一种基于装载车的瓷砖转移码放系统的制作方法

一种基于装载车的瓷砖转移码放系统，属于瓷砖生产设备领域。

背景技术：

目前，对着社会对瓷砖需求量的日益增大，生产量也迅速增加。在现有技术中，瓷砖从窑炉烧结之后进入包装线，在包装线内多片瓷砖被装入包装盒内，在进行捆绑、打包等步骤之后从包装线的末端送出。包装好的瓷砖由包装线送出之后由人工将瓷砖进行搬运和码放。由于瓷砖本身的重量较重，因此人工在进行搬运和码放时会浪费大量的人力和物力，同时工人在搬运过程中会浪费大量的体力，效率极为低下。同时由于瓷砖为易碎产品，因此在搬运的过程中经常会出现磕碰的现象，造成产品损坏而无法售出，因此在一定程度上也增加了生产成本。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种对瓷砖进行自动夹取、转移和码放，避免了人力物力的大量浪费，提高了劳动效率同时保证了产品完好的基于装载车的瓷砖转移码放系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该基于装载车的瓷砖转移码放系统，其特征在于：包括码放作业区，在码放作业区内设置有至少一个装载车停放工位，在码放作业区的后端设置有用于运送瓷砖的传送装置，在码放作业区的上方设置有机械手，用于将传送装置上的瓷砖转移到装载车的装载板上，在码放作业区内部设置有对装载车的装载板的位置及高度进行判断的车身扫描模块，在码放作业区外部设置有控制柜，控制柜内设置有控制单元。

优选的，所述的控制单元包括上位机、与上位机双向连接的下位机，在下位机的输出端口上连接有驱动机械手动作的变频控制模块；

在下位机的输入端口上连接有用于判断所述的装载车停放工位内是否停放装载车的装载车检测模块、用于判断所述的传送装置末端是否存在有瓷砖的瓷砖检测模块以及用于防止机械手移动失控的限位模块，所述的车身扫描模块为安装在机械手上的3D视觉模块，3D视觉模块的信号输出端同时与下位机的信号输入端相连。

优选的，述的装载车检测模块为设置在所述装载车停放工位底部的装载车检测开关；所述的瓷砖检测模块为设置在所述传送装置末端的光电开关。

优选的，在所述的下位机的输入端口上还设置有防止误入码放作业区内的安全光栅，安全光栅设置在码放作业区前端的开口处两侧。

优选的，所述的变频控制模块包括四台变频器以及与变频器一一对应的四台变频电机，四台变频电机分别用于实现机械手在X轴、Y轴、Z轴方向的直线运动以及机械手绕其自身旋转的W轴方向的旋转运动，四台变频电机上均安装有编码器与下位机连接的编码器。

优选的，在所述的传送装置的末端设置有将瓷砖有水平方向转换为竖直方向的瓷砖翻转工位。

与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果是：

1、通过本装载车的瓷砖转移码放系统，实现了瓷砖由包装线末端的传送装置至装载车装载板的自动夹取、移动以及放置，避免了人力物力的大量浪费，大大提高了劳动效率同时避免了人工搬运时对产品磕碰的可能，保证了产品的品质。

2、通过在装载车停放工位内放置对其内部是否有装载车进行检测的装载车检测模块，可以有效防止放置瓷砖时因装载车停放工位内未停放装载车而造成的瓷砖损坏。

3、通过在传送装置的末端设置瓷砖检测模块，当传送装置处运送瓷砖后，控制单元可以立刻检测到，因此避免了瓷砖在传送装置处的滞留。

4、在码放作业区的前端开口处的两端设置有一组安全光栅，安全光栅在码放作业区的前端开口处形成一道光栅线，在作业时如果工作人员误闯入码放作业区内之后，码放作业区内立即停止作业，有效避免了发生危险。

5、由于装载车轮胎均为常规的充气轮胎，因此瓷砖在装载车上不断放置的过程中，装载车的装载板的高度会不断变化，通过不断对装载本高度的扫描，上位机可以得到每包瓷砖下落前装载板的实际高度，从而避免了因装载板的高度变化而导致的瓷砖下落高度不准确，有效防止瓷砖出现损坏。

附图说明

图1为基于装载车的瓷砖转移码放系统俯视图。

图2为基于装载车的瓷砖转移码放系统控制单元原理方框图。

图3为机械手的主视示意图。

图4为机械手的俯视示意图。

图5为机械手动力单元的示意图。

其中：1、传送装置 2、瓷砖翻转工位 3、机械手 301、栈板夹紧导向板 302、手指安装板 303、夹板限位光电开关 304、机械手主体 305、手指导向轴承 306、栈板抓取手指 307、瓷砖夹板 308、夹板安装板 309、夹板开合气缸 310、栈板抓取气缸 311、夹板开合齿轮 312、夹板开合齿条 313、瓷砖感应器 314、栈板抓取齿轮 315、栈板抓取齿条 4、装载车停放工位 5、装载车检测开关 6、护栏 7、安全光栅。

具体实施方式

图1~5是本实用新型的最佳实施例，下面结合附图1~5对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，一种基于装载车的瓷砖转移码放系统（以下简称转移码放系统），包括由护栏6围成的一个矩形区域，在该矩形区域内部为瓷砖的码放作业区，矩形区域一端为开口端，并将该开口端设为码放作业区的前端，通过在码放作业区的前端设置开口，方便运输工具进入码放作业区的内部并将完成码放的瓷砖运出。

在码放作业区内部设置有至少一处装载车停放工位4，在本转移码放系统中，装载车停放工位4设置有两处，并排设置在码放作业区内部，当需要将瓷砖进行转移时，装载车驶入码放作业区内部，并停留在装载车停放工位4内。在码放作业区的上方架设有一只机械手3，在码放作业区的后方为瓷砖包装线的传送装置1，机械手3将传送装置1送至的瓷砖由传送装置1转移至装载车上进行码放，在传送装置1的末端为瓷砖翻转工位2，用于将在传送装置1上水平放置的瓷砖进行翻转变为竖直放置，以便于机械手3的夹取。在本转移码放系统内，将矩形的码放作业区的长边方向作为机械手3移动时的X轴方向，将码放作业区的短边方向作为机械手3移动时的Y轴方向，将机械手3在码放作业区内上下移动的方向作为机械手3移动的Z轴方向，机械手3同时可实现绕其自身进行旋转（W轴）的运动。

在码放作业区的前端开口处的两端设置有一组安全光栅7，安全光栅7在码放作业区的前端开口处形成一道光栅线，在作业时如果工作人员误闯入码放作业区内之后，码放作业区内立即停止作业，有效避免了发生危险。在瓷砖翻转工位2的底部设置有光电开关，用于检测在瓷砖翻转工位2内是否留有未转移的瓷砖，在装载车停放工位4的底部设置有由光电开关实现的装载车检测开关5，用于检测在装载车停放工位4内部是否停放装载车。在码放作业区的外部设置有本转移码放系统的控制柜（图中未画出），在控制柜内设置有用于对本转移码放系统工作状态进行控制的控制单元。

如图2所示，本转移码放系统的控制单元包括：上位机、下位机以及变频器，上位机由安装在控制柜柜门上的触摸屏实现，下位机由安装在控制柜内的PLC实现，上位机和下位机之间双向连接。下位机同时控制四台变频器，每一台变频器对应一台变频电机，四台变频电机分别对应机械手3的X轴、Y轴、Z轴以及W轴方向的动作，每一台变频电机上均对应安装有编码器，编码器的输出端连接到下位机的信号输入端。

在下位机的信号输入端上还分别连接有接近开关、限位开关、光栅模块、瓷砖检测开关、装载车检测模块以及3D视觉模块，其中瓷砖检测模块为上述的安装在瓷砖翻转工位2底部的光电开关，用于检测在瓷砖翻转工位2内是否留有未转移的瓷砖；装载车检测模块为安装在装载车停放工位4底部的装载车检测开关5，用于检测装载车停放工位4内是否停放装载车；光栅模块为设置在码放作业区的前端开口处的安全光栅7，当安全光栅7被遮挡后，下位机控制机械手3停止动作。接近开关以及限位开关分别为对机械手3在X轴、Y轴方向上移动时进行位置检测的开关，用于防止机械手3在移动过程中移动失控。3D视觉模块安装在机械手3的下部，机械手3通过3D视觉模块对装载车的位置以及装载车装载板的高度进行扫描，并将扫描得到的数据通过下位机送入上位机内。

如图3~4所示：在将瓷砖码放到装载车上时，可以直接将瓷砖码放到装载车上，也可以实现在装载车上放置栈板，然后将瓷砖码放到栈板上，因此机械手3包括用于抓取栈板的栈板抓取机构以及用于抓取瓷砖的瓷砖抓取机构。栈板抓取机构和瓷砖抓取机构均安装在机械手主体304上，机械手主体304为长方体壳体。当需要将瓷砖首先放在栈板上时，通过栈板抓取机构可以在抓取瓷砖之前首先对栈板进行抓取。

栈板抓取机构包括栈板抓取手指306以及推动栈板抓取手指306的手指动力单元。栈板抓取手指306为V形，且栈板抓取手指306的一端与手指动力单元相连，另一端设有用于对抓取的栈板进行阻挡的挡板，避免在抓取过程中栈板滑落，从而造成危险。栈板抓取手指306有四个，分别设置在机械手主体304的四个角上。栈板抓取手指306安装在手指安装板302上，手指安装板302与手指动力单元固定连接。

机械手主体304上设有栈板夹紧导向板301，栈板夹紧导向板301与栈板抓取手指306一一对应，栈板夹紧导向板301固定在机械手主体304的侧面上。栈板夹紧导向板301的自由端为由下至上逐渐内凹弧形。栈板抓取手指306铰接在手指安装板302上，且栈板抓取手指306与手指安装板302之间设有扭簧，从而使栈板抓取手指306在脱离栈板夹紧导向板301时处于张开状态。栈板抓取手指306上转动安装有手指导向轴承305，手指导向轴承305设置在铰接点与栈板夹紧导向板301之间。手指动力单元推动栈板抓取手指306分别向左右两侧运动，从而使栈板抓取手指306脱离栈板夹紧导向板301，栈板抓取手指306在扭簧和栈板抓取手指306重力的作用下处于张开状态；手指动力单元带动栈板抓取手指306由两侧向中间运动，使手指导向轴承305轴承进入栈板夹紧导向板301的自由端，栈板夹紧导向板301对栈板抓取手指306进行导向，从而完成对栈板的抓取夹紧。

瓷砖抓取机构包括瓷砖夹板307以及推动瓷砖夹板307轴向移动的夹板动力单元。瓷砖夹板307的上端安装在夹板安装板308上，另一端为自由端。夹板动力单元与夹板安装板308相连，并推动夹板安装板308水平移动，从而实现瓷砖的夹紧和松开。瓷砖夹板307与瓷砖接触的一侧设有橡胶，一方面用于增大与瓷砖的摩擦，另一方面能够产生缓冲作用，避免与瓷砖发生碰撞，从而损坏瓷砖。瓷砖夹板307的下端向中部倾斜，从而能够更好的夹紧瓷砖。

当沿厚度方向抓取瓷砖时，瓷砖夹板307可以安装在夹板安装板308靠近机械手主体304中部的一端，当沿宽度或长度方向抓取瓷砖时，瓷砖夹板307安装在夹板安装板308靠近机械手主体304外侧的一端。用于相互配合夹紧瓷砖的两块瓷砖夹板307为一对，瓷砖夹板307有两对，夹板安装板308与瓷砖夹板307一一对应。

在机械手主体304的上方设有瓷砖抓取限位单元。瓷砖抓取限位单元为夹板限位光电开关303，每一对夹板限位光电开关303有两个，两个夹板限位光电开关303分别用于检测夹板动力单元的启示位置和终止位置，从而完成限位。夹板限位光电开关303有两对，分别对两对驱动两对瓷砖夹板307运动的夹板动力单元进行限位。

本机械手3既能够完成对栈板的抓取，又能够实现对瓷砖的抓取，自动化程度高，而且栈板放置的精度高，在码放时不会使瓷砖倾斜，使用方便。

如图5所示：手指动力单元与手指安装板302之间设有栈板传动机构。手指动力单元为栈板抓取气缸310，栈板抓取气缸310有一个，且安装在机械手主体304的中部，栈板抓取气缸310的活塞杆与栈板传动机构相连，手指安装板302与栈板传动机构相连。

栈板传动机构包括栈板抓取齿轮314以及栈板抓取齿条315。栈板抓取齿轮314转动安装在机械手主体304内，且栈板抓取齿轮314的轴线竖直设置。栈板抓取齿条315有两个，对称设置在栈板抓取齿轮314的两侧，且两个栈板抓取齿条315的一端伸出机械手主体304并与手指安装板302固定连接。栈板抓取气缸310与一个栈板抓取齿条315固定连接，并推动该栈板抓取齿条315轴向移动，该栈板抓取齿条315通过栈板抓取齿轮314带动另一个栈板抓取齿条315向相反的方向运动，从而两侧栈板抓取手指306的同步开合。

栈板抓取齿条315的外侧设有将栈板抓取齿条315压紧在栈板抓取齿轮314上的轴承，轴承通过螺栓安装在机械手主体304上。

夹板动力单元有两个，两个夹板动力单元分别设置在栈板抓取气缸310的两侧，并分别驱动两对瓷砖夹板307的开合。每个夹板动力单元包括有两个夹板开合气缸309，且两个夹板开合气缸309的活塞杆固定连接，并同步运动。夹板限位光电开关303通过检测夹板开合气缸309的活塞杆的位置，来对瓷砖夹板307进行限位。

夹板动力单元与夹板安装板308之间设有夹板传动机构。夹板传动机构包括夹板开合齿轮311以及夹板开合齿条312。夹板开合齿轮311转动安装在机械手主体304上，且夹板开合齿轮311的轴线竖直设置。夹板开合齿条312有两个，对称设置在夹板开合齿轮311两侧，两个夹板开合齿条312分别与安装同一对瓷砖夹板307的夹板安装板308固定连接。两个夹板开合气缸309的活塞杆与一个夹板开合齿条312相连，并带动该夹板开合齿条312运动，该夹板开合齿条312通过夹板开合齿轮311带动另一个夹板开合齿条312向相反的方向运动。夹板开合齿条312的两侧分别设有推动夹板开合齿条312压紧夹板开合齿轮311的轴承。

栈板抓取齿轮314的下方设有瓷砖感应器313，瓷砖感应器313用于检测瓷砖夹板307是否抓取瓷砖以及检测栈板抓取手指306是否抓取有栈板。

具体工作过程及工作原理如下：

在需要对打包完成的瓷砖由包装线末端的瓷砖翻转工位2上转移到装载车停放工位4处时，操作人员通过上位机选定需要执行的抓取程序，机械手3移动至等到位置开始工作，执行瓷砖的抓取、转移以及放置操作。

机械手3在开始工作之后，下位机首先判断两个装载车停放工位4内是否均未放置装载车，如果两个装载车停放工位4内均未放置装载车，上位机进行报警，提示工作人员将至少一辆装载车驶入装载车停放工位4内。

当装载车停放工位4内停放装载车后，上位机通过下位机驱动机械手3动作，通过机械手3上的3D视觉模块对装载车整车进行扫描，扫描之后得到装载车在码放作业区内的实际位置，确定装载车装载板的实际坐标、装载车装载板上表面的实际高度以及装载车在码放作业区内是否倾斜以及倾斜角度。

然后下位机判断在瓷砖翻转工位2内是否已存在有未抓取的瓷砖，如果瓷砖翻转工位2内尚不存在未抓取的瓷砖，则不执行动作，如果已存在有尚未抓取的瓷砖，机械手3首先下降至瓷砖翻转工位2处对瓷砖进行抓取，在机械手3从瓷砖翻转工位2中抓取瓷砖之后，机械手3首先上升至等到工位，然后由下位机驱动相应的电机运行，使机械手3同时在X轴和Y轴方向移动，移动至需要放置的装载车的上方。机械手3在X轴和Y轴方向移动之前，上位机已经计算得出机械手3在X轴和Y轴方向移动的总距离，并将总距离分为若干区段，机械手3在X轴和Y轴方向移动的过程中，当移动至第二区段之前，下位机驱动机械手3以最高速度运行，当进入第二区段、第三区段、……、第N区段时，依次降低机械手3的移动速度，当机械手3移动至瓷砖的放置位置上方后，完成机械手3在X轴和Y轴方向的移动。

在机械手3移动至瓷砖的放置位置上方之后，上位机通过机械手3再次对装载车装载板的高度进行扫描，得到装载板实际的高度，然后上位机根据对装载车整车的扫描得到装载车在码放工作区内的倾斜角度，如果存在有倾斜角度，则首先通过下位机控制机械手3旋转相应的角度，然后将是否需要对瓷砖进行旋转的控制指令送至下位机，如果瓷砖进行旋转，则下位机首先控制相应的电机动作，使机械手3在W轴上动作，旋转相应角度，如果不需要瓷砖进行旋转，则由下位机控制相应的电机动作，驱动机械手3在Z轴上动作，将瓷砖放置到装载车的上表面。机械手3完成瓷砖的放置之后，松开瓷砖并回到等待工位，继续下一包瓷砖的抓取。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。