CN113086289A - 一种面向圆钢的低能耗打捆机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及圆钢智能打捆装置领域，属于智能装备领域，具体涉及一种面向圆钢的低能耗打捆机器人。包括送丝机构、剪切机构、收放机构以及打捆机构。本发明采用单自由度折展伸缩架，使得打捆机操作空间减少，运动更加简洁，从而大大提高了打捆机的适应性，这种面向圆钢的低能耗打捆机器人可以极大地节约工作空间，并且直线送丝可以大量降低能耗，减少工厂成本；本发明通过不同机构的协调配合，实现在一定空间内的打捆操作，根据对捆径的智能调节，可以适应不同捆径下的打捆操作，提高了打捆效率，提升整个工厂的效益。

Description

一种面向圆钢的低能耗打捆机器人
技术领域
本发明涉及圆钢智能打捆装置领域，属于智能装备领域，具体涉及一种面向圆钢的低能耗打捆机器人。
背景技术
在特钢棒材精整过程中，无论是对哪种钢材进行精整，打捆都是一个很关键的工序，其质量对之后的运输有很大的影响，大多数企业对打捆质量和效率有着很高的要求。但是目前的多数打捆机占地比较大，设备利用率不高，并且现有打捆机的能耗高，送丝慢，卡丝现象严重，为了改善打捆过程中出现的这些问题，提出了一种面向圆钢的低能耗打捆机器人。
此设备属于机器人在智能装备领域的新的尝试，同时该设备加入智能化操作系统，可以随时调节打捆捆径，根据不同的捆径自动调节末端轨迹为抛物线的单自由度折展机构的张开收缩位置，增加打捆机的适用范围，提高工厂的工作效率，并且打捆机构由多部分组成，可以根据操作系统的预警进行拆装维修，并且该设备无需占用工作空间，仅对运输过程的工作空间进行改造即可完成，提高了工厂的空间利用率。该种面向圆钢的低能耗打捆机器人对棒材精整线的数字化、无人化发展意义重大。
发明内容
本发明为了解决现有打捆机存在的诸多问题，提供了一种面向圆钢的低能耗打捆机器人。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种面向圆钢的低能耗打捆机器人，包括送丝机构、剪切机构、收放机构以及打捆机构，
所述收放机构包括横梁，相对的设于横梁上的两对顶液压缸；两对顶液压缸的缸体端均设于横梁上，两对顶液压缸的活塞端相对，且每个对顶液压缸的活塞端上沿水平方向铰接有两移动连杆，两对顶液压缸上同侧的移动连杆之间设有连接机构，所述连接机构包括至少一根依次设置的收放连杆，两侧连接机构内的收放连杆一一对应，同侧连接机构内的相邻收放连杆的相互重合一端通过叉形件的叉杆铰接连接，位于连接机构两端的收放连杆的靠近移动连杆一端通过叉形件的叉杆与相应的移动连杆端部铰接连接，所有叉形件对应的横梁上均设有与相应叉形件的叉杆滑移配合的移动轨道，两对顶液压缸的活塞端共同伸缩控制两侧连接机构上相对的叉形件的叉杆沿相应移动轨道相互远离与靠近，两侧连接机构上相对的叉形件之间均设有打捆机构；
所述打捆机构包括竖直固定于两侧连接机构上相对的叉形件之间横梁上的连接轴，分别铰接于两侧连接机构上相对的叉形件的叉头上的定长连杆，固定于连接轴下方的承载主体；与定长连杆相对的承载主体上沿上下方向设有滑轨，每个定长连杆远离叉形件一端均铰接有与滑轨滑移配合的滑块，每个滑块与位于滑轨下方的承载主体之间铰接有单自由度折展伸缩架，每个单自由度折展伸缩架的外端部均设有夹丝钳，所述承载主体下方转动安装有末端转轴，末端转轴下方设有与夹丝钳相对的电动夹钳，单自由度折展伸缩架收缩后夹丝钳夹取的绑丝能够被电动夹钳夹紧。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述送丝机构包括底座，设于底座上的送丝台架，转动安装于送丝台架上的主动滚动轮组，转动安装于送丝台架上与主动滚动轮组相配合的被动滚动轮组，设于底座上且驱动主动滚动轮组的滚动轮转动的驱动电机；所述主动滚动轮组和被动滚动轮组内的滚动轮的圆周面上沿绑丝的传送方向均环向设有与绑丝相配合的槽。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述送丝台架上设有弹簧压紧机构，所述弹簧压紧机构包括与被动滚动轮组的滚动轮相对应的竖向设于送丝台架上的引导轴，穿设于引导轴上的压紧弹簧；被动滚动轮组内滚动轮的轮座活动穿置于引导轴上，所述压紧弹簧的上端限位固定、下端与被动滚动轮组内滚动轮的轮座压紧配合，弹簧压紧机构使得被动滚动轮组的滚动轮与主动滚动轮组的滚动轮紧密配合。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述剪切机构包括设于底座上且位于送丝台架末端的剪切台架，所述剪切台架内竖向设有剪切缸，剪切缸的活塞端朝下且端部竖向设有与绑丝剪切配合的切刀。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述剪切台架的侧壁沿绑丝的传送方向预留有与绑丝间隙配合的圆孔。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述底座上沿捆材的延伸方向设有若干预紧机构，置于底座上的捆材被预紧机构预先捆绑于底座上。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述预紧机构包括主优弧环部和辅优弧环部，主优弧环部和辅优弧环部相互合拢配合将捆材预先捆绑于底座上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明采用单自由度折展伸缩架，使得打捆机操作空间减少，运动更加简洁，从而大大提高了打捆机的适应性，这种面向圆钢的低能耗打捆机器人可以极大地节约工作空间，并且直线送丝可以大量降低能耗，减少工厂成本；
2.本发明通过不同机构的协调配合，实现在一定空间内的打捆操作，根据对捆径的智能调节，可以适应不同捆径下的打捆操作，提高了打捆效率，提升整个工厂的效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述面向圆钢的低能耗打捆机器人的结构示意图。
图2为送丝机构和剪切机构的结构示意图。
图3为收放机构的结构示意图。
图4为收放机构的局部放大图。
图5为移动连杆与定长连杆的连接示意图。
图6为打捆机构的结构示意图。
图7为打捆机构的局部示意图。
图8为打捆机构的使用示意图，图中（a）为打捆机构初始状态图，（b）为单自由度折展伸缩架伸展示意图，（c）为夹丝钳夹紧绑丝示意图。
图中，1-预紧机构，1.1-主优弧环部，1.2-辅优弧环部，2-底座，3-剪切机构，3.1-剪切台架，3.2-剪切缸，3.3-切刀，4-送丝机构，4.1-送丝台架，4.2-压紧弹簧，4.3-驱动电机，4.4-被动滚动轮组，4.5-主动滚动轮组，4.6-引导轴，5-收放机构，5.1-对顶液压缸，5.2-横梁，5.3-移动轨道，5.4-收放连杆，5.4.1-连接连杆，5.4.2-连接孔，5.5-叉形杆，5.6-移动连杆，6-打捆机构，6.1-承载主体，6.2-单自由度折展伸缩架，6.2.1-折弯臂，6.3-定长连杆，6.4-连接轴，6.5-滑块，6.6-滑轨，6.7-夹丝钳，6.8-末端转轴，6.9-电动夹钳，7-捆材，8-绑丝。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
如图1至8所示，本实施例提供了一种面向圆钢的低能耗打捆机器人，包括送丝机构4、剪切机构3、收放机构5以及打捆机构6，
所述收放机构5包括横梁5.2，相对的设于横梁5.2上的两对顶液压缸5.1；两对顶液压缸5.1的缸体端均设于横梁5.2上，两对顶液压缸5.1的活塞端相对，且每个对顶液压缸5.1的活塞端上沿水平方向铰接有两移动连杆5.6，两对顶液压缸5.1上同侧的移动连杆5.6之间设有连接机构，所述连接机构包括至少一根依次设置的收放连杆5.4，两侧连接机构内的收放连杆5.4一一对应，同侧连接机构内的相邻收放连杆5.4的相互重合一端通过叉形件5.5的叉杆铰接连接，位于连接机构两端的收放连杆5.4的靠近移动连杆5.6一端通过叉形件5.5的叉杆与相应的移动连杆5.6端部铰接连接，所有叉形件5.5对应的横梁5.2上均设有与相应叉形件5.5的叉杆滑移配合的移动轨道5.3，两对顶液压缸5.1的活塞端共同伸缩控制两侧连接机构上相对的叉形件5.5的叉杆沿相应移动轨道5.3相互远离与靠近，两侧连接机构上相对的叉形件5.5之间均设有打捆机构6；
所述打捆机构6包括竖直固定于两侧连接机构上相对的叉形件5.5之间横梁5.2上的连接轴6.4，分别铰接于两侧连接机构上相对的叉形件5.5的叉头上的定长连杆6.3，固定于连接轴6.4下方的承载主体6.1；与定长连杆6.3相对的承载主体6.1上沿上下方向设有滑轨6.6，每个定长连杆6.3远离叉形件5.5一端均铰接有与滑轨6.6滑移配合的滑块6.5，每个滑块6.5与位于滑轨6.6下方的承载主体6.1之间铰接有单自由度折展伸缩架6.2，每个单自由度折展伸缩架6.2的外端部均设有夹丝钳6.7，所述承载主体6.1下方转动安装有末端转轴6.8，末端转轴6.8下方设有与夹丝钳6.7相对的电动夹钳6.9，单自由度折展伸缩架6.2收缩后夹丝钳6.7夹取的绑丝8能够被电动夹钳6.9夹紧。
本实施例提供了一种收放机构5的具体实施方式，即连接机构包括一根收放连杆5.4。此时，收放机构5内的两对顶油缸5.1之间仅在两端的移动连杆5.6处设置打捆机构6。
本实施例还提供了一种收放机构5的具体实施方式，即连接机构包括两根依次设置的收放连杆5.4（如图3所示）。此时，收放机构5内两端的移动连杆5.6处以及位于两根收放连杆5.4重合处均设置有打捆机构6。
如图4所示，本实施例还提供了一种收放连杆5.4的具体实施方式，即所述收放连杆5.4包括至少两节依次设置的连接连杆5.4.1，相邻连接连杆5.4.1端部交叠重合，且相邻连接连杆5.4.1端部交叠重合处沿长度方均设置有两连接孔5.4.2，两连接孔5.4.2内均穿设有连接销。两连接孔5.4.2内的连接销可避免相邻连接连杆5.4.1沿水平方向转动。由多节连接连杆5.4.1组成的收放连杆5.4相比于单节结构，多节结构可以有效的避免单个杆件运动过程中受力过大而产生疲劳变形。
在本实施例中，优选的，所述对顶液压缸5.1的缸体端铰接连接于横梁5.2上。且对顶液压缸5.1的轴线在工作过程中始终位于水平面内，这样使得两侧连接机构保持在同一工作面内相互远离与靠近。
在本实施例中，如图6所示，所述单自由度折展伸缩架6.2包括两个呈类L型的折弯臂6.2.1，折弯臂6.2.1的折弯处铰接连接，第一个折弯臂6.2.1的长边端部与滑块6.5铰接连接，第一个折弯臂6.2.1的长边中部与第二个折弯臂6.2.1的短边中部铰接连接，第一个折弯臂6.2.1的短边端部与第二个折弯臂6.2.1的长边中部铰接连接，第二个折弯臂6.2.1的短边端部与承载主体6.1铰接连接。且夹丝钳6.7设于第二个折弯臂6.2.1的长边端部。经试验表面，此结构的单自由度折展伸缩架6.2的外端部轨迹为抛物线。
如图1和2所示，本实施例提供了送丝机构4的具体实施方式，所述送丝机构4包括底2，设于底座2上的送丝台架4.1，转动安装于送丝台架4.1上的主动滚动轮组4.5，转动安装于送丝台架4.1上与主动滚动轮组4.5相配合的被动滚动轮组4.4，设于底座2上且驱动主动滚动轮组4.5的滚动轮转动的驱动电机4.3；所述主动滚动轮组4.5和被动滚动轮组4.4内的滚动轮的圆周面上沿绑丝8的传送方向均环向设有与绑丝8相配合的槽。
在本实施例中，对于主动滚动轮组4.5和被动滚动轮组4.4内的滚动轮的数量不限。具体实施时，需保证绑丝8的输送方向位于捆材7下方，如图8所示，这样能保证打捆机构6能够将所有的捆材7绑扎在一起。另外，主动滚动轮组4.5和被动滚动轮组4.4内的滚动轮可相对的设于送丝台架4.1内，也可交叉设置于送丝台架4.1内。
如图2所示，所述送丝台架4.1上设有弹簧压紧机构，所述弹簧压紧机构包括与被动滚动轮组4.4的滚动轮相对应的竖向设于送丝台架4.1上的引导轴4.6，穿设于引导轴4.6上的压紧弹簧4.2；被动滚动轮组4.4内滚动轮的轮座活动穿置于引导轴4.6上，所述压紧弹簧4.2的上端限位固定、下端与被动滚动轮组4.4内滚动轮的轮座压紧配合，弹簧压紧机构使得被动滚动轮组4.4的滚动轮与主动滚动轮组4.5的滚动轮紧密配合。被动滚动轮组4.4的滚动轮与主动滚动轮组4.5的滚动轮紧密配合能够促进绑丝8沿直线方向被传送至捆材7处。在本实施例中，优选的，被动滚动轮组4.4内的所有滚动轮上均设置有弹簧压紧机构。图1和2中未将所有的弹簧压紧机构画出。
如图2所示，本实施例还提供了剪切机构3的具体实施方式，即所述剪切机构3包括设于底座2上且位于送丝台架4.1末端的剪切台架3.1，所述剪切台架3.1内竖向设有剪切缸3.2，剪切缸3.2的活塞端朝下且端部竖向设有与绑丝8剪切配合的切刀3.3。
在本实施例中，所述送丝台架4.1可以为框架结构，也可以为如图2所示的箱型结构。当送丝台架4.1为箱型结构时，所述剪切台架3.1的侧壁沿绑丝8的传送方向预留有与绑丝8间隙配合的圆孔。当送丝台架4.1为框架结构时，绑丝8可通过框架空缺处伸入和伸出送丝台架4.1。
具体的，所述底座2上沿捆材7的延伸方向设有若干预紧机构1，置于底座2上的捆材7被预紧机构1预先捆绑于底座2上。
在本发明中，所述预紧机构1可以为临时使用的绑扎带，也可以为如图6所示结构的预紧机构1。具体的，所述预紧机构1包括主优弧环部1.1和辅优弧环部1.2，主优弧环部1.1和辅优弧环部1.2相互合拢配合将捆材7预先捆绑于底座2上。其中，主优弧环部1.1的下端部可固设于底座2上，也可铰接安装于底座2上。而辅优弧环部1.2的下端部铰接安装于底座2上，辅优弧环部1.2的下端部与主优弧环部1.1重合设置且铰接于底座2上。捆材7置于主优弧环部1.1和辅优弧环部1.2之间时，通过卡扣结构将主优弧环部1.1和辅优弧环部1.2的上端部固定连接在一起，捆材7被预先绑扎在一起。
本实施例进一步提供了所述面向圆钢的低能耗打捆机器人的使用原理：
在进行作业时，送丝机构4的驱动电机4.3转动带动主动滚动轮组4.5工作，在弹簧压紧机构的作用下，被动滚动轮组4.4的滚动轮与主动滚动轮组4.5的滚动轮紧密配合能够促进绑丝8沿直线方向被传送至捆材7处，且绑丝8的轴线与夹丝钳6.7的运动轨迹位于同一竖直面内，到达指定位置后驱动电机4.3停止工作。收放机构5内的两对顶液压缸5.1的活塞端同时缩回，控制移动连杆5.6沿移动轨道5.3向内收缩，定长连杆6.3的上端向连接轴6.4收缩，定长连杆6.3下端的滑块6.5沿滑轨6.6向下移动，单自由度折展伸缩架6.2的外端部向外且向下移动，直至移动至绑丝8处，夹丝钳6.7分别将绑丝8的两端夹紧，剪切机构3内的剪切缸3.2的活塞端向下运行，切刀3.3将绑丝8切断。而后，收放机构5内的两对顶液压缸5.1的活塞端同时伸出，控制移动连杆5.6沿移动轨道5.3向外扩张，定长连杆6.3的上端向外扩展，定长连杆6.3下端的滑块6.5沿滑轨6.6向上移动，单自由度折展伸缩架6.2的外端部向内且向上移动，直至电动夹钳6.9将绑丝8两端夹紧，夹丝钳6.7松开，末端转轴6.8旋转将捆材7进行打捆，完成打捆作业。送丝机构4、剪切机构3、收放机构5以及打捆机构6相互配合进行下一轮打捆作业。
在本实施例具体实施时，所述夹丝钳6.7和电动夹钳6.9配备有相应的伺服电机，且承载主体6.1内设置有控制末端转轴6.8转动的电机。
本实施例所述机器人可加入智能化操作系统，可以随时调节打捆捆径，根据不同的捆径自动调节单自由度折展伸缩架6.2的张开收缩位置，增加打捆机的适用范围，提高工厂的工作效率，并且打捆机构由多部分组成，可以根据操作系统的预警进行拆装维修，并且该设备无需占用工作空间，仅对运输过程的工作空间进行改造即可完成，提高了工厂的空间利用率。该种面向圆钢的低能耗打捆机器人对棒材精整线的数字化、无人化发展意义重大。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种面向圆钢的低能耗打捆机器人，包括送丝机构（4）、剪切机构（3）、收放机构（5）以及打捆机构（6），其特征在于，
所述收放机构（5）包括横梁（5.2），相对的设于横梁（5.2）上的两对顶液压缸（5.1）；两对顶液压缸（5.1）的缸体端均设于横梁（5.2）上，两对顶液压缸（5.1）的活塞端相对，且每个对顶液压缸（5.1）的活塞端上沿水平方向铰接有两移动连杆（5.6），两对顶液压缸（5.1）上同侧的移动连杆（5.6）之间设有连接机构，所述连接机构包括至少一根依次设置的收放连杆（5.4），两侧连接机构内的收放连杆（5.4）一一对应，同侧连接机构内的相邻收放连杆（5.4）的相互重合一端通过叉形件（5.5）的叉杆铰接连接，位于连接机构两端的收放连杆（5.4）的靠近移动连杆（5.6）一端通过叉形件（5.5）的叉杆与相应的移动连杆（5.6）端部铰接连接，所有叉形件（5.5）对应的横梁（5.2）上均设有与相应叉形件（5.5）的叉杆滑移配合的移动轨道（5.3），两对顶液压缸（5.1）的活塞端共同伸缩控制两侧连接机构上相对的叉形件（5.5）的叉杆沿相应移动轨道（5.3）相互远离与靠近，两侧连接机构上相对的叉形件（5.5）之间均设有打捆机构（6）；
所述打捆机构（6）包括竖直固定于两侧连接机构上相对的叉形件（5.5）之间横梁（5.2）上的连接轴（6.4），分别铰接于两侧连接机构上相对的叉形件（5.5）的叉头上的定长连杆（6.3），固定于连接轴（6.4）下方的承载主体（6.1）；与定长连杆（6.3）相对的承载主体（6.1）上沿上下方向设有滑轨（6.6），每个定长连杆（6.3）远离叉形件（5.5）一端均铰接有与滑轨（6.6）滑移配合的滑块（6.5），每个滑块（6.5）与位于滑轨（6.6）下方的承载主体（6.1）之间铰接有单自由度折展伸缩架（6.2），每个单自由度折展伸缩架（6.2）的外端部均设有夹丝钳（6.7），所述承载主体（6.1）下方转动安装有末端转轴（6.8），末端转轴（6.8）下方设有与夹丝钳（6.7）相对的电动夹钳（6.9），单自由度折展伸缩架（6.2）收缩后夹丝钳（6.7）夹取的绑丝（8）能够被电动夹钳（6.9）夹紧。
2.根据权利要求1所述的一种面向圆钢的低能耗打捆机器人，其特征在于，所述送丝机构（4）包括底座（2），设于底座（2）上的送丝台架（4.1），转动安装于送丝台架（4.1）上的主动滚动轮组（4.5），转动安装于送丝台架（4.1）上与主动滚动轮组（4.5）相配合的被动滚动轮组（4.4），设于底座（2）上且驱动主动滚动轮组（4.5）的滚动轮转动的驱动电机（4.3）；所述主动滚动轮组（4.5）和被动滚动轮组（4.4）内的滚动轮的圆周面上沿绑丝（8）的传送方向均环向设有与绑丝（8）相配合的槽。
3.根据权利要求2所述的一种面向圆钢的低能耗打捆机器人，其特征在于，所述送丝台架（4.1）上设有弹簧压紧机构，所述弹簧压紧机构包括与被动滚动轮组（4.4）的滚动轮相对应的竖向设于送丝台架（4.1）上的引导轴（4.6），穿设于引导轴（4.6）上的压紧弹簧（4.2）；被动滚动轮组（4.4）内滚动轮的轮座活动穿置于引导轴（4.6）上，所述压紧弹簧（4.2）的上端限位固定、下端与被动滚动轮组（4.4）内滚动轮的轮座压紧配合，弹簧压紧机构使得被动滚动轮组（4.4）的滚动轮与主动滚动轮组（4.5）的滚动轮紧密配合。
4.根据权利要求2或3所述的一种面向圆钢的低能耗打捆机器人，其特征在于，所述剪切机构（3）包括设于底座（2）上且位于送丝台架（4.1）末端的剪切台架（3.1），所述剪切台架（3.1）内竖向设有剪切缸（3.2），剪切缸（3.2）的活塞端朝下且端部竖向设有与绑丝（8）剪切配合的切刀（3.3）。
5.根据权利要求4所述的一种面向圆钢的低能耗打捆机器人，其特征在于，所述剪切台架（3.1）的侧壁沿绑丝（8）的传送方向预留有与绑丝（8）间隙配合的圆孔。
6.根据权利要求2或3所述的一种面向圆钢的低能耗打捆机器人，其特征在于，所述底座（2）上沿捆材（7）的延伸方向设有若干预紧机构（1），置于底座（2）上的捆材（7）被预紧机构（1）预先捆绑于底座（2）上。
7.根据权利要求6所述的一种面向圆钢的低能耗打捆机器人，其特征在于，所述预紧机构（1）包括主优弧环部（1.1）和辅优弧环部（1.2），主优弧环部（1.1）和辅优弧环部（1.2）相互合拢配合将捆材（7）预先捆绑于底座（2）上。
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