CN104291117A - 一种钢管码跺机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢管码跺机，用于将成批量的水平放置的钢管自动成排码跺并送到捆扎机包扎；包括水平滑动机构(1)、升降滑动机构(2)、电磁铁机械手(3)、供管台架(4)、成型辊道(5)、支承框架(6)、电控系统和液压系统；电控系统和液压系统通过水平滑动机构(1)与升降滑动机构(2)控制电磁铁机械手(3)动作，往复运动2N-1次，其中N≧3，每次抓取对应数量的钢管从供管台架(4)的台面(41)移到成型辊道(5)中排列成每边有N根钢管的正六边形码跺，后由电控系统控制成型辊道(5)将排列好的正六边形码跺推送到捆扎机的捆扎台上用于包扎。可以自动化地将钢管成品自动成排码跺，并送到捆扎机包扎，节省人力，成本低，效率高，码跺规整便于自动化捆扎。

Description

一种钢管码跺机

技术领域

本发明涉及机械结构技术领域，尤其涉及一种将成批量的钢管成品自动成排码跺并送到捆扎机包扎的钢管码跺机。

背景技术

成批量的钢管的存放与运输一般是将其成排码跺成正六边形。目前一般是采用人工排放的方式，浪费大量的人力，效率低，而且码跺不规整。

发明内容

本发明的目的是提供一种钢管码跺机，可以自动化地将钢管成品自动成排码跺，并送到捆扎机包扎，节省人力，成本低，效率高，码跺规整便于自动化捆扎。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的钢管码跺机可以自动化地将钢管成品自动成排码跺，并送到捆扎机包扎，节省人力，成本低，效率高，码跺规整便于自动化捆扎。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明提供的钢管码跺机的结构示意简图；

图2为本发明提供的钢管码跺机的结构主视示意图；

图3为本发明提供的钢管码跺机的结构左视示意图；

图4为本发明提供的钢管码跺机的结构俯视示意图；

图5本发明提供的钢管码跺机的局部的结构主视示意图；

图6本发明提供的钢管码跺机的局部的结构左视示意图；

图7本发明提供的钢管码跺机的局部的结构俯视示意图；

图8为本发明提供的钢管码跺机的供管台架的钢管排齐装置结构示意图；

图9为本发明提供的钢管码跺机的成型辊道的结构示意图一；

图10为本发明提供的钢管码跺机的成型辊道的结构示意图二；

图11为本发明提供的钢管码跺机的成型辊道的结构示意图三；

图12为本发明提供的钢管码跺机的电控系统的结构框图；

图13为本发明提供的钢管码跺机的液压系统的工作原理图；

图14为本发明提供的钢管码跺机的气路控制系统的工作原理图；

图15为本发明提供的钢管码跺机的电控系统的工作原理图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。

实施例

如图1、2、3与图4所示，一种钢管码跺机用于将成批量的水平放置的钢管自动成排码跺并送到捆扎机包扎；也就是成排码跺成正六边形后再自动输送到捆扎机包扎；具体结构包括水平滑动机构1、升降滑动机构2、电磁铁机械手3、供管台架4、成型辊道5、支承框架6、电控系统和液压系统八个主要的组成部份；

供管台架4与成型辊道5并排布置于支承框架6下方的底座上，实际上是直接固定于地基上，当然也可以在地基上设置一个底座；水平滑动机构1布置于支承框架6上方的梁架上；具体是设置于纵梁632上。

升降滑动机构2固定于水平滑动机构1的水平移动构件上；水平移动构件的移动方向(X方向)垂直于钢管的轴线(Y方向)；电磁铁机械手3固定于升降滑动机构2的垂直移动构件下端；垂直移动构件的移动方向(Z方向)垂直于钢管的轴线；供管台架4的台面41向成型辊道5一侧倾斜，成批量的钢管自动滚送到靠近成型辊道5一侧放置；

电控系统和液压系统通过水平滑动机构1与升降滑动机构2控制电磁铁机械手3动作，往复运动2N-1次，其中N≧3，每次抓取对应数量的钢管从供管台架4的台面41移到成型辊道5中排列成每边有N根钢管的正六边形码跺，后由电控系统控制成型辊道5将排列好的正六边形码跺推送到捆扎机的捆扎台上用于包扎。具体每次抓取对应数量为M，M依次为：N，N+1，…递增…，N+N-1，…递减…，N+1，N。

本例以N＝3为例，需要往复抓取5次，每次分别为3、4、5、4、3根。对于N为其它的值量，如下表，相应的根数与次数可以通过调整电控系统和液压系统满足要求。

下面分别介绍这八个部份的具体结构。

一、水平滑动机构

如图5、6与图7，其结构包括：两副水平直线导轨11、水平滑座12、丝杠-螺母传动机构13与水平驱动机构14；水平滑座12是水平滑动机构1的水平移动构件；

水平直线导轨11包括水平导杆111与水平移动件112，两根水平导杆111工作面向上相互平行固定于支承框架6上方的梁架上，也就是纵梁632上，水平滑座12固定于两组水平移动件112上；并在水平导杆111上移动，具体是X方向。

丝杠-螺母传动机构13包括互相配合的传动丝杠131与滑移螺母132，滑移螺母132固定在水平滑座12上；传动丝杠131轴端连接水平驱动机构14；

水平驱动机构14包括伺服电机、减速机与联轴器等，电控系统通过水平驱动机构14由传动丝杠131带动滑移螺母132进而带动水平滑座12在水平直线导轨11上移动；将钢管从供管台架4的台面41移到成型辊道5中。

本例中介绍了上文的水平滑动机构，实际应用于中可以采用其它的水平滑动机构，如水平驱动机构使用齿轮-齿条机构、齿形带机构(类似于针式打印机驱动打印头的机构)或移动天车均可。均是本发明的保护范围。

二、升降滑动机构

如图5、6与图7，其结构包括：两副垂直直线导轨21、垂直滑座22、垂直滑台23与垂直驱动机构24；垂直滑台23是升降滑动机构2的垂直移动构件；

垂直滑座22固定于水平滑动机构1的水平移动构件上；也就是固定于水平滑座12上。

垂直直线导轨21包括垂直导杆211与垂直移动件212；两根垂直导杆211工作面相对固定于垂直滑座22两侧，如图5所示，图为半剖只显示了一副垂直直线导轨21，与其对称还设有一副。垂直滑台23固定于两根垂直移动件212上；并沿垂直导杆211上下移动，具体是Z方向。

垂直驱动机构24包括伺服油缸241，伺服油缸241的缸体2411吊挂在垂直滑座22下方的两根垂直导杆211间，也就是整个升降滑动机构的中心位置，承重位置中心对称，不至于发生偏心，减少垂直直线导轨21受水平方向的力，避免损坏垂直直线导轨21；伺服油缸241的缸杆2412固定于垂直滑台23上；缸杆2412上下移动实现了垂直滑台23的上下移动，也就是Z方向的移动。

液压系统通过伺服油缸241控制垂直滑台23上下移动将钢管从供管台架4的台面41提升并下移至成型辊道5内。

本例中介绍了上文的垂直滑动机构，实际应用于中可以采用其它的垂直滑动机构，如垂直驱动机构使用齿轮-齿条机构、齿形带机构(类似于针式打印机驱动打印头的机构)或链传动均可。均是本发明的保护范围。

三、电磁铁机械手

如图5与图6，其结构包括：夹持部31、固定臂32与电磁铁组33；

固定臂32中部固定于升降滑动机构2的垂直移动构件下端；具体的固定于垂直滑台23的下方，保持中心对称固定。夹持部31有两组，分别固定于固定臂32两端下面，每个夹持部31处均设有电磁铁组33；每组为了保险一般包括两个电磁铁组33，防止一个失效则整个设备不能使用。同时，夹持部31还设有定位爪34，定位爪34的凹陷部份与所抓钢管的外径形状是一致的，夹持部31下探时，可以将钢管分别定位，防止发生偏移，影响后续的排放。

电控系统控制电磁铁组33从供管台架4的台面41处吸附钢管，并在成型辊道5内松开钢管，完成排放。

本例中介绍了上文的电磁铁机械手，实际应用于中可以采用其它的结构，如真空吸盘。真空吸盘可以适用一些非铁材料，也就是电磁不能吸附的材料。均是本发明的保护范围。

四、供管台架

如图2与图4所示，其台面41向内倾斜，如图2所示左高右低，钢管放在左侧后，会自动滚到右侧，依次排列。以便电磁铁机械手3的吸附取用。

如图4与图6，供管台架还包括钢管排齐装置42用于将放置在台面41上的钢管排齐；使多个钢管两端对齐，如图4中所示；钢管排齐装置42有两组，分别设置于供管台架4上的钢管的两端；其结构包括推板421、排齐气缸422与气路控制系统423；排齐气缸422位于钢管下方，推板421固定于排齐气缸422的缸杆4221的上；气路控制系统423通过控制排齐气缸422的缸杆4221往复运动使缸杆4221往复运动推板421接触钢管端部，将钢管排齐。为了便于描述，气路控制系统423结构放在液压系统部份。

五、成型辊道

如图9、10与图11，其结构包括平行于钢管轴线排列的多组半六边形的钝V型组辊51与出料驱动机构52；钝V型组辊51的组数应该是足够多，至少会大于3个，本例为12个，可以保证排列好的正六边形码跺平稳的被推送出去。过多可能会复杂并增加成本，过少可能会在推送过程中引起振动或散架的情况。

如9所示，一组钝V型组辊包括一个水平辊511、两个相对水平辊511对称布置的倾角为30°的侧辊512，角为30°是相对于垂直方向；三个也辊就是半六边形的三个相邻边，水平辊511是下面的直边，两个侧辊512上两个斜边，两个侧辊512夹角为60°

且两个侧辊512的距离可调；以适应不同的钢管直径与边上钢管的数量N。

水平辊511主动辊，侧辊512为从动辊；水平辊511连接出料驱动机构52；出料驱动机构52包括水平辊驱动电机与皮带传动机构，水平辊驱动电机与靠近的捆扎机的捆扎台方向的水平辊511的轴联接，并驱动其转动；并在水平辊511的轴端设有皮带轮，通过皮带依次将旋转的运动传递到下一个水平辊511；通常一个水平辊驱动电机可以带动5-6个水平辊511；因此本例中采用两组出料驱动机构52，分别控制6个水平辊511，当然如果选水平辊驱动电机的功率不同可以采用更多的水平辊驱动电机，或者，一个水平辊511配用一台水平辊驱动电机，这样可以省去皮带传动机构。

电控系统控制出料驱动机构52带动水平辊511旋转，配合从动辊旋转将排列好的正六边形码跺推送到捆扎机的捆扎台上用于包扎。

六、支承框架

如图2与图3所示，支承框架6包括底座61、三根立柱62与T字顶梁63；三根立柱62其中两根位于供管台架4两端外侧，另一根位于成型辊道5中部外侧；三根立柱62下端固定于底座61上；底座61可以是直接的地基，也可以是预制的钢制底座。

T字顶梁63包括横梁631与纵梁632；横梁631位于供管台架4上方平行于钢管方向，两端分别固定于供管台架4两端外侧的立柱62上端；纵梁632一端固定于横梁631中部，另一端固定于成型辊道5中部外侧的立柱62上端；纵梁632有两根，分别用于固定一根水平导杆111。水平滑动机构1固定于纵梁632上方，也就是水平导杆111固定于纵梁632上。

七、电控系统

如图12与图15所示，电控系统包括PLC控制模块，通过伺服驱动器结合编码器的反馈信息控制水平驱动机构14的伺服电机工作，进而控制水平滑动机构。实际应用中还可能结合行程开关等元件，均是电控领域常用的技术，这里不再详述。

PLC控制模块还通过升降电磁阀组结合位置传感器的位置信息控制垂直驱动机构24的伺服油缸241工作，在已知物品的移动的参数信息的情况下，实现其流程控制是本领域普通技术人员不经过创造性劳动即可实现的。

PLC控制模块还通过电磁铁控制器控制电磁铁组33工作，电磁铁组33和典型结构是电磁铁组采用两个励磁线包结构，由顶板、侧板、铁芯、内磁极、外磁极、被吸附的钢管组成一个闭合磁路，通过保磁控制设备，供给励磁线圈直流电时，可产生强大的电磁力，吊运钢管。

电磁铁控制器包括励磁电路、消磁电路和保磁电路；励磁电路的交流电源端正向接电磁铁线圈，构成励磁回路，电磁铁控制器的恒压控制模块的受控端设有常闭的电压封锁继电器；消磁电路的电源输入端接与电磁铁线圈并联的放电电阻，构成消磁回路；电磁铁控制器的恒流恒压控制模块的受控端设有常开的消磁控制继电器；保磁电路的电池通过切换接触器正向接电磁铁线圈，构成保磁回路。PLC控制模块控制电磁铁控制器的中间继电器来实现励磁电路、消磁电路和保磁电路的通断。

PLC控制模块还通过排齐装置电磁阀组控制排齐气缸422工作。

PLC控制模块还通过变频器控制水平辊驱动电机，进而通过出料驱动机构驱动52水平辊511工作，在已知物品的移动的参数信息的情况下，实现其流程控制是本领域普通技术人员不经过创造性劳动即可实现的。

另外，PLC控制模块还控制整个液压系统的工作。操作人员通过触摸屏与相应的上位机操作控制PLC控制模块。

上位机可以是电脑或是工控机，上位机通过现场总线与PLC控制模块连接，可实现对整个生产过程进行的监控,对不同的钢管堆垛生产程序的参数设置,修改和存档，还可以管理设备故障报警信息,生产产量的统计和报表输出等。

八、液压系统

如图13所示，所述的液压系统包括溢流阀81、液压三位四通阀82、单向阀83、节流阀84与二位三通阀85、以及配用的其它阀门与油箱、油泵与管路等，具体连接方式如图13所示。液压三位四通阀82与二位三通阀85构成升降电磁阀组。

气路控制系统423结构如图14所示，包括一个气动三位四通阀91、两个节流阀92、两个单向阀93、对齐位置开关94与结束位置开关95，排齐装置电磁阀组包括三位四通阀91，如图14所示与排齐气缸422连接，具体的控制方式后续原理说明中有描述。

工作过程与原理

钢管生产出来后运送到供管台架4上，PLC控制模块给出对齐控制信号到气路控制系统423的三位四通阀91，阀动作左位接通，压缩空气经过节流阀92进入对齐气缸422，气缸活塞杆伸出和安装前端的对齐挡板421将成排钢管的端部推齐，当对齐挡板421运动到对齐位置开关94后，对齐位置开关94接通，PLC控制模块得到信号后，停止输出对齐控制信号，同时输出气缸回缩信号到三位四通阀91，阀动作右位接通，气缸活塞杆和对齐挡板421立刻缩回，到结束位置开关95后，对齐过程结束；

PLC控制模块启动水平驱动机构14的伺服电机，电磁铁机械手3由水平滑动机构1带到指定位置(以3-4-5-4-3堆垛为例)，即将3根钢管吸吊的水平方向位置，伺服油缸241的控制过程包括：

快进，即油缸快速下行，PLC控制模块给出“快进”信号到液压系统的三位四通阀83，左位电磁铁YA2得电，压力油直接进入伺服油缸241无杆腔，回油又返回到进油路，实现差动连接，提高油缸快速下行速度，电磁铁机械手3由升降滑动机构2带动快速下移到距离钢管约20毫米处；此时需转换为工进；

工进，即油缸以工作速度下行，PLC控制模块给出“工进”信号，到液压系统的液压三位四通阀82与二位三通阀85，液压三位四通阀82右位电磁铁YA1得电，二位三通阀85的电磁铁YA3得电，进油路通过节流阀84进行调速，进入上腔。回油路通过液压三位四通阀82回油箱。电磁铁机械手3和升降滑动机构3缓慢下移到距离钢管2-4毫米处，此处可以在电磁铁机械手3的相应位置设置弹簧，起缓冲作用，防止电磁铁机械手3与钢管刚性接触，损坏钢管或电磁铁机械手3。电磁铁机械手3停止不动，PLC控制模块发出电磁铁通电信号到电磁铁电路控制器，电磁铁组33通电吸起3根钢管；吸起钢管后进入上升过程。

上升，即油缸退回，PLC控制模块给出“上升”信号到液压动系统的液压三位四通阀82与二位三通阀85，液压三位四通阀82左位电磁铁YA2得电，二位三通阀85的电磁铁YA3得电，压力油进入伺服油缸241有杆腔，液压缸活塞杆回缩，回油通过二位三通阀85与单向阀83回油箱，升降滑动机构2带动电磁机械手3和3根钢管快速上升到指定位置。

升降下位行程开关86与升降上位行程开关87起到安全作用，当伺服油缸241上的移动部件碰触到升降下位行程开关86油缸立即上升或停止，当伺服油缸241上的移动部件碰触到升降上位行程开关87油缸立即下降或停止，防止损坏设备或工件。

此时，再由水平滑动机构1带到成型辊道5上方堆垛位置；重复刚才吸吊钢管组的控制动作再下降到程序设定的位置，电磁铁组33断电消磁，3根钢管放到成型辊道5上，此后用同样方法依次吸吊4-5-4-3根钢管，最后PLC控制模块按照设定的转速输出控制信号到变频器启动水平辊驱动电机，通过连接的减速器驱动堆垛成型辊道转动，将钢管捆从成品台架上运出。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种钢管码跺机，用于将成批量的水平放置的钢管自动成排码跺并送到捆扎机包扎；其特征在于，包括水平滑动机构(1)、升降滑动机构(2)、电磁铁机械手(3)、供管台架(4)、成型辊道(5)、支承框架(6)、电控系统和液压系统；

供管台架(4)与成型辊道(5)并排布置于支承框架(6)下方的底座上，水平滑动机构(1)布置于支承框架(6)上方的梁架上；

升降滑动机构(2)固定于水平滑动机构(1)的水平移动构件上；水平移动构件的移动方向垂直于钢管的轴线；

电磁铁机械手(3)固定于升降滑动机构(2)的垂直移动构件下端；垂直移动构件的移动方向垂直于钢管的轴线；

供管台架(4)的台面(41)向成型辊道(5)一侧倾斜，成批量的钢管自动滚送到靠近成型辊道(5)一侧放置；

电控系统和液压系统通过水平滑动机构(1)与升降滑动机构(2)控制电磁铁机械手(3)动作，往复运动2N-1次，其中N≧3，每次抓取对应数量的钢管从供管台架(4)的台面(41)移到成型辊道(5)中排列成每边有N根钢管的正六边形码跺，后由电控系统控制成型辊道(5)将排列好的正六边形码跺推送到捆扎机的捆扎台上用于包扎。

2.根据权利要求1所述的钢管码跺机，其特征在于，所述的水平滑动机构(1)包括：两副水平直线导轨(11)、水平滑座(12)、丝杠-螺母传动机构(13)与水平驱动机构(14)；水平滑座(12)是水平滑动机构(1)的水平移动构件；

水平直线导轨(11)包括水平导杆(111)与水平移动件(112)，两根水平导杆(111)工作面向上相互平行固定于支承框架(6)上方的梁架上，水平滑座(12)固定于两组水平移动件(112)上；

丝杠-螺母传动机构(13)包括互相配合的传动丝杠(131)与滑移螺母(132)，滑移螺母(132)固定在水平滑座(12)上；传动丝杠(131)轴端连接水平驱动机构(14)；

电控系统通过水平驱动机构(14)由传动丝杠(131)带动滑移螺母(132)进而带动水平滑座(12)在水平直线导轨(11)上移动；将钢管从供管台架(4)的台面(41)移到成型辊道(5)。

3.根据权利要求1所述的钢管码跺机，其特征在于，所述的升降滑动机构(2)包括：两副垂直直线导轨(21)、垂直滑座(22)、垂直滑台(23)与垂直驱动机构(24)；垂直滑台(23)是升降滑动机构(2)的垂直移动构件；

垂直滑座(22)固定于水平滑动机构(1)的水平移动构件上；

垂直直线导轨(21)包括垂直导杆(211)与垂直移动件(212)；两根垂直导杆(211)工作面相对固定于垂直滑座(22)两侧，垂直滑台(23)固定于两根垂直移动件(212)上；

垂直驱动机构(24)包括伺服油缸(241)，伺服油缸(241)的缸体(2411)吊挂在垂直滑座(22)下方的两根垂直导杆(211)间，伺服油缸(241)的缸杆(2412)固定于垂直滑台(23)上；

液压系统通过伺服油缸(241)控制垂直滑台(23)上下移动将钢管从供管台架(4)的台面(41)提升并下移至成型辊道(5)内。

4.根据权利要求1所述的钢管码跺机，其特征在于，所述的电磁铁机械手(3)包括：夹持部(31)、固定臂(32)与电磁铁组(33)；

固定臂(32)中部固定于升降滑动机构(2)的垂直移动构件下端；夹持部(31)有两组，分别固定于固定臂(32)两端下面，每个夹持部(31)处均设有电磁铁组(33)；

电控系统控制电磁铁组(33)从供管台架(4)的台面(41)处吸附钢管，并在成型辊道(5)内松开钢管。

5.根据权利要求1所述的钢管码跺机，其特征在于，所述的供管台架(4)还包括钢管排齐装置(42)；钢管排齐装置(42)有两组，分别设置于供管台架(4)上的钢管的两端。

6.根据权利要求5所述的钢管码跺机，其特征在于，所述的钢管排齐装置(42)包括推板(421)、排齐气缸(422)与气路控制系统(423)；排齐气缸(422)位于钢管下方，推板(421)固定于排齐气缸(422)的缸杆(4221)的上；气路控制系统(423)通过控制排齐气缸(422)的缸杆(4221)往复运动使推板(421)接触钢管端部，将钢管排齐。

7.根据权利要求1所述的钢管码跺机，其特征在于，所述的成型辊道(5)包括平行于钢管轴线排列的多组半六边形的钝V型组辊(51)与出料驱动机构(52)；

一组钝V型组辊包括一个水平辊(511)、两个相对水平辊(511)对称布置的倾角为30°的侧辊(512)；且两个侧辊(512)的距离可调；

水平辊(511)主动辊，连接出料驱动机构(52)；侧辊(512)为从动辊；

电控系统控制出料驱动机构(52)带动水平辊(511)旋转，配合从动辊旋转将排列好的正六边形码跺推送到捆扎机的捆扎台上用于包扎。

8.根据权利要求1所述的钢管码跺机，其特征在于，所述的支承框架(6)包括底座(61)、三根立柱(62)与T字顶梁(63)；三根立柱(62)其中两根位于供管台架(4)两端外侧，另一根位于成型辊道(5)中部外侧；三根立柱(62)下端固定于底座(61)上；

T字顶梁(63)包括横梁(631)与纵梁(632)；横梁(631)位于供管台架(4)上方平行于钢管方向，两端分别固定于供管台架(4)两端外侧的立柱(62)上端；纵梁(632)一端固定于横梁(631)中部，另一端固定于成型辊道(5)中部外侧的立柱(62)上端；

水平滑动机构(1)固定于纵梁(632)上方。