多組並聯的高速碼垛系統的製作方法

2023-05-21 21:50:31

本發明涉及一種本發明涉及一種型材生產設備，具體的說是一種多組並聯的高速碼垛系統。

背景技術：

型材碼垛機布置在型材車間後部成品工序尾端，用於定尺型材碼垛，以合乎標準和市場的商品鋼材包裝規格要求按照一定的模式堆碼成垛向客戶交付產品，以便實現物料的存儲、搬運、裝卸運輸等物流活動。目前的型材碼垛機大多採用人工碼垛方式或「行車式」碼垛方式，人工碼垛方式工作強度大，所需作業工人數量多，人工成本大，且工作效率低，碼垛包裝質量差；行吊方式採用自動碼垛系統，降低人工成本，但存在速度低、位置精度差、工藝節奏慢且抗幹攏能力弱與全線型材連軋工藝產能匹配性差等缺點。

技術實現要素：

針對上述問題，本發明提供一種適用於小規格型鋼碼垛的多組並聯的高速碼垛系統。

為達到上述目的，本發明多組並聯的高速碼垛系統，包括輸入升降臺以及碼垛設備；

所述碼垛設備包括若干平行設置的機架，所述機架上通過第一鉸接軸鉸接有吊臂，各所述吊臂的下端與橫梁連接，所述橫梁的下側通過第二鉸接軸間隔鉸接有若干腕部，所述腕部旋轉連接有翻轉磁鐵，所述翻轉磁鐵上設置有用於卡固型材的卡固機構；所述機架上設置有驅動各所述吊臂同步運動的同步驅動裝置，所述腕部通過腕部水平保持機構保持水平，各所述翻轉磁鐵與磁鐵同步裝置驅動連接；

所述輸入升降臺上設置有用於對正碼型材和反碼型材分別進行定位的定位擋塊；

其中，所述翻轉磁鐵為電磁鐵；所述腕部包括連接塊，所述連接塊上端和下端分別向兩側延伸形成上基板和下板；所述電磁鐵與所述上基板旋轉連接；

所述卡固機構包括卡固齒板，所述卡固齒板的一側設置有與型材相適配的若干卡固缺口；

所述腕部水平保持機構包括至少一根與吊臂旋轉連接的腕部同步軸、至少一根頂部連杆和與所述腕部一一對應的若干底部連杆，所述腕部同步軸上設置有至少一個主動臂和至少一個從動臂，所述腕部同步軸的主動臂與上方相鄰的腕部同步軸的從動臂分別與平移連杆鉸接，最上方的同步軸的主動臂與頂部連杆的底端鉸接，所述頂部連杆的頂端與機架通過第三鉸接軸鉸接，最下方的所述腕部同步軸的從動臂與所述底部連杆的頂端鉸接，所述底部連杆的底端與所述腕部通過第四鉸接軸鉸接；所述第一、三鉸接軸的軸線所確定的平面與第二、四鉸接軸的軸線所確定的平面為水平面，所述平移連杆、頂部連杆以及底部連杆的軸線與所述吊臂的軸線平行。

進一步地，所述磁鐵同步裝置包括沿各所述腕部排列方向與各所述腕部旋轉連接的磁鐵同步軸以及至少一個驅動所述磁鐵同步軸轉動的磁鐵同步驅動機構，所述磁鐵同步軸與各所述翻轉磁鐵同步傳動連接。

進一步地，所述定位擋塊為階梯擋塊、旋轉擋塊、交替擋塊或平移擋塊；

其中，所述階梯擋塊包括兩層階梯，較低的一層階梯設置在迎向型材運動的方向，所述兩層階梯迎向所述型材運動方向的側面上設置有限位觸發機構；

所述旋轉擋塊包括立柱以及與所述立柱連接的第一、二擋塊；所述第一、二擋塊的軸線垂直與所述立柱，所述第一擋塊的長度大於所述第二擋塊的長度，所述第一、二擋塊遠離所述立柱軸線的側面均設置有限位觸發機構；

所述交替擋塊包括沿型材運動方向依次排列的前、後擋塊以及驅動所述前擋塊升降的擋塊升降機構，所述兩個擋塊迎向型材運動的方向的側面均設置有限位觸發機構；

所述平移擋塊包括運動擋塊以及驅動所述運動擋塊沿型材運動方向往復運動的擋塊平移機構，所述運動擋塊迎向型材運動方向的側面設置有限位觸發機構。

進一步地，所述機架為「Γ」形機架或「┤」形機架；

所述「Γ」形機架包括豎直段和水平段，所述水平段的後端與所述豎直段的頂端連接；所述水平段前端與所述吊臂的頂部鉸接；

所述「┤」形機架包括豎直段和水平段，所述水平段的後端與所述豎直段的中部連接；所述水平段前端與所述吊臂的中部鉸接。

進一步地，所述各吊臂與所述第一鉸接軸防轉連接，所述同步驅動裝置包括至少一個伸縮機構，所述伸縮機構的兩端分別與所述吊臂和機架鉸接。

進一步地，所述翻轉電磁鐵還包括控制電磁鐵磁力大小的磁力控制系統；所述磁力調節系統包括用於檢測電磁鐵位置的傳感器和控制電磁鐵磁力大小的控制裝置；其中，所述控制裝置根據接收到的傳感器檢測到的電磁鐵的位置信息輸出控制信息以調整電磁鐵的磁力大小。

進一步地，所述控制裝置根據接收到的傳感器檢測到的電磁鐵的位置信息輸出控制信息以調整電磁鐵的磁力大小的方法為：當檢測到所述翻轉電磁鐵翻轉到第一相位時，控制裝置控制電磁鐵磁力位於第一區間；當電磁鐵位於其他相位時，控制裝置控制電磁鐵磁力位於第二區間。

本發明多組並聯的高速碼垛系統通過同步驅動裝置驅動各吊臂同步運動，這樣，能夠保證各在抓取以及放下吊臂的過程中時刻保持同步，所述電磁鐵上設置型材卡固機構，能夠使電磁鐵在抓取型材後仍然能夠保持型材的狀態不變，能夠準確的碼放型材。本發明的各翻轉磁鐵與磁鐵同步裝置驅動連接，這樣，各翻轉磁鐵的動作一致，也就能夠使翻轉磁鐵抓取的型材的動作一致，能夠避免型材散亂，大大提高碼放精度。本發明的腕部通過腕部水平保持裝置始終保持水平，使翻轉磁鐵吸取的型材在吊臂的運動過程中始終保持平移，減少了在控制碼垛系統運動的過程中的計算量，因此，本發明尤其適用於在碼垛過程中僅發生平移運動的型材。

為達到上述目的，本發明多組並聯的高速碼垛系統，包括輸入升降臺以及碼垛設備；

所述碼垛設備包括若干個平行設置的機架、通過第一鉸接軸與各機架鉸接的若干吊臂、與各所述吊臂下端連接的橫梁、在橫梁上間隔設置的若干腕部、與腕部一一對應旋轉連接的翻轉磁鐵、用於驅動各所述翻轉磁鐵同步翻轉的磁鐵同步裝置、用於驅動各所述吊臂同步運動的同步驅動裝置、設置在所述同步驅動裝置與機架或同步驅動裝置與吊臂之間的補償裝置、用於精確定位所述吊臂位置的定位裝置以及用於平衡擺臂部分或全部自重和/或載荷的預緊裝置；

所述輸入升降臺包括若干輸入升降臺主體、用於驅動各所述輸入升降臺主體同步升降的輸入同步驅動裝置、用於精確定位所述輸入升降臺主體的輸入升降臺定位裝置以及用於阻擋待碼垛物品的定位擋塊；

所述輸出升降臺包括若干輸出升降臺主體、用於驅動各所述輸出升降臺主體同步升降的輸出同步驅動裝置以及用於精確定位所述輸出升降臺主體的輸出升降臺定位裝置。

進一步地，所述機架為「Γ」形機架或「┤」形機架；

所述「Γ」形機架包括豎直段和水平段，所述水平段的後端與所述豎直段的頂端連接；所述水平段前端與所述吊臂的頂部鉸接；

所述「┤」形機架包括豎直段和水平段，所述水平段的後端與所述豎直段的中部連接；所述水平段前端與所述吊臂的中部鉸接。

進一步地，所述同步驅動裝置包括沿機架排列方向與各所述機架旋轉連接的同步軸、在同步軸上設置有與吊臂一一對應的若干搖杆、兩端分別與相應的吊臂和搖杆鉸接的若干驅動連杆以及至少一個驅動所述同步軸轉動的同步軸驅動機構，所述搖杆與所述同步軸防轉連接；

或者，所述各吊臂與所述第一鉸接軸防轉連接，所述同步驅動裝置包括至少一個伸縮機構，所述伸縮機構的兩端分別與所述吊臂和機架鉸接。

進一步地，所述補償裝置設置在機架上，所述同步驅動裝置與所述補償裝置連接；

所述補償裝置包括一側與所述機架鉸接的補償底座以及與所述補償底座另一側鉸接的補償驅動機構；所述同步驅動裝置與所述補償底座中部鉸接；所述補償驅動裝置的運動精度高於所述同步驅動裝置；

或者，所述補償裝置包括與所述機架滑動連接的補償底座以及驅動所述補償底座滑動的補償驅動機構，所述同步驅動裝置與所述補償底座連接。

進一步地，所述預緊裝置包括兩端分別與所述機架和所述吊臂鉸接的彈性機構以及用於調節所述彈性機構的彈力的彈性調節機構；

所述彈性機構包括氣缸和與所述氣缸連通的氣包，所述彈性調節機構包括氣源、用於連通氣源和氣包的氣源處理元件以及設置在所述氣包上的氣壓表；

或者，

所述預緊裝置包括兩端分別與所述機架和所述吊臂鉸接的彈性機構以及用於調節所述彈性機構的彈力的彈性調節機構；

所述彈性機構包括彈簧，所述彈性調節機構包括用於調節彈簧與機機架連接位置的位置調節機構。

進一步地，所述腕部與所述橫梁通過第二鉸接軸鉸接，所述碼垛設備還包括腕部同步裝置，所述腕部同步裝置為腕部水平保持機構或腕部姿態調整機構；

所述腕部水平保持機構為腕部單連杆水平保持機構或腕部多連杆水平保持機構；

所述腕部多連杆水平保持機構包括至少一根與吊臂旋轉連接的腕部同步軸、至少一根頂部連杆和與所述腕部一一對應的若干底部連杆，所述腕部同步軸上設置有至少一個主動臂和至少一個從動臂，所述腕部同步軸的主動臂與上方相鄰的腕部同步軸的從動臂分別與平移連杆鉸接，最上方的同步軸的主動臂與頂部連杆的底端鉸接，所述頂部連杆的頂端與機架通過第三鉸接軸鉸接，最下方的所述腕部同步軸的從動臂與所述底部連杆的頂端鉸接，所述底部連杆的底端與所述腕部通過第四鉸接軸鉸接；所述第一、三鉸接軸的軸線所確定的平面與第二、四鉸接軸的軸線所確定的平面為水平面，所述平移連杆、頂部連杆以及底部連杆的軸線與所述吊臂的軸線平行；

所述為腕部單連杆水平保持機構包括一根與所述吊臂平行設置的平移連杆，所述平移連杆的上端與所述機架通過第三鉸接軸鉸接，所述平移連杆的下端通過第四鉸接軸與所述腕部鉸接，所述第一、三鉸接軸的軸線所確定的平面與所述第二、四鉸接軸所確定的平面為水平面；所述腕部與所述第二鉸接軸防轉連接；

所述腕部姿態調整機構為腕部單連杆姿態調整機構或腕部多連杆姿態調整機構；

所述腕部多連杆姿態調整機構包括至少一根腕部同步軸、至少一根頂部連杆和與所述腕部一一對應的若干底部連杆、與所述第一鉸接軸旋轉連接搖杆以及用於調整所述腕部姿態的姿態驅動機構；所述腕部同步軸上設置有至少一個主動臂和至少一個從動臂，所述腕部同步軸的主動臂與上方相鄰的腕部同步軸的從動臂分別與平移連杆鉸接，最上方的同步軸的主動臂與頂部連杆的底端鉸接，所述頂部連杆的頂端與搖杆通過第三鉸接軸鉸接，最下方的所述腕部同步軸的從動臂與所述底部連杆的頂端鉸接，所述底部連杆的底端與所述腕部通過第四鉸接軸鉸接；所述第一、三鉸接軸的軸線所確定的平面與第二、四鉸接軸的軸線所確定的平面平行，所述平移連杆、頂部連杆以及底部連杆的軸線與所述吊臂的軸線平行；所述姿態驅動機構驅動所述頂部連杆或所述搖杆運動；

所述腕部單連杆姿態調整機構包括一根與所述吊臂平行設置的平移連杆、與所述第一鉸接軸旋轉連接的搖杆以及驅動所述平移連杆或所述搖杆的姿態驅動機構，所述平移連杆的上端與所述搖杆通過第三鉸接軸鉸接，所述平移連杆的下端與所述腕部通過第四鉸接軸鉸接，所述第一、三鉸接軸的軸線所確定的平面與第二、四鉸接軸所確定的平面平行；所述腕部與所述第二鉸接軸防轉連接。

進一步地，所述磁鐵同步裝置包括沿各所述腕部排列方向與各所述腕部旋轉連接的磁鐵同步軸以及至少一個驅動所述磁鐵同步軸轉動的磁鐵同步驅動機構，所述磁鐵同步軸與各所述翻轉磁鐵同步傳動連接。

進一步地，所述定位裝置為移動測距定位機構、固定測距定位機構或角度傳感器定位機構；

所述移動測距定位機構包括與吊臂或橫梁底部鉸接距離測量機構、用於保持所述測量機構水平的水平保持機構以及對應所述距離測量機構運動範圍設置的定位板；所述定位板的高度不小於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，所述距離測量機構對應所述定位板的上部，當所述吊臂底端運動到最低點時，所述距離測量機構對應所述定位板的下部；或者，所述定位板包括上定位板和下定位板，當所述吊臂前擺運動到終點時，距離測量機構的高度在所述上定位板的上側高度和下側高度之間，當所述吊臂後擺運動到終點時，距離測量機構的高度在所述下定位板的上側高度和下側高度之間；

所述固定測距定位機構包括與吊臂或橫梁底部鉸接的定位板、用於保持所述定位板豎直的豎直保持機構以及對應所述定位板設置的距離測量機構；所述定位板的高度不小於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，所述距離測量機構對應所述定位板的下部，當所述吊臂底端運動到最低點時，所述距離測量機構對應所述定位板的上部；或者，所述固定測距定位機構包括與吊臂或橫梁底部鉸接的定位板、用於保持所述定位板豎直的豎直保持機構以及對應所述定位板設置的距離測量機構；所述距離測量機構包括上測量機構和下測量機構，所述上測量機構的高度在所述吊臂前擺運動到終點時定位板的上側高度和下側高度之間，所述下測量機構的高度在所述吊臂後擺運動到終點時定位板的上側高度和下側高度之間；

所述角度傳感器定位機構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，所述各吊臂與所述第一鉸接軸防轉連接，各所述吊臂運動的角度範圍與增速機的增速比的乘積不大於所述角度傳感器的量程。

進一步地，所述輸入升降臺定位裝置為電子尺定位機構，所述電子尺定位機構包括電子尺和固定設置的定位板；所述電子尺一端與所述輸入升降平臺主體連接，電子尺的另一端與所述定位板連接。

進一步地，所述定位擋塊為階梯擋塊、旋轉擋塊、交替擋塊或平移擋塊；

其中，所述階梯擋塊包括兩層階梯，較低的一層階梯設置在迎向型材運動的方向，所述兩層階梯迎向所述型材運動方向的側面上設置有限位觸發機構；

所述旋轉擋塊包括立柱以及與所述立柱連接的第一、二擋塊；所述第一、二擋塊的軸線垂直與所述立柱，所述第一擋塊的長度大於所述第二擋塊的長度，所述第一、二擋塊遠離所述立柱軸線的側面均設置有限位觸發機構；

所述交替擋塊包括沿型材運動方向依次排列的前、後擋塊以及驅動所述前擋塊升降的擋塊升降機構，所述兩個擋塊迎向型材運動的方向的側面均設置有限位觸發機構；

所述平移擋塊包括運動擋塊以及驅動所述運動擋塊沿型材運動方向往復運動的擋塊平移機構，所述運動擋快迎向型材運動方向的側面設置有限位觸發機構。

進一步地，所述輸入同步驅動裝置包括分別與各所述輸入升降平臺主體連接的若干升降機構、分別約束各所述升降機構運動方向的若干升降導管、同步軸、橫梁以及至少一個升降驅動機構；

其中，所述同步軸上設置有若干同步齒輪，所述同步軸與所述橫梁旋轉連接；所述各升降導管與所述橫梁固定連接，所述升降機構包括與所述同步齒輪嚙合的齒條，所述升降驅動機構與輸入升降平臺或所述升降機構連接。

進一步地，所述翻轉磁鐵上設置有型材卡固機構，所述型材卡固機構為滑動卡固機構、翻轉卡固機構或升降卡固機構；

所述滑動卡固機構包括與所述磁鐵滑動連接的齒板以及用於驅動所述齒板前後滑動的齒板驅動機構，所述齒板上沿型材排列方向設置有型材相適配的卡固缺口；

所述翻轉卡固機構包括與所述磁鐵鉸接的齒板以及用於驅動所述齒板翻轉的齒板驅動機構，所述齒板上沿型材排列方向設置有與型材相適配的卡固缺口；

所述升降卡固機構包括與所述磁鐵的側面滑動連接的齒板以及驅動所述齒板升降的齒板驅動機構；所述齒板上沿型材排列方向設置有與型材向適配的卡固缺口。

具體地，定位裝置還包括運動控制機構，所述運動控制機構包括設置在所述吊臂向上運動的後1/2的範圍內的上觸發機構、設置在所述吊臂向下運動的後1/2的範圍內的下觸發機構以及與所述上觸發機構和所述下觸發機構通訊的控制器；所述控制器與所述移動測距定位機構、固定測距定位機構和所述角度傳感器定位機構通訊，所述控制器控制所述同步驅動裝置和所述補償裝置；所述上觸發機構和所述下觸發機構為接近開關。

具體地，所述磁鐵同步驅動機構為磁鐵伸縮驅動機構，所述磁鐵同步軸與所述磁鐵通過腕式增速機傳動連接；所述磁鐵伸縮驅動機構一端與所述腕部鉸接，所述磁鐵伸縮驅動機構的另一端與擺杆鉸接，所述擺杆與磁鐵同步軸防轉連接；所述腕式增速機包括設置在同步軸上的主動齒輪、設置在磁鐵上的從動齒輪以及用於將主動齒輪的運動傳動到從動齒輪的至少一個傳動齒輪；所述從動齒輪與主動齒輪的速比為m/n，其中，m為磁鐵的旋轉角度，n為磁鐵伸縮驅動機構驅動擺杆旋轉的角度；

或者所述磁鐵同步驅動機構為磁鐵旋轉驅動機構；所述磁鐵旋轉驅動機構包括迴轉液壓缸或減速電機，所述迴轉液壓缸或減速電機的輸出軸與所述磁鐵連接。

具體地，所述同步驅動裝置設置在所述「┤」形機架的水平段下方，所述預緊裝置設置在所述「┤」形機架水平段上方，所述同步驅動裝置和所述預緊裝置均對所述吊臂施加拉力；

或者，所述同步驅動裝置設置在所述「┤」形機架水平段上方，所述預緊裝置設置在所述「┤」形機架水平段下方，所述同步驅動裝置和所述預緊裝置均對所述吊臂施加壓力。

具體地，所述腕部與所述橫梁固定連接，所述磁鐵上設置有角度檢測機構。

具體地，所述輸出同步驅動裝置包括分別與各所述輸入升降平臺主體連接若干升降機構、分別約束各所述升降機構運動方向的若干升降導管、同步軸、橫梁以及至少一個升降驅動機構；

其中，所述同步軸上設置有若干同步齒輪，所述同步軸與所述橫梁旋轉連接；所述各升降導管與所述橫梁固定連接，所述升降機構包括與所述同步齒輪嚙合的齒條，所述升降驅動機構與輸入升降平臺或所述升降機構連接。

進一步地，所述輸出升降臺定位裝置為電子尺定位機構，所述電子尺定位機構包括電子尺和固定設置的定位板；所述電子尺一端與所述輸出升降平臺主體連接，電子尺的另一端與所述定位板連接。

進一步地，所述翻轉磁鐵為翻轉電磁鐵或翻轉永磁鐵；

所述翻轉永磁鐵包括固定磁鐵和旋轉磁鐵，所述旋轉磁鐵的旋轉軸與所述固定磁鐵兩磁極的連線垂直。

進一步地，所述輸出升降平臺還包括平移機構，所述平移機構驅動所述輸出升降平臺主體沿吊臂的擺動方向運動。

進一步地，所述翻轉電磁鐵還包括控制電磁鐵磁力大小的磁力控制系統；所述磁力調節系統包括用於檢測電磁鐵位置的傳感器和控制電磁鐵磁力大小的控制裝置；其中，所述控制裝置根據接收到的傳感器檢測到的電磁鐵的位置信息輸出控制信息以調整電磁鐵的磁力大小。

進一步地，所述控制裝置根據接收到的傳感器檢測到的電磁鐵的位置信息輸出控制信息以調整電磁鐵的磁力大小的方法為：當檢測到所述翻轉電磁鐵翻轉到第一相位時，控制裝置控制電磁鐵磁力位於第一區間；當電磁鐵位於其他相位時，控制裝置控制電磁鐵磁力位於第二區間。

附圖說明

圖1是本發明多組並聯的高速碼垛系統的軸測圖；

圖2是本發明多組並聯的高速碼垛系統的「Γ」形機架驅動前置的結構示意圖；

圖3為本發明多組並聯的高速碼垛系統的「Γ」形機架驅動後置的結構示意圖；

圖4是本發明多組並聯的高速碼垛系統的腕部水平保持機構的示意圖；

圖5是本發明多組並聯的高速碼垛系統的磁鐵同步裝置的結構示意圖；

圖6是本發明多組並聯的高速碼垛系統的「┤」形機架驅動上置的結構示意圖；

圖7是本發明多組並聯的高速碼垛系統的結構示意圖；

圖8是本發明多組並聯的高速碼垛系統一種優選的驅動方式示意圖；

圖9為本發明多組並聯的高速碼垛系統驅動後置的示意圖；

圖10是本發明多組並聯的高速碼垛系統的補償裝置與驅動裝置的一種優選組合方式；

圖11是本發明多組並聯的高速碼垛系統預緊裝置的一種優選方式；

圖12是本發明多組並聯的高速碼垛系統的多連杆腕部水平保持機構的示意圖；

圖13是本發明多組並聯的高速碼垛系統磁鐵同步裝置的一種優選結構；

圖14是本發明多組並聯的高速碼垛系統移動測距定位機構的優選結構示意圖；

圖15是本發明多組並聯的高速碼垛系統定位裝置的系統框圖；

圖16是本發明多組並聯的高速碼垛系統定位裝置的工作流程圖；

圖17是本發明多組並聯的高速碼垛系統平移卡固機構的結構示意圖；

圖18是本發明多組並聯的高速碼垛系統採用「┤」形機架同側安裝同步驅動裝置和預緊裝置的結構示意圖；

圖19是本發明多組並聯的高速碼垛系統採用「┤」形機架異側安裝同步驅動裝置和預緊裝置的結構示意圖；

圖20是本發明多組並聯的高速碼垛系統採用伸縮機構以及單連杆腕部姿態調整機構的組合結構示意圖；

圖21是本發明多組並聯的高速碼垛系統採用多連杆腕部姿態調整機構的結構示意圖；

圖22是本發明多組並聯的高速碼垛系統採用單連杆腕部姿態調整機構的結構示意圖；

圖23是本發明多組並聯的高速碼垛系統固定測距定位機構的結構示意圖；

圖24是本發明多組並聯的高速碼垛系統角度傳感器定位機構的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合說明書附圖對本發明做進一步的描述。

本發明中，機架的「前」是指機架朝向升降平臺的方向，「後」是指機架背向升降平臺的方向。運動過程中的「前」是指在運動時先經過的區域，「後」是指在運動時後經過的區域。

本發明中，所述腕部為用於連接吊臂和翻轉磁鐵；或者連接橫梁和翻轉磁鐵的連接結構，所述連接結構為設置在所述翻轉磁鐵兩側的兩塊連接板、設置在翻轉磁鐵一側的一塊連接板或其他連接結構。

實施例1

如圖1所示，本實施例的多組並聯的高速碼垛系統，包括輸入升降臺以及碼垛設備；

所述碼垛設備包括若干個平行設置的機架1、通過第一鉸接軸與各機架1鉸接的若干吊臂2、與各所述吊臂2下端連接的橫梁、在橫梁上間隔設置的若干腕部7、與腕部7一一對應旋轉連接的翻轉磁鐵6、用於驅動各所述翻轉磁鐵6同步翻轉的磁鐵同步裝置、用於驅動各所述吊臂2同步運動的同步驅動裝置；所述翻轉磁鐵與所述磁鐵同步裝置傳動連接。

所述輸入升降臺上設置有用於對正碼型材和反碼型材分別進行定位的定位擋塊；

其中，所述翻轉磁鐵6為電磁鐵；所述腕部7包括連接塊，所述連接塊上端和下端分別向兩側延伸形成上基板和下板；所述電磁鐵與所述上基板旋轉連接；

所述卡固機構包括卡固齒板，所述卡固齒板的一側設置有與型材相適配的若干卡固缺口；

如圖2-3所示，所述機架為「Γ」形機架；所述「Γ」形機架包括豎直段102和水平段101，所述水平段101後端與所述豎直段102的頂端連接，所述豎直段102的前側或後側設置有驅動連接結構；所述水平段101前端與所述吊臂的頂部鉸接；

同步驅動裝置為伸縮機構304，所述各吊臂2與所述第一鉸接軸201防轉連接，所述伸縮機構304的兩端分別與所述吊臂和機架鉸接。

將各吊臂與所述第一鉸接軸201防轉連接，然後通過伸縮機構304驅動其中一個或幾個吊臂2進行運動，此時由於各吊臂2與所述第一鉸接軸201防轉連接，因此，各吊臂2也能夠同步運動。本實施例將採用伸縮機構304直接驅動吊臂2運動，不進行傳動，能夠減少傳動過程中的能量消耗，提高能量轉換效率。

如圖4所示，所述腕部與所述橫梁通過第二鉸接軸202鉸接，所述碼垛設備還包括腕部水平保持裝置，所述腕部水平保持裝置為腕部多連杆水平保持機構；所述腕部多連杆水平保持機構包括至少一根與吊臂旋轉連接的腕部同步軸206、至少一根頂部連杆205和與所述腕部一一對應的若干底部連杆207，所述腕部同步軸206上設置有至少一個主動臂和至少一個從動臂，所述腕部同步軸206的主動臂與上方相鄰的腕部同步軸206的從動臂分別與平移連杆鉸接，最上方的同步軸的主動臂與頂部連杆205的底端鉸接，所述頂部連杆205的頂端與機架通過第三鉸接軸203鉸接，最下方的所述腕部同步軸206的從動臂與所述底部連杆207的頂端鉸接，所述底部連杆207的底端與所述腕部通過第四鉸接軸204鉸接；所述第一、三鉸接軸的軸線所確定的平面與第二、四鉸接軸的軸線所確定的平面為水平面，所述平移連杆、頂部連杆205以及底部連杆207的軸線與所述吊臂的軸線平行；

如圖5所示，所述磁鐵同步裝置包括沿各所述腕部排列方向與各所述腕部旋轉連接的磁鐵同步軸701以及至少一個驅動所述同步軸701轉動的磁鐵同步驅動機構702，所述磁鐵同步軸701與各所述磁鐵同步傳動連接；所述磁鐵同步驅動機構702為磁鐵伸縮驅動機構702，所述磁鐵同步軸701與所述磁鐵通過腕式增速機傳動連接；所述磁鐵伸縮驅動機構702一端與所述腕部鉸接，所述磁鐵伸縮驅動機構702的另一端與擺杆鉸接，所述擺杆與磁鐵同步軸701防轉連接；所述腕式增速機包括設置在同步軸701上的主動齒輪、設置在磁鐵上的從動齒輪以及用於將主動齒輪傳動到從動齒輪的至少一個傳動齒輪；所述從動齒輪與主動齒輪的速比為3，磁鐵需要翻轉180°，磁鐵伸縮驅動機構702驅動擺杆旋轉60°。

所述輸入升降臺上的擋塊為階梯擋塊：包括兩層階梯，較低的一層階梯設置在迎向型材運動的方，所述兩層階梯迎向所述型材運動方向的側面上設置有限位觸發機構；這種擋塊的形狀為階梯狀，正碼角鋼通過上方的階梯進行阻擋，反碼的角鋼通過下方的階梯進行阻擋，或者反碼角鋼通過上方的階梯進行阻擋，正碼的角鋼通過下方的階梯進行阻擋，這樣，能夠使正碼和反碼的角鋼在輸入升降平臺上的停留位置不同。

所述翻轉電磁鐵還包括控制電磁鐵磁力大小的磁力控制系統；所述磁力調節系統包括用於檢測電磁鐵位置的傳感器和控制電磁鐵磁力大小的控制裝置；其中，所述控制裝置根據接收到的傳感器檢測到的電磁鐵的位置信息輸出控制信息以調整電磁鐵的磁力大小。

所述控制裝置根據接收到的傳感器檢測到的電磁鐵的位置信息輸出控制信息以調整電磁鐵的磁力大小的方法為：當檢測到所述翻轉電磁鐵翻轉到第一相位時，控制裝置控制電磁鐵磁力位於第一區間；當電磁鐵位於其他相位時，控制裝置控制電磁鐵磁力位於第二區間。

下面以小規格角鋼的碼垛過程為例對本實施例的多組並聯的高速碼垛系統的工作過程進行說明：

本實施例初始狀態下，所述吊臂驅動裝置3使吊臂2處於垂直狀態，所述翻轉磁鐵6磁極向下。

正向碼鋼時，採用階梯擋塊中較高的一層階梯對型材進行阻擋定位，然後一個或幾個伸縮機構304推動各吊臂2向前擺動，直至翻轉磁鐵6位於型鋼接鋼位置上方，然後輸入同步驅動裝置驅動各輸入升降平臺主體向上運動，當輸入升降平臺主體向上運動到適於磁鐵6吸取角鋼的位置，然後磁鐵吸6取角鋼，當磁鐵的吸取角鋼時，角鋼的拐角卡固在齒板608的卡固缺口內，使角鋼保持姿態不發生變化，然後同步驅動裝置驅動吊臂2向輸出升降平臺運動，直至翻轉磁鐵6位於輸出升降臺上方時，輸出升降平臺上升至便於磁鐵6放下角鋼的位置，此時，磁鐵6放下角鋼。在吊臂的運動過程中，由於腕部多連杆水平保持裝置形成了兩個平行四連杆機構，並且腕部7的初始狀態為水平狀態，因此，在整個運行過程中，腕部7始終保持水平。

隨後進行反向碼鋼，採用階梯擋塊中較低的一層階梯對型鋼進行阻擋定位，需碼垛型材由輸入升降臺提升至較高的接鋼位，然後伸縮機構304驅動吊臂2前擺至接鋼位，隨後磁鐵伸縮驅動裝置702伸出，驅動翻轉同步軸701旋轉，通過減速箱驅動翻轉磁鐵6旋轉，使磁極水平向上吸取角鋼。由於角鋼在正碼時，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，由於是角鋼的尖角端朝上，和磁鐵6是單線接觸，接觸面積很小，很容易在磁鐵6上產生側翻，所以必須在磁鐵上設置導向齒板608，對正碼的角鋼進行導向。但是在隨後的反碼過程中，由於階梯定擋塊更換了阻擋定位的位置，因此，導向齒板608不會和正碼的角鋼幹涉。然後輸入升降臺向下運動，角鋼吸取在磁鐵6上，待輸入升降臺離開翻轉區域後，磁鐵伸縮驅動機構702縮回，翻轉磁鐵6反向旋轉180°；然後同步驅動裝置02驅動拐臂303運動，通過同步軸305、搖杆303以及連杆301驅動各吊臂2同步擺動至反向碼鋼位，待吊臂到位後，翻轉磁鐵6失電，鋼材下落在碼垛升降臺上。

本實施例多組並聯的高速碼垛系統通過同步驅動裝置驅動各吊臂同步運動，這樣，能夠保證各在抓取以及放下吊臂的過程中時刻保持同步，所述電磁鐵上設置型材卡固機構，能夠使電磁鐵在抓取型材後仍然能夠保持型材的狀態不變，能夠準確的碼放型材。本實施例的各翻轉磁鐵與磁鐵同步裝置驅動連接，這樣，各翻轉磁鐵的動作一致，也就能夠使翻轉磁鐵抓取的型材的動作一致，能夠避免型材散亂，大大提高碼放精度。本實施例的腕部通過腕部水平保持裝置始終保持水平，使翻轉磁鐵吸取的型材在吊臂的運動過程中始終保持平移，減少了在控制碼垛系統運動的過程中的計算量，因此，本實施例尤其適用於在碼垛過程中僅發生平移運動的型材。

實施例2

如圖6所示，本實施例與實施例1的不同之處在於本實施例選擇「┤」形機架，「┤」形機架包括豎直段102和水平段101，所述水平段101的後端與所述豎直段102的中部連接，所述豎直段102設置有驅動連接結構，所述驅動連接結構設置在所述水平段101的上方或下方；所述水平段101前端與所述吊臂2的中部鉸接。

本實施例中，選擇「┤」形機架時，由於吊臂2的中部與水平段101鉸接，這樣，吊臂2的上部對下部形成配重，使吊臂2處於接近平衡的狀態，這樣，能夠使同步驅動裝置在驅動吊臂2運動時使用較小的力就能夠驅動，同時，由於吊臂處於接近平衡的狀態，因此，同步驅動裝置在驅動吊臂運動時，吊臂的響應速度快，運動速度也快，能夠提高碼垛系統的工作效率。

實施例3

在上述實施例中，採用階梯擋塊的目的是使齒板在反碼過程中不與正碼的角鋼發生幹涉，也就是說需要使擋塊對正碼和反碼的型鋼分別進行阻擋定位，為了實現該目的，還可以採用如下幾種擋塊結構，

旋轉擋塊：包括立柱以及與所述立柱連接的第一、二擋塊；所述第一、二擋塊的軸線垂直與所述立柱，所述第一擋塊的長度大於所述第二擋塊的長度，所述第一、二擋塊遠離所述立柱軸線的側面均設置有限位觸發機構；這種擋塊通過長度不同的兩個擋塊分別對正碼和反碼的角鋼進行阻擋，這樣能夠使正碼和反碼的角鋼的停留位置不同。

交替擋塊：包括沿型材運動方向依次排列的前、後擋塊以及驅動所述前擋塊升降的擋塊升降機構，所述兩個擋塊迎向型材運動的方向的側面均設置有限位觸發機構；通過兩個位置不同的擋塊分別阻擋正碼和反碼的角鋼，同樣也能夠使正碼和反碼的角鋼停留在不同的位置。

平移擋塊：包括運動擋塊以及驅動所述運動擋塊沿型材運動方向往復運動的擋塊平移機構，所述運動擋快迎向型材運動方向的側面設置有限位觸發機構；本實施例通過擋塊的平移，同一個擋塊平移到不同的位置分別對正碼和反碼的角鋼進行阻擋，這樣，能夠將正碼和反碼的角鋼阻擋在不同的位置。

上述擋塊不僅使齒板不對角鋼發生幹涉，由於吊臂無論是正碼還是反碼，其前擺接鋼的位置都是相同的，因此，擋塊對角鋼的阻擋位置不同時，角鋼在翻轉磁鐵上對應的位置也就不相同。當擋塊對正碼的角鋼進行阻擋後，吊臂接鋼後擺動到正碼位置時，角鋼恰好在正碼的位置，當角鋼對反碼的角鋼進行阻擋後，吊臂接鋼後擺動到正碼位置時，角鋼恰好在反碼的位置。角鋼停留的兩個位置之間的距離與正碼角鋼和反碼角鋼之間的距離相等，就可以使吊臂每次停留在同一個位置實現正碼和反碼。

實施例4

如圖7所示，本實施例的多組並聯的高速碼垛系統，包括輸入升降臺以及碼垛設備；

所述碼垛設備包括若干個平行設置的機架1、通過第一鉸接軸與各機架1鉸接的若干吊臂2、與各所述吊臂2下端連接的橫梁、在橫梁上間隔設置的若干腕部7、與腕部7一一對應旋轉連接的翻轉磁鐵6、用於驅動各所述翻轉磁鐵6同步翻轉的磁鐵同步裝置、用於驅動各所述吊臂2同步運動的同步驅動裝置3、設置在吊臂驅動裝置與機架或吊臂驅動裝置與吊臂之間的補償裝置4、用於精確定位所述吊臂2位置的定位裝置以及用於平衡擺臂部分或全部自重和/或載荷的預緊裝置；

所述輸入升降臺包括若干輸入升降臺主體、用於驅動各所述輸入升降臺主體同步升降的輸入同步驅動裝置、用於精確定位所述輸入升降臺主體的輸入升降臺定位裝置以及用於阻擋待碼垛物品的定位擋塊；

所述輸出升降臺包括若干輸出升降臺主體、用於驅動各所述輸出升降臺主體同步升降的輸出同步驅動裝置以及用於精確定位所述輸出升降臺主體的輸出升降臺定位裝置。

如圖8-9所示，所述機架為「Γ」形機架；所述「Γ」形機架包括豎直段102和水平段101，所述水平段101後端與所述豎直段102的頂端連接，所述豎直段102的前側或後側設置有驅動連接結構；所述水平段101前端與所述吊臂的頂部鉸接；

所述同步驅動裝置包括與各吊臂一一對應的若干驅動連杆301、與驅動連杆301一一對應的搖杆303、與驅動連接結構旋轉連接的同步軸305以及至少一個驅動所述同步軸305轉動的同步軸驅動機構302，所述搖杆303與所述同步軸305防轉連接，所述連杆301的一端與所述搖杆303鉸接，所述連杆301的另一端與所述吊臂鉸接；其中一個搖杆303為拐臂的一條臂，同步軸驅動機構302為電缸、液壓缸或氣缸，所述電缸、液壓缸或氣缸的伸縮杆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。

所述同步驅動裝置通過所述補償裝置與所述機架鉸接；

如圖10所示，所述補償裝置包括與所述機架鉸接的補償底座401以及與所述補償底座401遠離所述機架一側鉸接的補償驅動機構402；所述同步驅動裝置302與所述補償底座401中部鉸接；所述補償驅動裝置402的運動精度高於所述同步驅動裝置302；

如圖11所示，所述預緊裝置包括兩端分別與所述機架和所述吊臂鉸接的彈性機構以及用於調節所述彈性機構的彈力的彈性調節機構；

所述彈性機構包括氣缸501和與所述氣缸連通的氣包510，所述彈性調節機構包括氣源516、用於連通氣源516和氣包510的氣源處理元件512以及設置在所述氣包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，可手動調節球閥513對氣包510進行充氣，也可調節氣包510上的洩壓閥進行放氣。

所述氣包510上設有氣壓表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上便於操作的位置。

如圖12所示，所述腕部與所述橫梁通過第二鉸接軸202鉸接，所述碼垛設備還包括腕部同步裝置，所述腕部同步裝置為腕部多連杆水平保持機構；所述腕部多連杆水平保持機構包括至少一根與吊臂旋轉連接的腕部同步軸206、至少一根頂部連杆205和與所述腕部一一對應的若干底部連杆207，所述腕部同步軸206上設置有至少一個主動臂和至少一個從動臂，所述腕部同步軸206的主動臂與上方相鄰的腕部同步軸206的從動臂分別與平移連杆鉸接，最上方的同步軸的主動臂與頂部連杆205的底端鉸接，所述頂部連杆205的頂端與機架通過第三鉸接軸203鉸接，最下方的所述腕部同步軸206的從動臂與所述底部連杆207的頂端鉸接，所述底部連杆207的底端與所述腕部通過第四鉸接軸204鉸接；所述第一、三鉸接軸的軸線所確定的平面與第二、四鉸接軸的軸線所確定的平面為水平面，所述平移連杆、頂部連杆205以及底部連杆207的軸線與所述吊臂的軸線平行；

如圖13所示，所述磁鐵同步裝置包括沿各所述腕部排列方向與各所述腕部旋轉連接的磁鐵同步軸701以及至少一個驅動所述同步軸701轉動的磁鐵同步驅動機構702，所述磁鐵同步軸701與各所述磁鐵同步傳動連接；所述磁鐵同步驅動機構702為磁鐵伸縮驅動機構702，所述磁鐵同步軸701與所述磁鐵通過腕式增速機傳動連接；所述磁鐵伸縮驅動機構702一端與所述腕部鉸接，所述磁鐵伸縮驅動機構702的另一端與擺杆鉸接，所述擺杆與磁鐵同步軸701防轉連接；所述腕式增速機包括設置在同步軸701上的主動齒輪、設置在磁鐵上的從動齒輪以及用於將主動齒輪傳動到從動齒輪的至少一個傳動齒輪；所述從動齒輪與主動齒輪的速比為3，磁鐵需要翻轉180°，磁鐵伸縮驅動機構702驅動擺杆旋轉60°。

如圖14-16所示，所述定位裝置為移動測距定位機構；所述移動測距定位機構包括與吊臂或橫梁底部鉸接距離測量機構、用於保持所述測量機構水平的水平保持機構以及對應所述距離測量機構運動範圍設置的定位板；所述定位板215的高度不小於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，所述距離測量機構對應所述定位板215的上部，當所述吊臂底端運動到最低點時，所述距離測量機構對應所述定位板215的下部；定位裝置還包括運動控制機構，所述運動控制機構包括設置在所述吊臂向上運動的後1/2的範圍內的上觸發機構、設置在所述吊臂向下運動的後1/2的範圍內的下觸發機構以及與所述上觸發機構和所述下觸發機構通訊的控制器；所述控制器與所述移動測距定位機構通訊，所述控制器控制所述同步驅動裝置和所述補償裝置；所述上觸發機構和所述下觸發機構為接近開關。所述距離測量機構包括遮光保護盒213和設置在所述遮光保護盒213中的雷射測距機構214；

所述輸入同步驅動裝置包括分別與各所述輸入升降平臺主體連接的若干升降機構、分別約束各所述升降機構運動方向的若干升降導管、同步軸、橫梁以及至少一個升降驅動機構；其中，所述同步軸上設置有若干同步齒輪，所述同步軸與所述橫梁旋轉連接；所述各升降導管與所述橫梁固定連接，所述升降機構包括與所述同步齒輪嚙合的齒條，所述升降驅動機構與輸入升降平臺或所述升降機構連接。所述輸入升降臺定位裝置為電子尺定位機構，所述電子尺定位機構包括電子尺和固定設置的定位板；所述電子尺一端與所述輸入升降平臺主體連接，電子尺的另一端與所述定位板連接。

所述輸出同步驅動裝置包括分別與各所述輸入升降平臺主體連接若干升降機構、分別約束各所述升降機構運動方向的若干升降導管、同步軸、橫梁以及至少一個升降驅動機構；其中，所述同步軸上設置有若干同步齒輪，所述同步軸與所述橫梁旋轉連接；所述各升降導管與所述橫梁固定連接，所述升降機構包括與所述同步齒輪嚙合的齒條，所述升降驅動機構與輸入升降平臺或所述升降機構連接。

如圖17所示，所述翻轉磁鐵上設置有型材卡固機構，所述型材卡固機構為滑動卡固機構；所述滑動卡固機構包括與所述磁鐵滑動連接的齒板608以及用於驅動所述齒板608滑動的齒板驅動機構607，所述齒板608上沿型材排列方向設置有型材相適配的卡固缺口。

所述翻轉電磁鐵還包括控制電磁鐵磁力大小的磁力控制系統；所述磁力調節系統包括用於檢測電磁鐵位置的傳感器和控制電磁鐵磁力大小的控制裝置；其中，所述控制裝置根據接收到的傳感器檢測到的電磁鐵的位置信息輸出控制信息以調整電磁鐵的磁力大小。

所述控制裝置根據接收到的傳感器檢測到的電磁鐵的位置信息輸出控制信息以調整電磁鐵的磁力大小的方法為：當檢測到所述翻轉電磁鐵翻轉到第一相位時，控制裝置控制電磁鐵磁力位於第一區間；當電磁鐵位於其他相位時，控制裝置控制電磁鐵磁力位於第二區間。

下面以小規格角鋼的碼垛過程為例對本實施例的多組並聯的高速碼垛系統的工作過程進行說明：

本實施例的一種初始狀態如圖所示，此狀態下，所述吊臂驅動裝置3使吊臂2處於垂直狀態，所述翻轉磁鐵6磁極向下。

正向碼鋼時，所述吊臂驅動裝置3驅動拐臂303旋轉，其他搖杆303通過同步軸305連接同步旋轉，進而帶動驅動連杆301推動吊臂2向前擺動，直至翻轉磁鐵6位於型鋼接鋼位置上方，然後輸入同步驅動裝置驅動各輸入升降平臺主體向上運動，當輸入升降平臺主體向上運動到適於磁鐵6吸取角鋼的位置，然後磁鐵吸6取角鋼，當磁鐵的吸取角鋼時，角鋼的拐角卡固在齒板608的卡固缺口內，使角鋼保持姿態不發生變化，然後同步驅動裝置3驅動吊臂2向輸出升降平臺運動，直至翻轉磁鐵6位於輸出上方時，輸出升降平臺上升至便於磁鐵6放下角鋼的位置，此時，磁鐵6放下角鋼。在吊臂的運動過程中，由於腕部多連杆水平保持裝置形成了兩個平行四連杆機構，並且腕部7的初始狀態為水平狀態，因此，在整個運行過程中，腕部7始終保持水平。

隨後進行反向碼鋼，首先需碼垛型材由輸入升降臺提升至較高的接鋼位，然後同步驅動機構302動作，通過拐臂303、同步軸305、搖杆303以及連杆301驅動吊臂前擺至接鋼位，隨後磁鐵伸縮驅動裝置702伸出，驅動翻轉同步軸701旋轉，通過減速箱驅動翻轉磁鐵6旋轉，使磁極水平向上吸取角鋼。由於角鋼在正碼時，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，由於是角鋼的尖角端朝上，和磁鐵6是單線接觸，接觸面積很小，很容易在磁鐵6上產生側翻，所以必須在磁鐵上設置導向齒板608，對正碼的角鋼進行導向。但是在隨後的反碼過程中，導向齒板608會和正碼的角鋼幹涉，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動機構607驅動齒板608運動，使角鋼的邊緣與齒板608的平直部分對齊。然後輸入升降臺向下運動，角鋼吸取在磁鐵6上，待輸入升降臺離開翻轉區域後，磁鐵伸縮驅動機構702縮回，翻轉磁鐵6反向旋轉180°；然後同步驅動裝置302驅動拐臂303運動，通過同步軸305、搖杆303以及連杆301驅動各吊臂2同步擺動至反向碼鋼位，待吊臂到位後，翻轉磁鐵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中的壓力應滿足：一、平衡氣缸501的推力產生的平衡力矩略大於擺臂運動過程中自重產生的最大負載阻力矩，二、氣包510在整個驅動過程中壓力基本不變。在上述兩個條件下，無驅動連杆的作用，擺臂將在平衡氣缸501的推力下擺動到最前端位置，因此驅動連杆的受力由原先的受壓變為受拉，避免出現壓杆失穩現象；擺臂2前擺接鋼後，增加了鋼材的重量，負載力矩的變大有利於擺臂回擺，驅動連杆的拉力也隨之減小；在擺臂2動作過程中，平衡氣缸501一直處於推力狀態，驅動拉杆一直處於受拉狀態，連接部件受力沒有換向，從而消除了鉸接處的間隙影響。有利於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同步驅動裝置302全速運轉，驅動吊臂2快速運動，吊臂2經過上觸發機構時，進入運動末段，控制器通過定位裝置獲取吊臂2當前位置，並控制同步驅動裝置302驅動吊臂運動，當吊臂的位置接近預定位置時，控制器控制補償裝置驅動吊臂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定位置，吊臂2後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，距離測量機構測量吊臂的位置，誤差非常小，再通過高精度的補償裝置驅動吊臂運動，能夠使吊臂準確的停止在預定位置。

在吊臂的運動過程中，補償裝置除了上述的調整吊臂的運動精度的作用外，還可以用來對吊臂的行程進行補償，以角鋼的碼垛為例，角鋼在正碼時，同步軸驅動機構回縮到極限位置剛好對角鋼進行正碼，但是，反碼時需要吊臂在運動到正碼極限位置後再運動一個微小的角度，此時，通過補償裝置驅動吊臂向後運動一小段距離，使吊臂到達反碼的位置。

實施例5

如圖18所示，本實施例與實施例4的不同之處在於本實施例選擇「┤」形機架，「┤」形機架包括豎直段102和水平段101，所述水平段101的後端與所述豎直段102的中部連接，所述豎直段102設置有驅動連接結構，所述驅動連接結構設置在所述水平段101的上方或下方；所述水平段101前端與所述吊臂2的中部鉸接。

本實施例中，同步驅動裝置和預緊裝置5都設置在機架水平段101的下方，也就是同步驅動裝置和預緊裝置5設置在了機架水平段101的同側。選擇「┤」形機架時，由於吊臂2的中部與水平段101鉸接，這樣，吊臂2的上部對下部形成配重，使吊臂2處於接近平衡的狀態，當預緊機構施加的力與上部配重施加的合力大於吊臂2下部的重量施加的力時，吊臂2會向上擺動，此時連杆301受到的力是拉力，當機械手取料後，重量增加，需要向下擺動時，搖杆303驅動機構302回縮，通過拐臂、搖杆303以及連杆301的傳動拉動吊臂2，此時連杆301依舊是施加拉力，由此，吊臂2在運動過程中預緊裝置5和同步驅動裝置的力都沒有換向，能夠消除鉸接間隙。

當然，選取「┤」形機架時，如圖13所示，還可以選擇將同步驅動裝置設置在水平段101上方，將預緊裝置5設置在水平段101下方，或者，將同步驅動裝置設置在水平段101下方，將預緊裝置5設置在水平段101下方，這種情況下，連杆301和預緊裝置5的力也不會換向，並且兩者的施力同時為拉力或壓力。

實施例6

在實施例4和實施例5的基礎上，如圖14所示，本實施例將驅動裝置更換為伸縮機構304，所述各吊臂與所述第一鉸接軸201防轉連接，所述伸縮機構304的兩端分別與所述吊臂和機架鉸接。

本實施例中，將各吊臂與所述第一鉸接軸201防轉連接，然後通過伸縮機構304驅動其中一個或幾個吊臂2進行運動，此時由於各吊臂2與所述第一鉸接軸201防轉連接，因此，各吊臂2也能夠同步運動。本實施例將採用伸縮機構304直接驅動吊臂2運動，不進行傳動，能夠減少傳動過程中的能量消耗，提高能量轉換效率。

實施例7

在上述實施例的基礎上，所述預緊裝置還可以採用如下結構：所述彈性機構包括彈簧，所述彈性調節機構包括用於調節彈簧與機機架連接位置的位置調節機構。

本實施例中的採用彈簧作為彈性機構，並通過調節彈簧兩端之間的距離調節預緊機構的彈力，安裝方便。

實施例8

在上述實施例的基礎上，當型鋼在碼垛過程中需要對翻轉一定的角度時，需要將腕部水平保持機構更換為腕部姿態調節機構，如圖21所示，所述腕部姿態調節機構可以選擇腕部多連杆姿態調節機構，所述腕部多連杆姿態調整機構包括至少一根腕部同步軸206、至少一根頂部連杆205和與所述腕部一一對應的若干底部連杆207、與所述第一鉸接軸201旋轉連接搖杆229以及用於調整所述腕部姿態的姿態驅動機構208；所述腕部同步軸206上設置有至少一個主動臂和至少一個從動臂，所述腕部同步軸206的主動臂與上方相鄰的腕部同步軸206的從動臂分別與平移連杆鉸接，最上方的同步軸的主動臂與頂部連杆205的底端鉸接，所述頂部連杆205的頂端與搖杆229通過第三鉸接軸203鉸接，最下方的所述腕部同步軸206的從動臂與所述底部連杆207的頂端鉸接，所述底部連杆207的底端與所述腕部7通過第四鉸接軸204鉸接；所述第一、三鉸接軸的軸線所確定的平面與第二、四鉸接軸的軸線所確定的平面平行，所述平移連杆、頂部連杆205以及底部連杆207的軸線與所述吊臂2的軸線平行；所述姿態驅動機構208驅動所述頂部連杆205或所述搖杆229運動。

當型鋼在碼垛過程中需要進行角度翻轉時，採用本實施例的方案，本實施例中，能夠通過一個或幾個腕部姿態驅動機構208的驅動，使所有腕部7的姿態同步進行調整，能夠使型鋼的全長都保持同樣的姿態，不會發生散亂的情況。由於本實施例中採用多個平行四連杆機構進行傳動，因此，可以根據需要確定平移連杆、底部連杆205和頂部連杆207的長度，這樣，能夠避免出現在調整過程中出現壓杆失穩，設備遭到破壞的情況。

當吊臂2的長度較短時，還可以採用腕部單連杆姿態調節機構，如圖16和14所示，所述腕部單連杆姿態調整機構包括一根與所述吊臂平行設置的平移連杆209、與所述第一鉸接軸201旋轉連接的搖杆以及驅動所述平移連杆209或所述搖杆229的姿態驅動機構208，所述平移連杆209的上端與所述搖杆229通過第三鉸接軸203鉸接，所述平移連杆209的下端與所述腕部7通過第四鉸接軸204鉸接，所述第一、三鉸接軸的軸線所確定的平面與第二、四鉸接軸所確定的平面平行；所述腕部7與所述第二鉸接軸202防轉連接。

上述結構採用一個平行四連杆機構，由於腕部7與所述第二鉸接軸202防轉連接，因此，各個腕部7的姿態調整也能夠同步完成。並且，傳動環節少，能夠減少機械誤差的積累，也能夠減少傳動過程中的能量消耗。

同樣的，當吊臂2較短時，腕部水平保持機構也可以採用腕部單連杆水平保持機構，所述為腕部單連杆水平保持機構包括一根與所述吊臂平行設置的平移連杆，所述平移連杆的上端與所述機架通過第三鉸接軸鉸接，所述平移連杆的下端通過第四鉸接軸與所述腕部鉸接，所述第一、三鉸接軸的軸線所確定的平面與所述第二、四鉸接軸所確定的平面為水平面；所述腕部與所述第二鉸接軸防轉連接。

上述結構採用一個平行四連杆機構，由於腕部與所述第二鉸接軸防轉連接，因此，各個腕部能夠同步保持水平。同樣地，由於傳動環節少，能夠減少機械誤差的積累，也能夠減少傳動過程中的能量消耗。

實施例9

在上述實施例的基礎上，還可以將所述移動測距定位機構更換成固定測距定位機構，如圖23所示，所述固定測距定位機構包括與吊臂或橫梁底部鉸接的定位板215、用於保持所述定位板215豎直的豎直保持機構以及對應所述定位板215設置的距離測量機構；所述距離測量機構包括遮光保護盒213和設置在遮光保護盒213內的雷射測距機構214，所述定位板215的高度不小於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，所述距離測量機構對應所述定位板215的下部，當所述吊臂底端運動到最低點時，所述距離測量機構對應所述定位板215的上部。上述結構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角度來定位吊臂的位置，此時就需要採用角度傳感器定位機構，如圖24所示，所述角度傳感器定位機構包括通過增速機210與第一鉸接軸連接的角度傳感器212，所述角度傳感器212的殼體安裝在旋轉底座211上，所述旋轉底座211與外殼或第一鉸接軸旋轉連接，所述旋轉底座211上設置有將旋轉底座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，所述各吊臂與所述第一鉸接軸防轉連接，各所述吊臂運動的角度範圍與增速機210的增速比的乘積不大於所述角度傳感器212的量程。上述結構將第一鉸接軸通過增速裝置與角度傳感器212連接，當第一鉸接軸旋轉一個角度時，增速裝置通過增速將角度傳感器212的測量段的範圍擴大，以此間接增強角度傳感器212的解析度。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運動，同時就帶動連接到軸上的增速機210運行。設擺臂運行區間為[0,A]，被增速機210速比k放大後，增速機210高速端運行區間實際是[0,kA]。設傳感器解析度為B，由於傳感器連接到增速機210高速端，所以增速機210高速端的測量解析度為B，而增速機210低速端的測量解析度為B/k，也就是說，本發明提出的測量裝置，針對擺臂進行測量的解析度為B/k，精度提高了k倍。

實施例10

在上述實施例的基礎上，翻轉磁鐵的卡固機構還有兩種可行的結構：翻轉卡固機構或升降卡固結構。

所述翻轉卡固機構包括與所述磁鐵鉸接的齒板以及用於驅動所述齒板翻轉的齒板驅動機構，所述齒板上沿型材排列方向設置有與型材相適配的卡固缺口；當需要齒板進行卡固時，齒板驅動機構驅動所述齒板向下翻轉，使齒板的卡固缺口設置在磁鐵的下側，這時，能夠對型材進行卡固，當不需要卡固型材時，齒板驅動機構驅動齒板向上翻轉，翻轉到磁鐵下邊緣的上方，這樣，不影響磁鐵對型鋼的吸取。

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

實施例11

在上述實施例中，卡板需要平移、翻轉或升降的原因是由於角鋼在正碼時，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，由於是角鋼的尖角端朝上，和磁鐵是單線接觸，接觸面積很小，很容易在磁鐵6上產生側翻，所以必須在磁鐵上設置導向齒板，對正碼的角鋼進行導向。但是在隨後的反碼過程中，導向齒板會和正碼的角鋼幹涉，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動機構驅動齒板運動，使角鋼的邊緣與齒板的平直部分對齊。如果將正碼和反碼的角鋼在輸入升降平臺上分別進行阻擋，使正碼的角鋼剛好尖角與齒板的缺口對齊，而反碼的角鋼剛好邊緣與齒板的平直段對齊，這樣，就不需要驅動齒板進行運動，要使正碼和反碼的角鋼在輸入升降平臺上停留的位置不同可以通過如下幾種結構的擋塊來實現。：

階梯擋塊：包括兩層階梯，較低的一層階梯設置在迎向型材運動的方，所述兩層階梯迎向所述型材運動方向的側面上設置有限位觸發機構；這種擋塊的形狀為階梯狀，正碼角鋼通過上方的階梯進行阻擋，反碼的角鋼通過下方的階梯進行阻擋，或者反碼角鋼通過上方的階梯進行阻擋，正碼的角鋼通過下方的階梯進行阻擋，這樣，能夠使正碼和反碼的角鋼在輸入升降平臺上的停留位置不同。

旋轉擋塊：包括立柱以及與所述立柱連接的第一、二擋塊；所述第一、二擋塊的軸線垂直與所述立柱，所述第一擋塊的長度大於所述第二擋塊的長度，所述第一、二擋塊遠離所述立柱軸線的側面均設置有限位觸發機構；這種擋塊通過長度不同的兩個擋塊分別對正碼和反碼的角鋼進行阻擋，這樣能夠使正碼和反碼的角鋼的停留位置不同。

交替擋塊：包括沿型材運動方向依次排列的前、後擋塊以及驅動所述前擋塊升降的擋塊升降機構，所述兩個擋塊迎向型材運動的方向的側面均設置有限位觸發機構；通過兩個位置不同的擋塊分別阻擋正碼和反碼的角鋼，同樣也能夠使正碼和反碼的角鋼停留在不同的位置。

平移擋塊：包括運動擋塊以及驅動所述運動擋塊沿型材運動方向往復運動的擋塊平移機構，所述運動擋快迎向型材運動方向的側面設置有限位觸發機構；本實施例通過擋塊的平移，同一個擋塊平移到不同的位置分別對正碼和反碼的角鋼進行阻擋，這樣，能夠將正碼和反碼的角鋼阻擋在不同的位置。

上述擋塊不僅使齒板不對角鋼發生幹涉，由於吊臂無論是正碼還是反碼，其前擺接鋼的位置都是相同的，當角鋼的停留位置不同時，吊臂接鋼後擺動到正碼位置時，角鋼對應的位置也就不相同。角鋼停留的兩個位置之間的距離與正碼角鋼和反碼角鋼之間的距離相等，就可以使吊臂每次停留在同一個位置實現正碼和反碼。

實施例12

與實施例11類似，還可以在輸出升降平臺上設置平移機構，所述平移機構驅動輸出升降平臺主體沿吊臂的擺動方向運動。這樣，控制輸出升降平臺主體的移動距離與正碼和反碼的角鋼之間的距離相等，也可以使吊臂每次停留在同一個位置就可以實現正碼和反碼。

實施例13

在上述實施例的基礎上，腕部還可以固定連接在橫梁上，磁鐵上設置有角度檢測機構，這樣，通過角度檢測機構檢測磁鐵當前的角度，並且，通過磁鐵同步驅動機構驅動各磁鐵同步翻轉，也能夠使磁鐵達到預定的角度。

以上，僅為本發明的較佳實施例，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求所界定的保護範圍為準。