CN111844108B - 一种与六轴机器人配合使用的楔块式自锁抓取装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种与六轴机器人配合使用的楔块式自锁抓取装置包括：连接座、结构腔、推动装置、拉杆横梁、楔块座、拉杆、楔块；连接座与六轴机器人的六轴固定；结构腔固定在连接座的下方；推动装置安装在结构腔的内部；拉杆横梁固定在推杆上；楔块座呈对称固定在结构腔的左下方和右下方，每个楔块座的内侧面均开设有斜向楔块槽；每个斜向楔块槽内均安装有一个拉杆及一个楔块；拉杆的上端部与拉杆横梁连接，拉杆的下端部与楔块连接；取料时，楔块在推杆的带动下沿斜向楔块槽的槽面向下滑移，左右楔块之间距离变小夹紧方料；卸料时，楔块沿槽面向上滑移，左右楔块之间距离变大松开方料。本发明实现了方料抓取自动化,提高了生产安全性、稳定性。

Description

一种与六轴机器人配合使用的楔块式自锁抓取装置及方法

技术领域

本发明涉及冶金自动化设备技术领域，特别涉及一种与六轴机器人配合使用的楔块式自锁抓取装置及方料自动取样方法。

背景技术

目前，国内钢铁领域轧制环节中，现场方料的取样主要由人工完成，现场环境温度高，设备交叉作业，同时取样的长短不一。在需要进行取样时，人工利用杠杆原理去抓取，操作危险，劳动强度较大。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种与六轴机器人配合使用的楔块式自锁抓取装置及方料自动取样方法。

本发明提供的与六轴机器人配合使用的楔块式自锁抓取装置，具有这样的特征，包括：连接座、结构腔、推动装置、拉杆横梁、2n个楔块座、2n个拉杆、2n个楔块；其中，n为≥1的自然数；连接座上开设有法兰连接孔，连接座通过法兰连接孔与六轴机器人的六轴法兰盘螺栓连接固定；结构腔为中空结构且具有下方开口、左侧开口及右侧开口，结构腔固定在连接座的下方；推动装置安装在结构腔的内部，推动装置的推杆伸出结构腔的外侧；拉杆横梁水平设置且固定在推杆上；楔块座呈对称设置固定在结构腔的左下方和右下方，每个楔块座的内侧面均开设有斜向楔块槽；每个斜向楔块槽内均安装有一个拉杆及一个楔块；拉杆的上端部与拉杆横梁连接，拉杆的下端部与楔块连接；楔块具有与斜向楔块槽的槽面相平行的斜向接触面以及背向斜向接触面的内侧竖直面。

进一步，在本发明提供的与六轴机器人配合使用的楔块式自锁抓取装置中，其特征在于，还包括：4n个滑动销；每个楔块的前侧面和后侧面分别固定连接一个滑动销；楔块座的壳体的前侧面和后侧面分别开设有斜向长槽孔；前侧的滑动销的端部对应插入前侧面的斜向长槽孔形成可滑动连接，后侧的滑动销的端部对应插入后侧面的斜向长槽孔形成可滑动连接。

进一步，在本发明提供的与六轴机器人配合使用的楔块式自锁抓取装置中，其特征在于，还包括：二个护板，二个护板分别盖合固定在左侧开口、右侧开口。

进一步，在本发明提供的与六轴机器人配合使用的楔块式自锁抓取装置中，还可以具有这样的特征：其中，斜向楔块槽的槽面与竖直方向所成夹角为7°～11°。

进一步，在本发明提供的与六轴机器人配合使用的楔块式自锁抓取装置中，还可以具有这样的特征：其中，楔块的内侧竖直面还安装有摩擦板。

进一步，在本发明提供的与六轴机器人配合使用的楔块式自锁抓取装置中，还可以具有这样的特征：其中，摩擦板为带有锯齿结构的板或带有凸楞结构的板。

进一步，在本发明提供的与六轴机器人配合使用的楔块式自锁抓取装置中，还可以具有这样的特征：其中，推动装置为气缸；六轴机器人为带有压缩空气气源的六轴机器人；气缸通过气缸固定板安装在结构腔的内部，气缸固定板安装于下方开口与结构腔固定连接；气缸与六轴机器人的压缩空气气源相连通，气缸的推杆伸出气缸固定板的外侧。

进一步，在本发明提供的与六轴机器人配合使用的楔块式自锁抓取装置中，还可以具有这样的特征：其中，推动装置为电动推杆；电动推杆通过电动推杆固定板安装在结构腔的内部，电动推杆固定板安装于下方开口与结构腔固定连接；电动推杆的推杆伸出电动推杆固定板的外侧。

本发明还提供一种方料自动取样方法，采用上述的与六轴机器人配合使用的楔块式自锁抓取装置进行，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，控制六轴机器人带动楔块式自锁抓取装置从方料的正上方向下移动夹取方料；步骤二，当方料进入到左右两侧的楔块座之间时，控制推动装置的推杆向下伸长，带动楔块沿斜向楔块槽的槽面向下滑动，从而夹住方料；步骤三，控制六轴机器人带动楔块式自锁抓取装置连同方料提升并传送到最终平台；步骤四，当方料与平台接触后，控制推动装置的推杆向上收缩，带动楔块沿斜向楔块槽的槽面向上滑动，从而松开方料，完成卸料。

本发明的作用和效果：

本发明的六轴机器人配合使用的楔块式自锁抓取装置，通过推动装置提供动力，带动楔块沿斜向楔块槽的槽面滑动，可以实现对方料的自动夹取和自动卸料，夹取过程中方料受到水平方向左右施力挤压夹紧，夹取后不会轻易滑脱。本发明楔块式自锁抓取装置在扎钢过程中，实现钢坯的自动取样；提高了抓取的安全、准确性和稳定性，提高了现场的自动化生产水平，减轻了工人劳动强度；解决了目前方料取样的安全性和稳定性较低的技术问题。同时夹持需要较大的动力和结构空间，本发明的这种楔块式自锁抓取装置可在此场景广泛应用。

附图说明

图1是本发明的实施例中与六轴机器人配合使用的楔块式自锁抓取装置的结构立体图；

图2是本发明的实施例中与六轴机器人配合使用的楔块式自锁抓取装置的左视图；

图3是本发明的实施例中与六轴机器人配合使用的楔块式自锁抓取装置的主视图(局部剖视)。

图4是本发明的实施例中拉杆与拉杆横梁安装情况俯视图。

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的与六轴机器人配合使用的楔块式自锁抓取装置及方料自动取样方法作具体阐述。

<实施例>

如图1和图3所示，本实施例中一种与六轴机器人配合使用的楔块式自锁抓取装置100包括：连接座1、结构腔2、推动装置、护板4、拉杆横梁6、楔块座7、拉杆8、楔块9、摩擦板10、滑动销11。

如图1所示，连接座1上开设有多个法兰连接孔1b，用于与六轴机器人的六轴上的法兰盘相配合螺栓连接固定，实现整个楔块式自锁抓取装置100安装在机器人的六轴上。连接座1的上表面设置有圆凸台1a，用于与法兰盘中部圆孔相匹配卡合定位。连接座1上还开设有过线孔1c，用于供电气线路穿过。

结构腔2设置在连接座1的下方，且与连接座1通过螺栓连接固定。如图3所示，结构腔2为中空结构，具有下方开口、左侧开口及右侧开口。结构腔2的上端面开设有用于电气线路进入腔体内部的过线孔(图中未示)。二个护板4分别盖合在左侧开口、右侧开口位置，且护板4与结构腔2通过螺栓连接固定。护板4起到隔绝外部高温及防尘作用、有效保护结构腔2内部器件。左侧的护板4上开设管道通孔4a。

如图3所示，推动装置安装在结构腔2的内部。在本实施例中推动装置为气缸3。本实施例的楔块式自锁抓取装置100适用于带有压缩空气气源的六轴机器人。气缸3通过螺栓连接气缸固定板5安装在结构腔2的内部，气缸固定板5安装于下方开口与结构腔2通过螺栓连接固定。气缸3的通气接口连接通气管道(图中未示)，通气管道穿过护板4上的管道通孔4a与六轴机器人的压缩空气气源相连通，气缸3由六轴机器人的压缩空气气源提供气动力。

如图3所示，气缸3的推杆竖直向下延伸，伸出气缸5固定板的下方外侧。拉杆横梁6水平设置且通过螺栓固定在推杆上。

在本实施例中，楔块座7是数量为二个、拉杆8的数量为二个、楔块9的数量为二个、摩擦板10的数量为二个、滑动销11的数量为四个。

二个楔块座7呈对称设置，通过螺栓连接分别固定在结构腔2的左下方和右下方，每个楔块座7的内侧面均开设有斜向楔块槽。斜向楔块槽的槽面与竖直方向所成夹角为7°～11°，斜向楔块槽槽内上端部空间大于下端部空间。

每个斜向楔块槽内均安装有一个拉杆8及一个楔块9。如图3所示，拉杆8的上端轴部沿周向形成有环形的凹槽。如图4所示，拉杆横梁6从边缘开设有向中心延伸的长槽孔6a，拉杆8的上端轴部的凹槽位置位于长槽孔6a内，拉杆8上端轴部的顶端部分直径D1大于长槽孔6a的宽度，拉杆8的上端轴部在凹槽位置直径D2小于长槽孔6a的宽度。拉杆8下端部设置有螺纹段。楔块9的上表面竖直向下开设有螺纹孔，拉杆8通过螺纹段与楔块9螺纹连接固定。楔块9具有与斜向楔块槽的槽面相平行的斜向接触面以及背向斜向接触面的内侧竖直面。楔块9的沿斜向楔块槽的槽面上下滑动会改变夹持尺寸的大小，通过楔块滑动对方料进行夹紧抓取。

每个楔块9的前侧面和后侧面分别固定连接一个滑动销11。楔块座7的壳体的前侧面和后侧面分别开设有斜向长槽孔，斜向长槽孔的延伸方向与斜向楔块槽的槽面相平行，即斜向长槽孔的延伸方向与竖直方向的同样的7°～11°夹角。前侧的滑动销11的端部对应插入前侧面的斜向长槽孔形成可滑动连接，后侧的滑动销11的端部对应插入后侧面的斜向长槽孔形成可滑动连接。滑动销11在楔块9滑动时起到限位作用，保证滑动过程平稳可靠。

优选地，如图1和图3所示，在本实施例中的楔块9内侧竖直面通过螺栓固定安装有摩擦板10。摩擦板10为带有锯齿结构的板或带有凸楞结构的板。

如图2和图3所示，楔块座7开设有从外侧面向内侧方向延伸的贯通方孔7a。一方面，贯通方孔7a可以减轻楔块座7的整体重量；另一方面，贯通方孔7a可作为视窗，在楔块9滑动时可以从楔块座7外部观察到楔块的运动情况。

在本实施例中楔块式自锁抓取装置100的各部优选采用耐高温强度高的材质比如金属制成。

采用本实施例的与六轴机器人配合使用的楔块式自锁抓取装置100的进行高温钢铁方料自动取样的工作过程如下：

在抓取方料时，控制六轴机器人带动楔块式自锁抓取装置从方料的正上方向下移动夹取方料，直至方料进入到左右两侧的楔块座7之间，接着控制气缸3的上通气接口进气、下通气接口出气，此时，气缸3的推杆向下伸出，带动拉杆8向下运动，由于楔块9与拉杆8下端连接固定，因此楔块9将沿斜向楔块槽的槽面向下滑动，滑动销11沿斜向长槽孔向下滑动。左右两侧的楔块9向下滑动的过程中，两侧的楔块9距离会变小，即楔块9表现为图3中箭头A和箭头B所示两内侧竖直面将逐步靠近，两侧的摩擦板10对方料进行平行挤压夹紧，即实现了夹紧抓取方料的功能。在抓取过程中，拉杆8向下运动时，拉杆8的上端轴部与拉杆横梁6的长槽孔6a的相对位置的变化情况如图4中箭头C所示。

在方料抓取后提升过程中，方料在重力作用下方料会形成向下运动，而楔块的摩擦板10与方料之间受到摩擦力作用使得楔块跟随方料向下运动，而楔块向下运动时左右两侧楔块之间距离会变小，对方料的夹紧力越来越大，夹紧力大小取决于方料的重量，实现了依靠重力自锁的方式夹紧抓取。

在卸料时，制六轴机器人带动楔块式自锁抓取装置将方料到达最终平台，当方料与平台接触后，控制气缸3的下通气接口进气、上通气接口出气，此时，气缸3的推杆向上收缩，带动拉杆8向上运动，楔块9也被带动沿斜向楔块槽的槽面向上滑动，滑动销11沿斜向长槽孔向上滑动，磨擦板10远离方料表面，实现方料卸料功能。

另外，在本实施例中推动装置为气缸，但并不以此为限制，在其他实施例中推动装置可设置为电动推杆。护板上不再设置有管道通孔。电动推杆通过螺栓连接电动推杆固定板安装在结构腔的内部，电动推杆固定板安装于下方开口与结构腔通过螺栓连接固定，电动推杆的推杆伸出电动推杆固定板的外侧。采用电动推杆的楔块式自锁抓取装置可与没有压缩空气气源的六轴机器人相配合使用。

另外，在本实施例中，楔块座7是数量为二个、拉杆8的数量为二个、楔块9的数量为二个、摩擦板10的数量为二个、滑动销11的数量为四个，这些部件实现抓取爪功能。但并不以此为限制，在其他实施例中可设置2n个拉杆、2n个楔块、2n个楔块座、4n个滑动销，n为＞1的自然数，通过成倍增加这些部件数量，可增加抓取爪的抓取长度，从而可以根据需求抓取尺寸更长的方料。

上述实施例仅为本发明的优选实施例，并不用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种与六轴机器人配合使用的楔块式自锁抓取装置，其特征在于，包括：连接座、结构腔、推动装置、拉杆横梁、2n个楔块座、2n个拉杆、2n个楔块、4n个滑动销；

其中，n为≥1的自然数；

所述连接座上开设有法兰连接孔，所述连接座通过所述法兰连接孔与六轴机器人的六轴法兰盘螺栓连接固定；

所述结构腔为中空结构且具有下方开口、左侧开口及右侧开口，所述结构腔固定在所述连接座的下方；

所述推动装置安装在所述结构腔的内部，所述推动装置的推杆伸出所述结构腔的外侧；

所述拉杆横梁水平设置且固定在所述推杆上；

所述楔块座呈对称固定在所述结构腔的左下方和右下方，每个所述楔块座的内侧面均开设有斜向楔块槽；

每个所述斜向楔块槽内均安装有一个所述拉杆及一个所述楔块；

所述拉杆的上端部与所述拉杆横梁连接，所述拉杆的下端部与所述楔块连接；

所述楔块具有与所述斜向楔块槽的槽面相平行的斜向接触面以及背向所述斜向接触面的内侧竖直面；

每个所述楔块的前侧面和后侧面分别固定连接一个所述滑动销；

所述楔块座的壳体的前侧面和后侧面分别开设有斜向长槽孔，前侧的所述滑动销的端部对应插入前侧面的所述斜向长槽孔形成可滑动连接，后侧的所述滑动销的端部对应插入后侧面的所述斜向长槽孔形成可滑动连接。

2.如权利要求1所述的与六轴机器人配合使用的楔块式自锁抓取装置，其特征在于，还包括二个护板，

二个所述护板分别盖合固定在所述左侧开口、所述右侧开口。

3.如权利要求1所述的与六轴机器人配合使用的楔块式自锁抓取装置，其特征在于：

其中，所述斜向楔块槽的槽面与竖直方向所成夹角为7°～11°。

4.如权利要求1所述的与六轴机器人配合使用的楔块式自锁抓取装置，其特征在于：

其中，所述楔块的内侧竖直面还安装有摩擦板。

5.如权利要求4所述的与六轴机器人配合使用的楔块式自锁抓取装置，其特征在于：

其中，所述摩擦板为带有锯齿结构的板或带有凸楞结构的板。

6.如权利要求1所述的与六轴机器人配合使用的楔块式自锁抓取装置，其特征在于：

其中，所述推动装置为气缸；

所述六轴机器人为带有压缩空气气源的六轴机器人；

所述气缸通过气缸固定板安装在所述结构腔的内部，所述气缸固定板安装于所述下方开口与所述结构腔固定连接；

所述气缸与所述六轴机器人的压缩空气气源相连通，所述气缸的推杆伸出所述气缸固定板的外侧。

7.如权利要求1所述的与六轴机器人配合使用的楔块式自锁抓取装置，其特征在于：

其中，所述推动装置为电动推杆；

所述电动推杆通过电动推杆固定板安装在所述结构腔的内部，所述电动推杆固定板安装于所述下方开口与所述结构腔固定连接；

所述电动推杆的推杆伸出所述电动推杆固定板的外侧。

8.一种方料自动取样方法，采用如权利要求1～6中任意一项所述的与六轴机器人配合使用的楔块式自锁抓取装置进行，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，控制六轴机器人带动所述楔块式自锁抓取装置从方料的正上方向下移动夹取所述方料；

步骤二，当所述方料进入到左右两侧的楔块座之间时，控制推动装置的推杆向下伸长，带动所述楔块沿斜向楔块槽的槽面向下滑动，所述滑动销沿所述斜向长槽孔向下滑动，所述楔块向下滑动的过程中两侧的楔块距离会变小，从而夹住所述方料；

步骤三，控制六轴机器人带动所述楔块式自锁抓取装置连同方料提升并传送到最终平台；

步骤四，当所述方料与平台接触后，控制推动装置的推杆向上收缩，带动所述楔块沿斜向楔块槽的槽面向上滑动，所述滑动销沿斜向长槽孔向上滑动，从而松开所述方料，完成卸料。