技术领域
[0001] 本实用新型属于钢管生产设备领域，具体涉及大管径钢管快速码垛机。
背景技术
[0002] 钢材应用广泛、品种繁多，根据断面形状的不同，钢材一般分为
型材、板材、管材和金属制品四大类。尤其是管材，由于其特殊的外形并且体积较大，为了方便存储运输需要将多
根管材堆垛打包
整理。
[0003] 目前钢材企业使用的堆垛打包设备普遍工作效率较低，同时花费的人工时较多，处理速度往往跟不上生产进度，增加了管材的生产成本。实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的在于提供一种大管径钢管快速码垛机，能够一次性完成码垛，打包效率高，节省人工时，降低了生产成本。
[0005] 为了达到上述目的，本实用新型的具体技术方案如下：
[0006] 大管径钢管快速码垛机，包括：自动挡管器、升降梁取管装置和打包机构；所述升降梁取管装置包括对称设置的机头台架、第一传送机构和机
头架，所述机头架通过所述第一传送机构设在所述机头台架上并随所述第一传送机构在所述机头台架上往复运动；所述自动挡管器和所述打包机构均设在两个所述机头台架之间，其中，所述自动挡管器设在位于靠近钢管
冷床出料口的所述第一传送机构的一端，所述打包机构位于所述第一传送机构的另一端；
[0007] 所述自动挡管器主要包括
支撑箱体、
定位滑轨机构和传送机构，所述定位滑轨机构和传送机构并列设在所述支撑箱体上，二者表面平齐，所述定位滑轨机构对钢管进行传送并定位，所述传送机构协助所述定位滑轨机构将钢管传送至定位
位置；
[0008] 所述机头架主要包括升降梁、取管机构、沿其高度方向设置的第二传送机构以及驱动所述第二传送机构上下往复运动的动
力系统，多个所述升降梁逐层设在所述第二传送机构上，每层所述升降梁上均设有所述取管机构，所述机头架的下端设有推动所述取管机构取管的推入机构以及将所述取管机构从落位后的钢管两端拉出的拉出机构；
[0009] 所述打包机构主要包括导向定位装置、合包机构、升降托辊装置以及动力机构，所述合包机构中设有包带
支架和打包臂，所述包带支架设在两个所述打包臂的连接处，所述包带支架上设有打包带第一限位槽，两个所述打包臂远离所述包带支架的一端分别设有打包带第二限位槽；下落后的钢管堆垛位于所述导向定位装置内，所述动力机构驱动所述打包臂合臂将所述打包带包裹在所述钢管堆垛上，打包完成后再驱动所述打包臂打开，所述动力机构驱动所述升降托辊装置动作将打包完成的整包管传送至存储区域。
[0010] 进一步地，所述定位滑轨机构包括限位
导轨、限位滑
块、
挡板、导轨支架、限位减速器和限位伺服
电机；所述传送机构包括辊子、辊子支架；所述限位导轨和辊子分别通过导轨支架和辊子支架并列设在所述支撑箱体上；所述限位滑块套设在所述限位导轨上，对钢管进行限位的所述挡板设在所述限位滑块上端，所述限位
伺服电机和限位减速器均与所述限位滑块连接。
[0011] 进一步地，所述第二传送机构包括从所述机头架的顶端到底端设置的传动杆和升降滑轨，所述升降滑轨包括两个分设在所述传动杆的两侧；
[0012] 所述升降梁包括与所述第二传送机构连接的升降梁
基座以及与所述升降梁基座活动连接的能够
水平伸缩的伸缩管，所述升降梁基座的中部与所述传动杆套接，两侧与所述升降滑轨滑动连接；所述伸缩管的自由端设有卡紧机构；上下相邻的两个所述升降梁基座的两侧分别通过升降梁连接件活动连接；
[0013] 所述取管机构包括套设在所述伸缩管内并贯穿所述伸缩管的插杆，所述插杆的一端为取管的插头，其另一端为直径大于所述插杆直径的插杆限位板：
[0014] 所述动力系统与所述升降梁基座连接，包括升降梁伺服电机、升降梁减速器，二者均通过升降梁电机支架设在所述机头架的顶部。
[0015] 进一步地，所述推入机构包括推入
气缸和推入杆；所述拉出机构包括拉出气缸和与气缸
连杆一体连接的拉板，所述拉板的所在平面与所述气缸连杆的长度方向垂直；
[0016] 所述推入机构和所述拉出机构并列设置在所述拉板的同侧，所述推入杆与所述插杆限位板正对设置，所述拉板靠近所述插杆一侧的侧边位于所述插杆限位板和所述插头之间。
[0017] 进一步地，所述导向定位装置由定位台架和定位挡杆构成，所述定位挡杆包括至少两个、呈喇叭口状、其开口上大下小分前后设在所述定位台架上，两个所述定位挡杆自由端之间的连线与所述整包管的长度所在方向垂直。
[0018] 进一步地，所述合包机构还包括打包台架、
液压缸、
压板和传力板，所述液压缸设在所述打包台架上，所述打包臂设在所述液压缸的上方，二者之间设有传力板，所述传力板的一端与所述液压缸的液压连杆传动连接，其另一端与所述打包臂底部的转动轴连接；所述压板设在两个所述打包臂的自由端，所述打包带第二限位槽设在所述压板上。
[0019] 进一步地，所述升降托辊装置包括托辊基座、升降辊、升降辊支架、升降机构、升降辊动力电机；所述升降辊支架设在所述托辊基座上并固定所述升降辊的两端，所述升降机构设在所述托辊基座内位于所述升降辊的底部，所述升降辊动力电机与所述升降机构连接，所述升降辊的传送方向与所述整包管的长度方向一致。
[0020] 进一步地，所述合包机构包括四个、等间距设在固定底座上，相邻两个所述合包机构之间均设有一个所述升降托辊装置，两端相邻的两个所述合包机构之间分别设有一个所述导向定位装置。
[0021] 本实用新型提供的一种大管径钢管快速码垛机，主要针对5寸、6寸、8寸三种大规格高车速焊管打包，根据打包大小和数量多少，设计每层码放钢管的数量以及码放位置，逐层码放多层钢管，将码放的所有钢管一次性放入打包机构，自动化控制直接打包，同时，机头架部分回复至自动挡管器位置继续进行新一轮钢管的打包，效率高、包型紧凑整齐、自动化程度高，降低了劳动强度、提高了工作效率和生产安全系数，同时，减少了环境污染，降低了噪音，优化了生产环境。
附图说明
[0022] 图1为本实用新型提供的大管径钢管快速码垛机的主视图；
[0023] 图2为本实用新型提供的大管径钢管快速码垛机的俯视图；
[0024] 图3为本实用新型中升降梁取管装置的主视图；
[0025] 图4为本实用新型中升降梁取管装置的侧视图；
[0026] 图5为本实用新型中自动挡管器中的定位滑轨机构的侧视图；
[0027] 图6为本实用新型中自动挡管器中的传送机构的侧视图；
[0028] 图7为本实用新型中自动挡管器的俯视图；
[0029] 图8为本实用新型中合包机构的主视图。
[0030] 附图标记：
[0031] 1.升降梁取管装置，2.自动挡管器，3.打包机构，
[0032] 11.机头台架，12.机头架，12a.升降梁，12b.插头，12c.插杆，12d.插杆限位板，12e.升降梁连接件，12f.传动杆，12g.升降滑轨，12h.升降梁减速器，12i.升降梁伺服电机，
12j.升降梁电机支架，13.第一传送机构，13a.横向滑轨，14.推入机构，15.拉出机构，15a.拉出气缸，15b.拉板；
[0033] 21.支撑箱体，22a.导轨支架一，22b.导轨支架二，22c.限位导轨，22d.限位滑块，22e.挡板，23a.限位减速器，23b.限位伺服电机，23c.电机支板，24a.辊子支架一，24b.辊子支架二，24c.辊子，25.
丝杠；
[0034] 31.合包机构，31a.打包台架，31b.液压缸，31c.打包臂，31d.压板，31e.包带支架，31f.传力板；32.导向定位装置，32a.定位台架，32b.定位挡杆，33.升降托辊装置。
具体实施方式
[0035] 下面结合附图对本实用新型的实施方式进行说明。
[0036] 大管径钢管快速码垛机，如图1和图2所示，包括：自动挡管器2、升降梁取管装置1和打包机构3；所述升降梁取管装置1包括对称设置的机头台架11、第一传送机构13和机头架12，所述机头架12通过所述第一传送机构13设在所述机头台架11上并随所述第一传送机构13在所述机头台架11上往复运动；所述自动挡管器2和所述打包机构3均设在两个所述机头台架11之间，其中，所述自动挡管器2设在位于靠近钢管冷床出料口的所述第一传送机构13的一端，所述打包机构3位于所述第一传送机构13的另一端。
[0037] 所述第一传送机构13包括传送滑块和设在所述机头抬架上的横向滑轨13a，所述传送滑块沿所述横向滑轨13a往复滑动。
[0038] 如图5-图7所示所述自动挡管器2主要包括支撑箱体21、定位滑轨机构和传送机构，所述定位滑轨机构和传送机构并列设在所述支撑箱体21上，二者表面平齐，所述定位滑轨机构对钢管进行传送并定位，所述传送机构协助所述定位滑轨机构将钢管传送至定位位置。
[0039] 其中，所述定位滑轨机构包括限位导轨22c、限位滑块22d、挡板22e、导轨支架、限位减速器23a和限位伺服电机23b；所述限位减速器23a和限位伺服电机23b通过电机支板23c设在所述支撑箱体上，所述传送机构包括辊子、辊子支架；所述限位导轨22c和辊子分别通过导轨支架和辊子支架并列设在所述支撑箱体21上；所述限位滑块22d套设在所述限位导轨22c上，对钢管进行限位的所述挡板22e设在所述限位滑块22d上端，所述限位伺服电机
23b和限位减速器23a均与所述限位滑块22d连接。
[0040] 具体设置时，所述导轨支架包括导轨支架一22a和导轨支架二22b，所述限位导轨22c的两端分别通过所述导轨支架一22a和导轨支架二22b固定设置，所述限位导轨22c包括三个，其两侧设有丝杠25，所述限位滑块22d上设有三个通孔，所述三个通孔与三个所述限位导轨22c滑动套接；
[0041] 所述辊子支架包括辊子支架一24a和辊子支架二24b，所述辊子24c的两端分别固设在所述辊子支架一24a和辊子支架二24b上；
[0042] 所述导轨支架一22a和导轨支架二22b之间的间距与所述辊子支架一24a和辊子支架二24b之间的间距相等。
[0043] 设置时，根据需要，为了能够使得钢管更容易地滚动至自动挡管器2上，优选可以采用多段辊子24c结构，本实用新型中优选采用三段辊子24c连接使用，其中靠近钢管入口的辊子支架二24b的高度大于另一端的辊子支架一24a的高度。
[0044] 如图3和图4所示，所述机头架12主要包括升降梁、取管机构、沿其高度方向设置的第二传送机构以及驱动所述第二传送机构上下往复运动的动力系统，多个所述升降梁逐层设在所述第二传送机构上，每层所述升降梁上均设有所述取管机构，所述机头架12的下端设有推动所述取管机构取管的推入机构14以及将所述取管机构从落位后的钢管两端拉出的拉出机构15。
[0045] 所述第二传送机构包括从所述机头架12的顶端到底端设置的传动杆12f和升降滑轨12g，所述升降滑轨12g包括两个分设在所述传动杆12f的两侧；
[0046] 所述升降梁包括与所述第二传送机构连接的升降梁基座以及与所述升降梁基座活动连接的能够水平伸缩的伸缩管，所述升降梁基座的中部与所述传动杆12f套接，两侧与所述升降滑轨12g滑动连接；所述伸缩管的自由端设有卡紧机构；上下相邻的两个所述升降梁基座的两侧分别通过升降梁连接件12e活动连接。
[0047] 其中所述升降梁连接件12e由多个长条片状结构构成，每个长条片状结构的两端分别设有通孔，两个长条片状结构的一端相互重叠并通过
转轴转动连接，其另一端分别与升降梁基座转动连接。在每一层的升降梁下降时，该连接件也逐层相互重叠。在升降梁上升时，该连接件通过转轴撑开至最大位置，并能够将相邻的两个升降梁连接牵拉，相互间的拉力能够将每层升降梁牵拉上升。
[0048] 所述取管机构包括套设在所述伸缩管内并贯穿所述伸缩管的插杆，所述插杆的一端为取管的插头12b，其另一端为直径大于所述插杆直径的插杆限位板12d；
[0049] 所述动力系统与所述升降梁基座连接，包括升降梁伺服电机12i、升降梁减速器12h，二者均通过升降梁电机支架12j设在所述机头架12的顶部。
[0050] 所述推入机构14包括推入气缸和推入杆；所述拉出机构15包括拉出气缸15a和与气缸连杆一体连接的拉板15b，所述拉板15b的所在平面与所述气缸连杆的长度方向垂直；
[0051] 所述推入机构14和所述拉出机构15并列设置在所述拉板15b的同侧，所述推入杆与所述插杆限位板12d正对设置，所述拉板15b靠近所述插杆一侧的侧边位于所述插杆限位板12d和所述插头12b之间。
[0052] 如图8所示，所述打包机构3主要包括导向定位装置32、合包机构31、升降托辊装置33以及动力机构，所述合包机构31中设有包带支架31e和打包臂31c，所述包带支架31e设在两个所述打包臂31c的连接处，所述包带支架31e上设有打包带第一限位槽，两个所述打包臂31c远离所述包带支架31e的一端分别设有打包带第二限位槽；下落后的钢管堆垛位于所述导向定位装置32内，所述动力机构驱动所述打包臂31c合臂将所述打包带包裹在所述钢管堆垛上，打包完成后再驱动所述打包臂31c打开，所述动力机构驱动所述升降托辊装置33动作将打包完成的整包管传送至存储区域。
[0053] 此
包装机，根据包型，精准定位，机头架12根据设定的整包管的包型取管，取管的同时当有端部未能和其他钢管对齐的个别钢管时，推入机构14自动推齐。打包臂31c的规格大小与整包管的包型一一对应，配合导向定位装置32，保证了钢管包型的紧凑、整齐。
[0054] 所述导向定位装置32由定位台架32a和定位挡杆32b构成，所述定位挡杆32b包括至少两个、呈喇叭口状、其开口上大下小分前后设在所述定位台架32a上，两个所述定位挡杆32b自由端之间的连线与所述整包管的长度所在方向垂直；
[0055] 和/或，
[0056] 所述合包机构31还包括打包台架31a、液压缸31b、压板31d和传力板31f，所述液压缸31b设在所述打包台架31a上，所述打包臂31c设在所述液压缸31b的上方，二者之间设有传力板31f，所述传力板31f的一端与所述液压缸31b的液压连杆传动连接，其另一端与所述打包臂31c底部的转动轴连接；所述压板31d设在两个所述打包臂31c的自由端，所述打包带第二限位槽设在所述压板31d上。
[0057] 打包臂31c合臂前，先将打包带放置在包带支架31e上，并嵌入其上设置的打包带第一限位槽，打包带的两端分别嵌入两个打包臂31c自由端压板31d上的打包带第二限位槽内，打包臂31c合臂时，压板31d
正面从上逐渐向下转动，打包带被压在钢管堆垛上，之后再将打包带的端部进行人工
焊接，将钢管堆垛整个包扎，形成整包管。
[0058] 目前，大部分的打包带均来自于废管开平，开平工作本身就任务繁重，在打包中使用时还需要按照包型人工折弯，费时费力，多用人工。因此，本实用新型中合包机构31采用双臂平开形式，去掉人工弯打包带环节，节省劳动力，降低劳动强度，节约成本。
[0059] 所述升降托辊装置33包括托辊基座、升降辊、升降辊支架、升降机构、升降辊动力电机；所述升降辊支架设在所述托辊基座上并固定所述升降辊的两端，所述升降机构设在所述托辊基座内位于所述升降辊的底部，所述升降辊动力电机与所述升降机构连接，所述升降辊的传送方向与所述整包管的长度方向一致。
[0060] 所述合包机构31包括四个、等间距设在固定底座上，相邻两个所述合包机构31之间均设有一个所述升降托辊装置33，两端相邻的两个所述合包机构31之间分别设有一个所述导向定位装置32。
[0061] 本实用新型提供的大管径快速码垛机的最大特点是：短行程取管一次性码包完成，多层管短行程迅速提起，整包成型后一次性平稳运行放入打包机完成包带成型焊接，并非一层一送，节省了时间。焊接过程中，码包工作同时进行然后再放入打包机中，此二工作循环往复，永远依然。因此大大的增加了打包速度，提高了生产效率与节奏。
[0062] 在输送环节中采用软起软停形式，减少机械冲击力与损耗，在保证外观的同时噪音也非常小，符合国家对工厂噪音规定的标准，有利于员工身心健康。过去自由跌落码包，造成大口径焊管外观因撞击出现凹坑，成为行业内认可的“
缺陷”，此码包装置彻底解决了这一问题。
[0063] 本实用新型中使用的动力机构部分使用PLC自编程序，精准控制每个环节动作，能够通过远程监控，也可以通过操作台显示器根据需要随时调整控制程序中对于各种产品规格型号的需求，操作简单，与工序契合度高，真正做到了人机脱离，节省人力、物力的同时，也保障了工人的安全。
[0064] 此打包机可完成长6015mm以下， 三种规格包装。
[0066] 包型按34543顺序包装，其工作流程如下：
[0067] 第1步，待钢管从冷床自动滚下，机头架处于取管位置，自动挡管器上的定位滑轨机构中的滑轨上的滑块处于三颗位，此时，第一层升降梁中的插杆处于取管位，推入机构动作推入第一层插杆；之后推入机构复位，插杆取第一层3根管；
[0068] 第2步，已取管的升降梁上升，下层未取管的升降梁上升至插杆到取管位，自动挡管器动作、处于四颗位，推入机构动作推入第二层插杆，之后推入机构复位，插杆取第二层4根管；
[0069] 第3步，已取管的升降梁上升，下层未取管的升降梁上升至插杆到取管位，自动挡管器动作、处于五颗位，推入机构动作推入第三层插杆，之后，推入机构复位，插杆取第三层5根管；
[0070] 第4步，已取管的升降梁上升，下层未取管的升降梁上升至插杆到取管位，自动挡管器动作、处于四颗位，推入机构动作推入第四层插杆，之后，推入机构复位，插杆取第四层4根管；
[0071] 第5步，已取管的升降梁上升，下层未取管的升降梁上升至插杆到取管位，自动挡管器动作、处于三颗位，推入机构动作推入第五层插杆，之后，推入机构复位，插杆取第五层3根管，取管完毕；
[0072] 第6步，升降梁携带取好的五层钢管上升至最高位，自动挡管器上的定位滑轨机构中滑轨上的滑块返回原位后移动至三颗位；
[0073] 第7步，设置升降托辊装置、合包机构以及导向定位装置位于同一水平面，同时，打包带放置于包带支架上，准备工作就绪，机头架的动力机构动作，使机头架携带取好的五层钢管移动至打包区域正上方；
[0074] 第8步，升降梁下降，将五层钢管逐层全部放至导向定位装置内，同时位于合包机构和升降托辊装置表面，之后，拉出机构动作，五层移动梁上的插头同时全部被拉出；
[0075] 第9步，机头架的动力机构继续动作，机头架重新回到自动挡管器所在的取管位，重复循环以上步骤取管；
[0076] 第10步，合包机构中的合包臂合包，完成后焊接包带形成整包管，之后，合包臂打开平放，升降托辊装置启动升起，同时将打包好的整包管运送至存储区域；
[0077] 第11步，整包管完全脱离打包区域后，升降托辊装置复位，此时，继续平放好打包带，打包区域准备工作完成。
[0078] 实施例2：
[0079] φ219包装时，插杆仅用下三层，上两层插杆始终处于拉出状态，取三层管，即作为一整包管，按232顺序包装工作流程如下：
[0080] 第1步，待打包钢管从冷床自动滚下，机头架处于取管位置，自动挡管器上的定位滑轨机构中的滑轨上的滑块处于二颗位，此时，第三层升降梁中的插杆处于取管位，推入机构动作推入第三层插杆，之后推入机构复位，插杆取第一层2根管；
[0081] 第2步，已取管的升降梁上升，下层未取管的升降梁上升至插杆到取管位，自动挡管器动作、处于三颗位，推入机构动作推入第四层插杆，之后推入机构复位，插杆取第二层3根管；
[0082] 第3步，已取管的升降梁上升，下层未取管的升降梁上升至插杆到取管位，自动挡管器动作、处于二颗位，推入机构动作推入第五层插杆，之后推入机构复位，插杆取第三层2根管；
[0083] 第4步，升降梁携带取好的三层钢管上升至最高位，自动挡管器上的定位滑轨机构中滑轨上的滑块返回原位后移动至二颗位。
[0084] 第5步，设置升降托辊装置、合包机构以及导向定位装置位于同一水平面，同时，打包带放置于包带支架上，准备工作就绪，机头架的动力机构动作，使机头架携带取好的三层钢管移动至打包区域正上方；
[0085] 第6步，升降梁下降，将三层钢管逐层全部放至导向定位装置内，同时位于合包机构和升降托辊装置表面，之后，拉出机构动作，下面三层移动梁上的插头全部被拉出；
[0086] 第7步，机头架的动力机构继续动作，机头架重新回到自动挡管器所在的取管位，重复循环以上步骤取管；
[0087] 第8步，合包机构中的合包臂合包，完成后焊接包带形成整包管，之后，合包臂打开平放，升降托辊装置启动升起，同时将打包好的整包管运送至存储区域；
[0088] 第9步，整包管完全脱离打包区域后，升降托辊装置复位，此时，继续平放好打包带，打包区域准备工作完成。
[0089] 在生产过程中实践证明，本实用新型提供的大管径钢管快速码垛机自动化程度高，工艺布置合理，节省了部分人力物力的投入；各部结构显明，调整规格简单易行、维护维修便利，更适应
现有技术与操作人群。
[0090] 环境污染方面，噪音可达到国家规定要求范围内。有利于员工健康。
[0091] 劳动强度及成本方面，省掉包带人工折弯环节，一年可节约工资约5万元。
[0092] 打包工作只要2人进行，节约人员工资10万余元。
[0093] (1)设备(行吊)使用率方面，多包吊卸，行吊运行率可降低50％--75％，
电能、行吊设备磨损、人员操作最少降低50％。
[0094] (2)单包一吊，行车每个循环约需0.2度电，每天按600件计算，每天用电约120度。4包一吊，工作量只是原的1/4，自然节电率可降低3/4，每月最少节约电能2700度，年节约30000度电。
[0095] 产能情况，以219为例，原打包
机车速只能限制在30m/min以下，达到30m/min可谓达到极限程度，此时打包人员体力透支，精疲力尽，其真正的体力与耐力的磨炼，结果作业率100％也仅可生产514包而已。
[0096] 现包装设备车速可达43m/min，即使作业率90％时，也可轻松完成663任务，每月重量平均按1吨计算，每班可多生产149吨，单班全年可多生产5.3余万吨。
[0097] 以165为例，原打包机日产量为1126吨，现打包日产量为1327吨，日增产201吨，年增产7.2余万吨，经济效益巨大。
[0098] 在保证打包速度的同时，包型紧凑、整齐，提高了出库合格率。
[0099] 以上，虽然说明了本实用新型的几个实施方式，但是这些实施方式只是作为例子提出的，并非用于限定本实用新型的范围。对于这些新的实施方式，能够以其他各种方式进行实施，在不脱离本实用新型的要旨的范围内，能够进行各种省略、置换、及变更。这些实施方式和其
变形，包含于本实用新型的范围和要旨中的同时，也包含于
权利要求书中记载的实用新型及其均等范围内。
