CN109367943B - 一种机器人手持式钢坯贴标装置、系统以及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机器人手持式钢坯贴标装置、系统以及方法，该机器人手持式钢坯贴标装置，与六轴机器人配合使用，其特征在于，包括：机架，与六轴机器人的第六轴固定连接；真空吸附部，包含真空发生器、真空管、真空腔体，真空发生器设置在机架的内部，真空管的一端与真空发生器相连通且另一端延伸到机架的外部，真空腔体上设置有多个贯穿孔，真空腔体与真空管的另一端相连通；以及推进部，包含气缸固定板、气缸、气缸活塞杆连接板，气缸固定板设置在机架的内部，气缸的一端固定在气缸固定板上且另一端延伸到机架的外部，气缸活塞杆连接板固定连接在气缸的另一端，并且气缸活塞杆连接板与真空腔体之间通过至少一组弹性构件相连接。

Description

一种机器人手持式钢坯贴标装置、系统以及方法

技术领域

本发明涉及机械自动化领域，具体涉及一种机器人手持式钢坯贴标装置、系统以及方法。

背景技术

随着社会的进步与科技的迅猛发展，钢铁行业对机械自动化的需求越来越强烈，由人工进行操作的传统的钢坯贴标模式，存在工作效率低的问题，而且钢厂环境温度高、噪音大、粉尘多，造成工人的劳动强度大、身体损伤。因此，这种人工操作方式已越来越不适应时代发展的需求。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种机器人手持式钢坯贴标装置、系统以及方法，实现自动化贴标。

本发明提供的机器人手持式钢坯贴标装置，与六轴机器人配合使用，具有这样的特征，包括：机架，与六轴机器人的第六轴固定连接；真空吸附部，包含真空发生器、真空管、真空腔体，真空发生器设置在机架的内部，真空管的一端与真空发生器相连通且另一端延伸到机架的外部，真空腔体上设置有多个贯穿孔，真空腔体与真空管的另一端相连通；以及推进部，包含气缸固定板、气缸、气缸活塞杆连接板，气缸固定板设置在机架的内部，气缸的一端固定在气缸固定板上且另一端延伸到机架的外部，气缸活塞杆连接板固定连接在气缸的另一端，并且气缸活塞杆连接板与真空腔体之间通过至少一组弹性构件相连接。

在本发明提供的机器人手持式钢坯贴标装置中，还可以具有这样的特征：其中，真空腔体由真空盘以及盖合在真空盘的端口的盖板构成，多个贯穿孔设置在真空盘的底部。

在本发明提供的机器人手持式钢坯贴标装置中，还可以具有这样的特征：其中，真空盘的底部的外表面包覆有隔热布，真空盘的外侧面还套设有夹布罩。

在本发明提供的机器人手持式钢坯贴标装置中，还可以具有这样的特征：其中，真空盘的侧壁开设有与真空盘的底部相平行的销轴通孔，一销轴贯穿销轴通孔与夹布罩固定连接。

在本发明提供的机器人手持式钢坯贴标装置中，还可以具有这样的特征：其中，真空盘上固定有L型连接板，L型连接板上固定安装有弹簧卡第一部分，夹布罩的外侧面固定安装有弹簧卡第二部分，夹布罩通过弹簧卡第二部分与弹簧卡第一部分相卡合，从而与真空盘相固定。

在本发明提供的机器人手持式钢坯贴标装置中，还可以具有这样的特征：其中，气缸固定板以及气缸活塞杆连接板的中部位置处均设有真空管通孔，真空管的另一端依次贯穿气缸固定板以及气缸活塞杆连接板上的真空管通孔。

在本发明提供的机器人手持式钢坯贴标装置中，还可以具有这样的特征：其中，真空吸附部还包含设置在真空腔体与真空发生器之间的数字式压力表。

本发明还提供一种自动贴标方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，六轴机器人根据第一旋转指令带动机器人手持式钢坯贴标装置旋转到取标签位置；步骤2，真空吸附部根据吸附指令吸取标签；步骤3，标签被吸取后，六轴机器人根据第二旋转指令带动机器人手持式钢坯贴标装置旋转到面向贴标位置；步骤4，气缸根据推进指令推动气缸活塞杆连接板向贴标位置移动实现贴标；步骤5，贴标完成后，六轴机器人根据第三旋转指令带动手持式钢坯贴标装置复位。

在本发明提供的自动贴标方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤3中标签被吸取的判定规则为：真空腔体内的气压变小，则判定为标签被吸取。

本发明还提供一种自动贴标管理系统，其特征在于，用于指令上述的机器人手持式钢坯贴标装置工作，包括：用于存储计算机程序指令的存储模块、用于执行计算机程序指令的处理模块以及用于指令信号传输的信号传输模块，其中，当计算机程序指令被处理模块执行时，触发上述的自动贴标方法进行。

本发明的作用与效果：

本发明的机器人手持式钢坯贴标装置中，真空吸附部包含真空发生器、真空管、真空腔体，真空吸附部通过抽真空可以实现吸取标签，推进部包含气缸固定板、气缸、气缸活塞杆连接板，推进部通过控制气缸工作产生推动力，从而实现将吸取的标签贴附在钢坯上，并且气缸活塞杆连接板与真空腔体之间通过弹性构件相连接。本发明的机器人手持式钢坯贴标装置实现了贴标工作的自动化，有助于降低生产成本、提高贴标生产效率，也免去了传统人工贴标对工人造成的身体损伤。

附图说明

图1是本发明的实施例中机器人手持式钢坯贴标装置的结构示意图；

图2是图1中D-D截面剖视图的下端部分；

图3是图2中Z处的局部放大图；

图4是本发明的实施例中机器人手持式钢坯贴标装置的下端部分的结构示意图；

图5是图4在F-F截面的剖视图；

图6是图4在E-E截面的剖视图；

图7是图4在A-A截面的剖视图；

图8是图4在C向的仰视图；

图9a、图9b分别是本发明的实施例中真空盘的俯视和侧视的结构示意图；

图10a、图10b分别是本发明的实施例中盖板的俯视和侧视的结构示意图；

图11a、图11b分别是本发明的实施例中夹布罩的俯视和侧视的结构示意图；

图12是本发明的实施例中自动贴标管理系统的框图；

图14是本发明的实施例中真空吸附部的吸附工作原理图；

图13是本发明的实施例中自动贴标方法的流程示意图。

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对本发明一种机器人手持式钢坯贴标装置、系统以及方法具体阐述。

六轴机器人通常可以完成六个自由度的动作，本实施例中提供一种与六轴机器人配合使用的机器人手持式钢坯贴标装置。如图1～2所示，机器人手持式钢坯贴标装置100安装在六轴机器人的第六轴200 上，机器人手持式钢坯贴标装置100包括：机架10、推进部20、真空吸附部30，其中推进部20靠机架10的一端设置，真空吸附部30 与推进部20通过弹性构件相连接。机器人手持式钢坯贴标装置100 可设置为集多种功能一体的钢坯贴标装置，例如，如图1所示的在机架10的另一端还设置有用于钢坯除磷的部件1，这样的机器人手持式钢坯贴标装置100可以实现贴标前的对钢坯的除磷，除磷后的钢坯使得贴标更加牢固。但并不以此为限制，在其他实施例中，也可以在机架另一端设置为其他功能部件，比如抛光部件、超声波清洁部件等。

以下对本实施例中机器人手持式钢坯贴标装置100的下端部分作详细阐述:

机架10为刚性箱体，如图2所示，机架10通过螺栓13与连接侧板11固定连接，连接侧板11通过螺钉12与六轴机器人的第六轴 200固定连接，从而将机器人手持式钢坯贴标装置100安装在六轴机器人的第六轴200上。

真空吸附部30通过抽真空来吸取标签。如图2～3所示，真空吸附部30包含真空发生器31、真空管32、真空腔体33、隔热布34、数字式压力表(图中未示)、夹布罩35。推进部20通过气缸的推进运动实现贴标签。推进部20包含气缸固定板21、气缸22、气缸活塞杆连接板23、弹性构件24。

如图4～5所示，气缸固定板21设置在机架10的内部，气缸固定板21的四周侧面设置有多个螺钉孔并通过多个螺钉201固定在机架 10上。气缸固定板21具有用于安装气缸22的安装连接孔213，通过这些安装连接孔及螺栓实现气缸22牢牢固定在气缸固定板21上。气缸固定板21上还设有供真空管32通过的真空管通孔214以及防止气缸22做往复运动时产生干涉而预留的通孔211、212。

在本实施例中，气缸22为薄型带导杆气缸。如图2～3所示，气缸22的上端固定在气缸固定板21上，下端延伸到机架10的外部。

气缸活塞杆连接板23固定连接在气缸22的下端。如图4、6所示，气缸活塞杆连接板23上设置有两个真空管通孔231、四个弹性构件连接孔232以及4个沉头孔233。真空管通孔231用于供真空管 32通过。弹性构件连接孔232用于连接弹性构件24。沉头孔233用于同气缸22相连接。

如图2所示，真空发生器31设置在机架10的内部。两个真空管32的上端与真空发生器31相连通，真空管32的下端延伸到机架10 的外部。并且两个真空管32的位置分别设置在气缸22的两侧，真空管32穿过气缸固定板21上的真空管通孔214以及气缸活塞杆连接板 23上的真空管通孔231而设置，真空管通孔214、231对真空管32 起到了限位及支撑作用。

如图2～3所示，真空腔体33通过四组弹性构件24与气缸活塞杆连接板23相连接。每组弹性构件24包括弹簧螺柱241以及套设在弹簧螺柱241上的圆线螺旋弹簧242，保证弹性的同时还保证必要的支撑强度。圆线螺旋弹簧242的原长为33mm，使得在自然不受力状态下，气缸活塞杆连接板23与真空腔体33两者距离(如图4中所示的 h)为33mm，这样的距离设置在弹性构件24变形后产生的弹力能够更好地适应于贴标签所需的力度。

真空腔体33内部与两个真空管32连通。在本实施例中，真空腔体33由真空盘331以及盖合在真空盘331的端口的盖板332组成。数字式压力表设置再真空发生器与真空腔体之间。

如图13所示，在真空吸附部30中真空发生器31与真空腔体33 分别连接于同一储气容器，并且由同一电磁阀(图中未示意)控制，电磁阀控制A路模式与B路模式不同时进行，即A路得电时，B路断电；B路得电时，A路断电。当A路得电时，真空发生器31，工作使得真空腔体33内部产生负压，进而可以吸取标签，在数字式压力表感应到压力变小时，则表明已吸附标签。B路得电时，标签脱离真空腔体33吸附于钢坯上，B得电后，气体进入真空腔体33以冷却真空腔体33，此时数字式压力表感应到压力变大。

如图9所示，真空盘331呈方碗状，真空盘331的内部空间包括盖板槽331e以及真空室331f，底部具有多个贯穿孔331b，当底部有标签存在且真空发生器31工作时，使得真空室331f内产生负压。真空盘331的上表面设有四个弹性构件连接孔331a，用于与弹性构件 24相连接。真空盘331的上表面还设有用于安装L型连接板36的连接孔331c。真空盘331在与设置连接孔331c的相对侧壁开设有与真空盘331的底部相平行的销轴通孔331d。真空盘331在盖板槽331e 上开设有用于安装盖板332的连接孔331g。

如图10所示，盖板332的形状与真空盘331的盖板槽331e的形状相匹配。盖板332上设置有多个沉头孔332b，如图7所示，盖板 332通过沉头孔332b和螺栓实现与真空盘331的固定。盖板332上还设置有与真空管32相配合的真空管安装孔332a。

如图3所示，真空盘331的底部的外表面包覆有隔热布34，隔热布34为陶瓷纤维布、玻璃纤维布、石棉布中任意一种。在真空盘 331的外侧面还套设有夹布罩35，使得隔热布34稳固的夹在真空盘 331与夹布罩35之间不会轻易移动。

如图11所示，夹布罩35由方框351和两个夹布边352构成。两个夹布边352从方框351的相对两边向内侧延伸。方框351上设置有销轴通孔351a和螺栓孔351b。如图3所示，L型连接板36安装在真空盘331上，弹簧卡37的第一部分371安装在L型连接板36上，弹簧卡37的第二部分372通过螺栓孔351b与螺钉安装在夹布罩35上，夹布罩35与真空盘331在该侧边通过弹簧卡37卡合固定。销轴38 穿过真空盘331的销轴通孔331d以及夹布罩35上的销轴通孔351a，在该侧边实现固定连接。如上述，夹布罩35与真空盘331在相对的两侧分别为卡合固定和销轴固定，卡合固定方便拆卸，销轴固定保证两者连接牢固，本实施例将两种方式相结合，相较于单纯的卡合方式这样的方式连接更牢固，相较于单纯的销轴方式，这样结构更简单、也简化了拆装步骤。

在本实施例中机器人手持式钢坯贴标装置100以及六轴机器人 400由自动贴标管理系统500指令工作。如图12所示，自动贴标管理系统500包括：存储模块501、处理模块502、信号传输模块503 以及若干个信号接口504。

存储模块501存储有计算机程序指令，包括带动机器人手持式钢坯贴标装置旋转到取标签位置的第一旋转指令、带动机器人手持式钢坯贴标装置旋转到面向贴标位置的第二旋转指令、带动机器人手持式钢坯贴标装置复位的第三旋转指令、推进指令、吸附指令。

处理模块502分析、处理、判断各类反馈信号以及执行计算机程序指令。

信号传输模块503和信号接口504用于发送指令信号以及接收反馈信号。

若干信号接口分别与六轴机器人400以及机器人手持式钢坯贴标装置100中的真空发生器31、气缸22、数字式压力表相连接。

如图14所示，当计算机程序指令被处理模块执行时，触发六轴机器人400以及机器人手持式钢坯贴标装置100执行以下自动贴标方法：

步骤1：在六轴机器人400以及除磷部件1根据指令对钢坯完成除磷操作后，处理模块502执行第一旋转指令，六轴机器人400根据第一旋转指令带动设置在其一端的机器人手持式钢坯贴标装置100 旋转到取标签位置，同时六轴机器人400向自动贴标管理系统500传输反馈信号。

步骤2：在机器人手持式钢坯贴标装置100旋转到取标签位置后，处理模块502执行吸附指令，真空发生器31根据吸附指令工作并吸取标签，与此同时，真空发生器31向自动贴标管理系统500传输反馈信号。

真空发生器31工作时，使得真空腔体内的气压小于外界的气压，从而使得标签在外部正压、内腔负压的情况下容易吸附到隔热布上。设置在真空腔体与真空发生器之间的数字式压力表。数字式压力表实时向自动贴标管理系统500传输反馈信号。

步骤3：处理模块502根据数字式压力表的反馈信号，判断标签是否被吸取，判定规则为：真空腔体内的气压变小，则判定为标签被吸取。标签被吸取后，处理模块502执行第二旋转指令，六轴机器人 400根据第二旋转指令带动机器人手持式钢坯贴标装置100旋转到面向贴标位置处，同时，六轴机器人400向自动贴标管理系统500传输反馈信号。

步骤4：在机器人手持式钢坯贴标装置100旋转到面向贴标位置处时，处理模块502执行推进指令，气缸22根据推进指令推动气缸活塞杆连接板23向贴标位置移动，气缸活塞杆连接板23压缩弹性构件24，使得弹性构件24压缩变形产生的弹力传递到真空腔体33上，通过隔热布34以一定的作用力柔和的传递给标签而作用在钢坯上，使得标签与钢坯紧紧贴合在一起，在气缸22作用5秒后，真空发生器暂停工作，同时气缸22缩回，标签脱离真空吸附部，牢牢贴附在钢坯上，贴标工作完成。

步骤5：贴标完成后，处理模块502执行第三旋转指令，六轴机器人根据第三旋转指令带动机器人手持式钢坯贴标装置100复位，复位状态为除磷部件1和机器人手持式钢坯贴标装置100处在了初始的位置。

之后，再对上述步骤1～步骤5的操作循环，以实现生产线上数量庞大的钢坯的批量贴标工作。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种机器人手持式钢坯贴标装置，与六轴机器人配合使用，其特征在于，包括：

机架，与所述六轴机器人的第六轴固定连接；

真空吸附部，包含真空发生器、真空管、真空腔体，所述真空发生器设置在所述机架的内部，所述真空管的一端与所述真空发生器相连通且另一端延伸到所述机架的外部，所述真空腔体上设置有多个贯穿孔，所述真空腔体与所述真空管的所述另一端相连通；以及

推进部，包含气缸固定板、气缸、气缸活塞杆连接板，所述气缸固定板设置在所述机架的内部，所述气缸的一端固定在所述气缸固定板上且另一端延伸到所述机架的外部，所述气缸活塞杆连接板固定连接在所述气缸的所述另一端，并且所述气缸活塞杆连接板与所述真空腔体之间通过至少一组弹性构件相连接；

其中，所述真空腔体由真空盘以及盖合在所述真空盘的端口的盖板构成，所述多个贯穿孔设置在所述真空盘的底部；

所述真空盘的底部的外表面包覆有隔热布，所述真空盘的外侧面还套设有夹布罩；

所述真空盘的侧壁开设有与所述真空盘的底部相平行的销轴通孔，一销轴贯穿所述销轴通孔与所述夹布罩固定连接；

所述真空盘上固定有L型连接板，所述L型连接板上固定安装有弹簧卡第一部分，

所述夹布罩的外侧面固定安装有弹簧卡第二部分，所述夹布罩通过所述弹簧卡第二部分与所述弹簧卡第一部分相卡合，从而与所述真空盘相固定。

2.根据权利要求1所述的机器人手持式钢坯贴标装置，其特征在于：

其中，所述气缸固定板以及气缸活塞杆连接板的中部位置处均设有真空管通孔，

所述真空管的所述另一端依次贯穿所述气缸固定板以及气缸活塞杆连接板上的所述真空管通孔。

3.根据权利要求1所述的机器人手持式钢坯贴标装置，其特征在于：

其中，所述真空吸附部还包含设置在所述真空腔体与所述真空发生器之间的数字式压力表。