CN111348281B - 一种钢卷自动拆捆装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及带钢生产技术领域，具体涉及一种钢卷自动拆捆装置及方法。包括机械臂与拆捆机头，机械臂安装在拆捆工位的地基上，拆捆机头固接在机械臂上；拆捆机头包括支架、缓冲机构、剪切机构、触发式测距机构、激光位移传感器与夹持机构，缓冲机构与支架相连，剪切机构、触发式测距机构、激光位移传感器与夹持机构固接在支架的底部，激光位移传感器与夹持机构位于剪切机构的前方，触发式测距机构位于剪切机构的后方，支架顶部与机械臂相连；还包括控制器，机械臂与拆捆机头均通过信号线与控制器相连。实现高成功率、高效、安全的切断捆扎钢卷的钢带，并将剪断的捆扎带转运至捆扎带回收位置，实现自动化作业。

Description

一种钢卷自动拆捆装置及方法

技术领域

本发明涉及带钢生产技术领域，具体涉及一种钢卷自动拆捆装置及方法。

背景技术

在带钢生产过程中，在某些工序前需要拆除钢卷表面的捆扎钢带。目前国内多数钢企采用的是人工拆捆，使用特殊的增力剪刀人工将捆扎带铲起并剪断，该方法生产效率低且存在安全风险。

少数大型企业采用了自动拆捆装置，拆捆方式主要是先使用楔形工具将钢带铲起，然后通过剪切或冲裁方式将钢带剪断。CN201410023321“一种钢带拆捆机”、CN201720460036“钢带拆捆机头及钢带拆捆移动装置”、CN201821951157“钢带自动拆捆装置”，上述专利公开的拆捆方法中的一个必备工序均是用楔形工具将钢带铲起，但由于打捆时打捆带具有较大的张紧力(超过10000N)，使得打捆带紧贴在钢卷的外表面上，不能保证打捆带被顺利铲起，导致拆捆成功率低、降低了生产效率、增加了生产成本。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种钢卷自动拆捆装置及方法，实现高成功率、高效、安全的切断捆扎钢卷的钢带，并将剪断的捆扎带转运至捆扎带回收位置，实现自动化作业。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种钢卷自动拆捆装置，包括机械臂与拆捆机头，机械臂安装在拆捆工位的地基上，拆捆机头固接在机械臂上；所述拆捆机头包括支架、缓冲机构、剪切机构、触发式测距机构、激光位移传感器与夹持机构，缓冲机构与支架相连，剪切机构、触发式测距机构、激光位移传感器与夹持机构固接在支架的底部，激光位移传感器与夹持机构位于剪切机构的前方，触发式测距机构位于剪切机构的后方，支架顶部与机械臂相连；还包括控制器，机械臂、剪切机构、触发式测距机构、激光位移传感器与夹持机构均通过信号线与控制器相连。

还包括保护壳，所述保护壳罩在剪切机构、触发式测距机构、激光位移传感器与夹持机构外部，保护壳顶部通过缓冲机构与支架相连。

所述支架由圆法兰、上连接管、中间板、下连接管、下板自上而下依次固接而成；圆法兰与机械臂相连，中间板与缓冲机构相连，下板与剪切机构相连。

所述缓冲机构包括螺杆、弹簧与自锁螺母，螺杆为弹簧的内导柱，缓冲机构的两端分别与支架、保护壳相连。

所述剪切机构包括上连接板、滚珠丝杠直线模组、下连接板、电机、圆盘锯片与后导轮；上连接板与支架相连，滚珠丝杠直线模组固接在上连接板的底部，下连接板固接在滚珠丝杠直线模组底部，电机与后导轮固接在下连接板上，电机与圆盘锯片相连，并带动其转动。

所述滚珠丝杠直线模组包括底座、滑块、导轨、丝杠、丝杠螺母与伺服电机；导轨与伺服电机固接在底座上，滑块与导轨滑动相连，丝杆螺母、下连接板与滑块相连，丝杆螺母与丝杆啮合；伺服电机与丝杆相连，并带动其转动，进而带动滑块及圆盘锯片沿导轨滑动。

所述后导轮包括导柱、轮轴、导轮与薄螺母；导柱一端通过两个薄螺母安装在下连接板上，通过调整薄螺母调整导柱的高度，导轮通过轮轴安装在导柱的另一端。

还包括保护罩，保护罩罩在圆盘锯片外部，位于圆盘锯片与后导轮之间。

所述夹持机构为气动夹爪，其夹爪设有倾斜凹槽。

一种钢卷自动拆捆方法，具体包括如下步骤：

1)调整后导轮高度，后导轮最低点与圆盘锯片最低点之间的距离即为圆盘锯片的最大切割深度；

2)钢卷到达拆捆工位后，首先通过触发式测距机构的触头接触钢卷外圆周3处位置以及端面2处位置，触头微量回缩后触发微动开关，控制器读取接触点的空间坐标，通过计算确定钢卷外表面实际位置；

3)依据前述钢卷外圆周的空间位置，机械臂带动激光位移传感器沿单一外圆移动，检测出钢卷的收尾位置；机械臂带动激光位移传感器沿收尾位置附近单一母线移动，检测捆扎带和钢卷的精确位置，即切割位置；

4)依据捆扎带实际位置机械臂带动拆捆机头移动，使保护壳两侧边压紧钢带；

5)之后电机带动圆盘锯片开始旋转工作，控制器根据钢带空间位置数据，设置切割进给量，带动剪切机构脱离保护壳单独少量进给，滚珠丝杠直线模组带动锯片移动，切割钢带；

6)控制器通过激光位移传感器检测捆扎带位置数据判断钢带是否被切断，若切断后捆扎带弹起离开钢卷，若没有完全切断捆扎带则通过圆盘锯片进行二次切割直至切断；

7)最后控制器控制夹持机构夹紧，夹爪利用倾斜凹槽结构稳固夹紧切断后弹起的钢带，将已切断的钢带夹至捆扎带回收区。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明包括机械臂与安装在机械臂上的拆捆机头，机械臂可带动拆捆机头进行三维运动，拆捆机头设有剪切机构、触发式测距机构、激光位移传感器与夹持机构，机械臂、剪切机构、触发式测距机构、激光位移传感器与夹持机构均通过信号线与控制器相连。

触发式测距机构与激光位移传感器可精确测量空间位置，实现钢卷和捆扎带位置检测、钢卷收尾位置检测。剪切机构将钢带切断，夹持机构夹紧切断的钢带，机械臂将已切断的钢带夹至捆扎带回收区。无需将钢带铲起，便可完成钢带的切断，切断成功率大幅提高，生产效率大幅提高。

2、整个作业过程实现机械化，无需人工拆捆，全自动作业避免捆扎带弹起伤人，安全性高。

3、剪切作业在钢卷收尾处完成，且设有后导轮，后导轮控制圆盘锯片的高度，以减小钢板表面损伤，只伤及钢卷最外层0.1mm厚尾料，成材率高。

4、本发明还设有缓冲机构，当保护壳侧壁接触钢卷外圆周上的捆扎带时，起到缓冲和压紧捆扎带的作用。

附图说明

图1为本发明立体结构示意图；

图2为本发明拆捆机头立体结构示意图；

图3为本发明拆捆机头内部立体结构示意图；

图4为本发明剪切机构立体结构示意图；

图5为本发明支架立体结构示意图；

图6为本发明夹持机构立体结构示意图；

图7为本发明控制系统结构示意图。

图中：1-机械臂，2-拆捆机头，3-支架，4-保护壳，5-触发式测距机构，6-缓冲机构，7-上连接板，8-后导轮，9-剪切机构，10-夹持机构，11-激光位移传感器，12-滚珠丝杠直线模组，16-微动开关，17-底座，18-滑块，19-导轨，20-后板，21-丝杠，22-薄螺母，23-导柱，24-轮轴，25-导轮，26-薄螺母，27-保护罩，28-圆盘锯片，29-圆螺母，30-止动垫片，31-圆法兰，32-上连接管，33-中间板，34-下连接管，35-下板，36-电机，37-下连接板，38-丝杠螺母，39-电机板，40-伺服电机，41-气缸，42-夹爪，43-连杆机构，61-螺杆，62-弹簧，63-自锁螺母。

具体实施方式

实施例：

下面结合附图对本发明的具体实施方式进一步说明：

如图1～6所示，一种钢卷自动拆捆装置，包括机械臂1和拆捆机头2。机械臂1安装在拆捆工位的地基上，带动拆捆机头2实现钢卷位置检测、钢卷收尾位置检测、捆扎带位置检测和捆扎带切断。机械臂1为现有产品，可采用KR-210-R3100六轴机械臂，工业机械臂是拟人手臂、手腕和手功能的机械电子装置，机械臂1内设控制器，它可把任一物件或工具按空间位姿(位置和姿态)的时变要求进行移动，从而完成某一工业生产的作业要求。

拆捆机头2通过支架3上部的圆法兰31连接在机械臂1的末端。主要包括支架3、保护壳4、缓冲机构6(导向螺杆61、弹簧62、自锁螺母63)、剪切机构9、触发式测距机构5、激光位移传感器11和夹持机构10。激光位移传感器11为现有产品，选用OD Precision型激光位移传感器。

支架3为一个焊接组件，依次焊接有圆法兰31、上连接管32、中间板33、下连接管34和下板35，圆法兰31上沿圆周方向均布12个通孔，用于与机械臂1末端的连接；中间板33上矩形分布4个通孔，用于安装缓冲机构6；下板35上矩形分布4个螺纹孔，用于安装上连接板7。

保护壳4为5个面的方形壳体，是剪切机构9、触发式测距机构5、激光位移传感器11和夹持机构10的保护罩，下面开口，开口面对面设置4个通孔，与中间板的4个孔对应，用于安装缓冲机构6。

缓冲机构6共4组，包括螺杆13、弹簧14和自锁螺母15，螺杆13为弹簧14的内导柱，缓冲机构6设置在支架3的中间板33和保护壳4上表面之间，保护壳4侧壁接触捆扎带时起到缓冲和压紧捆扎带的作用。

剪切机构9安装在支架3的下表面上，主要包括上连接板7、滚珠丝杠直线模组12、下连接板37、伺服电机40、圆盘锯片28、圆螺母29、止动垫片30、后导轮8和保护罩27。滚珠丝杠直线模组12包括底座17、滑块18、导轨19、后板20、丝杠21、丝杠螺母38、电机板39和伺服电机40。下连接板37与滚珠丝杠直线模组12的滑块18相连。电机36安装在下连接板37下表面上。圆盘锯片28安装在电机36的电机轴上，通过圆螺母29和止动垫片30固定。后导轮8主要包括导柱23、轮轴24、导轮25和薄螺母26，通过上下两个薄螺母22与下连接板37相连，并可在上下方向上微调高度。

测距机构包括触发式测距机构5和激光位移传感器11。激光位移传感器11为现有产品，选用OD Precision型激光位移传感器。触发式测距机构5安装在上连接板7的下表面的立板上，平行布置在滑块18一侧，主要包括触头组件和微动开关16。微动开关16为现有产品，选用型号为D2RV-L2G的微动开关。所述多点式激光位移传感器11安装在上连接板7的下表面上，平行布置在滑块18另一侧。

夹持机构10为一种气动夹爪，安装在保护壳4的前侧内壁上，主要包括气缸41、连杆43和带有与钢带剪断弹起后方向平行的倾斜凹槽的夹爪42。当钢带被圆盘锯片28切断后，钢带因自身弹性会向上弹起，夹持机构10的夹爪42夹住钢带，机械臂1带动拆捆机头2移至钢带回收处。

如图7所示，本发明还包括控制器，控制器采用可编程控制器PLC，机械臂1、剪切机构9、圆盘锯片电机36、剪切机构9、滚珠丝杠模组12、伺服电机40、触发式测距机构5、激光位移传感器11、夹持机构10气缸的电磁阀均通过信号线与PLC相连。

如图1-7所示，一种钢卷自动拆捆方法，钢卷到达拆捆工位后，首先机械臂1带动拆捆机头2移动，通过拆捆机头2上的触发式测距机构5接触钢卷外圆周3处位置以及端面2个位置，触头微量回缩后触发微动开关16，此时PLC读取接触点的空间坐标，通过计算确定钢卷外表面实际位置。依据检测出的钢卷实际位置，机械臂1带动拆捆机头2绕钢卷外圆周运动，通过激光位移传感器11检测出钢卷的收尾位置。机械臂1带动拆捆机头2移至距外圆周合适高度后(约150mm)，沿外圆周母线平移，通过激光位移传感器11检测出捆扎带的实际精确位置。

保护壳4左右两侧面底部为圆弧形，前后两侧面为矩形，通过4组缓冲机构6与支架3相连，根据前述检测到的捆扎带的精确位置，机械臂1带动拆捆机头2移动，使保护壳4两侧面底部压紧捆扎带，同时该结构保证了圆盘锯片28进给时，打捆带保持被压紧。之后圆盘锯片28开始旋转工作，PLC根据钢带空间数据，设置切割进给量。所述圆盘锯片28通过滚珠丝杠直线模组12驱动向左移动完成一次锯切作业，并通过后导轮8在作业时控制圆盘锯片28的高度，以减小钢板表面损伤。后导轮8的最低点与圆盘锯片28的最低点之差为切割最大深度，切割深度为钢带厚度加上0.1mm，后导轮8控制圆盘锯片28的高度，以减小钢板表面损伤，只伤及钢卷最外层0.1mm厚尾料，成材率高。

通过多点式激光位移传感器11检测钢带是否被切断，若切断失败则圆盘锯片28通过滚珠丝杠直线模组12驱动向右移动再次完成锯切作业，直至钢带被切断。

夹持机构10为一种气动夹爪，安装在保护壳4的前侧内壁上，主要包括气缸41、连杆43和带有与钢带剪断后方向平行的倾斜凹槽的夹爪42。当钢带被圆盘锯片28切断后，钢带因自身弹性会向上弹起，夹持机构10的夹爪42夹住钢带，机械臂1带动拆捆机头2移至钢带回收处。整个过程完成后，装置复位，准备下一次作业。

本发明实现高成功率、高效、安全的切断捆扎钢卷的钢带，并将剪断的捆扎带转运至捆扎带回收位置，实现自动化作业。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种钢卷自动拆捆方法，其特征在于，

所用装置，包括机械臂与拆捆机头，机械臂安装在拆捆工位的地基上，拆捆机头固接在机械臂上；

所述拆捆机头包括支架、缓冲机构、剪切机构、触发式测距机构、激光位移传感器与夹持机构，缓冲机构与支架相连，剪切机构、触发式测距机构、激光位移传感器与夹持机构固接在支架的底部，激光位移传感器与夹持机构位于剪切机构的前方，触发式测距机构位于剪切机构的后方，支架顶部与机械臂相连；还包括控制器，机械臂、剪切机构、触发式测距机构、激光位移传感器与夹持机构均通过信号线与控制器相连；

还包括保护壳，所述保护壳罩在剪切机构、触发式测距机构、激光位移传感器与夹持机构外部，保护壳顶部通过缓冲机构与支架相连；

所述支架由圆法兰、上连接管、中间板、下连接管、下板自上而下依次固接而成；圆法兰与机械臂相连，中间板与缓冲机构相连，下板与剪切机构相连；支架穿过保护壳上方的方孔，支架与保护壳之间可以相对移动；

所述缓冲机构包括螺杆、弹簧与自锁螺母，螺杆为弹簧的内导柱，缓冲机构的两端分别与支架、保护壳相连；

所述剪切机构包括上连接板、滚珠丝杠直线模组、下连接板、电机、圆盘锯片与后导轮；上连接板与支架相连，滚珠丝杠直线模组固接在上连接板的底部，下连接板固接在滚珠丝杠直线模组底部，电机与后导轮固接在下连接板上，电机与圆盘锯片相连，并带动其转动；

所述滚珠丝杠直线模组包括底座、滑块、导轨、丝杠、丝杠螺母与伺服电机；导轨与伺服电机固接在底座上，滑块与导轨滑动相连，丝杆螺母、下连接板与滑块相连，丝杆螺母与丝杆啮合；伺服电机与丝杆相连，并带动其转动，进而带动滑块及圆盘锯片沿导轨滑动；

所述后导轮包括导柱、轮轴、导轮与薄螺母；导柱一端通过两个薄螺母安装在下连接板上，通过调整薄螺母调整导柱的高度，导轮通过轮轴安装在导柱的另一端；

还包括保护罩，保护罩罩在圆盘锯片外部，位于圆盘锯片与后导轮之间；

所述夹持机构为气动夹爪，其夹爪设有倾斜凹槽；

具体包括如下步骤：

1)调整后导轮高度，后导轮最低点与圆盘锯片最低点之间的距离即为圆盘锯片的最大切割深度；

2)钢卷到达拆捆工位后，首先通过触发式测距机构的触头接触钢卷外圆周3处位置以及端面2处位置，触头微量回缩后触发微动开关，控制器读取接触点的空间坐标，通过计算确定钢卷外表面实际位置；

3)依据前述钢卷外圆周的空间位置，机械臂带动激光位移传感器沿单一外圆移动，检测出钢卷的收尾位置；机械臂带动激光位移传感器沿收尾位置附近单一母线移动，检测捆扎带和钢卷的精确位置，即切割位置；

4)依据捆扎带实际位置机械臂带动拆捆机头移动，使保护壳两侧边压紧钢带；

5)之后电机带动圆盘锯片开始旋转工作，控制器根据钢带空间位置数据，设置切割进给量，带动剪切机构脱离保护壳单独少量进给，滚珠丝杠直线模组带动锯片移动，切割钢带；

6)控制器通过激光位移传感器检测捆扎带位置数据判断钢带是否被切断，若切断后捆扎带弹起离开钢卷，若没有完全切断捆扎带则通过圆盘锯片进行二次切割直至切断；

7)最后控制器控制夹持机构夹紧，夹爪利用倾斜凹槽结构稳固夹紧切断后弹起的钢带，将已切断的钢带夹至捆扎带回收区。