。

本实施例还提供了一种木结构构件上下料方法，包括如下步骤：

s1：上料托盘1将前道工序运来的木结构构件锯材和/或集成材的毛坯料输送到上料机2下侧的上料区，工业计算机控制系统通过上料托盘1上的识别标志能够获取木结构构件的种类和数量；锯材的规格和集成材的规格也可以不一致，工业计算机控制系统可根据锯材和集成材的具体规格和加工需求调整各加工设备9的加工参数；

s2：上料机2通过三轴移动机构将真空吸附系统18和夹持系统移动至上料区上方，上料机2通过识别装置扫描识别上料托盘1上的识别标志获取木结构构件的种类和数量，并上传至工业计算机控制系统调整各个加工设备9的加工参数，真空吸附系统18下降通过真空吸嘴吸附起木结构构件并输送进入测量机3；对于重量较轻的木结构构件根据加工需要一次性吸附单根、多根或一层；对于重量较大的木结构构件需逐根依次吸附，待吸附抬起木结构构件后夹持系统的气缸动作通过夹具固定住木结构构件宽度方向的两侧，以确保额定起重量大于真空吸附系统18吸附起的木结构构件的重量，确保集成材不出现脱落或偏摆；其中，与木结构构件相接触的所有真空吸嘴的真空压力测量装置和气压测量装置均进行真空和气压的监测，以防止木结构构件表面不平整以及木结构构件偏差造成的吸附不牢固或偏摆；

s3：测量机3对木结构构件定位后识别识别标志，并进行宽度、长度和厚度的几何尺寸测量，以及表面粗糙度偏差、表面胶缝、表面胶斑的检测，并将测量结果和检测结果上传至工业计算机控制系统；其中：宽度、长度和厚度都符合加工设定尺寸的木结构构件按照类型分类输送至除胶机中进行除胶；宽度、长度或厚度不符合加工设定尺寸，但可加工使用的木结构构件的识别标志由测量机3标记后输送至储运装置上，同时测量机3将标记的木结构构件的测量结果和检测结果上传至工业计算机控制系统，由工业计算机控制系统进行统计归类，以待其它加工时使用；宽度、长度或厚度不符合加工设定尺寸，且无法加工使用的木结构构件输送到废料回收装置；

s4：除胶机识别送入的木结构构件的识别标志并进行除胶作业后通过进料传送台4将木结构构件输送进入加工设备9中进行刨、锯切和钻铣加工，加工后在木结构构件上设置识别标志并将木结构构件输送至检测机5；对于表面粗糙度偏差小于等于预设值的木结构构件，刨加工时可将切削刀具调整成小进刀量来对木结构构件进行刨削，这样使得刨光后的木结构构件既满足加工要求，又减少了木材的损耗；对于表面粗糙度偏差超过预设值的木结构构件，刨加工时可将切削刀具调整成大进刀量来对木结构构件进行刨削，这样使得刨光后的木结构构件可以达到加工要求；

s5：检测机5识别送入的加工后的木结构构件的识别标志并进行表面质量检测，包括两个侧面和顶面、底面，识别节疤、加工缺陷，加工缺陷包括切削不平整、切削深度不够、锯切不平整、钻孔偏斜、钻孔深度不够、铣切不平整，当然加工缺陷可根据实际加工要求而灵活设计，不受局限。其中：符合表面质量要求的木结构构件作为成品输送至缓存平台6上；不符合表面质量要求但可修补的木结构构件输送至储运装置上，由工人进行局部修补后输出入库；不符合表面质量要求且无法修补的木结构构件输送至废料回收装置；

s6：下料机7识别缓存平台6上的木结构构件的设置识别并通过三轴移动机构将真空吸附系统18和夹持系统移动至缓存平台6上方，根据识别出的下料托盘8的识别信息进行下料堆垛作业，将加工后的木结构构件逐根顺序堆垛到下料区的下料托盘8上，在进行批量加工时，木结构构件也可以在缓存平台6上先排列好，再一次进行多根的堆垛，工业计算机控制系统记录下每个下料托盘8的托盘中的木结构构件信息；其中，与木结构构件相接触的所有真空吸嘴的真空压力测量装置和气压测量装置均进行真空和气压的监测，以防止木结构构件表面木屑造成的吸附不牢固或偏摆。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。