CN108557463A - 一种纸张机器人自动上料工作站 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种纸张机器人自动上料工作站，包括控制系统和机器人，所述机器人上可拆卸设置有上料抓手并带动上料抓手运动，所述机器人的一侧设置有纸张堆输送线体，相邻的另一侧设置有印刷机，所述机器人与控制系统相通讯并在控制系统的控制下抓取纸张堆并放入印刷机；本发明通过PLC自动控制，可以实现机器人对来料高度不同的纸堆自动分层抓取，可适应一定范围内的多种规格大小纸张，实现了纸张印刷的自动化生产，提高了生产效率及产品的质量，降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及工业机器人应用技术领域，尤其涉及一种纸张机器人自动上料工作站。
背景技术
在对纸张进行印刷压痕处理的过程中，现有技术中对纸张的抓取存在规格不统一，不能大批量生产，更换抓取工具麻烦，同时由于抓取工具的不当会在给纸张抓取分层的过程中带来对纸张的损伤，工作效率低、自动化程度低、人工成本高。
基于此，需要一种可以提高生产效率、减少纸张的浪费且有效降低生产成本的纸张机器人自动上料工作站被设计出来。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，得到一种可以提高生产效率、减少纸张的浪费且有效降低生产成本的纸张机器人自动上料工作站。
本发明是通过以下技术方案实现：
本发明例示的第一方面涉及一种纸张机器人自动上料工作站，包括控制系统和机器人，所述机器人上可拆卸设置有上料抓手并带动上料抓手运动，所述机器人的一侧设置有纸张堆输送线体，相邻的另一侧设置有印刷机，所述机器人与控制系统相通讯并在控制系统的控制下抓取纸张堆并放入印刷机；
其中，所述上料抓手包括：
夹持叉齿，用于抓取纸张，包括上叉齿和下叉齿，所述上叉齿和下叉齿之间形成夹持腔，所述上叉齿下端滑动设置有用于将纸张堆分层的分层机构，所述分层机构在夹持腔内动作并配合夹持腔的变化实现相应的动作姿态；以及
驱动装置，与控制系统相通讯，用于驱动所述夹持叉齿以控制夹持腔的大小来适应抓取的纸张堆高度的变化。
在第一方面所述的一种纸张机器人自动上料工作站的基础上，本发明例示的第二方面为，所述控制系统采用PLC系统控制。
在第一方面所述的一种纸张机器人自动上料工作站的基础上，本发明例示的第三方面为，所述下叉齿两侧边分别设置有挡料杆。
在第一方面所述的一种纸张机器人自动上料工作站的基础上，本发明例示的第四方面为，所述驱动装置包括用于驱动上叉齿的上叉齿伺服驱动装置、用于驱动下叉齿的下叉齿伺服驱动装置和用于驱动分层机构的分层机构伺服驱动装置，所述上叉齿伺服驱动装置和下叉齿伺服驱动装置分别设置在导轨安装板的一侧，所述导轨安装板的另一侧设置有与上叉齿伺服驱动装置、下叉齿伺服驱动装置对应的第一导轨，所述第一导轨上部滑动设置有上叉齿，所述第一导轨下部滑动设置有下叉齿，所述分层机构伺服驱动装置设置在上叉齿的下端并在上叉齿靠近导轨安装板的一侧。
在第一或第四方面所述的一种纸张机器人自动上料工作站的基础上，本发明例示的第五方面为，所述上叉齿下端设置有第二导轨，所述第二导轨上通过滑台滑动设置有分层机构，所述分层机构包括与滑台连接在一起的分层固定板和设置在分层固定板另一端的防滑胶垫。
在第五方面所述的一种纸张机器人自动上料工作站的基础上，本发明例示的第六方面为，所述分层固定板包括第一分层固定板和第二分层固定板，所述第一分层固定板的一端连接在滑台上，所述第二分层固定板中部与第一分层固定板可转动连接在一起，所述第二分层固定板的另一端设置有防滑胶垫。
在第六方面所述的一种纸张机器人自动上料工作站的基础上，本发明例示的第七方面为，所述第一分层固定板上还设置有弧形限位孔，所述第二分层固定板上与防滑胶垫相对的一端设置有与弧形限位孔适配的通孔，所述通孔通过螺栓结构与弧形限位孔卡接在一起以使第二分层固定板沿弧形限位孔限位转动。
在第七方面所述的一种纸张机器人自动上料工作站的基础上，本发明例示的第八方面为，所述第二分层固定板包括支撑板和分层板，所述支撑板与第一分层固定板可转动连接在一起，所述支撑板的另一端设置有与分层板，所述分层板的外端设置有防滑胶垫，所述分层板上均布设置有导杆，并通过设置在导杆上的直线轴承进行限位，所述导杆穿过分层板并在外端设置有与分层板平行的分层二板，所述分层二板与分层板之间设置有与导杆对应的弹簧，所述弹簧套设在导杆上，所述分层二板的外端设置有防滑胶垫。
在第五方面所述的一种纸张机器人自动上料工作站的基础上，本发明例示的第九方面为，所述分层固定板包括第一分层固定板和第二分层固定板，所述第一分层固定板的一端连接在滑台上，所述第一分层固定板的另一端设置有气缸，所述气缸的另一端设置有第二分层固定板，所述第二分层固定板的另一端设置有防滑胶垫，所述气缸电性连接控制系统。
在第一方面所述的一种纸张机器人自动上料工作站的基础上，本发明例示的第十方面为，所述纸张堆输送线体末端设置有光电传感器，所述纸张堆输送线体上方还设置有测距传感器，所述光电传感器和测距传感器分别与控制系统相通讯。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过PLC自动控制，可以实现机器人对来料高度不同的纸堆自动分层抓取，可适应一定范围内的多种规格大小纸张，实现了纸张印刷的自动化生产，提高了生产效率及产品的质量，降低了生产成本。
附图说明
图1为本发明的整体布局示意图；
图2为本发明中上料抓手2的结构示意图；
图3为图2的右视图；
图4为图2的左视图；
图5为本发明中机器人1与上料抓手2连接在一起的局部放大图；
图6为本发明中上料抓手2的立体结构示意图；
图7为本发明中分层机构23使用弹簧缓冲结构的示意图；
图8为本发明中分层机构23使用气缸控制缓冲的示意图；
图9为本发明中防滑胶垫236的结构示意图；
图10为本发明中第二分层固定板的一个实施例结构示意图；
图11为本发明中第一分层固定板231的一个实施例结构示意图。
附图标记如下：
1、机器人，2、上料抓手，21、夹持叉齿，211、上叉齿，212、下叉齿，22、驱动装置，221、上叉齿伺服驱动装置，222、下叉齿伺服驱动装置，223、分层机构伺服驱动装置，23、分层机构，231、第一分层固定板，2311、弧形限位孔，232、支撑板，233、分层板，234、导杆，235、直线轴承，236、防滑胶垫，237、分层二板，238、气缸，24、导轨安装板，25、挡料杆，26、法兰板，3、纸张堆输送线体，4、印刷机。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1至图11，一种纸张机器人自动上料工作站，包括控制系统和机器人1，所述机器人1上可拆卸设置有上料抓手2并带动上料抓手2运动，所述机器人1的一侧设置有纸张堆输送线体3，相邻的另一侧设置有印刷机4，所述机器人1与控制系统相通讯并在控制系统的控制下抓取纸张堆并放入印刷机4；
其中，所述上料抓手2包括：
夹持叉齿21，用于抓取纸张，包括上叉齿211和下叉齿212，所述上叉齿211和下叉齿212之间形成夹持腔，所述上叉齿211下端滑动设置有用于将纸张堆分层的分层机构23，所述分层机构23在夹持腔内动作并配合夹持腔的变化实现相应的动作姿态；以及
驱动装置22，与控制系统相通讯，用于驱动所述夹持叉齿21以控制夹持腔的大小来适应抓取的纸张堆高度的变化。
具体实施时，所述控制系统采用PLC系统控制。
具体实施时，所述下叉齿212两侧边分别设置有挡料杆25。
具体实施时，所述驱动装置22包括用于驱动上叉齿211的上叉齿伺服驱动装置221、用于驱动下叉齿212的下叉齿伺服驱动装置222和用于驱动分层机构23的分层机构伺服驱动装置223，所述上叉齿伺服驱动装置221和下叉齿伺服驱动装置222分别设置在导轨安装板24的一侧，所述导轨安装板24的另一侧设置有与上叉齿伺服驱动装置221、下叉齿伺服驱动装置222对应的第一导轨，所述第一导轨上部滑动设置有上叉齿211，所述第一导轨234下部滑动设置有下叉齿212，上叉齿伺服驱动装置221和下叉齿伺服驱动装置222的驱动轨道保持一致，上叉齿211与下叉齿212的运动轨道都在第一导轨上，保证的夹持的一致性与稳定性，所述分层机构伺服驱动装置223设置在上叉齿211的下端并在上叉齿211靠近导轨安装板24的一侧。进一步地，导轨安装板24的外侧还设置有法兰板26，通过法兰板26可拆卸安装在机器人1上，机器人1上设置有对应驱动法兰板26的装置，能够实现对上料抓手2的180°翻转放料。
具体实施时，所述上叉齿211下端设置有第二导轨，所述第二导轨上通过滑台滑动设置有分层机构23，所述分层机构23包括与滑台连接在一起的分层固定板和设置在分层固定板另一端的防滑胶垫236。进一步地，如图9所示，所述防滑胶垫236上均布设置有若干凸点，用以增加摩擦力，所述凸点可以设置有方型结构，呈矩形阵列排布，用以进一步地增大摩擦力与更好的分层。
作为本发明中使用弹簧来缓冲的一个实施例，如图7、图10和图11所示，所述分层固定板包括第一分层固定板231和第二分层固定板，所述第一分层固定板231的一端连接在滑台上，所述第二分层固定板中部与第一分层固定板231可转动连接在一起，所述第二分层固定板的另一端设置有防滑胶垫236，所述第一分层固定板231上还设置有弧形限位孔2311，所述第二分层固定板上与防滑胶垫236相对的一端设置有与弧形限位孔2311适配的通孔，所述通孔通过螺栓结构与弧形限位孔2311卡接在一起以使第二分层固定板沿弧形限位孔2311限位转动，防止分层机构23的过度翻转，所述第二分层固定板包括支撑板232和分层板233，所述支撑板232与第一分层固定板231可转动连接在一起，进一步地，所述支撑板232的另一端设置有与分层板233，所述分层板233的外端设置有防滑胶垫236，所述分层板233上均布设置有导杆234，并通过设置在导杆234上的直线轴承235进行限位，所述导杆234穿过分层板233并在外端设置有与分层板233平行的分层二板237，所述分层二板237与分层板233之间设置有与导杆234对应的弹簧(图示未画出)，所述弹簧套设在导杆234上，所述分层二板237的外端设置有防滑胶垫236。进一步地，所述直线轴承235和导杆234可以设置为四个。弹簧的设置，实现缓冲功能，提高稳定性，利用柔性接触来代替刚性接触，避免了对于纸张的损伤。
作为本发明中使用气缸238来缓冲的一个实施例，如图8所示，与上一个实施例不同的是，所述分层固定板包括第一分层固定板231和第二分层固定板，所述第一分层固定板231的一端连接在滑台上，所述第一分层固定板231的另一端设置有气缸238，所述气缸238的另一端设置有第二分层固定板，所述第二分层固定板的另一端设置有防滑胶垫236，所述气缸238电性连接控制系统。实现缓冲功能，提高稳定性，利用柔性接触来代替刚性接触，避免了对于纸张的损伤。
在上述技术方案中，所述纸张堆输送线体3末端设置有光电传感器，所述纸张堆输送线体3上方还设置有测距传感器，所述光电传感器和测距传感器分别与控制系统相通讯，控制系统采集到信号后作出相应的控制指令。
在上述技术方案中，分层机构23在驱动装置22的驱动下，可以前后移动，能根据需要厚度对纸堆分层，上叉齿211由伺服单独驱动，在叉取纸张到位后向下运动，将纸张夹紧，下叉齿212由伺服单独驱动，在机器人1完成纸张叉取时与上叉齿211联动，向上夹紧，翻转180°放料时，下叉齿212位于纸张上方，此时下叉齿212向上运动松开纸张，完成纸张上料。挡料杆25安装在下叉齿212上，机器人1在叉取大幅面纸张翻转180°时，由于纸张较重，直接靠上下叉齿212的夹紧力水平翻转需要较大夹持力，纸张可能会因过渡挤压变形损坏；因而翻转时需要通过机器人1姿态变换让机器人1手抓向上与地面垂直，让纸张侧面落在挡料杆25上保持纸张齐整完成翻转动作。挡料杆25位置可根据纸张规格手动调节，也可以用伺服驱动调节。
同时，纸张上料机器人1手抓的分层机构23安装在上叉齿211上，位于上叉齿211与下叉齿212中间，此种结构利于纸张的翻转上料。本机构利用摩擦力来进行纸张分层，更有利于保护纸张的完整性。机器人1在对纸堆叉取时，分层结构移动到上叉齿211最前端，机器人1带动手抓继续向前，分层结构防滑胶垫236与纸堆侧面接触，当两者的接触压力达到一定程度时，弹簧被压缩向后，机器人1手抓上抬，纸堆被分开，侧面出现缝隙，此时分层结构后退，手抓向前，下叉齿212叉入到纸堆缝隙中，抓手继续向前到一定位置，上叉齿211夹紧，完成纸张叉取动作。此种结构有效避免了叉齿直接插入纸堆侧面或硬挤压分层带来的纸张损伤。
本发明的工作流程为：前端纸张堆输送线体3将原纸纸堆输送至线体末端机器人1上料位，通过线体末端的光电传感器保证纸张堆每次停留在相同位置，通过线体上方的测距传感器，将数据传送给PLC控制系统，PLC控制系统通过计算将纸堆分为几个适合机器人1抓取的高度等份，机器人1按照指定高度将纸堆进行分层抓取，机器人1可直接将抓取的纸张放入印刷机4或辅助设备，也可将抓取的纸张翻转180°，再放置在印刷机4或辅助设备上料位，如此循环。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种纸张机器人自动上料工作站，其特征在于，包括控制系统和机器人(1)，所述机器人(1)上可拆卸设置有上料抓手(2)并带动上料抓手(2)运动，所述机器人(1)的一侧设置有纸张堆输送线体(3)，相邻的另一侧设置有印刷机(4)，所述机器人(1)与控制系统相通讯并在控制系统的控制下抓取纸张堆并放入印刷机(4)；
其中，所述上料抓手(2)包括：
夹持叉齿(21)，用于抓取纸张，包括上叉齿(211)和下叉齿(212)，所述上叉齿(211)和下叉齿(212)之间形成夹持腔，所述上叉齿(211)下端滑动设置有用于将纸张堆分层的分层机构(23)，所述分层机构(23)在夹持腔内动作并配合夹持腔的变化实现相应的动作姿态；以及
驱动装置(22)，与控制系统相通讯，用于驱动所述夹持叉齿(21)以控制夹持腔的大小来适应抓取的纸张堆高度的变化。
2.根据权利要求1所述的一种纸张机器人自动上料工作站，其特征在于：所述控制系统采用PLC系统控制。
3.根据权利要求1所述的一种纸张机器人自动上料工作站，其特征在于：所述下叉齿(212)两侧边分别设置有挡料杆(25)。
4.根据权利要求1所述的一种纸张机器人自动上料工作站，其特征在于：所述驱动装置(22)包括用于驱动上叉齿(211)的上叉齿伺服驱动装置(221)、用于驱动下叉齿(212)的下叉齿伺服驱动装置(222)和用于驱动分层机构(23)的分层机构伺服驱动装置(223)，所述上叉齿伺服驱动装置(221)和下叉齿伺服驱动装置(222)分别设置在导轨安装板(24)的一侧，所述导轨安装板(24)的另一侧设置有与上叉齿伺服驱动装置(221)、下叉齿伺服驱动装置(222)对应的第一导轨，所述第一导轨上部滑动设置有上叉齿(211)，所述第一导轨下部滑动设置有下叉齿(212)，所述分层机构伺服驱动装置(223)设置在上叉齿(211)的下端并在上叉齿(211)靠近导轨安装板(24)的一侧。
5.根据权利要求1或4所述的一种纸张机器人自动上料工作站，其特征在于：所述上叉齿(211)下端设置有第二导轨，所述第二导轨上通过滑台滑动设置有分层机构(23)，所述分层机构(23)包括与滑台连接在一起的分层固定板和设置在分层固定板另一端的防滑胶垫(236)。
6.根据权利要求5所述的一种纸张机器人自动上料工作站，其特征在于：所述分层固定板包括第一分层固定板(231)和第二分层固定板，所述第一分层固定板(231)的一端连接在滑台上，所述第二分层固定板中部与第一分层固定板(231)可转动连接在一起，所述第二分层固定板的另一端设置有防滑胶垫(236)。
7.根据权利要求6所述的一种纸张机器人自动上料工作站，其特征在于：所述第一分层固定板(231)上还设置有弧形限位孔(2331)，所述第二分层固定板上与防滑胶垫(236)相对的一端设置有与弧形限位孔(2331)适配的通孔，所述通孔通过螺栓结构与弧形限位孔(2331)卡接在一起以使第二分层固定板沿弧形限位孔(2331)限位转动。
8.根据权利要求7所述的一种纸张机器人自动上料工作站，其特征在于：所述第二分层固定板包括支撑板(232)和分层板(233)，所述支撑板(232)与第一分层固定板(231)可转动连接在一起，所述支撑板(232)的另一端设置有与分层板(233)，所述分层板(233)的外端设置有防滑胶垫(236)，所述分层板(233)上均布设置有导杆(234)，并通过设置在导杆(234)上的直线轴承(235)进行限位，所述导杆(234)穿过分层板(233)并在外端设置有与分层板(233)平行的分层二板(237)，所述分层二板(237)与分层板(233)之间设置有与导杆(234)对应的弹簧，所述弹簧套设在导杆(234)上，所述分层二板(237)的外端设置有防滑胶垫(236)。
9.根据权利要求5所述的一种纸张机器人自动上料工作站，其特征在于：所述分层固定板包括第一分层固定板(231)和第二分层固定板，所述第一分层固定板(231)的一端连接在滑台上，所述第一分层固定板(231)的另一端设置有气缸(238)，所述气缸(238)的另一端设置有第二分层固定板，所述第二分层固定板的另一端设置有防滑胶垫(236)，所述气缸(238)电性连接控制系统。
10.根据权利要求1所述的一种纸张机器人自动上料工作站，其特征在于：所述纸张堆输送线体(3)末端设置有光电传感器，所述纸张堆输送线体(3)上方还设置有测距传感器，所述光电传感器和测距传感器分别与控制系统相通讯。
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