CN105922284A - 圆钢端面贴标并联机器人专用末端操作器 - Google Patents

圆钢端面贴标并联机器人专用末端操作器 Download PDF

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Abstract

圆钢端面贴标并联机器人专用末端操作器，包括连接器(1)，转动关节(2)和移动关节(3)，其特征在于，连接器(1)一端安装在并联机器人的末端，另一端安装在转动关节(2)上，转动关节(2)一端与连接器(1)固定，另一端安装移动关节(3)，移动关节(3)安装在转动关节(2)上。本发明装置使用定位销和紧固螺钉进行关节连接，拆卸方便，可以迅速地实现关节的互换，使用无轴电机进行提供动力，角度传感器进行转角定位，定位精度高、转动速度快，稳定准确，整体结构简单，便于维修与调试。

Description

圆钢端面贴标并联机器人专用末端操作器
技术领域
本发明涉及一种机器人专用末端操作器，特别是对圆钢端面进行自动贴标的并联机器人专用末端操作器。
背景技术
钢铁工业一直是国民经济的基础产业，在国民经济发展的过程中起着十分重要的作用。钢铁的成品主要有钢板、钢筋和圆钢，其中圆钢是主要的形式之一。圆钢的尺寸和种类复杂繁多，应用广泛且十分重要，此外钢铁生产厂家每天要生产数以万计的圆钢，因此对圆钢端面进行标记以记录圆钢的型号、生产日期、炉号等就显得十分重要了。
在圆钢端面自动贴标系统中，自动贴标机器人可选用串联机器人、并联机器人以及直角坐标机器人。并联机器人具有刚度大，承载能力强，精度高，末端惯性小等优点，可极大的提高圆钢端面自动贴标的效率。但由于并联机器人的末端是通过多个连杆进行铰接，因此并联机器人的末端可达空间较小、自由度较少，因而有很多的姿态并联机器人无法达到。因此，发明一种专用于并联机器人的末端操作器对于实现圆钢端面的自动贴标具有很强的现实意义。
发明内容
为解决上述问题，以便将并联机器人应用到圆钢自动贴标系统中，本发明提出了一种圆钢端面贴标并联机器人专用末端操作器，用来实现利用并联机器人对圆钢端面进行自动贴标。
本发明圆钢端面贴标并联机器人专用末端操作器包括连接器1，转动关节2和移动关节3。其中连接器1一端安装在并联机器人的末端，另一端安装在转动关节2上，其主要功能是将末端操作器固定在并联机器人的末端上。转动关节2一端与连接器1固定，另一端安装移动关节3，且为末端操作器提供一个旋转自由度。移动关节3安装在转动关节2上，为整个末端操作器提供一个移动自由度。
连接器1包括下连接盘1-1，连接卡环1-2，固定螺栓1-3和上连接盘1-4。其中上连接盘1-4的上端面上开有4个均布的盲孔，其侧面开有矩形的圆环槽，且圆环槽与连接卡环1-2外侧凸台相吻合；其底面开有4个均布的通孔，以便通过螺栓将其固定在并联机器人上。下连接盘1-1的上端面上有4个圆柱形的定位销，当下连接盘1-1与上连接盘1-4装配在一起时，下连接盘1-1的定位销伸入上连接盘1-4的盲孔中，进而防止下连接盘1-1与上连接盘1-4之间产生相对的转动；下连接盘1-4的侧面开有矩形的圆环槽，且圆环槽与连接卡环1-2外侧凸台相吻合以便于实现与连接卡环1-2的固定；下连接盘1-4的底面开有4个均布的通孔，以便实现与转动关节1的连接。上连接盘1-4与下连接盘1-1通过连接卡环1-2轴向固定的，连接卡环1-2通过固定螺栓1-3紧固锁死。
转动关节2包括后壳2-1，角度传感器2-2，主轴2-3，无轴电机2-4，电机座2-5，制动器2-6，连接盘2-7和外壳2-8。无轴电机2-4通过电机座2-5安装在外壳2-8上。无轴电机2-8中间安装一个主轴2-3，主轴2-3的末端安装角度传感器2-2，用来检测主轴2-3的转角。在无轴电机2-4的前端安装制动器2-6，制动器2-6的外圈安装在外壳2-8的内孔上，内圈与主轴2-3装配在一起，断电时可以为主轴提供一定的制动转矩。在主轴2-3的最前端安装连接盘2-7，通过连接盘2-7可以实现转动关节2与移动关节3的连接。后壳2-1安装在外壳2-8的后侧，以使外壳2-8处于封闭状态。
移动关节3包括连接轴3-1，连接座3-2，外置弹簧长行程真空吸盘3-3，关节固定钉3-4，连接器固定钉3-5，连接盖3-6和吸盘固定钉3-7。连接轴3-1开有盲孔，与连接盘2-7前端的定位销配合，并通过连接器固定钉3-5固定，这样就实现了转动关节2与移动关节3的装配。连接座3-2的末端通过连接器固定钉3-4固定在连接轴3-1的前端，其前端通过吸盘固定钉3-7安装连接盖3-6。连接盖3-6中间开有通孔，并通过螺母与外置弹簧长行程真空吸盘3-3装配在一起。
本发明的有益效果是：
（1）使用定位销和紧固螺钉进行关节连接，拆卸方便，可以迅速地实现关节的互换；
（2）使用无轴电机进行提供动力，角度传感器进行转角定位，定位精度高、转动速度快，稳定准确；
（3）整体结构简单，便于维修与调试。
附图说明
图1为本发明的圆钢端面贴标并联机器人专用末端操作器主视图；
图2为本发明的连接器1主视图；
图3为本发明的转动关节2剖视图；
图4为本发明的移动关节3主视图；
图5为本发明的移动关节3俯视图；
图6为本发明的圆钢端面贴标并联机器人专用末端操作器和并联机器人装配示意图。
具体实施例
结合附图说明本发明结构和操作。
本发明圆钢端面贴标并联机器人专用末端操作器包括连接器1，转动关节2和移动关节3。其中连接器1一端安装在并联机器人的末端，另一端安装在转动关节2上，其主要功能是将末端操作器固定在并联机器人的末端上。转动关节2一端与连接器1固定，另一端安装移动关节3，且为末端操作器提供一个旋转自由度。移动关节3安装在转动关节2上，为整个末端操作器提供一个移动自由度。
连接器1包括下连接盘1-1，连接卡环1-2，固定螺栓1-3和上连接盘1-4。其中上连接盘1-4的上端面上开有4个均布的盲孔，其侧面开有矩形的圆环槽，且圆环槽与连接卡环1-2外侧凸台相吻合；其底面开有4个均布的通孔，以便通过螺栓将其固定在并联机器人上。下连接盘1-1的上端面上有4个圆柱形的定位销，当下连接盘1-1与上连接盘1-4装配在一起时，下连接盘1-1的定位销伸入上连接盘1-4的盲孔中，进而防止下连接盘1-1与上连接盘1-4之间产生相对的转动；下连接盘1-4的侧面开有矩形的圆环槽，且圆环槽与连接卡环1-2外侧凸台相吻合以便于实现与连接卡环1-2的固定；下连接盘1-4的底面开有4个均布的通孔，以便实现与转动关节1的连接。上连接盘1-4与下连接盘1-1通过连接卡环1-2轴向固定的，连接卡环1-2通过固定螺栓1-3紧固锁死。
转动关节2包括后壳2-1，角度传感器2-2，主轴2-3，无轴电机2-4，电机座2-5，制动器2-6，连接盘2-7和外壳2-8。无轴电机2-4通过电机座2-5安装在外壳2-8上。无轴电机2-8中间安装一个主轴2-3，主轴2-3的末端安装角度传感器2-2，用来检测主轴2-3的转角。在无轴电机2-4的前端安装制动器2-6，制动器2-6的外圈安装在外壳2-8的内孔上，内圈与主轴2-3装配在一起，断电时可以为主轴提供一定的制动转矩。在主轴2-3的最前端安装连接盘2-7，通过连接盘2-7实现转动关节2与移动关节3的连接。后壳2-1安装在外壳2-8的后侧，以使外壳2-8处于封闭状态。
移动关节3包括连接轴3-1，连接座3-2，外置弹簧长行程真空吸盘3-3，关节固定钉3-4，连接器固定钉3-5，连接盖3-6和吸盘固定钉3-7。连接轴3-1开有盲孔，与连接盘2-7前端的定位销配合，并通过连接器固定钉3-5固定，这样就实现了转动关节2与移动关节3的装配。连接座3-2的末端通过连接器固定钉3-4固定在连接轴3-1的前端，其前端通过吸盘固定钉3-7安装连接盖3-6。连接盖3-6中间开有通孔，并通过螺母与外置弹簧长行程真空吸盘3-3装配在一起。
将圆钢端面贴标并联机器人专用末端操作器上的连接器1拆开，并将上连接盘1-4通过止口和紧固螺栓安装在并联机器人的末端。将下连接盘1-1通过螺栓固定在转动关节2上。将下连接盘1-1与上连接盘1-4对齐，并使下连接盘的定位销插入上连接盘的盲孔中。将连接卡环1-4两端的凸台嵌入到上连接盘1-4与下连接盘1-1的圆环槽中，使上连接盘1-4与下连接盘1-1安装在一起。在连接卡环的缺口处，通过固定螺栓1-3将连接卡环锁紧，使并联机器人专用末端操作器安装在并联机器人的末端。圆钢端面自动贴标系统开始运行时转动关节2中的制动器2-6通电，制动器松开，无轴电机2-4提供转矩使操作器保持固定的位姿。当自动贴标系统开始取标时，并联机器人末端移动，转动关节2中的无轴电机2-4驱动主轴2-3转动，主轴2-3通过连接盘2-7带动移动关节3转动，角度传感器2-2实时监测主轴的转角。当操作器处于圆形标签正上方且外置弹簧长行程真空吸盘3-3与标签垂直时，无轴电机2-4停止转动并提供锁紧力矩使操作器保持固定的姿态，此时并联机器人末端垂直向下运动使外置弹簧长行程真空吸盘3-3与标签接触并吸取标签。取标完成后并联机器人带动操作器移向圆钢端面，同时无轴电机2-4驱动主轴2-3转动使移动关节3转动至与圆钢端面垂直，无轴电机2-4停止转动并提供锁紧力矩。并联机器人末端靠近圆钢端面进行贴标，贴标完成后并联机器人末端远离圆钢端面。
当有多个标签需要粘贴时，圆钢端面贴标并联机器人专用末端操作器将会重复上述的动作，直至贴标完成，当成捆圆钢自动贴标系统关机时，无轴电机2-4和制动器2-6断电，制动器2-6抱合并提供锁紧力矩，使圆钢端面贴标并联机器人专用末端操作器保持在关机的位置。

Claims (4)

1.圆钢端面贴标并联机器人专用末端操作器，包括连接器(1)，转动关节(2)和移动关节(3)，其特征在于，连接器(1)一端安装在并联机器人的末端，另一端安装在转动关节(2)上，转动关节(2)一端与连接器(1)固定，另一端安装移动关节(3)，移动关节(3)安装在转动关节(2)上。
2.根据权利要求1所述的圆钢端面贴标并联机器人专用末端操作器，其特征在于，所述连接器(1)包括下连接盘(1-1)，连接卡环(1-2)，固定螺栓(1-3)和上连接盘(1-4)，上连接盘(1-4)的上端面上开有4个均布的盲孔，其侧面开有矩形的圆环槽，且圆环槽与连接卡环(1-2)外侧凸台相吻合，其底面开有4个均布的通孔；下连接盘(1-1)的上端面上有4个圆柱形的定位销，下连接盘(1-1)与上连接盘(1-4)装配在一起，下连接盘(1-1)的定位销伸入上连接盘(1-4)的盲孔中；下连接盘(1-4)的侧面开有矩形的圆环槽，且圆环槽与连接卡环(1-2)外侧凸台相吻合，下连接盘(1-4)的底面开有4个均布的通孔；上连接盘(1-4)与下连接盘(1-1)通过连接卡环(1-2)轴向固定的，连接卡环(1-2)通过固定螺栓(1-3)紧固锁死。
3.根据权利要求1所述的圆钢端面贴标并联机器人专用末端操作器，其特征在于，所述转动关节(2)包括后壳(2-1)，角度传感器(2-2)，主轴(2-3)，无轴电机(2-4)，电机座(2-5)，制动器(2-6)，连接盘(2-7)和外壳(2-8)，无轴电机(2-4)通过电机座(2-5)安装在外壳(2-8)上，无轴电机(2-8)中间安装有一个主轴(2-3)，主轴(2-3)的末端安装角度传感器(2-2)，在无轴电机(2-4)的前端安装制动器(2-6)，制动器(2-6)的外圈安装在外壳(2-8)的内孔上，内圈与主轴(2-3)装配在一起，在主轴(2-3)的最前端安装连接盘(2-7)，通过连接盘(2-7)实现转动关节(2)与移动关节(3)的连接，后壳(2-1)安装在外壳(2-8)的后侧，使外壳(2-8)处于封闭状态。
4.根据权利要求1所述的圆钢端面贴标并联机器人专用末端操作器，其特征在于，所述移动关节（3）包括连接轴（3-1），连接座（3-2），外置弹簧长行程真空吸盘（3-3），关节固定钉（3-4），连接器固定钉（3-5），连接盖（3-6）和吸盘固定钉（3-7）,连接轴（3-1）开有盲孔，与连接盘（2-7）前端的定位销配合、并通过连接器固定钉(3-5)固定，连接座(3-2)的末端通过连接器固定钉(3-4)固定在连接轴(3-1)的前端，连接轴(3-1)的前端通过吸盘固定钉(3-7)安装连接盖(3-6)，连接盖(3-6)中间开有通孔、并通过螺母与外置弹簧长行程真空吸盘(3-3)装配在一起。
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