一種石材大板桁架式自動下料裝置與方法與流程

本發明屬于石材機械設備技術領域，尤其是一種石材大板桁架式自動下料裝置與方法。

背景技術：

石材制品的需求量近年保持了良好的良好態勢，在互聯網經濟以及石材進家裝的背景下，通過線上、線下渠道雙重渠道，石材大板的需求量將會持續上升。石材大板將逐漸過渡為框架鋸加工，框架鋸使石材大板的鋸解效率大大提高，而鋸解后的較落后的大板下料方式，卻成為制約整個加工過程的瓶頸。石材加工車間內作業環境較差，設備的自動化程度低下，工人勞動強度較大，在人力成本逐年上升的背景下，企業面臨的生存壓力將會更大。隨著《中國制造2025》戰略的提出，石材大板下料裝置的開發符合時代要求。

現有石材部分石材大板加工車間采用了天車配合鉗爪式夾盤或者鋼纜吊取的方法，這些方法在一定程度上解決了工人體力消耗過大的問題。但在實際生產中，空中鋼纜吊取有一定的安全隱患，且效率提高不大。現有一些類似裝置,如中國專利申請zl201410386376.0,提供了一種石材板工字型自動上下料裝置，在一定程度上實現了自動化上下料。其在豎直方向采用氣缸驅動，氣缸需要訂做，且存在驅動力以及驅動行程受限的問題，僅適用于小幅面板材。

技術實現要素：

本發明的目的是為克服上述現有技術的弊端，解決生產過程中效率低下的瓶頸，提供一種石材大板桁架式智能下料裝置，其采用電氣化自動控制，極大提高下料過程的率，低車間工人勞動強度，減輕企業的人力成本壓力。

為實現上述目的，本發明采用下屬技術方案：

一種石材大板自動下料裝置，包括機架和吸盤組件，所述的機架包括兩個橫向梁和設置在兩個橫向梁上的縱向梁，所述的縱向梁在橫向運動機構的驅動下，驅動其沿著所述的橫向梁往復運動；在所述的縱向梁的下方設置有兩個豎向滑軌，在所述的豎向滑軌上安裝有吸盤組件，所述的吸盤組件在豎向運動機構的驅動下能沿著所述的豎向滑軌上下運動，且所述的吸盤組件還能實現翻轉運動。

所述石材大板自動下料裝置整體為桁架式結構，具有三個自由度，即兩個移動和一個翻轉自由度。在機架機構上設置能在其上做往復運動的橫向運動機構，機架和橫向運動結構俯視圖呈現“h”形；豎直運動機構設置于機架的縱向梁結構上，豎直運動機構的下端連接有可旋轉的吸盤組件，吸盤組件為石材大板的下料的末端執行件。

進一步的，所述機架還包括多個立柱，所述的兩個橫向梁平行的設置在多個立柱上，每個橫向梁包括多段呈直線排列的子橫向梁，每段子橫向梁的首尾兩端分別對應一個立柱，在兩個所述的橫向梁上還安裝有兩根與其垂直的縱向梁，機架機構整體呈機架整體呈桁架式。

進一步的，所述橫向運動機構，共有兩套，每套均包括滾輪、雙頭螺柱、安裝板連接成的u形組件，所述的縱向梁兩端分別在兩個u形組件上，兩個u形組件卡裝在兩個橫向梁上，每個u形組件上均通過雙頭螺柱安裝有多個沿著橫向梁滾動的滾輪；其中一套橫向滾動機構的滾輪通過電機以及齒輪齒條驅動其運動。

進一步的，所述的電機的輸出軸連接齒輪，齒輪與橫向梁外側面中沿橫向梁長度方向開設的開槽中的齒條相嚙合，在電機帶動下，橫向運動機構能沿橫向梁往復移動。

進一步的，所述滾輪，安裝在u型組件內部，每個運動單元共6個，上部兩個大滾輪，起支撐、主要導向作用，側面四個小滾輪，起輔助導向作用。

進一步的，所述豎直運動機構，包括固定于縱向梁上的提升電機，所述的提升電機輸出軸連接雙輸出軸的減速器，減速器的兩個輸出軸分別連接一個聯軸器，兩個所述的連軸器分別各連接一個輸出軸，兩個所述的輸出軸通過錐齒輪箱轉向后各自連接一個絲杠上，每個絲杠上安裝有兩個絲杠螺母，兩個絲杠螺母由同一塊安裝板連接，保證兩者同步運動；所述的吸盤組件安裝在四個絲杠螺母，實現其上下運動。

進一步的，所述的絲杠設置在豎向滑軌內，所述的絲杠螺母可以沿著豎向滑軌移動。

進一步的，所述吸盤組件包括吸盤組件梁，吸盤組件梁兩端伸出有短軸，短軸由軸承、軸承座、安裝基座固定，其中一側短軸連接電機、減速器，在電機帶動下可實現旋轉運動。吸盤組件梁由螺栓連接有若干(根據實際情況確定)與之垂直的矩管，矩管上焊接有吸盤安裝板，吸盤通過活動螺栓固定在吸盤安裝板上。

進一步的，所述的電機、減速器固定在所述的絲杠螺母上。

優選，所述吸盤組件，由若干個吸盤與吸盤梁構成吸盤組。

進一步的石材大板自動下料裝置還包括一個控制系統，包含操作面板，電控柜，操作面板按鈕與電控柜的控制器相連。控制器控制橫向運動機構、豎直運動機構、吸盤組件的動作。

優選的，所述操作面板，安裝于立柱適當高度處，電控箱設置于立柱一側適當位置處。

優選的，所述立柱、粱的型材選取矩管。

優選的，所述橫向運動機構，下方地面上對應設有與石材大板下料相配合的擺渡車、大板碼放平臺。

一種利用石材大板下料裝置的下料方法，包括：

(1)框架鋸鋸解石材大板后，擺渡車將鋸解后的板材運送至指定位置；

(2)通過控制系統啟動橫向運動機構，橫向運動機構沿橫向梁向大板放置端移動；

(3)橫向運動機構運動時，可同時控制吸盤組件的旋轉，使之旋轉至大致與石材大板平行的角度；同時豎直運動機構調整吸盤組件到適宜的高度，盡量使吸盤組件的中心靠近石材大板的中心；

(4)當吸盤組件與板材表面接觸時，橫向運動停止，吸盤組件開始工作，緊緊吸附石材大板；

(5)電機控制豎直運動機構，將石材大板提起一定高度；

(6)橫向運動機構的電機開始工作，使大板遠離荒料車，在遠離適當距離時，吸盤組件開始翻轉動作，將石材大板翻轉180度；

(7)當橫向運動機構至碼垛位置時，橫向運動機構停止，豎直運動機構工作，向下運動，大板接觸到碼垛臺時，停止運動；

(8)吸盤停止工作，大板釋放，下料完成。

本發明的有益效果是：

(1)針對石材大板采用真空吸盤組，保證足夠的吸附力與安全系數，吸盤組件采用電動機、蝸輪蝸桿減速器驅動，可實現180度旋轉；豎直提升機構采用電機、減速器、光杠、錐齒輪、梯形絲杠實現，采用絲杠旋轉，雙螺母同步運動實現豎直方向往復移動；橫向運動通過電動機驅動齒輪齒條、滾輪導向的方式實現；

(2)該裝置具有三個自由度，橫向運動、豎直運動、吸盤旋轉運動，三個運動可在控制系統的調控下同步進行，可通過三個運動的的耦合優化下料動作，提高下料效率；

(3)吸盤安裝時采用活動螺栓、彈簧等，使吸盤可以根據實際工況自適應吸附角度；采用若干吸盤構成吸盤組的形式，保證吸附更加牢靠；

(4)控制系統以及傳感器的使用，使吸盤組件工作時定位準確，抓取、釋放動作精準，極大提高了裝置的自動化、智能化程度，提高了生產效率，降低了車間對人力的依賴度，降低了企業的生產成本。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是一種石材大板桁架式自動下料裝置結構示意圖；

圖2是吸盤組件右端安裝示意圖；

圖3是豎直運動電機安裝示意圖；

圖4是吸盤組件左端安裝示意圖；

圖5是橫向運動機構示意圖；

圖中，1、橫向梁，2、操作面板，3、立柱，4、電控柜，5、擺渡車，6、吸盤組件，7、旋轉部件，8、絲杠組件，9、橫向運動機構，10、石材大板碼放臺，11、錐齒輪箱，12、豎直運動機構，13、縱向梁，14、吸盤組件左端連接部件，15、旋轉電機安裝板，16、蝸輪蝸桿減速器，17、旋轉用電機，18、滑動組件，19、u星電機安裝板，20、減速器，21、電動機，22、聯軸器，23、軸承座，24、滑動組件連接板，25、導軌，26、小滾輪，27、齒條，28、齒輪，29、減速電機，30、圓螺母，31、滾輪，32、u形組件

具體實施方式

下面結合符合和實施例隨本發明進一步說明。

如說明書附圖1-4所示，石材大板桁架式下料裝置，包括機架、橫向運動機構、豎直運動機構、吸盤組件、擺渡車、板材碼垛平臺、電控柜和操作面板。該發明最大可吸附幅面3200mm×2500mm、厚度20mm的石材大板。該裝置布局合理，充分利用車間的空間，減少了人工的勞動強度，提高了生產效率，降低了生產成本。本發明同時還公開了利用該自動上下料裝置的上下料方法。

如圖1，機架機構包括兩根(或者若干根連接在一起)平行且間隔一定距離的橫向梁1，每段橫向梁的兩端通過兩根立柱3支撐，立柱的數量根據橫向梁的長度確定。每兩根立柱與相應橫向梁可組成門式框架，該結構簡單，但承載能力足夠。

立柱、橫向梁作為機架主要承載部件，其截面形狀可以使方形、矩形、工字形等形狀，不僅限于圖中所述的矩形。立柱的高度、橫向梁的長度，以及兩者截面面積，均可以根據實際工況常規設計，并不影響整體功能。

立柱通過地腳螺栓固定在地面上，橫向梁通過連接板和螺栓固定在立柱上。其中在橫向運動電機一側的橫向梁上焊接有導軌條和齒條(齒面朝上)，齒條與減速機出輸出軸上的齒輪嚙合；另一側焊接有兩根導軌條，導軌條、齒條的焊接位置根據裝置具體情況常規設計即可，應保證齒輪齒條的嚙合。

對于齒輪齒條的嚙合是設計手冊中的公知技術。

圖1中，在邊緣立柱3的適當高度位置設置有操作面2板，操作面板2在該位置處有諸多好處，一是可以方便工人的操作；二是不影響吸盤組件的運動；三是直接安裝在立柱上，可節省資源與空間。電控柜4設置于該立柱一側，主要考慮該位置空間足夠，不影響工作過程，而且安裝布線容易。

電控箱內中安裝控制器等，操作面板的按鈕與電控柜內控制器相連，共同組成控制系統。控制器與吸盤組件翻轉部6件、豎直提升部件8、橫向運動機構9中的電器元件相連，并控制各電器元件的動作。

如圖1，在橫向運動機構的下方的地面上，設置有石材大板擺渡車5的停放位置，以及石材大板碼放臺10，兩者為現有技術，不再贅述

橫向運動機構如圖5所示，包括兩條縱向梁13，減速電機29，齒輪28，齒條27，滾輪31，小滾輪26，導軌15，u形組件32。兩個縱向梁13兩端分別固定在u形組件上側面上，u形組件為三個安裝板組成，靠滾輪31、雙頭螺柱兩端的螺母將其連接在一起。

滾輪31安裝在u形組件內部上方，每組共兩個，滾輪31與橫向梁接1觸良好，滾輪31、橫向梁1起承載、主要導向的作用；小滾輪26安裝在u形組件下方，小滾輪26與導軌25的下側面應保證良好的位置，小滾輪、導軌起輔助導向的作用。

齒輪28連接減速電機29的輸出軸，齒輪齒條應保證良好的嚙合。

在減速電機的帶動下，橫向運動機構能夠沿著橫向梁1往復運動。

如圖1、3所示。豎直運動機構包括提升電動機20、減速器21、聯軸器22、光杠、一對錐齒輪11、梯形絲杠組件8。

提升電機20固定于u形板上，u形板固定于縱向梁上，提升電機20輸出軸連接為雙輸出軸的減速器，減速器21的兩個輸出軸分別連接一個聯軸器，兩個所述的連軸器22分別各連接一個輸出軸，兩個所述的輸出軸通過錐齒輪箱11轉向后各自連接一個絲杠上，每個絲杠上安裝有兩個絲杠螺母，兩個絲杠螺母由同一塊安裝板連接，保證兩者同步運動；所述的吸盤組件安裝在四個絲杠螺母，實現其上下運動。

其中，每套絲杠組件采用兩個絲杠螺母，并用一個安裝板將兩者連接，使之同步運動。采用這樣的安裝方法主要是為了加大與吸盤組件安裝位置的接觸面積，使連接更加緊固。絲杠螺母連接吸盤組件6，絲桿旋轉，絲杠螺母的上下運動帶動吸盤組件運動。

如圖1所示，吸盤組件包括吸盤組件梁6、橫向梁、活動螺栓連接塊和吸盤，吸盤組件梁由直角形連接板、螺栓固定在吸盤組件縱向梁上，吸盤由活動螺栓安裝在縱向梁的條形連接板上。所述吸盤共24個。吸盤為現有技術，密封材料為聚氨酯，不再贅述。

優選的，所述吸盤組件，由若干個吸盤與吸盤粱構成吸盤組。

控制系統，包含操作面板，電控柜，操作面板按鈕與電控柜的控制器相連。控制器控制橫向運動部件、豎直運動部件、吸盤部件的動作。

操作面板，安裝于立柱適當高度處，電控箱設置于立柱一側適當位置處。

橫向運動機構，下方地面上對應設有與石材大板下料相配合的擺渡車、大板碼放平臺。

下料流程如下：

待下料的石材大板由擺渡車運5送至指定位置。啟動橫向運動電機29，帶動齒輪28轉動，由齒輪齒條的嚙合，使滾輪31沿著橫向梁1靠近擺渡車。同時吸盤組件6可旋轉調整適宜的吸取角度。待吸盤組件接近石材大板時，豎直運動電機12工作，使之緩緩下降，大致使吸盤組件中心與石材大板中心靠近，然后豎直運動電機20停止。橫向運動電機29繼續工作，吸盤接觸到石材大板同時，真空吸盤開始吸附。吸取后，豎直提升電機20使吸盤組件向上運動適當距離后停止。然后橫向運動電機29啟動，使吸盤組件6向著石材大板碼放臺移動，移動的過程中，吸盤組件旋轉電機17工作，使吸盤吸附著石材大板翻轉180°，以利于適應碼放臺位置。當移動至碼放臺10時，橫向運動電機29停止工作。豎直運動電機20啟動，使大板緩慢放下，接觸到碼放臺10時，豎直運動電機20停止工作。吸盤停止吸附，石材大板被放置到碼放臺上。此時，豎直運動電機20啟動，將吸盤組件提升適當距離，橫向運動電機29反向運動。下料動作完成。

在下料過程中，傳感器和配套的電控系統使吸盤總能準確到達正確位置抓取板材，保證了下料的循環持續進行。

上述雖然結合附圖對本發明的具體實施方式進行了描述，但并非對本發明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護范圍以內。