專利名稱：一種鋼管自動搬運碼垛機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種對鋼管進行碼垛和拆垛的自動化機器，特別是公開一種鋼管自動搬運碼垛機，屬于自動化機械技術領域。
背景技術：
一直以來，我國工礦企業鋼管堆放始終沒有統一標準，簡單的散布堆放會對鋼管外皮造成摩擦損傷或壓迫變形，使鋼管力學性能降低，同時也不便于管理和使用。象石油管路、高壓流體管路等行業對鋼管的力學性能和鋼管表面質量要求都比較高，對鋼管的堆放也提出了較高的標準，必須有規律的堆放成垛。如何將鋼管一根根的自動堆放成垛，在使用時又可以自動拆垛一根根的取出，用人工很難完成，因為有的鋼管長達10米多，通常重達 200公斤甚至更多，必須使用機器人并配合適當的夾具機械手系統來完成碼垛和拆垛過程。 機器人鋼管自動碼垛能夠大大提高鋼管的庫存管理水平，整齊劃一的垛形既提高了鋼管庫房的外觀質量，又方便了庫存管理，用機器人碼垛和拆垛能夠有效提高鋼管碼垛和拆垛速度，擁有非常好的使用前景和市場前景。經過檢索，國內有不少搬運和碼垛機器人，但多數都是具有規則形狀的箱包類物體碼垛，尚無專用于鋼管的碼垛機器人系統。如公開號CN101817452A提出了一種關節式機械手的裝箱、碼垛機器人，公開號CN1919545提出了一種通用的關節式四連桿結構的搬運碼垛機器人。這些專利都是通用的箱包類碼垛機器人。
發明內容本實用新型的目的是提供一種鋼管自動搬運碼垛機，實現鋼管碼垛和拆垛過程的自動化，提高效率，方便鋼管庫存管理，是一種高效、可靠、穩定的鋼管自動碼垛機器人系統。本實用新型是這樣實現的一種鋼管自動搬運碼垛機，包括機座和工作單元，其特征在于所述工作單元設置在機座上，工作單元有三個導向定位機構、電磁鐵吸取鋼管機構和托盤抓取機構；所述的導向定位機構設有直角坐標的框架結構Y軸導軌、Z軸導軌和X 軸橫梁，將堆垛鋼管有序規則排列放置，所述的電磁鐵吸取鋼管機構設置在Z軸導軌底端， 為搬運鋼管的抓取機械；所述的托盤抓取機構設置在Z軸導軌底端的旁側，為抓取托盤的機械。所述的導向定位機構包括平行的兩根Y軸導軌、平行的兩根Z軸導軌、平行的兩根 X軸橫梁和連接板；Y軸的兩根導軌固定在X軸橫梁的兩端，X軸橫梁與Y軸導軌垂直連接， 兩根X軸橫梁與設置在兩根Y軸導軌上的滑塊固定連接，X軸橫梁與滑塊一起沿Y軸導軌移動；Z軸導軌通過連接板固定于兩根X軸橫梁之間，兩根Z軸導軌位于Y軸導軌內側，均采用滾珠絲杠傳動；所述的電磁鐵吸取鋼管機構包括底部連接板和電磁鐵構成，固定于Z軸導軌的底部；所述的托盤抓取機構固定于底部連接板的側面上，由小滑臺、滑臺連接板、旋轉機構、氣動夾具構成，小滑臺固定于底部連接板的側面，滑臺連接板固定于小滑臺的滑塊上，旋轉機構固定于滑臺連接板上，氣動夾具固定于旋轉機構的底部。所述的導向定位機構的Y軸導軌工作行程為2500mm 3500mm，Z軸導軌的工作行程為IOOOmm 2000mm。本實用新型導向定位機構由H 二自由度直角坐標機器人組成，通過線性導軌間的順次相對運動，保證機器人能夠正確的抓取鋼管，并能在恰當位置上放置鋼管，保證鋼管碼垛精度。本實用新型的導向定位機構的Y軸導軌由兩根平行的有一定跨距的導軌組成，導軌行程可根據垛形的要求選取合適的行程長短，常規行程3米，兩根Y軸導軌平行導軌的滑塊用一根橫梁聯接。Z軸導軌也有兩根，固定在聯接Y軸導軌的X軸橫梁上，兩根Z軸導軌保持平行，并有一定的間距，可沿Y軸導軌移動。電磁鐵吸取鋼管機構是抓取鋼管的夾具部分，固定于導向定位機構Z軸導軌的底部正下方的連接板上，和Z軸導軌的一起伸縮上下移動，在導向定位機構的帶動下，可沿Y 軸導軌水平方向移動。鑒于鋼管的特殊細長形狀，采取若干塊V形電磁鐵吸取鋼管的方式， 每根ζ軸導軌底部設有4塊小型電磁鐵，電磁鐵呈V形結構，依靠電磁鐵通斷電控制吸取鋼管，完成鋼管的抓取和搬運。托盤抓取機構托盤抓取機構固定于導向定位機構Z軸導軌的底部側面，實現抓取鋼管托盤，并在導向定位機構的引導定位下，將鋼管托盤放在合適的位置。當一層鋼管碼垛完成后，需要在這層鋼管的兩側放置鋼管托盤，碼垛時，鋼管都要放置到托盤的圓弧形槽中。抓取托盤時，小滑臺向下移動，帶動旋轉機構和氣動夾具伸出，然后Z軸向下移動到對應托盤合適位置，氣動夾具夾取托盤，旋轉機構帶動氣動夾具和托盤一起旋轉90度，在導向定位機構的引導下，將托盤放置到合適位置。本實用新型依靠Y軸導軌和Z軸導軌的直線運動實現整個鋼管抓取碼垛和托盤抓取放置的準確定位，在Y軸導軌和Z軸導軌的帶動下，鋼管抓取機構準確的抓取指定位置的鋼管，并將鋼管放置到垛位的指定位置，同樣在Y軸導軌和Z軸導軌的帶動下，托盤抓取機構準確的抓取指定位置的托盤，在抓取托盤時，首先小滑臺向下伸出，使托盤氣動夾具伸出 Z軸導軌，通過Z軸導軌的移動，帶動氣動夾具到指定位置，夾取托盤，旋轉機構帶動氣動夾具和托盤旋轉90度，使托盤垂直于鋼管方向，在Y軸導軌和Z軸導軌的帶動下，將托盤放置到垛形的指定位置，托盤放置完成后，小滑臺縮回，使氣動夾具回到初始位置，以讓出空間， 進行鋼管抓取。本實用新型的有益效果是本實用新型能很好地完成鋼管的碼垛工作，碼垛垛形整齊美觀，一致性好，大大提高了勞動生產效率，方便了鋼管庫存管理。
圖1是本實用新型鋼管自動搬運碼垛機結構示意圖。圖2是本實用新型鋼管自動搬運碼垛機俯視結構圖。圖3是本實用新型鋼管自動搬運碼垛機側視結構圖。圖4是本實用新型的電磁鐵吸取鋼管機構和托盤抓取機構放大示意圖。圖中1、Y軸導軌；2、Z軸導軌；3、X軸橫梁；4、連接板；5、底部連接板；6、 電磁鐵；7、小滑臺；8、滑臺連接板；9、旋轉機構；10、氣動夾具；11、鋼管；12、托盤。
具體實施方式
[0019]
以下結合附圖對本實用新型的技術方案作進一步描述。根據附圖1 4，本實用新型鋼管自動搬運碼垛機包括機座和工作單元，工作單元有三個導向定位機構、電磁鐵吸取鋼管機構和托盤抓取機構，工作單元設置在機座上。導向定位機構設有直角坐標的框架結構Y軸導軌1、Z軸導軌2和X軸橫梁3，將堆垛鋼管有序規則排列放置。電磁鐵吸取鋼管機構設置在Z軸導軌2底端，為搬運鋼管的抓取機械。托盤抓取機構設置在Z軸導軌2底端的旁側，為抓取托盤的機械。 本實用新型采用兩根固定的Y軸導軌1，采用同步帶傳動，行程2500mm 3500mm， 兩根Y軸導軌1之間具有一定的跨距。X軸橫梁3共兩根，固定在兩根Y軸導軌1上的滑塊上，可與滑塊一起沿Y軸導軌移動。Z軸導軌2通過連接板4固定于兩根X軸橫梁3之間，Z軸導軌2采用滾珠絲杠傳動，行程IOOOmm 2000mm，可沿Y軸導軌1方向移動。底部連接板5固定于Z軸導軌2的底部，吸取鋼管用的電磁鐵6固定于底部連接板5的正下方。 小滑臺7固定于底部連接板5的側面，滑臺連接板8固定于小滑臺7上，并可沿小滑臺7移動。旋轉機構9固定于滑臺連接板8上，氣動夾具10固定于旋轉機構9的下方，用于抓取托盤12，氣動夾具10在旋轉機構9的帶動下旋轉。 本實用新型鋼管碼垛機器人工作過程如下導向定位機構回歸初始位置原點，即 Y軸導軌1和ζ軸導軌2通過滑塊的移動帶動其上的所有機構回歸所設定的坐標原點。Y 軸導軌1上的滑塊移動，帶動其上的整個機構移動，使氣動夾具定位于托盤12初始位置的正上方，托盤12位于初始位置時與Y軸導軌垂直。小滑臺7上的滑塊移動，帶動其上的機構向下移動，同時Z軸導軌2向下伸出到設定位置，使氣動夾具10抓取托盤12。旋轉機構 9帶動氣動夾具和托盤12旋轉90度，使托盤12與Y軸導軌平行，即附圖2中虛線所示托盤位置。Y軸導軌1和Z軸導軌2交替運動，將托盤12放置到指定的垛位。小滑臺7上滑塊帶動其上的所有機構向上移動。Y軸導軌1和Z軸導軌2的滑塊交替運動，使吸取鋼管用的電磁鐵6正好移動到鋼管11的最初位置。電磁鐵6通電后吸取鋼管11，Y軸導軌1和Z 軸導軌2的滑塊交替運動，將電磁鐵6吸取的鋼管11放到指定的托盤12的弧形槽內，繼續下一根鋼管的吸取安放碼垛。如此反復，直到一層鋼管碼垛完成后，再抓取托盤12，安放到指定位置。重復上述工作過程，直到完成整個碼垛工作。
權利要求1.一種鋼管自動搬運碼垛機，包括機座和工作單元，其特征在于所述工作單元設置在機座上，工作單元有三個導向定位機構、電磁鐵吸取鋼管機構和托盤抓取機構；所述的導向定位機構設有直角坐標的框架結構Y軸導軌、Z軸導軌和X軸橫梁，將堆垛鋼管有序規則排列放置，所述的電磁鐵吸取鋼管機構設置在Z軸導軌底端，為搬運鋼管的抓取機械；所述的托盤抓取機構設置在Z軸導軌底端的旁側，為抓取托盤的機械。
2.根據權利要求1所述的一種鋼管自動搬運碼垛機，其特征在于所述的導向定位機構包括平行的兩根Y軸導軌、平行的兩根Z軸導軌、平行的兩根X軸橫梁和連接板；Y軸的兩根導軌固定在X軸橫梁的兩端，X軸橫梁與Y軸導軌垂直連接，兩根X軸橫梁與設置在兩根Y軸導軌上的滑塊固定連接，X軸橫梁與滑塊一起沿Y軸導軌移動；Z軸導軌通過連接板固定于兩根X軸橫梁之間，兩根Z軸導軌位于Y軸導軌內側，均采用滾珠絲杠傳動；所述的電磁鐵吸取鋼管機構包括底部連接板和電磁鐵構成，固定于Z軸導軌的底部；所述的托盤抓取機構固定于底部連接板的側面上，由小滑臺、滑臺連接板、旋轉機構、氣動夾具構成， 小滑臺固定于底部連接板的側面，滑臺連接板固定于小滑臺的滑塊上，旋轉機構固定于滑臺連接板上，氣動夾具固定于旋轉機構的底部。
3.根據權利要求1或2所述的一種鋼管自動搬運碼垛機，其特征在于所述的導向定位機構的Y軸導軌工作行程為2500mm 3500mm，Z軸導軌的工作行程為IOOOmm 2000mm。
4.根據權利要求2所述的一種鋼管自動搬運碼垛機，其特征在于每根Z軸導軌底部固定的電磁鐵吸取鋼管機構的電磁鐵設有4塊。
專利摘要本實用新型為一種鋼管自動搬運碼垛機，包括機座和工作單元，其特征在于所述工作單元設置在機座上，工作單元有三個導向定位機構、電磁鐵吸取鋼管機構和托盤抓取機構；所述的導向定位機構設有直角坐標的框架結構Y軸導軌、Z軸導軌和X軸橫梁，將堆垛鋼管有序規則排列放置，所述的電磁鐵吸取鋼管機構設置在Z軸導軌底端，為搬運鋼管的抓取機械；所述的托盤抓取機構設置在Z軸導軌底端的旁側，為抓取托盤的機械。本實用新型碼垛垛形整齊美觀，一致性好，提高了生產效率，方便了鋼管庫存管理。
文檔編號B65G61/00GK201952015SQ20112006077
公開日2011年8月31日 申請日期2011年3月10日 優先權日2011年3月10日
發明者吳躍新 申請人:上海博信機器人科技有限公司