一种角钢柔性自动码垛系统及其方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种角钢生产中具有柔性的自动码垛系统，具体的说，是实现型号为4#_10#，长度为6-12m的多种规格角钢码垛的高效率输送、对齐、废料输出和料垛拖出的系统。
【背景技术】
[0002]角钢码垛处于整个角钢生产流程的末端，目的是便于运输或储存。目前国内一些大型企业自行开发或引进国外角钢码垛设备实现了半自动或自动码垛工作，但码垛设备的柔性较差，大多局限于单品种大型号角钢的码垛，且功耗较大。在全国范围内大部分的角钢生产企业是年产量在30?50万吨左右的中小型企业，产品型号主要集中在4#_10#的范围内，而且这些企业的生产是实时跟踪客户订单的生产，现有的码垛设备难以满足这类企业的生产需求。
[0003]目前，在大多数角钢生产企业中仍然采用人工码垛的方式，劳动强度大，工作环境恶劣，码垛效率低，垛型质量难以保证，易引发安全事故。此外，随着新生代劳动力对工作环境、劳动保护、薪资待遇等要求的不断提高，一些钢企出现了不同程度的用工荒。
[0004]基于以上两点事实，具有适应多品种、小批量、小型号变节拍工作能力的低功耗柔性自动码垛设备的研发显得尤为迫切。
【发明内容】
[0005]本发明针对背景中提到的国内角钢码垛生产的现状，提供一种角钢柔性自动码垛系统，其结构紧凑，自动化程度高，操作、调整便捷，功耗低，可靠性好，可实现不同节拍和垛型要求工况下角钢的高效率自动码垛，改善工人作业环境，降低了劳动强度，提高了生产效率。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明提供一种角钢柔性自动码垛系统，包括输送辊道、柔性挡钢机构、偏心对齐机构、链条输送机构、角钢擒纵计数机构、废料分拣机构、多组正码挡钢机构、正码执行机构、多组反码挡钢机构、反码执行机构、伺服升降平台、拖钢输出机构和垛型对齐机构；该角钢柔性自动码垛系统的来料方向定义为系统的横向，该角钢柔性自动码垛系统的角钢输送方向定义为系统的纵向；所述输送辊道包括辊道电机和辊道台架，所述辊道台架上沿输送辊道的纵向即系统的横向布置有轴线平行的多个辊道光辊和多个辊道螺旋辊，所述辊道光辊和辊道螺旋辊为间隔布置；所述辊道光辊和辊道螺旋辊的一端均分别设有第一带轮，所述辊道电机为变频电机；所述柔性挡钢机构布置在所述输送辊道的一端，所述柔性挡钢机构包括挡钢板和固定在一支座上的固定板，所述固定板设有多个通孔，所述挡钢板上固定有多个与所述固定板上的多个通孔位置一一对应的导柱，所述导柱上套装有弹簧，每个导柱的自由端与固定板上对应位置的通孔装配、并形成间隙配合；所述偏心对齐机构包括多个偏心辊和一个与地基固联的固定挡板，所述固定挡板与所述柔性挡钢机构中的挡钢板共面，所述偏心辊的一端设有第二带轮；所述第一带轮和第二带轮的转轴平行，所述第一带轮和第二带轮均通过传动带由辊道电机驱动；所述链条输送机构包括输钢链电机和多组输送链传动组件，所述输送链传动组件包括输送链托架、链条输送传动轴、主动链轮、从动链轮和中间链轮，所述链条输送传动轴由输钢链电机驱动从而带动主动链轮，所述主动链轮通过链传动带动从动链轮，所述中间链轮安装在辊道台架上，所述从动链轮与中间链轮之间设有平板输送链，所述输送链托架上设有导向槽，所述平板输送链置于所述导向槽中；多组输送链传动组件的链条输送传动轴通过滚子链联轴器串联；其中，相隔布置的两组输送链传动组件中的输送链托架上分别设有接近传感器；将所述链条输送机构位于辊道台架的一端定义为链条输送机构始端，将所述链条输送机构远离辊道台架的一端定义为链条输送机构末端；所述角钢擒纵计数机构包括横跨于多组输送链传动组件的大跨距支架和设置在大跨距支架上的多套擒纵机构，所述大跨距支架通过地脚螺栓与地基固联，所述大跨距支架包括上支撑梁和下支撑梁；所述下支撑梁上设有计数传感器；所述上支撑梁上固定有气缸驱动装置，所述气缸驱动装置包括自上而下依次连接的气缸安装支架、气缸、导柱和挡钢锥头，所述导柱上设有与下支撑梁固定的导柱支座，所述导柱与所述导柱支座之间设有导套；所述擒纵机构包括擒纵机构支架、挡钢摆臂和摇臂，所述擒纵机构支架与所述下支撑梁固定，所述挡钢摆臂的一端与所述擒纵机构支架铰接，所述挡钢摆臂的另一端与所述摇臂的一端滑动连接；所述摇臂的另一端与所述挡钢锥头滑动连接；所述挡钢锥头通过螺纹联接在导柱上，导柱穿过导套与气缸的顶杆联接，通过气缸顶杆的伸缩带动挡钢锥头的起落，并实现挡钢摆臂相对挡钢锥头的联动；每当挡钢摆臂动作一次，所述计数传感器完成一次计数；所述废料分拣机构包括废料分拣气缸、升降托架、导向轮组、减速马达、快速光辊；所述废料分拣气缸安装在升降托架的底部，实现升降托架的起落，导向轮组布置在升降托架底部的两侧，减速马达和快速光辊安装在升降托架上，减速马达通过带传动实现快速光辊的转动；所述废料分拣机构位于链条输送机构末端侧，所述升降托架沿系统横向的中心与输送辊道沿系统横向的中心在系统纵向的距离为:角钢垛最大宽度的10倍；所述角钢擒纵计数机构在系统的纵向上的位置是:位于所述输送辊道与所述废料分拣机构之间；所述多组正码挡钢机构包括气缸支座、正码挡钢气缸、导套支座、导套、挡钢导柱和安装支架；所述挡钢导柱与正码挡钢气缸相联实现伸缩运动，导套支座安装在安装支架上，正码挡钢气缸安装在与地脚螺栓固联的气缸支座上；多组正码挡钢机构的布局是:与链条输送机构中的多组输送链传动组件一一对应、且挡钢导柱的中心与所述链条输送机构中串联后的链条输送传动轴的中心之间的距离为A ;在所述多组正码挡钢机构中，间隔布置的两个安装支架上安装有与所述挡钢导柱并列的正码传感器；所述正码执行机构包括横梁，所述横梁的两侧分别布置有与地基固定的导轨支座，所述导轨支座的跨度中心与所述链条输送机构中串联后的链条输送传动轴的中心重合；所述导轨支座上设有导轨，所述横梁的两端分别设有行走小车，从而实现所述横梁在导轨上往复运动；所述横梁的两侧分别安装有正码电液伺服推杆，所述横梁通过多个导柱连接有升降吊梁，所述正码电液伺服推杆带动升降吊梁上下移动；所述升降吊梁的底部设有多个正码电磁铁；所述横梁和导轨支座上均分别设有行程控制开关；所述多组反码挡钢机构包括通过地脚螺栓安装在地基上的反码挡钢支架，所述反码挡钢支架上设有反码挡块；多组反码挡钢机构的布局是:与链条输送机构中的多组输送链传动组件对应、且布置在链条输送机构沿系统纵向的末端处；在所述多组反码挡钢机构中，间隔布置的两个反码挡钢支架上安装有与所述反码挡块并列的反码传感器；所述反码执行机构包括两个底座和两个齿轮箱支座，在系统横向两侧各有一个底座和一个齿轮箱支座；每个底座设有一个反码电液伺服推杆；所述齿轮箱支座设有齿轮箱，所述齿轮箱的输入轴上设有摇柄，所述齿轮箱的输出端通过凸缘联轴器串联有多个转轴，每个转轴上均分别设有两个翻转电磁铁；反码电液伺服推杆带动摇柄摆动，实现转轴上翻转电磁铁的180。翻转；在所述多组正码挡钢机构布局中的距离A大于或等于所述翻转电磁铁的翻转半径；所述反码执行机构中、在串联后的转轴上且位于系统横向的一端安装有电气抱闸机构；其中一个齿轮箱支座上安装有两个反码位置传感器，用以检测翻转电磁铁是否到达翻转的起始和结束位置；所述反码执行机构中的转轴与所述链条输送机构的链条输送传动轴平行、两者之间的距离小于翻转电磁铁翻转半径的1/3 ;所述伺服升降平台包括与地基相连的升降机支座，所述升降机支座上设有多组升降料架组件，所述升降料架组件包括设置在丝杠升降机上的料架台，所述料架台的两侧设有导柱，所述导柱通过导套导向，所述导套安装在一导套支座上；多组升降料架组件中，所有丝杠升降机的输入轴与一 T型转向箱的输出轴通过伺服升降平台传动轴串联；所述T型转向箱的输入轴与一伺服电机相连；所述伺服升降平台传动轴与所述反码执行机构中的转轴平行，两者之间沿系统纵向的距离为翻转电磁铁翻转半径的2/3 ;多组升降料架组件中的其中一个升降料架组件的料架台的侧面沿垂直方向布置三个接近开关，实现料架台的上、下限位和零点标定；所述拖钢输出机构包括电机、减速机和多组拖钢链台架，多组拖钢链台架并列布置在系统纵向的末端、且位于伺服升降平台各升降料架组件的间隔中；所述电机通过带传动驱动减速机的输入端，减速机的输出端通过滚子链联轴器和拖钢链台架联结轴将多组拖钢链台架串联；各组拖钢链台架通过轴承座支座与地基固联；在所述拖钢输出钢机构中，在间隔布置的两个拖钢链台架的末端安装有拖钢传感器；所述垛型对齐机构包括底座、支架、直线导轨、气缸、对齐推板，所述支架与反码执行机构中的位于所述柔性挡钢机构同侧的齿轮箱支座固联，所述底座固定在所述支架上，气缸与直线导轨安装在底座上，对齐推板安装在直线导轨上、并与气缸的推杆联接，气缸推杆带动对齐推板往复移动，实现每码一层角钢，对齐推板顶出实现层间对齐和层中每根角钢的对齐。
[0007]本发明提出的一种角钢柔性自动码垛方法是利用上述角钢柔性自动码垛系统，并包括以下步骤:
[0008]步骤一、工作开始时，系统中的各机构复位到初始位置，根据垛型要求判断是执行正码还是执行反码；若执行正码，则所述正码挡钢机构中的挡钢导柱保持复位抬起状态；若执行反码，则所述正码挡钢机构中的挡钢导柱落下；
[0009]步骤二、欲码垛的角钢经校直后输送到输送辊道，在惯性和输送辊道的输送作用下角钢冲向柔性挡钢机构，在柔性挡钢机构中的挡钢板挡住角钢的同时，所述输送辊道中的多个辊道螺旋辊将角钢带出输送辊道进入链条输送机构上，所述链条输送机构和偏心对齐机构使角钢间歇地顶向偏心对齐机构的固定挡板的同时，并由链条输送机构的平板输送链移向角钢擒纵计数机构；
[0010]步骤三、所述角钢擒纵计数机构将链条输送机构送来的角钢挡住并沿系统纵向对齐，当需要正码操作时，控制角钢擒纵计数机构根据正码层角钢根数NI放过角钢，当需要反码操作时根据反码层角钢根数N2放过角钢，所述反码层根数N2比正码层根数NI少一根角钢；每达到放过角钢根数要求时，角钢擒纵计数机构停止工作并挡住后续输送过来的角钢；其中:
[0011]正码操作过程是:多组正码挡钢机构中的挡钢导柱复位抬起挡住来料，并利用与所述挡钢导柱并列的正码传感器来判定正码层的角钢是否到位；如果检测到正码层角钢到位时，正码执行机构的正码电液伺服推杆推动升降吊梁下降，使正码电磁铁与角钢接触并得电励磁，正码电磁铁吸住角钢后升降吊梁在正码电液伺服推杆的驱动下抬起，行走小车带动横梁向伺服升降平台的方向移动，将角钢送至伺服升降平台的上方，此时升降吊梁在正码电液伺服推杆的驱动下带着正码电磁铁上的角钢下降到伺服升降平台中料架台上方，正码电磁铁上的角钢和料架台的距离为角钢高度的1.5倍；此时，正码电