一种自动码垛设备及码垛方法与流程

本发明涉及码垛设备技术领域，特别涉及一种自动码垛设备及码垛方法。

背景技术：

码垛技术是物流自动化技术领域的一门新兴技术，所谓的码垛就是按照集成单元化思想，将一件件物料按照一定的模式堆码成垛，以便于使单元化的码垛实现物料的搬运、装卸、运输、存储等物流活动。在物体的运输过程中除了散装的物体和液体外，一般的物体都是以码垛的形式进行存储或组装，这样即可承载更多的物体，又可以节省空间。然而目前像纸箱、布匹、编织袋的码垛基本依靠人工完成浪费人力且效率低，已不能适应现代化生产的需要。

譬如：编织袋目前广泛用于食品、化工制品等物品的一种包装材料。生产工艺主要是利用塑料原料经挤出薄膜→切割拉丝→编织→印刷→裁剪→缝边等工序完成，其中经裁剪或缝边工序后需将一定数量编织袋理整成捆并收集码垛，放在卡板上进行中转至其它工序，而现有的收集多靠人工操作，费时费力，且码垛质量和数量准确性得不到保障。

以图1所示的人工码垛为例，存在以下缺点：

1、人工必须守在流水线旁对编织袋进行整理并堆放在卡板上；

2、码垛堆放的整齐度由工人的经验决定，对工人要求高，无形中增加了人工成本；

3、人工在流水线处取编织袋，排袋机械运作中，存在很大安全隐患；

4、卡板上的堆叠数量由人工记忆，数量无法保障，难以数字化管理。

因而现有技术还有待改进和提高。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种自动码垛设备，能自动对待码垛物进行整理、输送及码垛，实现自动化操作，提高了设备的智能化程度，工作效率得到极大提升。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种自动码垛设备，包括：用于整理待码垛物的载物台装置、用于将载物台装置上叠置的待码垛物输送至码垛夹取工位的移送装置和用于对待码垛物进行码垛的码垛装置，所述载物台装置设置于码垛装置的下侧，所述移送装置设置于载物台装置上，且可自载物台装置移动至码垛装置的码垛夹取工位处。

所述的自动码垛设备中，所述码垛装置包括框架、夹取机构、xy轴移动机构和z轴移动机构，所述夹取机构与xy轴移动机构连接，所述xy轴移动机构与z轴移动机构联接，所述z轴移动机构固定于框架上。

所述的自动码垛设备中，所述夹取机构包括跨距调节轴、跨距调节块、旋转组件、一对夹取组件、旋转组件和安装板,所述夹取组件包括支撑板、传动轴、传动轴承、夹爪气缸、第一铰接块、夹爪和夹爪安装块，所述跨距调节轴的两端分别穿过支撑板，所述跨距调节块螺接于跨距调节轴的两端，所述传动轴承和夹爪气缸均设置于支撑板上，所述传动轴承套设于传动轴上，所述夹爪气缸通过第一铰接块与传动轴联接，所述夹爪安装块固定于传动轴上，所述夹爪与夹爪安装块连接，所述旋转组件固定于安装板上，所述跨距调节轴与旋转组件联接，所述支撑板上还设置有用于检测堆叠高度的高度检测装置。

所述的自动码垛设备中，所述载物台装置包括暂储台、翻物板、齿轮、齿条、固定轴承座、第一推送气缸、整理块和第二推送气缸，所述齿轮与翻物板的一端连接，所述固定轴承座套设于翻物板的两端，所述齿条连接于第一推送气缸的活动端，并与齿轮啮合，所述暂储台设置于翻物板的一侧，所述第二推送气缸位于翻物板的另一侧，所述整理块设置于暂储台上，并与第二推送气缸的活动端连接，所述载物台装置上还设置有用于对翻物板的翻转次数计数的计数器，所述计数器与翻物板联接。

所述的自动码垛设备中，所述移送装置包括拉送机械手、第一电机、第一主动轮、第一从动轮、第一同步带、辅助滑杆和底座，所述第一主动轮与第一电机的输出轴连接，所述第一同步带联接第一主动轮与第一从动轮，所述辅助滑杆设置于第一同步带的外侧，所述底座装设于所述第一同步带上、且滑动设置于辅助滑杆上，所述拉送机械手设置于底座上。

所述的自动码垛设备中，所述拉送机械手包括支架、夹紧气缸、第二铰接块、转动轴、转动轴承、连杆和压杆，所述支架、夹紧气缸均固定于底座上，所述第二铰接块固定于转动轴上，所述转动轴承套设于转动轴上，所述转动轴承的两端固定于支架上，所述夹紧气缸的活动端与第二铰接块连接，所述连杆的一端与转动轴连接，所述连杆的另一端与压杆连接。

所述的自动码垛设备中，所述移送装置还包括感应器、原点感应片、推送感应片和等待位感应片，所述感应器设置于拉送机械手上，所述原点感应片设置于暂储台处，所述推送感应片设置于夹取机构的夹持区，所述等待位感应片设置于夹取机构的夹持区的后侧。

所述的自动码垛设备中，所述z轴移动机构包括第二电机、减速机、联轴器、第一转轴、第二转轴、第二主动轮、第二从动轮、横向同步带、第三从动轮、第四从动轮、z向同步带、z向移动块和z向滑轨，所述第二电机与减速机连接，所述第一转轴的一端通过联轴器与减速机联接，所述第二主动轮与第一转轴连接，并置于减速机的外侧，所述第二从动轮设置于第一转轴的另一端及第二转轴的两端，所述横向同步带连接第二主动轮和第二从动轮，所述第三从动轮设置于第一转轴和第二转轴的两端，位于第二从动轮和/或第二主动轮的内侧或外侧，所述z向同步带连接第三从动轮和第四从动轮，所述z向移动块与z向同步带连接，并套设于z向滑轨上；所述xy轴移动机构包括左电机、右电机、两第三主动轮、两第五从动轮、两x向移动块、x向滑杆、若干转接轮、第二同步带、y向滑杆和轴承座，所述x向滑杆连接于z向移动块上，所述x向移动块套设于x向滑杆上，所述x向移动块上各设置两个转接轮，所述左电机和右电机的输出轴分别与第三主动轮连接，所述第二同步带经第三主动轮、第五从动轮、转接轮绕成h形，所述y向滑杆与x向移动块连接，所述轴承座套设于y向滑杆上，并与第二同步带连接。

所述的自动码垛设备中，所述待码垛物为编织袋、纸张、布匹或垫子。

一种如上述的自动码垛设备的码垛方法，包括如下步骤：

由载物台装置将待码垛物整理成叠；

移送装置将叠置的待码垛物输送至码垛夹取工位；

码垛装置夹取叠置的待码物移动至码垛处进行码垛。

相较于现有技术，本发明提供的自动码垛设备及码垛方法，所述全自动码垛设备包括：载物台装置、移送装置和码垛装置，通过所述载物台装置将待码垛物整理成叠，再通过移送装置将叠置的待码垛物输送至码垛装置的夹取工位处，最后通过码垛装置夹取待码垛物进行码垛。通过本发明，使待码垛物的堆叠、输送及码垛均实现自动化操作，提高了设备的智能化程度，大大降低了工人的劳动强度，还使生产加工更加稳定，有效提高了工作效率。

附图说明

图1为现有技术中人工码垛的示意图。

图2为本发明提供的自动码垛设备的结构示意图。

图3为本发明提供的自动码垛设备中码垛装置的结构示意图。

图4为本发明提供的自动码垛设备中夹取机构的结构示意图。

图5为本发明提供的自动码垛设备中载物台装置及移送装置的结构示意图。

图6为本发明提供的图5中a处的放大示意图。

图7为本发明提供的自动码垛设备的码垛方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，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。

需要说明的是，当部件被称为“装设于”、“固定于”或“设置于”另一个部件上，它可以直接在另一个部件上或者可能同时存在居中部件。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或者可能同时存在居中部件。

还需要说明的是，本发明实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

请参阅图2、图3和图4，本发明提供的自动码垛设备，包括：用于整理待码垛物100的载物台装置1、用于将载物台装置1上叠置的待码垛物100输送至码垛夹取工位的移送装置2和用于对待码垛物100进行码垛的码垛装置3，所述载物台装置1设置于码垛装置3的下侧，所述移送装置2设置于载物台装置1上，且可自载物台装置1移动至码垛装置3的码垛夹取工位处。通过所述载物台装置1将待码垛物100整理成叠，再通过移送装置2将叠置的待码垛物100输送至码垛装置3的夹取工位处，最后通过码垛装置3夹取待码垛物100进行码垛，整个过程中待码垛物100的堆叠、输送及码垛均实现自动化操作，大大降低了工人的劳动强度，有效提高了工作效率。

所述码垛装置3包括框架31、夹取机构32、xy轴移动机构33和z轴移动机构34，所述夹取机构32与xy轴移动机构33连接，所述xy轴移动机构33与z轴移动机构34联接，所述z轴移动机构34固定于框架31上，通过所述框架31以支撑夹取机构32、xy轴移动机构33和z轴移动机构34。

具体的，所述框架31由四根立柱311和四根横梁312连接而成，两并排的立柱311之间设置有若干加强柱313和/或加强杆，以提高框架31的稳固性，使其在夹取机构32、xy轴移动机构33和z轴移动机构34的移动过程中，框架31不会产生晃动。

如图4所示，所述夹取机构32包括跨距调节轴321、跨距调节块322、旋转组件320、一对夹取组件(图中未标号)和安装板3201，所述夹取组件包括支撑板323、传动轴324、传动轴承325、夹爪气缸326、第一铰接块327、夹爪328、夹爪安装块329，所述跨距调节轴321的两端分别穿过一支撑板323，所述跨距调节块322螺接于跨距调节轴321的两端，所述传动轴承325和夹爪气缸326均设置于支撑板323上，所述传动轴承325套设于传动轴324上，所述夹爪气缸326通过第一铰接块327与传动轴324联接，控制传动轴324转动，所述夹爪安装块329固定于传动轴324上，随传动轴324同步转动，所述夹爪328与夹爪安装块329连接，由夹爪气缸326控制传动轴324转动，使夹爪328与夹爪安装块329转动一定角度，实现两夹取组件相对张开放待码垛物，或者使夹爪328的末端与支撑板323平行，来夹取待码垛物。

所述旋转组件320固定于安装板3201上，所述跨距调节轴321与旋转组件320联接，使旋转组件可相对旋转90度，从而改变每次码垛的方向，所述支撑板323上还设置有用于检测堆叠高度的高度检测装置35。

在夹取过程中，由所述夹爪气缸326动作，经第一铰接块327带动传动轴324进行转动，进而控制夹爪安装块329带动夹爪328向下转动进行夹取。当夹爪328夹取成叠的待码垛物100时，所述夹爪328伸入待码垛物100的底部，所述支撑板323压置于待码垛物100的上面，夹爪328夹紧待码垛物100时，所述夹爪328与支撑板323呈压紧状态，通过夹爪328与支撑板323的配合，使夹取机构32在移动时待码垛物100不会掉落。在码垛时，气缸复位，夹爪328向上转动至复位，放下待码垛物100。所述夹爪328上还设置有腰孔3281，可根据待码垛物100的堆叠厚度来确定夹爪328的安装位置，使其的适用性更广。

进一步的，通过所述高度检测装置35能自动检测码垛好的待码垛物100的堆叠高度，计算下一次码垛堆叠时z轴移动机构34的运行高度，本发明还可以根据待码垛物100的宽度来调整跨距调节块322在跨距调节轴321上的位置，以控制夹爪328之间的间距，使夹取机构32的适用性更广。

更进一步的，本发明还通过所述旋转组件320，使夹爪328在夹取待码垛物100后，根据码垛需要进行相应角度的转动，使待码垛物两两交错码垛，从而提高堆垛的稳固性。

具体的，所述旋转组件320包括旋转电机3201、旋转同步带3202、旋转轮(图中未标出)和旋转块3203，所述旋转同步带3202连接旋转电机3201的输出端和旋转轮，所述旋转轮设置于旋转块3203上，所述跨距调节轴321设置于旋转块3203上。当旋转电机3201转动带动旋转块3203转动时，所述跨距调节轴321进行同步转动，从而控制夹爪328进行同步转动。

在码垛时，所述夹取机构先按一方向平行码两垛相等高度的待码垛物(如编织袋)，然后旋转电机3201控制旋转块3203转动90度，使夹取机构按与其垂直的方向继续堆两垛相等高度的待码垛物，使四垛待码垛物两两交错叠置。

请一并参阅图5和图6，所述载物台装置1包括暂储台11、翻物板12、齿轮13、齿条14、固定轴承座15、第一推送气缸16、整理块(图中未示出)和第二推送气缸17，所述齿轮13与翻物板12的一端连接，所述固定轴承座15套设于翻物板12的两端，所述齿条14连接于第一推送气缸16的活动端，并与齿轮13啮合，所述暂储台11设置于翻物板12的一侧，所述第二推送气缸17设置于翻物板12的另一侧，所述整理块设置于暂储台11上，并块与第二推送气缸17的活动端连接，

通过所述第一推送气缸16推动齿条14来回移动，使与齿条14啮合的齿轮13进行转动，进而控制翻物板12进行重复翻转，使一输送至翻物板12上的待码垛物通过翻物板12的翻转，堆叠在暂储台11上，如此重复以完成待码垛物100的堆叠。

所述载物台装置1上还设置有计数器(图中未示出)，所述计数器与翻物板12联接，用于对翻物板的翻转次数计数。通过所述计数器记录每次翻物板12翻转待码垛物100次数，即为待码垛物100的堆叠数量，较于现有的靠工人计数，更为精确，而且在堆叠的同时，完成计数，效率大幅提升。

较佳地，每堆叠一件待码垛物100，所述第二推送气缸17控制整理块动作一次，使所述整理块对待码垛物100的一侧边进行整理，以免堆叠的待码垛物100产生歪斜而影响移送装置2的夹取。

进一步地，所述计数器计数到设定值时，通知所述移送装置2动作，使待码垛物100堆叠至预定数量时，移送装置移送至夹取机构处，供码垛。本发明采用计数的方式，可确保每叠待码垛物100的高度相同，从而避免码垛时出现倾斜。

请继续参阅图5和图6，所述移送装置2包括拉送机械手21、第一电机22、第一主动轮23、第一从动轮(图中未示出)、第一同步带24、辅助滑杆25和底座26，所述第一主动轮23与第一电机22的输出轴连接，所述第一同步带24联接第一主动轮23与第一从动轮，所述辅助滑杆25设置于第一同步带24的外侧，所述底座26装设于所述第一同步带上、且滑动设置于辅助滑杆25上，所述拉送机械手21设置于底座26上。

当所述第一电机22转动时，通过第一主动轮23带动第一同步带24传动，使与第一同步带24连接的底座26及底座26上的拉送机械手21进行移动。本发明还通过辅助滑杆25与底座26的配合，以减轻第一同步带24和第一电机22的负荷，及第一同步带24承重变形等，保证底座26的正常移动。

请继续参阅图6，所述拉送机械手21包括支架211、夹紧气缸212、第二铰接块213、转动轴214、转动轴承215、连杆216和压杆217，所述支架211、夹紧气缸212均固定于底座26上，所述第二铰接块213固定于转动轴214上，所述转动轴承215套设于转动轴214上，所述转动轴承215的两端还固定于支架211上，所述夹紧气缸212的活动端与第二铰接块213连接，所述连杆216的一端与转动轴214连接，所述连杆216的另一端与压杆217连接。

在夹取时，通过所述夹紧气缸212的伸缩，控制第二铰接块213带动转动轴214进行转动，进而使与转动轴214固定的连杆216的另一端在一定角度内转动。进一步的，所述压杆217与连杆216之间呈90度角设置，当连杆216转动时，所述压杆217能松开或夹紧物品。具体的，所述压杆217的两侧具有条形安装孔2171，可以根据待码垛物100的每次堆叠厚度来确定安装位置，使其适用性更广。

另外，本发明通过所述转动轴承215以支撑转动轴214，同时还起到稳固支架211作用，使夹紧气缸212控制压杆217开合时，支架211不会产生晃动而影响夹取动作。所述转动轴承215的两侧还设有辅助转动的转接块218。

所述移送装置2还包括感应器(图中未示出)、原点感应片(图中未示出)、推送感应片(图中未示出)和等待位感应片(图中未示出)，所述感应器设置于拉送机械手21上，所述原点感应片设置于暂储台11处，所述推送感应片设置于夹取机构32的夹持区，所述等待位感应片设置于夹取机构32的夹持区的后侧。

所述拉送机械手21输送待码垛物100时，通过感应器与原点感应片控制拉送机械手21的推送夹取工位；当拉送机械手21夹取待码垛物100后，所述拉送机械手21往夹取机构32的夹持区输送，移动至推送感应片处，所述感应器与推送感应片感应，此时，夹紧气缸212动作使所述拉送机械手21松开待码垛物100，并往夹持区的后侧移动；所述拉送机械手21移至等待位感应片处时，拉送机械手21停止移动并等待。

本发明通过感应器与原点感应片、推送感应片和等待位感应片的配合，以控制拉送机械手21的夹取、输送、等待，以保证夹取机构32在夹取待码垛物100时，不会与其产生碰撞，确保推送动作可靠进行。

请继续参阅图3，所述z轴移动机构34包括第二电机341、减速机342、联轴器343、第一转轴344、第二转轴345、第二主动轮(图中未示出)、第二从动轮346、横向同步带347、第三从动轮(图中未示出)、第四从动轮348、z向同步带349、z向移动块340和z向滑轨3410。

所述第二电机341与减速机342连接，所述第一转轴344的一端通过联轴器343与减速机342联接，所述第二主动轮与第一转轴344连接，并置于减速机342的外侧，所述第二从动轮346设置于第一转轴344的另一端及第二转轴345的两端，所述横向同步带347为两个，其中一横向同步带347连接第二主动轮和第二从动轮346，另一横向同步带连接横向的两第二从动轮。

所述第三从动轮设置于第一转轴344和第二转轴345的两端，位于第二从动轮346和/或第二主动轮的内侧或外侧，随第一转轴344或第二转轴345同步转动，所述z向同步带349连接第三从动轮和第四从动轮348，所述z向移动块340与z向同步带349连接固定于z向同步带349上，并套设于z向滑轨3410上，在z向同步带349传动时，带动z向移动块340同步升降。

当第二电机341转动时，通过横向同步带347使所述第一转轴344、第二转轴345及第二从动轮346同步转动。当所述第一转轴344和第二转轴345转动时，所述第三从动轮同步转动，经z向同步带349带动第四从动轮348同步转动，从而使连接于z向同步带349上的z向移动块340进行上下移动，从而带动夹取机构升降。

进一步的，本发明还通过所述z向移动块340与z向滑轨3410的配合，以减轻z向同步带349和第二电机341的负荷，同时还使z向移动块340移动时更顺滑。本发明通过一个电机即可带动四个z向移动块340同步升降，在节省材料成本的同时，还可保证四个z向移动块340升降同步，确保夹取机构稳定可靠的升降。

如图3所示，所述xy轴移动机构33包括左电机331、右电机332、两个第三主动轮333、两个第五从动轮334、两个x向移动块335、若干x向滑杆336、若干转接轮337、第二同步带338、若干y向滑杆339和轴承座330，所述x向滑杆336连接于z向移动块340上，所述x向移动块335套设于x向滑杆336上，所述x向移动块335上各设置两个转接轮337，所述左电机331和右电机332的输出轴分别与一第三主动轮333连接，所述第二同步带338经一第三主动轮333、一第五从动轮334、第一个转接轮、第二个转接轮、另一第五从动轮、第三个转接轮、第四个转接轮和另一第三主动轮绕成h形，所述y向滑杆339与x向移动块335连接，所述轴承座330套设于y向滑杆339上，并与第二同步带338连接。

具体的，所述z向移动块340为4个，所述x向滑杆336设置于两横向的z向移动块340之间，所述左电机331和右电机332分别设置于立柱上，位于两x向滑杆336的一端，且固定于z向移动块340上。所述x向移动块335设置于x向滑杆336上，所述y向滑杆339设置于两x向移动块335之间，所述轴承座330滑动设置于y向滑杆339上。在进行xy轴移动时，通过所述左电机331和右电机332同时驱动一第三主动轮333转动，经第二同步带338带动第五从动轮334同步转动，从而控制x向移动块335及轴承座330的移动方向及位置。通过xy轴移动机构33和z轴移动机构34的电机转动的圈数，使夹取机构32实现横向、纵向及升降移动，以满足夹取及码垛的需要。本发明采用两个同时来驱动第二同步带338的方式，避免由于第二同步带338动力不足，影响对x向移动块335的滑动控制。

本发明中，所述待码垛物100为编织袋、纸张、布匹或垫子，所述自动码垛设备还可以对接到外部设备200，如：裁剪机、缝纫机等，以实现全自动化生产。

基于上述的自动码垛设备，如图7所示，本发明还相应提供一种如上述的自动码垛设备的码垛方法，包括如下步骤：

s100、由载物台装置将待码垛物整理成叠；

s200、移送装置将叠置的待码垛物输送至码垛夹取工位；

s300、码垛装置夹取叠置的待码物移动至码垛处进行码垛。

其中，所述步骤s100包括:

s101、翻物板将待码垛物翻转到暂储台上；

s102、计数器计量待码垛物的翻转数量。

所述步骤s200包括:

s201、由拉送机械手取走待码垛物并运送至指定位置；

s202、拉送机械手松开待码垛物并移动至安全位；

s203、等待待码垛物被取走；

s204、夹取机构取走待码垛物后，拉送机械手移动至暂储台处等待。

所述步骤s300包括:

s301、夹取机构夹取待码垛物；

s302、夹取机构定位至码垛位置(坐标)；

s303、夹取机构松开待码垛物；

s304、夹取机构通过高度检测器调整计算下次码垛z轴位置(坐标)；

s305、夹取机构移动至夹取区等待。

综上所述，本发明提供的自动码垛设备及码垛方法，所述全自动码垛设备包括：用于整理待码垛物的载物台装置、用于将载物台装置上叠置的待码垛物输送至码垛夹取工位的移送装置和用于对待码垛物进行码垛的码垛装置，所述载物台装置设置于码垛装置的下侧，所述移送装置设置于载物台装置上，且可自载物台装置移动至码垛装置的码垛夹取工位处。通过所述载物台装置将待码垛物整理成叠，再通过移送装置将叠置的待码垛物输送至码垛装置的夹取工位处，最后通过码垛装置夹取待码垛物进行码垛，通过本发明，使待码垛物的堆叠、输送及码垛均实现自动化操作，提高了设备的智能化程度，大大降低了工人的劳动强度，还使生产加工更加稳定，有效提高了工作效率。

进一步的，通过设置于载物台装置上的计数器，以精准控制待码垛物的码垛数量，还通过设置于夹取机构上的高度检测装置能自动检测码垛好的待码垛物的堆叠高度，计算补偿下次码垛堆叠时z轴移动机构的运行高度。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。