CN115196074A - 一种取代人工紧箍钢卷的设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种取代人工紧箍钢卷的设备，该设备包括钢带夹具、机械手、提升装置、上料装置、回转装置和电气柜，机械手具有机器视觉，钢带夹具与机械手连接，机械手带动钢带夹具抓取钢带，控制系统通过电气控制，控制机械手的运动，处理机械手的视觉信号和自动化信号，执行对钢卷捆扎的工作命令，通过机械手对钢卷进行捆扎，提高了钢卷捆扎的效率，避免了工人在高温环境下高负荷的工作。

Description

一种取代人工紧箍钢卷的设备

技术领域

本发明属于冶金行业、机器视觉技术应用领域，尤其涉及一种取代人工紧箍钢卷的设备。

背景技术

钢卷在生产过程中需要人工对钢卷进行捆扎、拧紧，人工劳动强度大，高温工作环境不利于人体健康。由于机器视觉技术的突飞猛进，在一些环境较为恶劣的生产区域，通过采用具有机器视觉的智能机器设备，能够很好的取代传统工人的施工，避免了工人在比较恶劣和危险的工作环境下长时间的工作。在传统钢卷制造过程中，生产成型的钢卷需要通过人工对其进行捆扎，方便后续的仓储和运输，由于在捆扎时，钢卷并未完全冷却下来，钢卷的温度仍具有500-600摄氏度，工人需要身穿防护服和戴防护手套进行捆扎工作，由于防护服和手套本身厚重，又处于较为高温的环境中，不宜长时间的工作，容易出现中暑、脱水等情况，不利于工人的身体健康；工人需要手握较重的捆扎钢带和大型的捆扎螺栓风炮，一根捆扎钢带最重达到30kg，大型的捆扎螺栓风炮用于将捆扎钢带上的捆扎螺栓拧紧，该捆扎螺栓枪重量也较重，可见长时间的捆扎也需要较高的体力要求，长时间在此工作环境中，工人很难承受。因此，基于现场情况，急需开发一种取代人工紧箍钢卷的设备对钢卷捆扎。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是取代人工紧箍钢卷。

本发明是通过如下技术方案来实现的：

一种取代人工紧箍钢卷的设备，该设备包括钢带夹具、机械手、两个提升装置、上料装置、回转装置和电气柜；所述机械手具有机器视觉，通过所述机械手驱动所述钢带夹具将码垛在提升装置中的钢带捆扎在钢卷的外围；所述钢带预组装了螺母和螺杆；所述两个提升装置中的一个设置于所述回转装置的中心位置，另一个设置于回转装置的外周。

如前述的设备，其特征在于，所述钢带夹具包括螺杆套筒、螺杆夹爪、铰接盘、连杆、夹爪气缸、3D线扫模块、风炮扳手、两个相对设置的套筒推动气缸和夹具支架。

如前述的设备，其特征在于，所述回转装置的大转盘的工位上码垛有钢带。

如前述的设备，其特征在于，所述回转装置包括两个，每个所述回转装置内的所述大转盘包括至少两个所述工位，所述至少两个工位通过所述大转盘相互切换至工作位置和码垛位置。

如前述的设备，其特征在于，所述两个回转装置分别码垛有不同尺寸的钢带。

如前述的设备，其特征在于，所述上料装置包括多个电磁铁、多根上料连杆、上料支架和调整转盘。

如前述的设备，其特征在于，还包括电动葫芦，所述上料装置与所述电动葫芦挂接，所述电动葫芦带动上料装置将钢带在回转装置的工位上码垛好。

如前述的设备，其特征在于，所述提升装置包括伺服电机、丝杆、设置于提升装置上部的传感器和连接于丝杆的钢带托盘。

本发明的有益效果是，通过机械手对钢卷进行捆扎，提高了钢卷捆扎的效率，避免了工人在高温环境下高负荷的工作。

附图说明

图1为本发明的取代人工紧箍钢卷的设备示意图。

图2A为本发明的钢带夹具的正视图。

图2B为本发明的钢带夹具的结构示意图。

图3为本发明的机械手结构图。

图4为本发明的回转装置结构示意图。

图5为本发明的提升装置结构示意图。

图6为本发明的提升装置码垛满钢带的示意图。

图7为本发明的上料装置结构示意图。

图8为本发明的电动葫芦悬挂上料装置示意图。

图9为本发明的捆扎好钢带的示意图。

附图标记说明：

1-钢带夹具；2-机械手；3-提升装置；4-上料装置；5-回转装置；6-电气柜；7-顶轨；8-钢带；9-钢卷；11-螺杆套筒；12-螺杆夹爪；13-铰接盘；14-连杆；15-夹爪气缸；16-3D线扫模块；17-风炮扳手；18-套筒推动气缸；19-夹具支架；20-钢带夹爪；21-连接件；31-伺服电机；32-丝杆；33-传感器；34-钢带托盘；41-电磁铁；42-上料支架；43-调整转盘；44-上料连杆；45-调整拉手；46-电动葫芦；47-挂件；48-挂钩；49-缆绳；51-大转盘；52-限位杆；53-限位底座；54-限位连杆；55-限位盘；G1-工位一；G2-工位二；A1-螺母；A2-螺杆。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例

如图1所示，一种取代人工紧箍钢卷的设备，该设备包括钢带夹具1、机械手2、两个提升装置3、上料装置4、回转装置5和电气柜6，其中，机械手2为工业机器人，具有机器视觉功能，电气柜6包括控制系统，能够控制该取代人工紧箍钢卷的设备各个模块的自动化工作。

如图2A和图2B所示钢带夹具1包括螺杆套筒11、螺杆夹爪12、铰接盘13、连杆14、夹爪气缸15、3D线扫模块16、风炮扳手17、两个相对设置的套筒推动气缸18和夹具支架19，连杆14至少包括3根，3根连杆14一端均连接在铰接盘13边缘，铰接盘13通过机械手上电机驱动顺时针或者逆时针转动，其中3根连杆14中的2根连杆的另一端连接两个夹爪气缸15，另一个连杆的另一端连接螺杆夹爪12，通过铰接盘13的转动，3根连杆14做伸缩运动，从而2根连杆带动两个夹爪气缸15联动，连接于夹爪气缸15的钢带夹爪20对钢带进行夹取或者释放；螺杆夹爪12底部具有连接件21，螺杆夹爪12通过连接件21与连杆14连接，螺杆夹爪12用于钢带8上螺杆的夹取，3D线扫模块16用于提供深度识别和工作过程中的机器视觉。

其中，钢带夹具1连接于附图3所示的机械手2上。

如图4所示，回转装置5包括2个，每个回转装置5内的大转盘51的工位通过多根限位杆52码垛有不同尺寸大小的钢带8，以适应捆扎不同尺寸的钢卷9。

图4-5示出了提升装置3的结构，结合图1和图6所示，提升装置3包括两个，其中，至少一个提升装置3包括伺服电机31，丝杆32，设置于提升装置3上部的传感器33和连接于丝杆32的钢带托盘34，通过伺服电机31驱动丝杆32的转动，控制钢带托盘34的上下移动。如图4所示，两个提升装置3中的一个设置于回转装置5的中心位置，另一个提升装置3设置于回转装置5的大转盘51外周，其中钢带托盘34初始位置略低于大转盘51；大转盘51上具有两个工位，工位二G2处于工作位置，工位一G1为处于码垛位置，每个工位上设置有多根限位杆52，用于在码垛钢带8时进行限位，多根限位杆52的限位底座53通过限位连杆54与限位盘55连接，通过转动限位盘55，控制多根限位杆52的位置，从而适配钢带8的尺寸大小；工作时，钢带夹具1通过机械手2在工位二G2夹取钢带8，每夹取一件钢带8后，若提升装置上的传感器33感应不到钢带8，提升装置3便会把码垛在钢带8整体往上托起，传感器33检测到有钢带8时，伺服电机31则不转动，当提升装置上的钢带8全部用完时，即钢带托盘34升至最高时，大转盘便会转动180°，同时伺服电机31方向转动控制钢带托盘34最下方复位，将现在的工位二G2的位置转到工位一G1，工位二G2的位置会通过上料装置4将钢带8提前码垛好，同样，当工位一G1的钢带用完转过来时，也是通过上料装置4码垛钢带8，如此重复，可保持钢带8的持续供给。

图7示出了上料装置4的结构，上料装置4包括多个电磁铁41，多根上料连杆44，上料支架42和调整转盘43，其中，电磁铁41，多根上料连杆44和调整转盘43设置于上料支架42上，多个电磁铁41和多根上料连杆44优先为6根，多根上料连杆44一端连接在调整转盘43的边缘，另一端分别对应连接多个电磁铁41，通过转动调整转盘43，可以调整多个电磁铁41在上料支架42径向位置；在调整转盘43的吸取钢带8的一侧具有调整拉手45。

如图8所示，上料支架42设置有与电动葫芦46的挂钩48连接的挂件47，用于将上料装置4与电动葫芦46挂接，电动葫芦46的挂钩48连接有缆绳49，通过马达驱动卷绕和释放缆绳49，从而上料装置4能够随着缆绳49的收卷和释放上下移动，并且，电动葫芦46延顶轨7来回移动，用于运输钢带8。

该取代人工紧箍钢卷的设备具体工作原理是：

钢带夹具1与机械手2连接，通过机械手2控制钢带夹具1的铰接盘13的转动，机械手2带动钢带夹具1抓取钢带8，控制系统通过电气控制，控制机械手2的运动，处理机械手2的视觉信号和自动化信号，执行对钢卷9捆扎的工作命令。

工作时，在上料步骤，工人只需预组装将螺母A1和螺杆A2预连接在钢带8上，并转动调整转盘43，将电磁铁41的在上料支架42位置调整至与钢带8圆周径向大小相同的位置，方便吸取钢带8；上料装置4通过电动葫芦46的移动；当吸取钢带8时，上料装置4使得电磁铁41通电产生磁性，吸取已经预装好螺母A1和螺杆A2的钢带8，运输至回转装置5大转盘51上的备用工位，电磁铁41通过断电消磁，将钢带8释放至工位上并码垛好，并通过限位杆限位；当传感器33检测到钢带8码垛满后，则上料装置4停止码垛。

钢带夹取步骤，钢带夹具1通过机械手2的控制，转动铰接盘13，拉开螺杆夹爪12和夹爪气缸15，两个套筒推动气缸18带动螺杆套筒11背离，机械手2通过机器视觉检测钢卷9的位置和尺寸，根据检测到的钢卷9的位置和尺寸，机械手2控制钢带夹具1移动至具有对应尺寸的回转装置5的工位上抓取对应尺寸的钢带8，具体的，钢带夹具1移动至对应工位码垛好的钢带8上，向下运动使得钢带8落入螺杆夹爪12，反向转动铰接盘13，使得螺杆夹爪12和钢带夹爪20收拢夹持住钢带8，两个套筒推动气缸18推动螺杆套筒11相向运动，套入螺杆使螺杆定位，机械手2将已经夹持了钢带8的钢带夹具1移动至钢卷9前面。

上料步骤，工位上的提升装置3的传感器33检测到最高层的钢带8被取走后，伺服电机31驱动丝杆32转动，钢带托盘34向上升起，将码垛好的钢带8高度升高，当传感器33重新检测到钢带8，伺服电机31暂停，钢带托盘34停止升高，至下一次最高层的钢带8被取走，则再次升高钢带托盘34，直到传感器33检测钢带8全部被取走，伺服电机31驱动丝杆32反向转动，钢带托盘34复位，同时，大转盘51转动180度，将另一个已经码垛好钢带8的工位转到工作位置。

钢带捆扎步骤，图9示出了钢带夹具1夹取了钢带8对钢卷9完成捆扎的示意图，具体的，夹取了钢带8的钢带夹具1被机械手2移动至钢卷9前面，使得钢带夹具1的钢带8整体平面相对于钢卷9前端的垂直面略微倾斜一定角度，以该角度将钢带8送入钢卷9前端，转动铰接盘13，打开螺杆夹爪12和钢带夹爪20，将钢带放置在钢卷9前端外壁，机械手2带动钢带夹具1退出，并通过机械手驱动钢带夹具1将风炮扳手17与钢带8上的螺母套接，通过风炮扳手17转动螺母，收紧钢带8，从而将钢带8固定在钢卷9上。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本领域内普通的技术人员的简单更改和替换都是本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种取代人工紧箍钢卷的设备，该设备包括钢带夹具（1）、机械手（2）、两个提升装置（3）、上料装置（4）、回转装置（5）和电气柜（6）；其特征在于，所述机械手（2）具有机器视觉，通过所述机械手（2）驱动所述钢带夹具（1）将码垛在所述两个提升装置（3）中的钢带（8）捆扎在钢卷（9）的外围；所述钢带（8）预组装了螺母（A1）和螺杆（A2）；所述两个提升装置（3）中的一个设置于所述回转装置（5）的中心位置，另一个设置于回转装置（5）的外周。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述钢带夹具（1）包括螺杆套筒（11）、螺杆夹爪（12）、铰接盘（13）、连杆（14）、夹爪气缸（15）、3D线扫模块（16）、风炮扳手（17）、两个相对设置的套筒推动气缸（18）和夹具支架（19）。

3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述回转装置（5）的大转盘（51）的工位上码垛有钢带（8）。

4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述回转装置（5）包括两个，每个所述回转装置（5）内的所述大转盘（51）包括两个所述工位，两个所述工位通过所述大转盘（51）相互切换至工作位置和码垛位置。

5.如权利要求4中所述的设备，其特征在于两个所述回转装置（5）分别码垛有不同尺寸的钢带（8）。

6.如权利要求1中所述的设备，其特征在于，所述上料装置（4）包括多个电磁铁（41）、多根上料连杆（44）、上料支架（42）和调整转盘（43）。

7.如权利要求6中所述的设备，其特征在于，还包括电动葫芦（46），所述上料装置（4）与所述电动葫芦（46）挂接，所述电动葫芦（46）带动上料装置（4）将所述钢带（8）在所述回转装置（5）的工位上码垛好。

8.如权利要求1中所述的设备，其特征在于，所述提升装置（3）包括伺服电机（31）、丝杆（32）、设置于所述提升装置（3）上部的传感器（33）和连接于丝杆（32）的钢带托盘（34）。

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