集成式码垛机控制系统的制作方法

本实用新型涉及自动灌装设备技术领域，更为具体地，涉及一种适用于化工、食品等液体包装行业的集成式码垛机控制系统。

背景技术：

目前，据我国石油、化工、燃料、医药等5000多个企业的产品不完全统计，有6000多个品种属于强腐蚀和易燃易爆产品，要求现场工作设备必须达到防燃烧、防腐蚀和操作人员人身防护的强制性等级标准。

随着科技的进步和技术创新程度的提高，很多企业、特别是液体物料灌装行业都采用了自动化的流水线，实现了大规模批量化生产，与此同时需要对物料进行包装或灌装，灌装好的物料还需要进行码垛。

国内大部分生产强腐蚀和易燃易爆产品的企业几乎都采用人工搬运物料的码垛方式，这种作业方式不仅劳动强度大，工作效率低，而且在剧毒、强腐蚀的工作环境中，会严重危害人体健康、影响工作效率。

申请号为201310289664.X、名称为《一种全自动200L钢桶移载式码垛系统及其移载码垛方法》的实用新型专利和申请号为201410395487.8、名称为《一种4×200L桶双组移载式防爆码垛机及其码垛方法》的实用新型专利，在先申请的码垛机产品其结构由两部分构成，即码桶是一个部件，而拆分托盘是另一个部件，缺点是如果组成一套完整的码垛机则占地面积大，成本高。

申请号位201210127946.5、名称为《一种组载式码垛夹具装置》实用新型的专利，该专利中的爪具只能实现抓物料桶，不能抓托盘，功能受到限制，如果需要拆分托盘要增加托盘库实现。成本比较高，占地面积比较大。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本实用新型的目的是提供一种集成式码垛机控制系统，以解决现有的专用夹具只能适用一种包装容器所造成生产效率低及厂区面积被占用的问题。

本实用新型提供的集成式码垛机控制系统，包括：移载装置、与移载装置平行设置的安装横杆、固定在移载装置上的机架，固定在机架上集成爪具、固定在机架上用于控制集成爪具的电磁阀、位于移载装置一侧的托盘库、位于移载装置另一侧的码垛支架、位于集成爪具下方的进桶辊道；其中，集成爪具包括固定在机架上的一套托盘抓取组件和位于托盘抓取组件下方的两套料桶抓取组件；在托盘库的顶端和底端分别设置有托盘超高光电传感器和缺托盘光电传感器；在码垛支架上的两个角部分别设置有码垛桶检测光电传感器，在码垛支架的一侧安装有码垛检测光电传感器；在安装横杆上分别安装有位于移载装置左端的移载平移左限位行程开关、位于移载装置右端的移载平移右限位行程开关、对应于托盘库位置的移载取托盘位置光电传感器、对应于料桶抓取组件位置的移载取桶位置光电传感器、对应于码垛支架位置的移载一次放桶位置光电传感器、移载二次放桶位置光电传感器与移载放托盘位置光电传感器；移栽装置包括滑轨、设置在滑轨上的滑块、通过连接座固定连接在滑块上方的门形框架、与门形框架连接且与滑轨平行的平移链条、平移链条平移的平移驱动电机、固定在门形框架顶端的升降驱动电机、与门形框架连接且由升降驱动电机驱动升降的升降链条，以及固定在门形框架上的升降避让光电传感器、升降放桶光电传感器、升降放桶光电传感器，机架与升降链条连接；托盘抓取组件包括两个托盘抓手同步机构和四个托盘抓手，每个托盘抓手同步机构与相对的两个托盘抓手连接，在四个托盘抓手上分别安装有托盘抓手行程开关；两套料桶抓取组件分别包括料桶抓手同步机构和与料桶抓手同步机构连接的两个相对的料桶抓手。

另外，优选的结构是，两个托盘抓手同步机构分别包括一个托盘连接座、两个托盘齿轮、四根根托盘齿条和两个托盘驱动气缸；其中，两个托盘抓手同步机构中的托盘连接座分别与机架固定连接，在每个托盘抓手同步机构中，两个托盘齿轮分别旋转连接在各自对应的托盘连接座的中心位置，且两个托盘齿轮的旋转中心重合，各自独立转动，四根托盘齿条分为垂直的两组，每组的两根托盘齿条平行设置在托盘齿轮的两侧与托盘齿轮啮合，且两根托盘齿条各自的两端分别与一个托盘抓手固定连接，两个托盘驱动气缸各自的一端与对应的托盘连接座固定连接，各自的另一端与相近的一个托盘抓手固定连接。

此外，优选的结构是，在两个托盘连接座上分别固定有四个托盘限位轮，每组的两根托盘齿条分别位于对应的托盘限位轮与托盘齿轮之间。

再者，优选的结构是，料桶抓手同步机构包括一个抓桶连接座、一个抓桶驱动气缸、两根抓桶齿条和一个抓桶齿轮，两根抓桶齿条平行设置在抓桶齿轮的两侧并与抓桶齿轮相啮合，两根抓桶齿条通过与抓桶齿轮的啮合做相向运动，两个料桶抓手分别固定在对应的抓桶齿条的端部，抓桶齿轮转动连接在抓桶连接座的中心位置，抓桶连接座固定在机架上。

另外，优选的结构是，料桶抓手同步机构与料桶抓手水平方向呈45°倾斜设置。

再者，优选的结构是，在抓桶连接座上固定有两个桶限位轮，两根抓桶齿条分别位于对应的桶限位轮与抓桶齿轮之间。

利用上述本实用新型的集成式码垛机控制系统能够取得以下技术效果：

1、本实用新型将抓桶爪具和抓托盘爪具合二为一，可以减化托盘库的结构，降低成本，同时缩小了占地面积，在码垛完成后，可以根据物流方向和用户场地灵活调整重桶托盘取托盘方向或托盘输出的方向，可以向三个方向输出，而无需改变结构；

2、本实用新型通过多个传感器能保证物料桶或托盘放置到位后没有偏差；

3、本实用新型由于采用了同步机构，能够自动兼容一定尺寸范围内的料桶或托盘，而无须改变结构或进行手动调整，克服了现有技术只能使用特定尺寸的物料桶或托盘，在物料桶或托盘尺寸发生变化时，只能更换爪具或进行手动调整的弊端；

4、本实用新型为了实现既抓料桶又抓托盘，在一个部件上集成两种爪具，同时解决了两套爪具在空间中的干涉问题，在结构设计上合理处理好两套爪具的空间位置关系，结构尽量紧凑，减少占地面积；

5、本实用新型将抓托盘位置、抓桶位置、码垛位置布置到一条直线上，并且排列紧密，占用空间非常小。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明，并且随着对本实用新型的更全面理解，本实用新型的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：

图1为根据本实用新型实施例的集成式码垛机控制系统的主视图；

图2为根据本实用新型实施例的集成式码垛机控制系统的俯视图；

图3为根据本实用新型实施例的移载装置的主视图；

图4为根据本实用新型实施例的移载装置的俯视图；

图5为根据本实用新型实施例的集成爪具的主视图；

图6为根据本实用新型实施例的集成爪具的俯视图；

图7为根据本实用新型实施例的料桶抓手同步机构的主视图；

图8为根据本实用新型实施例的料桶抓手同步机构的俯视图；

图9为根据本实用新型实施例的托盘抓手同步机构的主视图；

图10为根据本实用新型实施例的托盘抓手同步机构的俯视图。

其中的附图标记包括：移载装置1、滑轨101、滑块102、连接座103、门形框架104、平移链条105、平移驱动电机106、升降驱动电机107、升降链条108、安装横杆2、托盘库3、码垛支架4、进桶辊道5、机架6、集成爪具7、托盘抓手同步机构710、托盘连接座7101、第一托盘齿轮7102、第二托盘齿轮7103、第一托盘齿条7104、第二托盘齿条7105、第三托盘齿条7106、第四托盘齿条7107、第一托盘驱动气缸7108、第二托盘驱动气缸7109、第一托盘限位轮7110、第二托盘限位轮7111、第三托盘限位轮7112、第四托盘限位轮7113、托盘抓手720、料桶抓手同步机构730、抓桶连接座7301、抓桶驱动气缸7302、第一抓桶齿条7303、第二抓桶齿条7304、抓桶齿轮7305、第一桶限位轮7306、第二桶限位轮7307、料桶抓手740、缺托盘光电传感器901、托盘超高光电传感器902、托盘抓手行程开关903、升降避让光电传感器904、升降放桶光电传感器905、升降取桶光电传感器906、升降放托盘光电传感器907、码垛检测光电传感器908、码垛桶检测光电传感器909、移载平移左限位行程开关910、移载取托盘位置光电传感器911、移载取桶位置光电传感器912、码垛桶检测光电传感器913、移载一次放桶位置光电传感器914、移载放托盘位置光电传感器915、移载二次放桶位置光电传感器916、移载平移右限位行程开关917、托盘10、料桶11、电磁阀12。

具体实施方式

在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。

图1和图2分别示出了根据本实用新型实施例的集成式码垛机控制系统的主视结构和俯视结构。

如图1和图2所示，本实用新型实施例提供的集成式码垛机控制系统包括：移载装置1、与移载装置1平行设置的安装横杆2、固定在移载装置上的机架、固定在机架上集成爪具7、固定在机架上用于控制集成爪具7的电磁阀、位于移载装置1一侧的托盘库3、位于移载装置1另一侧的码垛支架4、位于集成爪具7下方的进桶辊道5，通过移载装置1实现集成爪具7的水平运动与升降运动，使集成爪具7能够在托盘库3、码垛支架4与进桶辊道5的位置之间来回移动，集成爪具7集成有用于抓取托盘10的托盘抓取组件和用于抓取料桶11的料桶抓取组件。

在安装横杆2上分别安装有位于移载装置1左端的移载平移左限位行程开关910、位于移载装置1右端的移载平移右限位行程开关917、对应于托盘库3位置的移载取托盘位置光电传感器911、对应于集成爪具7位置的移载取桶位置光电传感器912、对应于码垛支架4位置的移载一次放桶位置光电传感器914、移载二次放桶位置光电传感器916与移载放托盘位置光电传感器915。

图3和图4分别示出了根据本实用新型实施例的移载装置的主视结构和俯视结构。

如图3和图4所示，本实用新型实施例提供的移载装置包括：滑轨101、设置在滑轨101上的滑块102、通过连接座103固定连接在滑块102上方的门形框架104、与门形框架104连接且与滑轨101平行的平移链条105、驱动平移链条105平移的平移驱动电机106、固定在门形框架104顶端的升降驱动电机107、与门形框架104连接且由升降驱动电机107驱动升降的升降链条108，以及固定在门形框架104上的升降避让光电传感器904、两个升降放桶光电传感器905，升降链条108与机架连接，平移驱动电机106驱动平移链条105使门形框架104通过滑块102在滑轨101上滑动，实现集成爪具的水平运动，升降驱动电机107用于驱动升降链条108实现集成爪具做升降运动。

在托盘库105的顶端和底端分别设置有缺托盘光电传感器901和托盘超高光电传感器902，缺托盘光电传感器901用于检测托盘库105是否缺少托盘10，而托盘超高光电传感器902用于检测托盘库105中的托盘10是否超高。

在码垛支架4上的两个角部分别设置有码垛桶检测光电传感器913，用于检测码垛支架4是否需要摆放托盘10，在码垛支架的一侧安装有码垛检测光电传感器用于检测码垛支架4上托盘与料桶是否移走。

图5和图6分别示出了根据本实用新型实施例的集成爪具的主视结构和俯视结构。

如图5和图6所示，本实用新型实施例提供的集成爪具包括：固定在机架16上的一套托盘抓取组件和固定在机架16上且位于托盘抓取组件下方的两套料桶抓取组件，托盘抓取组件包括两个托盘抓手同步机构710和四个托盘抓手720，每个托盘抓手同步机构与相对的两个托盘抓手720连接，通过托盘抓手同步机构710驱动四个托盘抓手720抓取或松开托盘10；两套料桶抓取组件分别包括料桶抓手同步机构730和与料桶抓手同步机构730连接的两个相对的料桶抓手740，通过两套桶抓取组件730驱动两个料桶抓手740抓取或松开料桶11，在四个托盘抓手720上分别安装有托盘抓手行程开关903（如图1所示），在托盘抓手行程开关903碰到托盘10时，停止升降驱动电机。

在本实用新型的一个具体实施方式中，两套抓桶抓手同步机构730呈45°角倾斜设置，这样能够保证靠近内侧的两个料桶抓手740正好位于四个圆筒相切的中心空位处，避免了料桶11的位置对于两个料桶抓手740的干扰，节省了空间。

电磁阀2固定在机架16上用于对控制托盘抓手同步机构710和料桶抓手同步机构730中的气缸进行控制。

图7和图8分别示出了根据本实用新型实施例的料桶抓手同步机构的主视结构和俯视结构。

如图7和图8所示，本实用新型实施例提供的料桶抓手同步机构包括：抓桶连接座7301、抓桶驱动气缸7302、第一抓桶齿条7303、第二抓桶齿条7304、和抓桶齿轮7305，第一抓桶齿条7303、第二抓桶齿条7304平行设置在抓桶齿轮7305的两侧并与抓桶齿轮7305相啮合，第一抓桶齿条7303、第二抓桶齿条7304通过与抓桶齿轮7305的啮合做相向运动，两个料桶抓手740分别分别固定在对应的第一抓桶齿条7303、第二抓桶齿条7304的端部，抓桶齿轮7305转动连接在抓桶连接座7301的中心位置，抓桶连接座7301固定在机架上。

在本实用新型的另一个具体实施方式中，在抓桶连接座7301上固定有第一桶限位轮7306和第二桶限位轮7307，第一抓桶齿条7303位于第一桶限位轮7306与抓桶齿轮7305之间，第二抓桶齿条7304位于第二桶限位轮7307与抓桶齿轮7305之间，第一桶限位轮7306与第二桶限位轮7307用于保证第一抓桶齿条7303、第二抓桶齿条7304与抓桶齿轮7305的可靠啮合、同时对第一抓桶齿条7303、第二抓桶齿条7304实现上下方向和侧向的限位，第一抓桶齿条7303、第二抓桶齿条7304的齿形端分别设置在抓桶齿轮7305与第一桶限位轮7306、抓桶齿轮7305与第二桶限位轮7307之间。

图9和图10分别示出了根据本实用新型实施例的托盘抓手同步机构的主视结构和俯视结构。

如图9和图10所示，如图9和图10所示，本实用新型实施例提供的托盘抓手同步机构包括：托盘连接座7101、第一托盘齿轮7102、第二托盘齿轮7103、第一托盘齿条7104、第二托盘齿条7105、第三托盘齿条7106、第四托盘齿条7107、第一托盘驱动气缸7108和第二托盘驱动气缸7109；其中，托盘连接座7101与机架6固定连接，第一托盘齿轮7102、第二托盘齿轮7103分别旋转连接在托盘连接座7101的中心位置，且第一托盘齿轮7102与第二托盘齿轮7103的旋转中心重合，各自独立转动，第一托盘齿条7104与第二托盘齿条7105为一组，第三托盘齿条7106与第四托盘齿条7107为一组，两组齿条空间垂直，第一托盘齿条7104与第二托盘齿条7105平行设置在第一托盘齿轮7102的两侧与第一托盘齿轮7102啮合，第一托盘齿条7104与第二托盘齿条7105各自的两端分别与一个托盘抓手720固定连接，第三托盘齿条7106与第四托盘齿条7107平行设置在第二托盘齿轮7103的两侧与第二托盘齿轮7103啮合，第三托盘齿条7106与第四托盘齿条7107分别与一个托盘抓手720固定连接，第一托盘驱动气缸7108的一端与托盘连接座7101固定连接，第一托盘驱动气缸7108的另一端与连接在第一托盘齿条7104上的托盘抓手720固定连接，第二托盘驱动气缸7109的一端与托盘连接座7101固定连接，第二托盘驱动气缸7109的另一端与连接在第三托盘齿条7106上的托盘抓手720固定连接。

通过第一托盘驱动气缸7108带动与其固定连接的托盘抓手720运动，同时带动第一托盘齿条7104与第二托盘齿条7105做相向运动，从而使与第一托盘驱动气缸7108固定连接的托盘抓手720与第二托盘齿条7105固定连接的托盘抓手720做相向运动，实现托盘10的抓取或松放。

第二托盘驱动气缸7109驱动托盘抓手720的原理同理可得。

在托盘连接座7101上分别固定有第一托盘限位轮7110、第二托盘限位轮7111、第三托盘限位轮7112、第四托盘限位轮7114，第一托盘齿条7104位于第一托盘限位轮7110与第一托盘齿轮7102之间，第二托盘齿条7105位于第二托盘限位轮7111与第一托盘齿轮7102之间，第三托盘齿条7106位于第三托盘限位轮7112与第二托盘齿轮7103之间，第四托盘齿条7107位于第四托盘限位轮7114与第二托盘齿轮7103之间。

第一托盘限位轮7110用于保证第一托盘齿条7104与第一托盘齿轮7102的可靠啮合、同时对第一托盘齿条7104实现上下方向和侧向的限位，第一托盘齿条7104的齿形端设置在第一托盘齿轮7102和第一托盘限位轮7110之间。

第二托盘限位轮7111、第三托盘限位轮7112与第四托盘限位轮7114的作用同理可得。

上面内容详细说明了本实用新型提供的根据本实用新型实施例的集成式码垛机控制系统的结构，本实用新型提供的集成式码垛机控制系统的工作流程如下：

步骤S1：通过移载装置的平移驱动电机驱动集成式码垛机控制系统水平移动，在移载取托盘位置光电传感器有信号时，将集成式码垛机控制系统停止在托盘库的正上方，并通过升降驱动电机驱动集成式码垛机控制系统下降直到集成式码垛机控制系统上的托盘抓手行程开关碰到托盘为止，停止升降驱动电机；

步骤S2：通过集成式码垛机控制系统的两个托盘抓手同步机构驱动四个托盘抓手移动，抓取托盘库内的托盘；

步骤S3：在集成式码垛机控制系统抓取托盘后，通过升降驱动电机带动上升直到升降避让光电传感器有信号时，停止升降驱动电机，通过平移驱动电机驱动集成式码垛机控制系统向码垛支架的方向移动直到移载放托盘位置光电传感器有信号时，使集成式码垛机控制系统停止在码垛支架的正上方，然后，通过升降驱动电机驱动集成式码垛机控制系统下降直到升降放托盘光电传感器有信号时，停止升降驱动电机；

步骤S4：通过集成式码垛机控制系统的两个托盘抓手同步机构驱动四个托盘抓手松开托盘，使托盘落在码垛支架上；

步骤S5：在集成式码垛机控制系统松开托盘后，升降驱动电机带动集成式码垛机控制系统上升，再通过平移驱动电机平移，直到移载取桶位置光电传感器有信号时将集成式码垛机控制系统平移至进桶辊道的正上方，等待两个料桶到位；

步骤S6：在进桶辊道上的两个料桶到位后，通过升降驱动电机驱动集成式码垛机控制系统下降直到升降取桶光电传感器有信号时，停止升降驱动电机；

步骤S7：通过集成式码垛机控制系统的料桶抓手同步机构驱动两个料桶抓手移动，抓取料桶；

步骤S8：在集成式码垛机控制系统抓取料桶后，升降驱动电机带动集成式码垛机控制系统上升直到升降避让光电传感器有信号时，停止升降驱动电机，再通过平移驱动电机驱动集成式码垛机控制系统向码垛支架的方向移动，直到移载一次放桶位置光电传感器有信号时，将集成式码垛机控制系统停止在码垛支架的一次放桶位置，升降驱动电机再次驱动集成式码垛机控制系统下降，直到升降放桶光电传感器有信号时停止升降驱动电机；

步骤S9：通过集成式码垛机控制系统的料桶抓手同步机构驱动两个料桶抓手松开料桶，使两个料桶落在码垛支架的托盘的一个料位上；

步骤S10：在升降驱动电机、平移驱动电机的驱动下将集成式码垛机控制系统移动至进桶辊道的正上方，并通过升降驱动电机的驱动再次取料桶；

步骤S11：在集成式码垛机控制系统再次取料桶后，向码垛支架的方向移动，直到移载二次放桶位置光电传感器有信号时，将集成式码垛机控制系统停止在码垛支架的二次放桶位置，集成式码垛机控制系统再次下降并松开料桶，使其落在码垛支架的托盘的另一个料位上；

步骤S12：当放桶次数为两次时，蜂鸣器响起，通过叉车将码垛支架的托盘与座在托盘上的料桶一起取走，当码垛检测光电传感器无信号时，认为桶被取走，放桶次数清零并开始下一循环。

其中，在通过集成式码垛机控制系统的两个托盘抓手同步机构驱动四个托盘抓手移动，抓取托盘库内的托盘的过程中，电磁阀控制两个托盘驱动气缸同时缩回，两个托盘驱动气缸各自驱动一根托盘齿条动作，两根托盘齿条在各自对应的托盘齿轮的作用下驱动与各自平行的托盘齿条动作，分别连接在两根托盘齿条上与两个托盘驱动气缸上的抓托盘抓手同步向托盘的方向运动，在四个抓托盘抓手运动到位后抓住托盘。

其中，在通过集成式码垛机控制系统的料桶抓手同步机构驱动两个料桶抓手移动，抓取料桶的过程中，两个抓桶驱动气缸分别驱动两根抓桶齿条在各自对应的抓桶齿轮的作用下做相向运动，连接在两根抓桶齿条上的料桶抓手同步向料桶的方向运动，在运动到位后抓住料桶。

以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。