本實用新型涉及一種帶預(yù)緊的高速碼垛系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

型材碼垛機布置在型材車間后部成品工序尾端，用于定尺型材碼垛，以合乎標準和市場的商品鋼材包裝規(guī)格要求按照一定的模式堆碼成垛向客戶交付產(chǎn)品，以便實現(xiàn)物料的存儲、搬運、裝卸運輸?shù)任锪骰顒?。目前的型材碼垛機大多采用人工碼垛方式或“行車式”碼垛方式，人工碼垛方式工作強度大，所需作業(yè)工人數(shù)量多，人工成本大，且工作效率低，碼垛包裝質(zhì)量差；行吊方式采用自動碼垛系統(tǒng)，降低人工成本，但存在速度低、位置精度差、工藝節(jié)奏慢且抗干攏能力弱與全線型材連軋工藝產(chǎn)能匹配性差等缺點

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本實用新型提供一種高速、精準的高速碼垛系統(tǒng)。

為達到上述目的，本實用新型高速碼垛系統(tǒng)，包括機架、吊臂、驅(qū)動裝置、腕部和翻轉(zhuǎn)永磁鐵；

所述機架包括水平段和豎直段，所述機架的水平段后端與所述豎直段頂端連接，所述機架水平段的前端與吊臂上端通過第一鉸接軸鉸接；

所述驅(qū)動裝置分別與所述機架豎直段前側(cè)和所述吊臂鉸接；所述吊臂下端連接有腕部，所述腕部上設(shè)有腕部水平保持機構(gòu)，所述腕部前端設(shè)置有翻轉(zhuǎn)永磁鐵；所述翻轉(zhuǎn)永磁鐵底端設(shè)置有平移導(dǎo)向齒板；所述機架豎直段上設(shè)有用于平衡吊臂部分或全部的自重和載荷的預(yù)緊裝置。

較佳的，所述腕部包括連接板，和連接在連接板上相對設(shè)置的兩個側(cè)板；所述翻轉(zhuǎn)永磁鐵設(shè)置在兩個側(cè)板之間；所述腕部上設(shè)置有驅(qū)動翻轉(zhuǎn)永磁鐵翻轉(zhuǎn)的驅(qū)動機構(gòu)。

較佳的，所述翻轉(zhuǎn)永磁鐵包括永磁起重器和第二驅(qū)動器；所述第二驅(qū)動器通過連接軸與所述永磁起重器旋轉(zhuǎn)連接；

所述永磁起重器包括與所述腕部連接的永磁鐵安裝殼體、固接在殼體內(nèi)的固定永磁鐵、設(shè)置在殼體內(nèi)的旋轉(zhuǎn)永磁鐵以及設(shè)置在旋轉(zhuǎn)永磁鐵兩端的旋轉(zhuǎn)軸，所述固定永磁鐵與所述旋轉(zhuǎn)永磁鐵平行設(shè)置，所述旋轉(zhuǎn)磁鐵與所述永磁鐵安裝殼通過所述旋轉(zhuǎn)軸連接，所述旋轉(zhuǎn)軸一端連接有磁鐵驅(qū)動器。

較佳的，所述平移導(dǎo)向齒板裝置包括滑塊、導(dǎo)向齒板、設(shè)置在滑塊上的搖桿和驅(qū)動滑塊移動的第一驅(qū)動器，所述滑塊一部分與所述翻轉(zhuǎn)永磁鐵的底端滑動連接，另一部分伸出所述翻轉(zhuǎn)永磁鐵底端與所述搖桿的一端鉸接，所述導(dǎo)向齒板連接在所述滑塊與所述翻轉(zhuǎn)永磁鐵滑動連接部分的下端；所述第一驅(qū)動器與所述搖桿鉸接。

較佳的，所述腕部水平保持機構(gòu)包括一根與所述吊臂平行旋轉(zhuǎn)設(shè)置的平移 連桿，所述平移連桿的上端與所述機架通過頂部連桿鉸接，所述平移連桿的下端通過底部連桿與所述腕部鉸接，所述頂部連桿、所述底部連桿和平移連桿共面。

較佳的，所述預(yù)緊裝置包括兩端分別與所述機架和所述吊臂鉸接的平衡機構(gòu)以及用于調(diào)節(jié)所述平衡機構(gòu)的平衡力的平衡調(diào)節(jié)機構(gòu)；

所述平衡機構(gòu)包括氣缸和與所述氣缸連通的氣包，所述平衡調(diào)節(jié)機構(gòu)包括氣源、用于連通氣源和氣包的氣源處理元件以及設(shè)置在所述氣包上的氣壓表；

或者，所述平衡機構(gòu)包括彈簧，所述平衡調(diào)節(jié)機構(gòu)包括用于調(diào)節(jié)彈簧與機機架連接位置的位置調(diào)節(jié)機構(gòu)。

本實用新型一種高速碼垛系統(tǒng)，包括碼垛設(shè)備，所述碼垛設(shè)備包括倒L型支架、吊臂、驅(qū)動裝置、腕部和翻轉(zhuǎn)永磁鐵；所述支架包括水平段和豎直段，所述水平段一端與所述豎直段頂端連接，所述吊臂與所述水平段另一端通過第一鉸接軸鉸接，所述驅(qū)動裝置設(shè)置在所述支架和吊臂之間與吊臂鉸接，所述腕部包括后端的連接軸和前端的平行支架，所述吊臂與所述腕部鉸接，所述腕部前端旋轉(zhuǎn)連接有翻轉(zhuǎn)永磁鐵；

所述碼垛設(shè)備還包括用于補償所述吊臂驅(qū)動裝置的運動精度的補償裝置、用于平衡吊臂部分或全部的自重和載荷的預(yù)緊裝置、用于精確定位所述吊臂位置的定位裝置。

較佳的，所述驅(qū)動裝置包括驅(qū)動連桿、搖桿、與機架旋轉(zhuǎn)連接的旋轉(zhuǎn)軸以 及驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的驅(qū)動機構(gòu)，所述搖桿與所述旋轉(zhuǎn)軸防轉(zhuǎn)連接，所述驅(qū)動連桿一端與所述搖桿鉸接，另一端與所述吊臂鉸接；

或者，所述吊臂與所述第一鉸接軸防轉(zhuǎn)連接，所述驅(qū)動裝置包括伸縮結(jié)構(gòu)，所述伸縮結(jié)構(gòu)的兩端分別與所述吊臂和機架鉸接。

較佳的，所述驅(qū)動裝置通過所述補償裝置與所述機架鉸接；所述補償裝置包括與所述機架鉸接的補償?shù)鬃约芭c所述補償?shù)鬃h離所述機架一側(cè)鉸接的補償驅(qū)動機構(gòu)；所述驅(qū)動裝置與所述補償?shù)鬃胁裤q接；所述補償驅(qū)動裝置的運動精度高于所述驅(qū)動裝置；

或者，所述補償裝置包括與所述機架滑動連接的補償?shù)鬃约膀?qū)動所述補償?shù)鬃瑒拥难a償驅(qū)動機構(gòu)，所述驅(qū)動裝置與所述補償?shù)鬃B接。

較佳的，所述預(yù)緊裝置包括兩端分別與所述機架和所述吊臂鉸接的平衡機構(gòu)以及用于調(diào)節(jié)所述平衡機構(gòu)的平衡力的平衡調(diào)節(jié)機構(gòu)；

所述平衡機構(gòu)包括氣缸和與所述氣缸連通的氣包，所述平衡調(diào)節(jié)機構(gòu)包括氣源、用于連通氣源和氣包的氣源處理元件以及設(shè)置在所述氣包上的氣壓表；

或者，

所述預(yù)緊裝置包括兩端分別與所述機架和所述吊臂鉸接的平衡機構(gòu)以及用于調(diào)節(jié)所述平衡機構(gòu)的平衡力的平衡調(diào)節(jié)機構(gòu)；

所述平衡機構(gòu)包括彈簧，所述平衡調(diào)節(jié)機構(gòu)包括用于調(diào)節(jié)彈簧與機機架連 接位置的位置調(diào)節(jié)機構(gòu)。

較佳的，所述腕部包括設(shè)置在吊臂底部的連接板，和連接在連接板上相對設(shè)置的兩個側(cè)板；所述翻轉(zhuǎn)永磁鐵設(shè)置在兩個側(cè)板之間；所述腕部上設(shè)置有驅(qū)動翻轉(zhuǎn)永磁鐵翻轉(zhuǎn)的驅(qū)動機構(gòu)；所述連接板與所述吊臂固接；或者，所述連接板上設(shè)有與所述吊臂鉸接的姿態(tài)調(diào)整機構(gòu)或水平保持機構(gòu)；

所述姿態(tài)調(diào)整機構(gòu)包括一根與所述吊臂平行設(shè)置的平移連桿、與所述第一鉸接軸旋轉(zhuǎn)連接的搖桿以及驅(qū)動所述平移連桿或所述搖桿的姿態(tài)驅(qū)動機構(gòu)，所述平移連桿的上端與所述搖桿通過第二鉸接軸鉸接，所述平移連桿的下端與所述腕部通過第三鉸接軸鉸接，所述第一、三鉸接軸的軸線第二鉸接軸的軸線共面；

所述水平保持機構(gòu)包括一根與所述吊臂平行設(shè)置的平移連桿，所述平移連桿的上端與所述機架通過第二鉸接軸鉸接，所述平移連桿的下端通過第三鉸接軸與所述腕部鉸接，所述第一、三鉸接軸的軸線與所述第二鉸接軸軸線共面。

較佳的，驅(qū)動翻轉(zhuǎn)永磁鐵翻轉(zhuǎn)的所述驅(qū)動機構(gòu)包括回轉(zhuǎn)液壓缸或減速電機，所述回轉(zhuǎn)液壓缸或減速電機的輸出軸與所述電磁鐵連接；

或者，所述驅(qū)動機構(gòu)還包括腕式增速機驅(qū)動；所述腕式增速機包括設(shè)置在腕部上的主動齒輪、設(shè)置在電磁鐵上的從動齒輪以及用于將主動齒輪的運動傳動到從動齒輪的至少一個傳動齒輪和伸縮機構(gòu)；所述伸縮機構(gòu)一端與腕部鉸接，一端與擺桿鉸接，所述擺桿與所述主動齒輪同軸連接；所述從動齒輪與主動齒 輪的傳動比為m/n，其中，m為電磁鐵的旋轉(zhuǎn)角度，n為電磁鐵伸縮驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動擺桿旋轉(zhuǎn)的角度，所述伸縮結(jié)構(gòu)可以為液壓缸。

較佳的，所述定位裝置為移動測距定位機構(gòu)、固定測距定位機構(gòu)或角度傳感器定位機構(gòu)；

所述移動測距定位機構(gòu)包括與吊臂鉸接距離測量機構(gòu)、用于保持所述測量機構(gòu)水平的水平保持機構(gòu)以及對應(yīng)所述距離測量機構(gòu)運動范圍設(shè)置的定位板；所述定位板的高度不小于所述吊臂底端運動的最高點與最低點的高度之差；當所述吊臂底端運動到最高點時，所述距離測量機構(gòu)對應(yīng)所述定位板的上部，當所述吊臂底端運動到最低點時，所述距離測量機構(gòu)對應(yīng)所述定位板的下部；或者，所述定位板包括對應(yīng)所述距離測量機構(gòu)向上運動范圍的后1/2設(shè)置的上定位板和對應(yīng)所述距離測量機構(gòu)向下運動范圍的后1/2設(shè)置的下定位板；當所述吊臂底端運動到最高點時，所述距離測量機構(gòu)對應(yīng)所述上定位板，當所述吊臂底端運動到最低點時，所述距離測量機構(gòu)對應(yīng)所述下定位板；

所述固定測距定位機構(gòu)包括與吊臂或橫梁底部鉸接的定位板、用于保持所述定位板豎直的豎直保持機構(gòu)以及對應(yīng)所述定位板設(shè)置的距離測量機構(gòu)；所述定位板的高度不小于所述吊臂底端運動的最高點與最低點高度之差；當所述吊臂底端運動到最高點時，所述距離測量機構(gòu)對應(yīng)所述定位板的下部，當所述吊臂底端運動到最低點時，所述距離測量機構(gòu)對應(yīng)所述定位板的上部；或者，對應(yīng)所述定位板向上運動范圍的后1/2設(shè)置的上測量機構(gòu)和對應(yīng)所述定位板向下 運動范圍的后1/2設(shè)置的下距離測量機構(gòu)，當所述吊臂底端運動到最高點時，所述定位板對應(yīng)所述上測量機構(gòu)，當所述吊臂底端運動到最低點時，所述定位板對應(yīng)所述下測量機構(gòu)；

所述角度傳感器定位機構(gòu)包括通過增速機與第一鉸接軸連接的角度傳感器，所述第一鉸接軸與所述增速機的低速端連接，所述角度傳感器與所述增速機的高速端連接，所述吊臂與所述第一鉸接軸防轉(zhuǎn)連接，所述吊臂運動的角度范圍與增速機的增速比的乘積不大于所述角度傳感器的量程。

較佳的，所述定位裝置還包括運動控制機構(gòu)，所述運動控制機構(gòu)包括設(shè)置在所述吊臂向上運動的后1/2的范圍內(nèi)的上觸發(fā)機構(gòu)、設(shè)置在所述吊臂向下運動的后1/2的范圍內(nèi)的下觸發(fā)機構(gòu)以及與所述上觸發(fā)機構(gòu)和所述下觸發(fā)機構(gòu)通訊的控制器；所述控制器與所述移動測距定位機構(gòu)、固定測距定位機構(gòu)和所述角度傳感器定位機構(gòu)通訊，所述控制器控制所述驅(qū)動裝置和所述補償裝置；所述上觸發(fā)機構(gòu)和所述下觸發(fā)機構(gòu)為接近開關(guān)。

較佳的，所述翻轉(zhuǎn)永磁鐵上設(shè)置有型材卡固機構(gòu)，所述型材卡固機構(gòu)為滑動卡固機構(gòu)、翻轉(zhuǎn)卡固機構(gòu)或升降卡固機構(gòu)；

所述滑動卡固機構(gòu)包括與所述翻轉(zhuǎn)永磁鐵滑動連接的齒板以及用于驅(qū)動所述齒板滑動的齒板驅(qū)動機構(gòu)，所述齒板上沿型材排列方向設(shè)置有型材相適配的卡固缺口；

所述翻轉(zhuǎn)卡固機構(gòu)包括與所述翻轉(zhuǎn)永磁鐵鉸接的齒板以及用于驅(qū)動所述齒 板翻轉(zhuǎn)的齒板驅(qū)動機構(gòu)，所述齒板上沿型材排列方向設(shè)置有與型材相適配的卡固缺口；

所述升降卡固機構(gòu)包括與所述翻轉(zhuǎn)永磁鐵的側(cè)面滑動連接的齒板以及驅(qū)動所述電磁鐵升降的齒板驅(qū)動機構(gòu)；所述齒板上沿型材排列方向設(shè)置有與型材向適配的卡固缺口。

本實用新型采用永磁鐵保證了碼垛機工作時不會因為停電發(fā)生事故，采用吊臂式碼垛結(jié)構(gòu)，加快了碼垛速度，同時采用預(yù)緊裝置，提高了碼垛機碼垛時的準確，提高了碼垛機的效率和碼垛質(zhì)量。

附圖說明

圖1是本實用新型高速碼垛系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型高速碼垛系統(tǒng)的補償裝置與驅(qū)動裝置的一種優(yōu)選組合方式；

圖3為本實用新型高速碼垛系統(tǒng)的腕部水平保持機構(gòu)的示意圖；

圖4是本實用新型高速碼垛系統(tǒng)補償裝置與驅(qū)動裝置的一種優(yōu)選組合方式；

圖5是本實用新型高速碼垛系統(tǒng)預(yù)緊裝置的一種優(yōu)選方式；

圖6是驅(qū)動翻轉(zhuǎn)永磁鐵裝置的一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)；

圖7是本實用新型高速碼垛系統(tǒng)移動測距定位機構(gòu)的優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本實用新型高速碼垛系統(tǒng)定位裝置的系統(tǒng)框圖；

圖9是本實用新型高速碼垛系統(tǒng)定位裝置的工作流程圖；

圖10是本實用新型高速碼垛系統(tǒng)平移卡固機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11是本實用新型高速碼垛系統(tǒng)固定測距定位機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12是本實用新型高速碼垛系統(tǒng)角度傳感器定位機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合說明書附圖對本實用新型做進一步的描述。

所述腕部為用于連接吊臂和翻轉(zhuǎn)永磁鐵；或者連接橫梁和翻轉(zhuǎn)永磁鐵的連接結(jié)構(gòu)，所述連接結(jié)構(gòu)為設(shè)置在所述翻轉(zhuǎn)永磁鐵兩側(cè)的兩塊連接板、設(shè)置在翻轉(zhuǎn)永磁鐵一側(cè)的一塊連接板或其他連接結(jié)構(gòu)。

實施例1

本實施例的高速碼垛系統(tǒng)，包括機架1、吊臂2、驅(qū)動裝置、腕部7和翻轉(zhuǎn)永磁鐵6；所述機架1包括水平段101和豎直段102，所述機架1的水平段101后端與所述豎直段102頂端連接，所述機架1水平段101的前端與吊臂2上端鉸接；

所述驅(qū)動裝置分別與所述機架1的豎直段102前側(cè)和所述吊臂2鉸接；所述吊臂2下端連接有腕部7，所述腕部7上設(shè)有腕部水平保持機構(gòu)，所述腕部7前端設(shè)置有翻轉(zhuǎn)永磁鐵6；所述翻轉(zhuǎn)永磁鐵6底端設(shè)置有平移導(dǎo)向齒板；所述機架1的豎直段102上設(shè)有用于平衡吊臂2部分或全部的自重和載荷的預(yù)緊裝置；

所述腕部7包括設(shè)置在吊臂2底部的連接板，和連接在連接板上相對設(shè)置的兩個側(cè)板；所述翻轉(zhuǎn)永磁鐵設(shè)置在兩個側(cè)板之間，所述腕部上設(shè)置有驅(qū)動翻轉(zhuǎn)永磁鐵翻轉(zhuǎn)的驅(qū)動機構(gòu)；

所述翻轉(zhuǎn)永磁鐵6包括永磁起重器和第二驅(qū)動器；所述第二驅(qū)動器通過連接軸與所述永磁起重器旋轉(zhuǎn)連接；

所述永磁起重器包括與所述腕部7連接的永磁鐵安裝殼體、固接在殼體內(nèi)的固定永磁鐵、設(shè)置在殼體內(nèi)的旋轉(zhuǎn)永磁鐵以及設(shè)置在旋轉(zhuǎn)永磁鐵兩端的旋轉(zhuǎn)軸，所述固定永磁鐵與所述旋轉(zhuǎn)永磁鐵平行設(shè)置，所述旋轉(zhuǎn)磁鐵與所述永磁鐵安裝殼通過所述旋轉(zhuǎn)軸連接，所述旋轉(zhuǎn)軸一端連接有磁鐵驅(qū)動器；

如圖10所示，所述平移導(dǎo)向齒板裝置包括滑塊、導(dǎo)向齒板608、設(shè)置在滑塊上的搖桿和驅(qū)動滑塊移動的第一驅(qū)動器607，所述滑塊一部分與所述翻轉(zhuǎn)永磁鐵的底端滑動連接，另一部分伸出所述翻轉(zhuǎn)永磁鐵底端與所述搖桿的一端鉸接，所述導(dǎo)向齒板608連接在所述滑塊與所述翻轉(zhuǎn)永磁鐵滑動連接部分的下端；所述第一驅(qū)動器607與所述搖桿鉸接；

所述腕部水平保持機構(gòu)包括一根與所述吊臂2平行旋轉(zhuǎn)設(shè)置的平移連桿206，所述平移連桿206的上端與所述機架1通過頂部連桿205鉸接，所述平移連桿206的下端通過底部連桿207與所述腕部7鉸接，所述頂部連桿205、所述底部連桿207和平移連桿206共面。

當碼垛機開始工作時，所述驅(qū)動裝置驅(qū)動所述吊臂2擺動，所述吊臂2帶 動所述翻轉(zhuǎn)永磁鐵6擺動過程中吸取型鋼，所述翻轉(zhuǎn)永磁鐵6底端的所述平移導(dǎo)向齒板在所述翻轉(zhuǎn)永磁鐵6翻轉(zhuǎn)碼垛時，移動導(dǎo)向齒板的位置使正碼與反碼的型鋼準確的碼垛在一起，所述腕部7的水平保持機構(gòu)使腕部在擺動中保持水平，保證所述翻轉(zhuǎn)永磁鐵吸取和釋放型鋼都是水平進行，保證碼垛的精確。

本實施例結(jié)構(gòu)簡單，操作容易，使用吊臂式的碼垛機能高速和準確的進行碼垛，提高了碼垛效率。

實施例2

如圖5所示，本實施例所述預(yù)緊裝置包括兩端分別與所述機架和所述吊臂鉸接的平衡機構(gòu)以及用于調(diào)節(jié)所述平衡機構(gòu)的平衡力的平衡調(diào)節(jié)機構(gòu)；

所述平衡機構(gòu)包括氣缸501和與所述氣缸連通的氣包510，所述平衡調(diào)節(jié)機構(gòu)包括氣源516、用于連通氣源516和氣包510的氣源處理元件512以及設(shè)置在所述氣包510上的氣壓表511；

所述氣缸501安裝在吊臂2與架體1之間，在吊臂2動作過程中支撐吊臂自重。

所述供氣系統(tǒng)包括氣源516、氣包510、氣壓表511、氣源處理三元件512、焊接鋼管503及球閥513，所述氣源516通過異徑接頭515、焊接鋼管514、球閥513及氣源處理三元件512將壓縮空氣儲存至氣包510，可手動調(diào)節(jié)球閥513對氣包510進行充氣，也可調(diào)節(jié)氣包510上的泄壓閥進行放氣。

所述氣包510上設(shè)有氣壓表511，可實時讀取氣包510氣壓值；

所述氣缸進氣單元502通過焊接鋼管503、異徑管接頭504、焊接鋼管505、 球閥506、活接頭507焊接鋼管508以及異徑管接頭509與氣包510連接，可手動關(guān)閉或打開球閥506以便控制氣包510與平衡氣缸501之間的輸氣通道。

所述氣包510放置在碼垛機械手架體1側(cè)邊或較近處，氣包510與氣缸之間的球閥506安裝在架體1上便于操作的位置；同步裝置3可以將多組驅(qū)動裝置并聯(lián)同步使用；

或者，所述平衡機構(gòu)包括彈簧，所述平衡調(diào)節(jié)機構(gòu)包括用于調(diào)節(jié)彈簧與機機架連接位置的位置調(diào)節(jié)機構(gòu)。

實施例3

本實施例一種高速碼垛系統(tǒng)，包括碼垛設(shè)備，所述碼垛設(shè)備包括倒L型支架1、吊臂2、驅(qū)動裝置、腕部7和翻轉(zhuǎn)永磁鐵6；所述支架1包括水平段101和豎直段102，所述水平段101一端與所述豎直段102頂端連接，所述吊臂2與所述水平段101另一端通過第一鉸接軸201鉸接，所述驅(qū)動裝置設(shè)置在所述支架1和吊臂2之間與吊臂2鉸接，所述吊臂2與所述腕部7鉸接，所述腕部7前端旋轉(zhuǎn)連接有翻轉(zhuǎn)永磁鐵6；

所述碼垛設(shè)備還包括用于補償所述吊臂2的驅(qū)動裝置3的運動精度的補償裝置、用于平衡吊臂2部分或全部的自重和載荷的預(yù)緊裝置、用于精確定位所述吊臂2位置的定位裝置。

所述驅(qū)動裝置包括驅(qū)動連桿301、搖桿303、與機架旋轉(zhuǎn)連接的旋轉(zhuǎn)軸以及驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的驅(qū)動機構(gòu)302，所述搖桿303與所述旋轉(zhuǎn)軸防轉(zhuǎn)連接，所述連 桿301的一端與所述搖桿303鉸接，所述連桿301的另一端與所述吊臂鉸接；其中一個搖桿303為拐臂的一條臂，驅(qū)動機構(gòu)302為電缸、液壓缸或氣缸，所述電缸、液壓缸或氣缸的伸縮桿與所述拐臂的另一條臂鉸接，所述電缸、液壓缸或氣缸的缸體通過補償裝置與所述機架鉸接。

所述驅(qū)動裝置通過所述補償裝置與所述機架鉸接；

如圖4所示，所述補償裝置包括與所述機架鉸接的補償?shù)鬃?01以及與所述補償?shù)鬃?01遠離所述機架一側(cè)鉸接的補償驅(qū)動機構(gòu)402；所述驅(qū)動裝置與所述補償?shù)鬃?01中部鉸接；所述補償驅(qū)動裝置的運動精度高于所述驅(qū)動裝置；

如圖5所示，所述預(yù)緊裝置包括兩端分別與所述機架和所述吊臂鉸接的平衡機構(gòu)以及用于調(diào)節(jié)所述平衡機構(gòu)的平衡力的平衡調(diào)節(jié)機構(gòu)；

所述平衡機構(gòu)包括氣缸501和與所述氣缸連通的氣包510，所述平衡調(diào)節(jié)機構(gòu)包括氣源516、用于連通氣源516和氣包510的氣源處理元件512以及設(shè)置在所述氣包510上的氣壓表511；

所述平衡氣缸501安裝在擺臂2與架體1之間，在擺臂2動作過程中支撐擺臂自重。

所述供氣系統(tǒng)包括氣源516、氣包510、氣壓表511、氣源處理三元件512、焊接鋼管503及球閥513，所述氣源516通過異徑接頭515、焊接鋼管514、球閥513及氣源處理三元件512將壓縮空氣儲存至氣包510，可手動調(diào)節(jié)球閥513對氣包510進行充氣，也可調(diào)節(jié)氣包510上的泄壓閥進行放氣。

所述氣包510上設(shè)有氣壓表511，可實時讀取氣包510氣壓值；

所述氣缸進氣單元502通過焊接鋼管503、異徑管接頭504、焊接鋼管505、球閥506、活接頭507焊接鋼管508以及異徑管接頭509與氣包510連接，可手動關(guān)閉或打開球閥506以便控制氣包510與平衡氣缸501之間的輸氣通道。

所述氣包510放置在碼垛機械手架體1側(cè)邊或較近處，氣包510與氣缸之間的球閥506安裝在架體1上便于操作的位置。

所述腕部7包括設(shè)置在吊臂2底部的連接板，和連接在連接板上相對設(shè)置的兩個側(cè)板；所述翻轉(zhuǎn)永磁鐵6設(shè)置在兩個側(cè)板之間；所述腕部上設(shè)置有驅(qū)動翻轉(zhuǎn)永磁鐵翻轉(zhuǎn)的驅(qū)動機構(gòu)；所述連接板與所述吊臂2固接；或者，所述連接板上設(shè)有與所述吊臂2鉸接的姿態(tài)調(diào)整機構(gòu)或水平保持機構(gòu)；

所述姿態(tài)調(diào)整機構(gòu)包括一根與所述吊臂平行設(shè)置的平移連桿、與所述第一鉸接軸201旋轉(zhuǎn)連接的搖桿以及驅(qū)動所述平移連桿或所述搖桿的姿態(tài)驅(qū)動機構(gòu)，所述平移連桿的上端與所述搖桿通過第二鉸接軸鉸接，所述平移連桿的下端與所述腕部通過第三鉸接軸鉸接，所述第一、三鉸接軸的軸線第二鉸接軸的軸線共面；

所述水平保持機構(gòu)包括一根與所述吊臂平行設(shè)置的平移連桿，所述平移連桿的上端與所述機架通過第二鉸接軸鉸接，所述平移連桿的下端通過第三鉸接軸與所述腕部鉸接，所述第一、三鉸接軸的軸線與所述第二鉸接軸軸線共面；

如圖6所示，驅(qū)動翻轉(zhuǎn)永磁鐵6翻轉(zhuǎn)的所述驅(qū)動機構(gòu)包括回轉(zhuǎn)液壓缸或減 速電機，所述回轉(zhuǎn)液壓缸或減速電機的輸出軸與所述電磁鐵連接；

或者，所述驅(qū)動機構(gòu)還包括腕式增速機驅(qū)動；所述腕式增速機包括設(shè)置在腕部上的主動齒輪、設(shè)置在電磁鐵上的從動齒輪以及用于將主動齒輪的運動傳動到從動齒輪的至少一個傳動齒輪和伸縮機構(gòu)702；所述伸縮機構(gòu)一端與腕部鉸接，一端與擺桿鉸接，所述擺桿與所述主動齒輪同軸連接；所述從動齒輪與主動齒輪的傳動比為m/n，其中，m為電磁鐵的旋轉(zhuǎn)角度，n為電磁鐵伸縮驅(qū)動機構(gòu)702驅(qū)動擺桿旋轉(zhuǎn)的角度，所述伸縮結(jié)構(gòu)702可以為液壓缸。

如圖7-9所示，所述定位裝置為移動測距定位機構(gòu)；所述移動測距定位機構(gòu)包括與吊臂或橫梁底部鉸接距離測量機構(gòu)、用于保持所述測量機構(gòu)水平的水平保持機構(gòu)以及對應(yīng)所述距離測量機構(gòu)運動范圍設(shè)置的定位板；所述定位板215的高度不小于所述吊臂底端運動的最高點與最低點的高度之差；當所述吊臂底端運動到最高點時，所述距離測量機構(gòu)對應(yīng)所述定位板215的上部，當所述吊臂底端運動到最低點時，所述距離測量機構(gòu)對應(yīng)所述定位板215的下部；定位裝置還包括運動控制機構(gòu)，所述運動控制機構(gòu)包括設(shè)置在所述吊臂向上運動的后1/2的范圍內(nèi)的上觸發(fā)機構(gòu)、設(shè)置在所述吊臂向下運動的后1/2的范圍內(nèi)的下觸發(fā)機構(gòu)以及與所述上觸發(fā)機構(gòu)和所述下觸發(fā)機構(gòu)通訊的控制器；所述控制器與所述移動測距定位機構(gòu)通訊，所述控制器控制所述驅(qū)動裝置和所述補償裝置；所述上觸發(fā)機構(gòu)和所述下觸發(fā)機構(gòu)為接近開關(guān)。所述距離測量機構(gòu)包括遮光保護盒213和設(shè)置在所述遮光保護盒213中的激光測距機構(gòu)214；

所述電磁鐵上設(shè)置有型材卡固機構(gòu)，所述型材卡固機構(gòu)為滑動卡固機構(gòu)；所述滑動卡固機構(gòu)包括與所述電磁鐵滑動連接的齒板以及用于驅(qū)動所述齒板滑動的齒板驅(qū)動機構(gòu)，所述齒板上沿型材排列方向設(shè)置有型材相適配的卡固缺口。

實施例4

下面以小規(guī)格角鋼的碼垛過程為例對本實施例的并聯(lián)高速碼垛機械手的工作過程進行說明：

本實施例的一種初始狀態(tài)如圖所示，此狀態(tài)下，所述吊臂驅(qū)動裝置3使吊臂2處于垂直狀態(tài)，所述翻轉(zhuǎn)永磁鐵6磁極向下。

正向碼鋼時，所述吊臂驅(qū)動裝置3驅(qū)動拐臂303旋轉(zhuǎn)，其他搖桿303通過軸305連接旋轉(zhuǎn)，進而帶動驅(qū)動連桿301推動吊臂2向前擺動，直至翻轉(zhuǎn)永磁鐵6位于型鋼接鋼位置上方，然后分組驅(qū)動裝置驅(qū)動分組升降平臺主體向上運動，當分組升降平臺主體向上運動到適于電磁鐵6吸取角鋼的位置，然后電磁鐵吸6取角鋼，當電磁鐵的吸取角鋼時，角鋼的拐角卡固在齒板608的卡固缺口內(nèi)，使角鋼保持姿態(tài)不發(fā)生變化，然后驅(qū)動裝置3驅(qū)動吊臂2向輥道升降平臺運動，直至翻轉(zhuǎn)永磁鐵6位于輥道上方時，輥道升降平臺上升至便于電磁鐵6放下角鋼的位置，此時，電磁鐵6放下角鋼。在吊臂的運動過程中，由于腕部多連桿水平保持裝置形成了兩個平行四連桿機構(gòu)，并且腕部7的初始狀態(tài)為水平狀態(tài)，因此，在整個運行過程中，腕部7始終保持水平。

隨后進行反向碼鋼，首先需碼垛型材由分組升降臺提升至較高的接鋼位， 然后驅(qū)動機構(gòu)302動作，通過拐臂303、軸305、搖桿303以及連桿301驅(qū)動吊臂前擺至接鋼位，隨后電磁鐵伸縮驅(qū)動裝置702伸出，驅(qū)動翻轉(zhuǎn)軸701旋轉(zhuǎn)，通過減速箱驅(qū)動翻轉(zhuǎn)永磁鐵6旋轉(zhuǎn)，使磁極水平向上吸取角鋼。由于角鋼在正碼時，呈“︿︿︿”狀，角鋼反碼時，疊加在先前正碼好的角鋼上，呈“︿﹀︿﹀︿”狀，正碼即角鋼的開口朝下，反碼即角鋼的開口朝上。當角鋼正碼時，由于是角鋼的尖角端朝上，和電磁鐵6是單線接觸，接觸面積很小，很容易在電磁鐵6上產(chǎn)生側(cè)翻，所以必須在電磁鐵上設(shè)置導(dǎo)向齒板608，對正碼的角鋼進行導(dǎo)向。但是在隨后的反碼過程中，導(dǎo)向齒板608會和正碼的角鋼干涉，因此需要使角鋼的邊緣與水平面接觸，因此在吸取角鋼前需要通過齒板驅(qū)動機構(gòu)607驅(qū)動齒板608運動，使角鋼的邊緣與齒板608的平直部分對齊。然后分組升降臺向下運動，角鋼吸取在電磁鐵6上，待分組升降臺離開翻轉(zhuǎn)區(qū)域后，電磁鐵伸縮驅(qū)動機構(gòu)702縮回，翻轉(zhuǎn)永磁鐵6反向旋轉(zhuǎn)180°；然后驅(qū)動裝置302驅(qū)動拐臂303運動，通過軸305、搖桿303以及連桿301驅(qū)動吊臂2擺動至反向碼鋼位，待吊臂到位后，翻轉(zhuǎn)永磁鐵6失電，鋼材下落在碼垛升降臺上。

在吊臂的運動過程中，本實施例的氣包510中的壓力應(yīng)滿足：一、平衡氣缸501的推力產(chǎn)生的平衡力矩略大于擺臂運動過程中自重產(chǎn)生的最大負載阻力矩，二、氣包510在整個驅(qū)動過程中壓力基本不變。在上述兩個條件下，無驅(qū)動連桿的作用，擺臂將在平衡氣缸501的推力下擺動到最前端位置，因此驅(qū)動連桿的受力由原先的受壓變?yōu)槭芾?，避免出現(xiàn)壓桿失穩(wěn)現(xiàn)象；擺臂2前擺接鋼后，增加了鋼材的重量，負載力矩的變大有利于擺臂回擺，驅(qū)動連桿的拉力也隨之減小； 在擺臂2動作過程中，平衡氣缸501一直處于推力狀態(tài)，驅(qū)動拉桿一直處于受拉狀態(tài)，連接部件受力沒有換向，從而消除了鉸接處的間隙影響。有利于吊臂在擺動過程中的精度提高。

在吊臂的運動過程中，通過定位裝置對吊臂的運動末段進行定位，其過程如下：在前擺過程中，吊臂2在運動開始時段通過驅(qū)動裝置302全速運轉(zhuǎn)，驅(qū)動吊臂2快速運動，吊臂2經(jīng)過上觸發(fā)機構(gòu)時，進入運動末段，控制器通過定位裝置獲取吊臂2當前位置，并控制驅(qū)動裝置302驅(qū)動吊臂運動，當?shù)醣鄣奈恢媒咏A(yù)定位置時，控制器控制補償裝置驅(qū)動吊臂2運動，補償裝置的運動精度高，這樣能夠使吊臂準確的停止在預(yù)定位置，吊臂2后擺的過程與前擺的過程相似。這樣，運動的起始段不需要計算，能夠大大減少控制器的運算量。而在末段，距離測量機構(gòu)測量吊臂的位置，誤差非常小，再通過高精度的補償裝置驅(qū)動吊臂運動，能夠使吊臂準確的停止在預(yù)定位置。

實施例5

本實施例將驅(qū)動裝置更換為伸縮機構(gòu)，所述吊臂與所述第一鉸接軸201防轉(zhuǎn)連接，所述伸縮機構(gòu)的兩端分別與所述吊臂和機架鉸接。

本實施例中，將吊臂與所述第一鉸接軸201防轉(zhuǎn)連接，然后通過伸縮機構(gòu)驅(qū)動吊臂2進行運動，此時由于吊臂2與所述第一鉸接軸201防轉(zhuǎn)連接，因此，吊臂2也能夠運動。本實施例將采用伸縮機構(gòu)直接驅(qū)動吊臂2運動，不進行傳動，能夠減少傳動過程中的能量消耗，提高能量轉(zhuǎn)換效率。

在上述實施例的基礎(chǔ)上，還可以將所述移動測距定位機構(gòu)更換成固定測距定位機構(gòu)，如圖11所示，所述固定測距定位機構(gòu)包括與吊臂或橫梁底部鉸接的定位板215、用于保持所述定位板215豎直的豎直保持機構(gòu)以及對應(yīng)所述定位板215設(shè)置的距離測量機構(gòu)；所述距離測量機構(gòu)包括遮光保護盒213和設(shè)置在遮光保護盒213內(nèi)的激光測距機構(gòu)214，所述定位板215的高度不小于所述吊臂底端運動的最高點與最低點高度之差；當所述吊臂底端運動到最高點時，所述距離測量機構(gòu)對應(yīng)所述定位板215的下部，當所述吊臂底端運動到最低點時，所述距離測量機構(gòu)對應(yīng)所述定位板215的上部。上述結(jié)構(gòu)也能夠通過測量吊臂下端與某一固定點的距離來精確定位吊臂的位置。

當然，也可以通過測量吊臂的旋轉(zhuǎn)角度來定位吊臂的位置，此時就需要采用角度傳感器定位機構(gòu)，如圖12所示，所述角度傳感器定位機構(gòu)包括通過增速機210與第一鉸接軸連接的角度傳感器212，所述角度傳感器212的殼體安裝在旋轉(zhuǎn)底座211上，所述旋轉(zhuǎn)底座211與外殼或第一鉸接軸旋轉(zhuǎn)連接，所述旋轉(zhuǎn)底座211上設(shè)置有將旋轉(zhuǎn)底座211鎖緊在外殼或第一鉸接軸上的鎖緊裝置，所述第一鉸接軸與所述增速機210的低速端連接，所述角度傳感器212與所述增速機210的高速端連接，所述吊臂與所述第一鉸接軸防轉(zhuǎn)連接，所述吊臂運動的角度范圍與增速機210的增速比的乘積不大于所述角度傳感器212的量程。上述結(jié)構(gòu)將第一鉸接軸通過增速裝置與角度傳感器212連接，當?shù)谝汇q接軸旋轉(zhuǎn)一個角度時，增速裝置通過增速將角度傳感器212的測量段的范圍擴大，以此間接增強角度傳感器212的分辨率。當機械手進行擺動時，其機械運動圍繞 手臂末端的軸進行旋轉(zhuǎn)運動，同時就帶動連接到軸上的增速機210運行。設(shè)擺臂運行區(qū)間為[0,A]，被增速機210速比k放大后，增速機210高速端運行區(qū)間實際是[0,kA]。設(shè)傳感器分辨率為B，由于傳感器連接到增速機210高速端，所以增速機210高速端的測量分辨率為B，而增速機210低速端的測量分辨率為B/k，也就是說，本發(fā)明提出的測量裝置，針對擺臂進行測量的分辨率為B/k，精度提高了k倍。

在上述實施例的基礎(chǔ)上，電磁鐵的卡固機構(gòu)還有兩種可行的結(jié)構(gòu)：翻轉(zhuǎn)卡固機構(gòu)或升降卡固結(jié)構(gòu)。

所述翻轉(zhuǎn)卡固機構(gòu)包括與所述電磁鐵鉸接的齒板以及用于驅(qū)動所述齒板翻轉(zhuǎn)的齒板驅(qū)動機構(gòu)，所述齒板上沿型材排列方向設(shè)置有與型材相適配的卡固缺口；當需要齒板進行卡固時，齒板驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動所述齒板向下翻轉(zhuǎn)，使齒板的卡固缺口設(shè)置在電磁鐵的下側(cè)，這時，能夠?qū)π筒倪M行卡固，當不需要卡固型材時，齒板驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動齒板向上翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)到電磁鐵下邊緣的上方，這樣，不影響電磁鐵對型鋼的吸取。

所述升降卡固機構(gòu)包括與所述電磁鐵的側(cè)面滑動連接的齒板以及驅(qū)動所述電磁鐵升降的齒板驅(qū)動機構(gòu)；所述齒板上沿型材排列方向設(shè)置有與型材向適配的卡固缺口。當需要齒板卡固型材時，齒板驅(qū)動裝置驅(qū)動所述齒板向下降，使齒板的卡固缺口漏出電磁鐵的下邊緣，當不需要齒板卡固型材時，齒板驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動所述齒板向上升，使齒板的卡固缺口升到電磁鐵下邊緣的上方，這樣就 不影響電磁鐵對型材的吸取。

以上，僅為本實用新型的較佳實施例，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求所界定的保護范圍為準。