CN108297124A - 一种机器人叠装硅钢片手爪 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种机器人叠装硅钢片手爪，属于自动化设备的技术领域。一种机器人叠装硅钢片手爪包括框架、连接法兰、磁吸组件、3D视觉、2D视觉、电控柜、吹气装置、双料检测机构、TCP针以及阀岛模组；本发明通过将磁吸组件的永磁体结构设置于两侧，中间设置尼龙板，倍增了吸取点的，防止掉件和料件变形问题，同时，安装永磁体结构的正反两侧分别设置吸取单层硅钢片和吸取双层硅钢片的永磁体结构，解决了手爪一次只能搬一料件的问题，提高了抓取效率，还通过双料检测机构检测双层料，并结合吹气装置实现分离，保证了抓取的稳定性，同时还通过设置2D视觉，并结合3D视觉，增加了对料片特征的识别，从而提高了对不同料片搬运的适应性，适应性更高。

Description

一种机器人叠装硅钢片手爪

技术领域

本发明涉及自动化设备的技术领域，具体是涉及一种机器人叠装硅钢片手爪。

背景技术

大型发电机的定子铁心使用到了硅钢片，且硅钢片需进行叠片操作。

传统的，硅钢片的叠片操作通过操作人员手动进行，在耗费大量的人工的同时还造成了效率低下的问题。虽然现在的部分企业借助了机器人搬运硅钢片，并配合3D视觉定位实现自动化搬运，已经部分解决了耗费人工以及效率低下的问题，但是仍存在不同程度的缺陷。

目前的机器人搬运硅钢片的设备采用磁吸组件并配合3D视觉定位实现自动化搬运，但是由于磁吸组件采用两侧使用尼龙板，中间使用永磁体的结构，使得吸取点仅仅和磁吸组件的数量保持一致，在因硅钢片表面不平整时，极易造成掉件以及硅钢片变形的问题，同时，每一磁吸组件的结构固定，因此每次只能搬运一件，效率同样也不高，并且厚度较薄的硅钢片来说，在搬运时，相邻的两个料片之间存在吸附力，不仅在抓取过程中易出现掉件的问题，还容易造成连续带出两张料片的问题，搬运的稳定性较低，并且由于使用的3D视觉定位的局限性，导致设备半圆的料片的种类较少，只能适用两相同定位孔间距的料片，适应性较差。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，现旨在提供一种机器人叠装硅钢片手爪，以将磁吸组件的中部布置尼龙板，两侧设置永磁体，从而将吸取点增加了一倍，有效防止掉件和变形的问题，同时，将安装永磁体的安装永磁体结构设置呈正反两侧都可使用的结构，正反两侧分别对应吸取单层硅钢片和双层硅钢片，有效解决了每次只能搬运一件的问题，效率更高，并且还设置有吹气装置，能实现相邻的两料片的快速脱离，增大搬运的稳定性，另外还设置有2D视觉，对料片的特征进行拍摄，配合现有的3D视觉，实现了对不同料片的搬运，适应性更高。

具体技术方案如下：

一种机器人叠装硅钢片手爪，具有这样的特征，包括：连接法兰、框架、磁吸组件、3D视觉、2D视觉、电控柜、吹气装置、双料检测机构、传输控制协议接头(英文为Transmission Control Protocol，简写为TCP针)；

框架包括主框架和支框架，主框架的中部设置有连接法兰，主框架的底部设置有若干支框架；

若干磁吸组件设置于支框架上，磁吸组件包括第一固定架、第二固定架、安装永磁体结构、永磁体结构、尼龙板、垂直导向机构、弹簧压缩机构以及伸缩缸，第一固定架的顶部固定于支框架上，第一固定架的底部设置有第二固定架，且第二固定架和第一固定架之间设置有垂直导向机构和弹簧压缩机构，且位于第二固定架的底部的两侧分别设置有安装永磁体结构，同时，在每一安装永磁体结构的正反两侧分别设置有吸单层硅钢片的永磁体结构和吸双层硅钢片的永磁体结构，第二固定架的两端上分别设置有一伸缩缸，并在第二框架的底部且位于两安装永磁体结构之间设置有尼龙板，且尼龙板的顶部连接于两伸缩缸的伸缩轴上；

3D视觉设置于支框架上，2D视觉设置于主框架上，且2D视觉的视觉范围覆盖待搬运硅钢片的定位孔；

吹气装置设置于支框架上且位于磁吸组件旁侧，且吹气装置的吹气喷嘴对准磁吸组件的永磁体结构处；

双料检测机构设置于支框架上，双料检测机构位于磁吸组件的旁侧；

电控柜设置于主框架上，且电控柜电气连接于系统控制柜上；

传输控制协议接头垂直设置于主框架的底部。

上述的一种机器人叠装硅钢片手爪，其中，还包括阀岛模组，阀岛模组设置于主框架上，且阀岛模组气连接于每一伸缩缸上。

上述的一种机器人叠装硅钢片手爪，其中，垂直导向机构包括直线轴承和导向轴，直线轴承设置于第一固定架上，导向轴的一端固定于第二固定架的顶部，导向轴的另一端穿过直线轴承并与之配合。

上述的一种机器人叠装硅钢片手爪，其中，弹簧压缩组件为伸缩弹簧，伸缩弹簧的一端固定于第一固定架的底部，另一端固定于第二固定架的顶部。

上述的一种机器人叠装硅钢片手爪，其中，每一磁吸组件上设置有至少两个直线轴承和两导向轴；每一磁吸组件上至少设置有两伸缩弹簧。

上述的一种机器人叠装硅钢片手爪，其中，第二固定架和其上设置的每一安装永磁体结构之间均设置有尼龙垫板。

上述的一种机器人叠装硅钢片手爪，其中，每一伸缩缸均连接有一磁吸开关，且磁吸开关均电气连接于电控柜上。

上述的一种机器人叠装硅钢片手爪，其中，吹气装置和支框架之间设置有抱箍，同时，吹气装置连接有电磁阀和减压阀。

上述的一种机器人叠装硅钢片手爪，其中，2D视觉包括安装架、2D相机以及环形光源，安装架的一侧固定于主框架上，安装架的另一侧设置有2D相机，在安装架的底部且同时位于2D相机的镜头的底部设置有环形光源。

上述的一种机器人叠装硅钢片手爪，其中，双料检测机构为伸缩结构，双料检测机构包括检测支架、双料传感器以及浮动弹簧，检测支架的一端固定于支框架上，另一端设置有双料传感器，且检测支架和双料传感器之间设置有浮动弹簧。

上述技术方案的积极效果是：通过将磁吸组件的永磁体结构设置于两侧，中间设置尼龙板，实现了接触点的成倍增多，有效防止了料片在搬运过程中的掉件和变形问题，同时，将固定永磁体结构的安装永磁体结构设置成正反两侧均可使用的结构，一侧吸取单层硅钢片，另一侧吸取双层硅钢片，解决了一次只能搬运一件，效率低下的问题，并且设置有吹气结构和双料检测机构，能检测出相邻的两料片因吸附力大而叠加时，通过吹气实现快速分离，防止掉件，增大搬运稳定性，还设置2D视觉，配合3D视觉，实现了对不同的特征的识别，适应不同料片的搬运，适应性更高。

附图说明

图1为本发明的一种机器人叠装硅钢片手爪的实施例的结构图；

图2为本发明一较佳实施例的磁吸组件的部分剖视图；

图3为本发明一较佳实施例的磁吸组件的一视角的结构图；

图4为本发明一较佳实施例的吹气装置的结构图；

图5为本发明一较佳实施例的2D视觉的结构图；

图6为本发明一较佳实施例的2D视觉去除护罩后的结构图；

图7为本发明一较佳实施例的双料检测机构的一视角的结构图；

图8为本发明一较佳实施例的双料检测机构的剖视图。

附图中：1、主框架；2、支框架；21、阀岛模组；3、连接法兰；4、磁吸组件；41、第一固定架；42、第二固定架；43、安装永磁体结构；44、永磁体结构；45、尼龙板；46、垂直导向机构；47、弹簧压缩机构；48、伸缩缸；421、尼龙垫板；461、直线轴承；462、导向轴；5、3D视觉；6、2D视觉；61、安装架；62、2D相机；63、环形光源；64、护罩；7、电控箱；8、吹气装置；81、吹气喷嘴；82、抱箍；9、双料检测机构；91、检测支架；92、双料传感器；93、浮动弹簧；10、TCP针。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图1至附图8对本发明提供的技术方案作具体阐述，但以下内容不作为本发明的限定。

图1为本发明的一种机器人叠装硅钢片手爪的实施例的结构图。如图1所示，本实施例提供的机器人叠装硅钢片手爪包括：组成框架的主框架1和支框架2，主框架1的底部设置有若干支框架2，且在主框架1的顶部的中部区域设置有连接法兰3，每一支框架2上设置有若干磁吸组件4，同时，在其中一支框架2上设置有3D视觉5和2D视觉6，并且在支框架2上且位于磁吸组件4的旁侧设置有吹气装置8和双料检测机构9，在主框架1上设置有电控柜用于连接手爪上所有的电气结构后再连接于系统控制柜上，同时，在主框架1的底部设置有垂直于主框架1的TCP针10，实现了机器人的试教，并且在主框架1上还设置有阀岛模块，阀岛模块气连接有每一磁吸组件4上，有效实现了双料检测和双料分离操作，防止掉件，提高了料片搬运的稳定性，同时，通过2D视觉6配合3D视觉5，增加了对料片特征的识别，从而适应了对不同料片的搬运，适应更高。

具体的，图2为本发明一较佳实施例的磁吸组件的部分剖视图；图3为本发明一较佳实施例的磁吸组件的一视角的结构图。如图1、图2以及图3所示，设置于支框架2上的磁吸组件4包括第一固定架41、第二固定架42、安装永磁体结构43、永磁体结构44、尼龙板45、垂直导向机构46、弹簧压缩机构47以及伸缩缸48，其中，第一固定架41的顶部固定于支框架2上，第一固定架41的底部设置有第二固定架42，且第二固定架42和第一固定架41之间设置有垂直导向机构46和弹簧压缩机构47，垂直导向机构46又包括直线轴承461和导向轴462，直线轴承461设置于第一固定架41上，导向轴462的一端固定于第二固定架42的顶部，导向轴462的另一端穿过直线轴承461并于之配合，保证了第二固定架42运动的稳定性，从而提高抓取料片的稳定性，而且，弹簧压缩组件为伸缩弹簧，伸缩弹簧的一端固定于第一固定架41的底部，另一端固定于第二固定架42的顶部，在取料时具备一定的压缩和缓冲量，防止各个磁吸组件4在安装时底面不平整的问题，且在跟机器人在一个位置时，能实现同时对多个料片的抓取，并且在位于第二固定架42的底部的两侧分别设置有安装永磁体结构43，同时，在每一安装永磁体结构43的正反两侧分别设置有吸单层硅钢片的永磁体结构44和吸双层硅钢片的永磁体结构44，第二固定架42的两端上分别设置有一伸缩缸48，并在第二框架的底部且位于两安装永磁体结构43之间设置有尼龙板45，且尼龙板45的顶部连接于两伸缩缸48的伸缩轴上，伸缩缸48通过伸缩运动带动尼龙板45做升降运动，从而实现对硅钢片的取料和落料，通过将永磁体结构44设置于磁吸组件4的两侧，在中间设置尼龙板45，有效将每一磁吸组件4上的吸取点倍增，防止掉件和料片变形问题，提高了取料和放料的稳定性，同时，将固定永磁体结构44的安装永磁体结构43的正反两侧分别设置有吸单层硅钢片的永磁体结构44和吸双层硅钢片的永磁体结构44，解决了当前手爪一次只能搬运一件的问题，有效提高了抓取效率。

更加具体的，每一伸缩缸48均气连接于阀岛模组21上，并将阀岛模组21固定于主框架1上，通过阀岛模组21，减少了手爪的机械结构、电气接线以及控制复杂程度，结构更简单，制造更方便，成本更低，同时，每一伸缩缸48均连接有一磁吸开关，且磁吸开关均电气连接于电控柜上，在磁吸组件4工作时，一个磁吸开关用于气缸打开时(取料时)电气信号反馈，另一个磁吸开关用于气缸收取时(落料时)电气信号反馈，既实现了磁吸组件4取料跟落料时电气信号的反馈，又实现了对气缸本身故障有无的一个检查。

具体的，图4为本发明一较佳实施例的吹气装置的结构图。如图1和图4所示，吹气装置8设置于支框架2上且位于磁吸组件4旁侧，吹气装置8包括吹气喷嘴81，吹气喷嘴81对准磁吸组件4的永磁体结构44处，并且吹气装置8的吹气喷嘴81设置于支框架2的最远端，远离硅钢片的位置，保证了吹气喷嘴81能更好的将吸附在一起的硅钢片分开，并且，吹气装置8和支框架2之间设置有抱箍82，可实现吹气角度及上下位置的调节，同时，吹气装置8连接有电磁阀和减压阀，实现了吹气气压的调节，适应性更高。

具体的，图5为本发明一较佳实施例的2D视觉的结构图；图6为本发明一较佳实施例的2D视觉去除护罩后的结构图。如图1、图5以及图6所示，3D视觉5设置于支框架2上，2D视觉6设置于主框架1上，且2D视觉6的视觉范围覆盖待搬运硅钢片的两定位孔。2D视觉6包括安装架61、2D相机62以及环形光源63，安装架61的一侧固定于主框架1上，安装架61的另一侧设置有2D相机62，在安装架61的底部且同时位于2D相机62的镜头的底部设置有环形光源63，通过2D相机62对料片上两个定位孔的间距进行拍摄，确定两个定位孔的间距误差在2D视觉6镜头拍摄范围内，结合3D视觉5来实现料片外形轮廓以及叠装高度方向的3D识别和定位，从而适应不同料片的搬运，提高手爪的适应性。

具体的，图7为本发明一较佳实施例的双料检测机构的一视角的结构图；图8为本发明一较佳实施例的双料检测机构的剖视图；如图1、图7以及图8所示，双料检测机构9设置于支框架2上，双料检测机构9为伸缩结构，双料检测机构9包括检测支架91、双料传感器92以及浮动弹簧93，检测支架91的一端固定于支框架2上，另一端设置有双料传感器92，且检测支架91和双料传感器92之间设置有浮动弹簧93，双料传感器92朝向待吸取的硅钢片一侧，通过双料检测机构9，实现了对双层料的检测，防止抓取过程中因抓取的双层料片而掉落的风险，提高抓取稳定性，同时，带浮动弹簧93的结构能实现缓冲和高度调节，适应性更高，延长其使用寿命。

在双料检测机构9检测到为双层料时，启动吹气装置8，通过吹气装置8将双层料分开，从而保证抓取的稳定性。

作为优选的实施方式，每一磁吸组件4上设置有至少两个直线轴承461和两导向轴462；每一磁吸组件4上至少设置有两伸缩弹簧，进一步保证了第二固定架42运行的稳定性，提高了缓冲性能，保证了手爪抓取硅钢片的稳定性。

作为优选的实施方式，第二固定架42和其上设置的每一安装永磁体结构43之间均设置有尼龙垫板421，防止安装永磁体结构43直接与第二固定节接触，造成永磁体结构44使用受限以及磁性受干扰的问题。

作为优选的实施方式，每一手爪上设置有两吹气装置8，且两吹气装置8位于中间位置的支框架2上，两吹气装置8对称设置，保证了分开硅钢片的稳定性和资源的节约型。

作为优选的实施方式，框架为铝合金框架，并且在支框架2上且设置有磁吸组件4的位置处设置有标识和定位片，标识和定位片的位置设置有多种，可根据实际抓取的料片的不同而快速调整磁吸组件4的位置，适应性更高，并且也能实现手爪的轻量化。

作为优选的实施方式，2D视觉6上还设置有护罩64，护罩64固定于安装架61上并将2D相机62包裹，实现了对2D视觉6的整体结构的保护，防止在工作过程中对2D相机62造成损坏，延长其使用寿命。

本实施例提供的机器人叠装硅钢片手爪，包括框架、连接法兰3、磁吸组件4、3D视觉5、2D视觉6、电控柜、吹气装置8、双料检测机构9、TCP针10以及阀岛模组21；通过将磁吸组件4的永磁体结构44设置于两侧，中间设置尼龙板45，实现了吸取点的倍增，有效防止了掉件和料件变形的问题，同时，固定永磁体结构44的安装永磁体结构43的正反两侧分别设置吸取单层硅钢片的永磁体结构44和吸取双层硅钢片的永磁体结构44，解决了手爪一次只能搬运一件料件的限制问题，提高了抓取效率，还通过双料检测机构9检测双层料，并结合吹气装置8实现双层料片的分离，保证了抓取的稳定性，同时还通过设置2D视觉6，并结合3D视觉5，增加了对料片特征的识别，从而提高了对不同料片搬运的适应性，适应性更高。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种机器人叠装硅钢片手爪，其特征在于，包括：连接法兰、框架、磁吸组件、3D视觉、2D视觉、电控柜、吹气装置、双料检测机构、传输控制协议接头；

所述框架包括主框架和支框架，所述主框架的中部设置有所述连接法兰，所述主框架的底部设置有若干所述支框架；

若干所述磁吸组件设置于所述支框架上，所述磁吸组件包括第一固定架、第二固定架、安装永磁体结构、永磁体结构、尼龙板、垂直导向机构、弹簧压缩机构以及伸缩缸，所述第一固定架的顶部固定于所述支框架上，所述第一固定架的底部设置有所述第二固定架，且所述第二固定架和所述第一固定架之间设置有所述垂直导向机构和所述弹簧压缩机构，且位于所述第二固定架的底部的两侧分别设置有所述安装永磁体结构，同时，在每一所述安装永磁体结构的正反两侧分别设置有吸单层硅钢片的所述永磁体结构和吸双层硅钢片的所述永磁体结构，所述第二固定架的两端上分别设置有一所述伸缩缸，并在所述第二框架的底部且位于两所述安装永磁体结构之间设置有所述尼龙板，且所述尼龙板的顶部连接于两所述伸缩缸的伸缩轴上；

所述3D视觉设置于所述支框架上，所述2D视觉设置于所述主框架上，且所述2D视觉的视觉范围覆盖待搬运硅钢片的定位孔；

所述吹气装置设置于所述支框架上且位于所述磁吸组件旁侧，且所述吹气装置的吹气喷嘴对准所述磁吸组件的所述永磁体结构处；

所述双料检测机构设置于所述支框架上，所述双料检测机构位于所述磁吸组件的旁侧；

所述电控柜设置于所述主框架上，且所述电控柜电气连接于系统控制柜上；

所述传输控制协议接头垂直设置于所述主框架的底部。

2.根据权利要求1所述的机器人叠装硅钢片手爪，其特征在于，还包括阀岛模组，所述阀岛模组设置于所述主框架上，且所述阀岛模组气连接于每一所述伸缩缸上。

3.根据权利要求1所述的机器人叠装硅钢片手爪，其特征在于，所述垂直导向机构包括直线轴承和导向轴，所述直线轴承设置于所述第一固定架上，所述导向轴的一端固定于所述第二固定架的顶部，所述导向轴的另一端穿过所述直线轴承并与之配合。

4.根据权利要求3所述的机器人叠装硅钢片手爪，其特征在于，所述弹簧压缩组件为伸缩弹簧，所述伸缩弹簧的一端固定于所述第一固定架的底部，另一端固定于所述第二固定架的顶部。

5.根据权利要求4所述的机器人叠装硅钢片手爪，其特征在于，每一所述磁吸组件上设置有至少两个所述直线轴承和两所述导向轴；每一所述磁吸组件上至少设置有两所述伸缩弹簧。

6.根据权利要求1所述的机器人叠装硅钢片手爪，其特征在于，所述第二固定架和其上设置的每一所述安装永磁体结构之间均设置有尼龙垫板。

7.根据权利要求1所述的机器人叠装硅钢片手爪，其特征在于，每一所述伸缩缸均连接有一磁吸开关，且所述磁吸开关均电气连接于所述电控柜上。

8.根据权利要求1所述的机器人叠装硅钢片手爪，其特征在于，所述吹气装置和所述支框架之间设置有抱箍，同时，所述吹气装置连接有电磁阀和减压阀。

9.根据权利要求1所述的机器人叠装硅钢片手爪，其特征在于，所述2D视觉包括安装架、2D相机以及环形光源，所述安装架的一侧固定于所述主框架上，所述安装架的另一侧设置有所述2D相机，在所述安装架的底部且同时位于所述2D相机的镜头的底部设置有所述环形光源。

10.根据权利要求1所述的机器人叠装硅钢片手爪，其特征在于，所述双料检测机构为伸缩结构，所述双料检测机构包括检测支架、双料传感器以及浮动弹簧，所述检测支架的一端固定于所述支框架上，另一端设置有所述双料传感器，且所述检测支架和所述双料传感器之间设置有所述浮动弹簧。