CN112173940B - 一种带有自动扫码装置的电动夹钳及扫描方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有自动扫码装置的电动夹钳，涉及自动化运送钢卷领域，包括梁体，梁体的两端底部分别设有钳腿，两条钳腿的底部均设有相对布置的钳脚，两个钳脚均为中空结构，且位于两个钳脚的相对面上分别开设有与中空结构连通的穿孔，两个钳脚的中空结构中分别安装有驱动装置，驱动装置上安装有镜头，镜头面向穿孔设置，所述驱动装置驱动镜头做伸缩以及旋转运动，本发明通过在钳脚中安装扫码装置可以在电动钳夹运送钢卷的过程中完成对钢卷的扫码登录，实现入库、出库的二次复核，提高劳动效率。

Description

一种带有自动扫码装置的电动夹钳及扫描方法

技术领域

本发明涉及自动化运送钢卷领域，具体的是一种带有自动扫码装置的电动夹钳及扫描方法。

背景技术

钢铁物流行业的出库、入库流程规定，钢卷从始发库进入末端库和从末端库装船必须进行二次复核扫描，以保证入末端库时钢卷信息和库位坐标对应，保证发货信息的正确性。为了实现以上两个复核流程，入库前货车司机通过手持条码扫描机对贴在钢卷内径孔壁或侧面的条形码或二维码标签进行扫描，扫描的结果通过手持机WIFI终端发送给物流信息系统，将钢卷信息和被指定的库位坐标唯一对应，再用天车将钢卷吊到指定库位；出库时，钢卷在平板车上被吊进船舱前，由理货工用手持条码机扫描钢卷的条形码或二维码标签，以复核发货的正确性。

以上人工扫描条码的过程，导致整个钢卷自动化物流处于等待状态，每一辆车延长了5分钟左右的物流时间，而且还需要扫描的岗位配置。所以有必要研发一种具有自动扫描条码的电动夹钳，在钢卷吊装的初始过程中，实现入库、出库的二次复核，提高劳动效率是目前急需解决的问题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种通过在电动夹钳中安装扫码装置解决技术问题的方案，具体方案如下：

一种带有自动扫码装置的电动夹钳，包括梁体，梁体的两端底部分别设有钳腿，两条钳腿的底部均设有相对布置的钳脚，两个钳脚均为中空结构，且位于两个钳脚的相对面上分别开设有与中空结构连通的穿孔，两个钳脚的中空结构内分别安装有驱动装置，驱动装置上安装有扫码器，扫码器包含镜头，镜头面向穿孔设置，所述驱动装置驱动镜头做伸缩以及旋转运动。

进一步，两个钳脚的相对面均为向外突起的弧面，弧面的圆心在镜头水平中心线上。

进一步，所述驱动装置包括机架、伸缩机构和传动机构，伸缩机构安装在机架的顶部，包括滚珠丝杠，滚珠丝杠与穿孔轴线对齐，滚珠丝杠面向穿孔的端部安装有镜头，滚珠丝杠中螺纹连接有两组螺母，两组螺母通过支座分别与机架固定连接，滚珠丝杠位于两组螺母之间设置有滚筒，滚筒的表面围绕设置有螺旋轨道，螺旋轨道中设置有第一滑块，第一滑块与传动机构连接；所述传动机构包括曲柄和摇杆，曲柄与摇杆分别铰接在与滚珠丝杠相平行的机架侧面，机架中安装有伺服电机，曲柄为轮辐结构，伺服电机的输出轴接入在曲柄的轴心中，曲柄与摇杆之间连接有连杆，连杆中设有滑道，滑道中设有第二滑块，曲柄的外缘与第二滑块铰接，摇杆的端部与连杆的一端铰接，连杆的另一端与第一滑块铰接。

进一步，两个钳腿上分别安装有用于对中控制的三组第一光电开关，所述第一光电开关包括第一发射端和第一接收端，每组第一光电开关的第一发射端或第一接收端分别安装在两个钳脚上。

进一步，所述镜头位于钳脚向外凸出的圆弧面在钳脚上投影圆内。

进一步，所述钳脚在钳腿上的投影被包含在三组第一光电快关构成的三角形的外接矩形框架内，且保证所构成的三角形中的任意一条边和三角形的外接矩形框架的对应边相平行。

进一步，两个钳腿的内侧均安装有第二光电开关，第二光电快关包括第二发射端和第二接收端，第二光电快关包括第二发射端和第二接收端分别安装在钳腿内侧的两端位置。

进一步，所述梁体上安装有控制箱、对中指示灯、夹紧指示灯、扫描错误指示灯和扫描成功指示灯，控制箱中设置有PLC控制模块。

进一步，一种电动夹钳的扫描方法，具体步骤如下：

a当天车处于自动模式时：

步骤1，电动夹钳自动运行到钢卷的正上方，升降机构控制电动夹钳高度，使钳脚移动至与钢卷内孔平齐位置，并且实现位于钳脚底部的第一光电开关实现接通状态，然后通过调整电动钳夹的前后位置，实现位于钳脚上另外的两组第一光电开关同时实现接通，则此时钳脚完全对准钢卷的内孔；

步骤2，传动机构驱动伸缩机构使镜头探出钳脚，同时镜头通过旋转快速对钢卷内孔中的识别码进行扫码，扫码成功后传动机构驱动伸缩机构使镜头收回到钳脚内，若没有扫描成功则重复进行扫描直至扫描成功为止；

a当天车处于手动遥控模式时：

S1，人工运行钳脚到钢卷正上方位置；

S2，调整电动夹钳钳脚在钢卷内孔的位置，当钳腿上的三组第一光电开关同时接通后，手动进行扫码工作。

进一步，步骤2中具体扫描流程如下：：

1）所述传动机构的伺服电机带动曲柄转动，曲柄和摇杆操作连杆向穿孔方向水平移动，连杆带动伸缩机构中的滚筒转动，滚筒带动滚珠丝杠在固定的螺母中旋转前进，使位于滚珠丝杠端部的镜头穿过穿孔探出钳脚，镜头在移动过程中同时还进行旋转，并旋转设定的角度后停止，保证镜头能快速扫描到钢卷内径上任意位置的条码标签，其中任何一个扫描成功后，立即发出信号给PLC控制模块；

2）完成扫码后，伺服电机带动曲柄反向转动，曲柄和摇杆操作连杆反向水平移动，连杆带动伸缩机构中的滚筒反向转动，滚筒带动滚珠丝杠在固定的螺母中旋转收回，镜头回初始位置；扫描成功的条码标签电文通过无线AP模块发送给PLC控制模块，同时点亮扫描成功指示灯并复位扫描指令；

3）在PLC控制模块发出开始扫码指令的同时，继续夹紧动作，直到两个第二固定开关的第二发射端和第二接收端同时被钢卷遮挡，夹钳停止动作；

4）如果没有扫描成功，则扫码器发出扫描错误信息给物流信息系统，同时点亮夹钳上扫描故障指示灯和行车计算机监控画面上的软件指示灯，等待故障排除后再次发出开始扫描指令。

和现有技术相比较，本发明的优点如下：

1、本发明通过在钳脚的内部空间安装扫码装置可以在电动钳夹运送钢卷的过程中完成对钢卷的扫码登录，实现入库、出库的二次复核，提高劳动效率。

2、本发明中的传动机构的伺服电机带动曲柄转动，曲柄和摇杆操作连杆向穿孔方向水平移动，连杆带动伸缩机构中的滚筒转动，滚筒带动滚珠丝杠在固定的螺母中旋转前进，从而使位于滚珠丝杠端部的镜头穿过穿孔探出钳脚，镜头在移动过程中同时还进行旋转，从而可以快速完成扫描工作。

3、本发明中通过三组第一光电开关，可精确的使钳脚与钢卷内孔对位，通过两组第二光电开关可精确的使钳腿对钢卷夹持。

附图说明

图1为电动夹钳的结构图；

图2为图1的侧视图；

图3为扫码装置的结构图；

图4为扫描方法的流程图。

附图标记：

1、梁体；2、钳腿；3、钳脚；4、中空结构；5、驱动装置；6、镜头；7、弧面；8、机架；9、伸缩机构；10、传动机构；11、滚珠丝杠；12、螺母；13、滚筒；14、螺旋轨道；15、第一滑块；16、曲柄；17、摇杆；18、连杆；19、滑道；20、第二滑块；21、伺服电机；22、第一光电开关；221、第一发射端；222、第一接收端；23、第二光电开关；231、第二发射端；232、第二接收端；24、对中指示灯；25、夹紧指示灯；26、扫描错误指示灯；27、扫描成功指示灯。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1

如图1所示，一种带有自动扫码装置的电动夹钳，包括梁体1，梁体1的两端底部分别设有钳腿2，两条钳腿2的底部均设有相对布置的钳脚3，两个钳脚3均为中空结构4，且位于两个钳脚3的相对面上分别开设有与中空结构4连通的穿孔，两个钳脚3的中空结构4内分别安装有驱动装置5，驱动装置6上安装有扫码器，扫码器包含镜头6，镜头6面向穿孔设置，所述驱动装置5驱动镜头6做伸缩以及旋转运动。两个钳脚3的相对面均为向外突起的弧面7，本发明确定安装标准为：弧面7的圆心在镜头6水平中心线上。

实施例2

如图3所示，所述驱动装置5包括机架8、伸缩机构9和传动机构10，伸缩机构9安装在机架8的顶部，包括滚珠丝杠11，滚珠丝杠11与穿孔轴线对齐，滚珠丝杠11面向穿孔的端部安装有镜头6，滚珠丝杠11中螺纹连接有两组螺母12，两组螺母12通过支座分别与机架8固定连接，滚珠丝杠11位于两组螺母12之间设置有滚筒13，滚筒13的表面围绕设置有螺旋轨道14，螺旋轨道14中设置有第一滑块15，第一滑块15与传动机构10连接；所述传动机构10包括曲柄16和摇杆17，曲柄16与摇杆17分别铰接在与滚珠丝杠11相平行的机架8侧面，机架8中安装有伺服电机21，曲柄16为轮辐结构，伺服电机21的输出轴接入在曲柄16的轴心中，曲柄16与摇杆17之间连接有连杆18，连杆18中设有滑道19，滑道19中设有第二滑块20，曲柄16的外缘与第二滑块20铰接，摇杆17的端部与连杆18的一端铰接，连杆18的另一端与第一滑块15铰接。

实施例3

如图1和图2所示，两个钳腿2上分别安装有用于对中的三组第一光电开关22，所述第一光电开关22包括第一发射端221和第一接收端222，每组第一光电开关22的第一发射端221或第一接收端222分别安装在两个钳脚3上；本发明确定安装范围：所述镜头6位于钳脚3向外凸出的圆弧面7的投影圆内。所述钳脚3在钳腿2上的投影被包含在三组第一光电快关构成的三角形的外接矩形框架内，且保证所构成的三角形中的任意一条边和三角形的外接矩形框架的对应边相平行。

两个钳腿2的内侧均安装有第二光电开关23，第二光电快关包括第二发射端231和第二接收端232，第二光电快关包括第二发射端231和第二接收端232分别安装在钳腿2内侧的两端位置。

实施例4

如图4所示，梁体1上分别安装有控制箱、对中指示灯24、夹紧指示灯25、扫描错误指示灯26和扫描成功指示灯27。控制箱内设置有PLC子站，子站机架8上配有输入输出模块、无线网络模块；每个驱动装置5的扫码器均上带有一对输入\输出点和网络接口，输入点用于接收控制箱内PLC控制模块发出的开始扫描指令，输出点用于发出扫描完成信号给PLC控制模块，以控制夹钳的下一步动作；网络接口链接到控制箱内的无线AP模块，将扫描的条码标签电文通过行车无线网络发送给物流信息系统。

电动夹钳在夹取钢卷之前，钢卷的内孔中贴入至少一个条形码或二维码标签。

一种电动夹钳的扫描方法，具体步骤如下：

a当天车处于自动模式时：

步骤1，电动夹钳自动运行到钢卷的正上方，升降机构控制电动夹钳高度，使钳脚3移动至与钢卷内孔平齐位置，并且实现位于钳脚3底部的第一光电开关22实现接通状态，然后通过调整电动钳夹的前后位置，实现位于钳脚3上另外的两组第一光电开关22同时实现接通，则此时钳脚3完全对准钢卷的内孔；

步骤2，传动机构10驱动伸缩机构9使镜头6探出钳脚3，同时镜头6通过旋转快速对钢卷内孔中的识别码进行扫码，扫码成功后传动机构10驱动伸缩机构9使镜头6收回到钳脚3内，若没有扫描成功则重复进行扫描直至扫描成功为止；

具体的：

1）所述传动机构10的伺服电机21带动曲柄16转动，曲柄16和摇杆17操作连杆18向穿孔方向水平移动，连杆18带动伸缩机构9中的滚筒13转动，滚筒13带动滚珠丝杠11在固定的螺母12中旋转前进，使位于滚珠丝杠11端部的镜头6穿过穿孔探出钳脚3，镜头6在移动过程中同时还进行旋转，并旋转设定的角度后停止，保证镜头6能快速扫描到钢卷内径上任意位置的条码标签，其中任何一个扫描成功后，立即发出信号给PLC控制模块；

2）完成扫码后，伺服电机21带动曲柄16反向转动，曲柄16和摇杆17操作连杆18反向水平移动，连杆18带动伸缩机构9中的滚筒13反向转动，滚筒13带动滚珠丝杠11在固定的螺母12中旋转收回，镜头6回初始位置；扫描成功的条码标签电文通过无线AP模块发送给PLC控制模块，同时点亮扫描成功指示灯27并复位扫描指令；

3）在PLC控制模块发出开始扫码指令的同时，继续夹紧动作，直到两个第二固定开关的第二发射端231和第二接收端232同时被钢卷遮挡，夹钳停止动作；

4）如果没有扫描成功，则扫码器发出扫描错误信息给物流信息系统，同时点亮夹钳上扫描故障指示灯和行车计算机监控画面上的软件指示灯，等待故障排除后再次发出开始扫描指令。

采用以上技术方案的电动夹钳能减少钢卷物流环节中的“二次扫描”，加快钢卷出库、入库的速度，明显提高了产能效率；同时也减少了人员，提高了劳动效率，真正实现了钢卷吊装无人化；

a当天车处于手动遥控模式时

S1，人工运行钳脚3到钢卷正上方位置；

S2，调整电动夹钳钳脚3在钢卷内孔的位置，当钳腿2上的三组第一光电开关22同时接通后，手动进行扫码工作。

手动方案可用于为参数的调整时收集有效数据，以及自动系统故障时的应急手段。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种带有自动扫码装置的电动夹钳，其特征在于，包括梁体，梁体的两端底部分别设有钳腿，两条钳腿的底部均设有相对布置的钳脚，两个钳脚均为中空结构，且位于两个钳脚的相对面上分别开设有与中空结构连通的穿孔，两个钳脚的中空结构内分别安装有驱动装置，驱动装置上安装有扫码器，扫码器包含有镜头，镜头面向穿孔设置，所述驱动装置驱动镜头做伸缩以及旋转运动；

所述驱动装置包括机架、伸缩机构和传动机构，伸缩机构安装在机架的顶部，包括滚珠丝杠，滚珠丝杠与穿孔轴线对齐，滚珠丝杠面向穿孔的端部安装有镜头，滚珠丝杠中螺纹连接有两组螺母，两组螺母通过支座分别与机架固定连接，滚珠丝杠位于两组螺母之间设置有滚筒，滚筒的表面围绕设置有螺旋轨道，螺旋轨道中设置有第一滑块，第一滑块与传动机构连接；所述传动机构包括曲柄和摇杆，曲柄与摇杆分别铰接在与滚珠丝杠相平行的机架侧面，机架中安装有伺服电机，曲柄为轮辐结构，伺服电机的输出轴接入在曲柄的轴心中，曲柄与摇杆之间连接有连杆，连杆中设有滑道，滑道中设有第二滑块，曲柄的外缘与第二滑块铰接，摇杆的端部与连杆的一端铰接，连杆的另一端与第一滑块铰接；

两个钳腿上分别安装有用于对中控制的三组第一光电开关，所述第一光电开关包括第一发射端和第一接收端，每组第一光电开关的第一发射端或第一接收端分别安装在两个钳脚上。

2.根据权利要求1所述的带有自动扫码装置的电动夹钳，其特征在于，两个钳脚的相对面均为向外突起的弧面，弧面的圆心在镜头水平中心线上。

3.根据权利要求1所述的带有自动扫码装置的电动夹钳，其特征在于，所述镜头位于钳脚向外凸出的圆弧面在钳脚上投影圆内。

4.根据权利要求1所述的带有自动扫码装置的电动夹钳，其特征在于，所述钳脚在钳腿上的投影被包含在三组第一光电快关构成的三角形的外接矩形框架内，且保证所构成的三角形中的任意一条边和三角形的外接矩形框架的对应边相平行。

5.根据权利要求1所述的带有自动扫码装置的电动夹钳，其特征在于，两个钳腿的内侧均安装有第二光电开关，第二光电快关包括第二发射端和第二接收端，第二发射端和第二接收端分别安装在钳腿内侧的两端位置。

6.根据权利要求1所述的带有自动扫码装置的电动夹钳，其特征在于，所述梁体上安装有控制箱、对中指示灯、夹紧指示灯、扫描错误指示灯和扫描成功指示灯，控制箱中设置有PLC控制模块。

7.一种基于权利要求1所述的带有自动扫码装置的电动夹钳的扫描方法，其特征在于，具体步骤如下：

a当天车处于自动模式时：

步骤1，电动夹钳自动运行到钢卷的正上方，升降机构控制电动夹钳高度，使钳脚移动至与钢卷内孔平齐位置，并且实现位于钳脚底部的第一光电开关实现接通状态，然后通过调整电动钳夹的前后位置，实现位于钳脚上另外的两组第一光电开关同时实现接通，则此时钳脚完全对准钢卷的内孔；

步骤2，传动机构驱动伸缩机构使镜头探出钳脚，同时镜头通过旋转快速对钢卷内孔中的识别码进行扫码，扫码成功后传动机构驱动伸缩机构使镜头收回到钳脚内，若没有扫描成功则重复进行扫描直至扫描成功为止；

a当天车处于手动遥控模式时：

S1，人工运行钳脚到钢卷正上方位置；

S2，调整电动夹钳钳脚在钢卷内孔的位置，当钳腿上的三组第一光电开关同时接通后，手动进行扫码工作。

8.根据权利要求7所述的带有自动扫码装置的电动夹钳的扫描方法，其特征在于，步骤2中具体扫描流程如下：

1）所述传动机构的伺服电机带动曲柄转动，曲柄和摇杆操作连杆向穿孔方向水平移动，连杆带动伸缩机构中的滚筒转动，滚筒带动滚珠丝杠在固定的螺母中旋转前进，使位于滚珠丝杠端部的镜头穿过穿孔探出钳脚，镜头在移动过程中同时还进行旋转，并旋转设定的角度后停止，保证镜头能快速扫描到钢卷内径上任意位置的条码标签，其中任何一个扫描成功后，立即发出信号给PLC控制模块；

2）完成扫码后，伺服电机带动曲柄反向转动，曲柄和摇杆操作连杆反向水平移动，连杆带动伸缩机构中的滚筒反向转动，滚筒带动滚珠丝杠在固定的螺母中旋转收回，镜头回初始位置；扫描成功的条码标签电文通过无线AP模块发送给PLC控制模块，同时点亮扫描成功指示灯并复位扫描指令；

3）在PLC控制模块发出开始扫码指令的同时，继续夹紧动作，直到两个第二固定开关的第二发射端和第二接收端同时被钢卷遮挡，夹钳停止动作；

4）如果没有扫描成功，则扫码器发出扫描错误信息给物流信息系统，同时点亮夹钳上扫描故障指示灯和行车计算机监控画面上的软件指示灯，等待故障排除后再次发出开始扫描指令。

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