CN208198900U - 一种智能装箱机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能装箱机器人，包括龙门架；还包括设在龙门架上的抓料机械手、设在龙门架上的收料机械手、放置在收料机械手工作路线上的排队板和控制系统；所述抓料机械手包括设在龙门架上的第一水平横向移动系统、设在第一水平横向移动系统上的第一水平纵向移动系统、设在第一水平纵向移动系统上的第一垂直移动系统和设在第一垂直移动系统上的第一抓手；所述收料机械手包括设在龙门架上的第二水平横向移动系统、设在第二水平横向移动系统上的第二垂直移动系统和设在第二垂直移动系统上的第二抓手。本实用新型能够实现对圆钢段的筛选、称重、装箱等过程的全自动化生产，工作速度快，生产效率高，能够有效的降低生产成本和运营成本。

Description

一种智能装箱机器人

技术领域

本实用新型涉及自动化生产领域，具体涉及一种智能装箱机器人。

背景技术

银亮钢或叫磨光钢，是表面经过磨光或抛光精制成的钢材，也有经过精车光制成。由于表面光亮，因此得名。银亮钢作为机器结构钢用于各种专门用途，例如用于强烈磨损的螺栓，此外，主轴、活塞杆、轮辐和类似机件等的加工也会用到。

螺栓、主轴、活塞杆、轮辐和类似机件等的生产原料一般为圆钢，顺序经过去皮、抛光、探伤、分段、筛选、轧制或者切削等生产工序后制作而成。圆钢的供应商一般为当地的钢材生产厂家，产品长度在6-12米左右，生产如此长度的圆钢，很难保证每一处的生产质量，因此原料在正式加工之前需要进行探伤检测，剔除掉存在缺陷的部分。

目前，该类机件的生产厂家大部分还是依靠人工操作。具体的生产过程为：工人用天车或地牛将原料分别运送到切割机上，然后进行固定、参数设定等工作，完成后，切割机开始工作，完成送料、切割和卸料等工序。该过程中，工人需要随时在切割机的另一面，将切割好的圆钢段整齐的放到料箱内。如果遇到有标记的圆钢段，则需要将其剔除。如果同时对圆钢段重量有要求，则需要工人对圆钢段逐一称重，并将不合格的圆钢段剔除。这个生产过程曾经为大多数生产厂商使用，当时随着时代的发展和技术的进步，这个生产过程已经越来越难以满足需求，具体的原因如下：

1.工人在长时间的单一重复工作中，准确性迅速下降，导致废品率升高；

2.高废品率会导致后续生产过程中出现重复性工作、生产浪费和大量残次品；

3.低技术含量的工作生产厂商不愿提供高薪资，和工人的诉求存在冲突；

4.劳动强度大，工人在疲劳后错误率上升明显；

5.劳动力减少使生产厂商难以招聘到足量的工人，需要频繁调整生产计划；

6.加工业微薄的利润率难以支撑工资、培训和生产消耗品的大量硬性支出；

7.工人流动性增加，生产厂商需要频繁的调整、调动人员。

基于上述原因，生产厂商开始诉求更加自动化的生产方式，用机械自动化生产的方式来解决生产中遇到的各种问题。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种自动化程度高，能够进行连续生产的智能装箱机器人。

本实用新型采用如下技术方案：

一种智能装箱机器人，包括龙门架；还包括设在龙门架上的抓料机械手、设在龙门架上的收料机械手、放置在收料机械手工作路线上的排队板和控制系统；

所述抓料机械手包括设在龙门架上的第一水平横向移动系统、设在第一水平横向移动系统上的第一水平纵向移动系统、设在第一水平纵向移动系统上的第一垂直移动系统和设在第一垂直移动系统上的第一抓手；

所述收料机械手包括设在龙门架上的第二水平横向移动系统、设在第二水平横向移动系统上的第二垂直移动系统和设在第二垂直移动系统上的第二抓手。

作为进一步的解决方案：还包括前置处理系统；

所述前置处理系统包括传送带、设在传送带一端的收料槽、设在传送带另一端的水平定位板和设在水平定位板后方的定位挡板。

作为进一步的解决方案：所述收料槽的上方设有减速电磁铁。

作为进一步的解决方案：所述传送带的两侧对称设有导向挡板。

作为进一步的解决方案：所述第一抓手包括固定在第一垂直移动系统上的平板、设在平板上的电磁铁A和开在电磁铁A上的V型槽A。

作为进一步的解决方案：所述第二抓手包括固定在第二垂直移动系统上的底板、矩形阵列在底板上的电磁铁B和开在电磁铁B上的V型槽B。

作为进一步的解决方案：还包括自动称重系统；

所述自动称重系统包括电子秤和放置在电子秤上的限位块；

所述电子秤位于传送带的一侧；

所述电子秤与控制系统连接。

作为进一步的解决方案：所述电子秤的一侧放置有废料桶。

作为进一步的解决方案：所述排队板包括水平板和线性阵列在水平板上的槽。

作为进一步的解决方案：还包括识别系统；

所述识别系统包括识别摄像头；所述识别摄像头的输出端与控制系统连接。

本实用新型产生的积极效果如下：

本实用新型采用了自动化的生产方式，能够自动完成装料过程，极大的提高生产的连续性和自动化程度。本实用新型安装在切割机输出端的后方，收料槽的输入端与切割机的输出端连接，切割机将圆钢切割成圆钢段后从其输出端推出，圆钢段顺着收料槽向传动带滑动，然后在传动带的带动下向前运动，经过吹扫装置时附着在其上的铁屑被去除，最后移动到水平定位板上。第一抓手在第一水平横向移动系统、第一水平纵向移动系统和第一垂直移动系统的带动下抓起圆钢段，将其顺序摆放在排队板上，摆满后，第二抓手将排队板上上的圆钢段转移到料箱内。该过程采用自动化控制，整个过程不需要人工参与，能够进行不间断的连续生产，自动化程度非常高，能够极大的提高生产效率。

本实用新型在收料槽上特别增加了减速电磁铁，圆钢段在顺着收料槽下滑的过程中，减速电磁铁通过磁力能够降低圆钢段的滑动速度，避免其与收料槽和传动带的碰撞，一方面能够避免圆钢段的磕碰伤，另一方面能够避免收料槽、传动带等部件被撞伤，延长其使用寿命。

本实用新型增加了自动称重系统，能够对圆钢段进行重量检测，剔除掉不合格产品。切割完成的圆钢段移动到水平定位板后，第一抓手在第一水平横向移动系统、第一水平纵向移动系统和第一垂直移动系统的带动下抓起圆钢段，将其放置到电子秤上的限位块上，电子秤对其重量进行检测并将检测结果传回控制系统。控制系统对电子秤回传数据与设定数据进行比对，当回传数据位于设定数据范围内时，第一抓手将限位块上的圆钢段转移到排队板上，当回传数据位于设定数据范围外时，第一抓手将圆钢段转移到废料桶内。这样，重量超标或者不达标的圆钢段就被剔除，能够有效提高产品质量。

本实用新型还增加了识别系统，能够剔除掉存在缺陷的圆钢段。圆钢段在去皮后会进行探伤，存在内部缺陷的地方，检测人员会在圆钢的外表面上用记号笔画上一个完成的圆圈。圆钢被切割成圆钢段后，哪一段圆钢段上有圆圈标记，该圆钢段就需要被剔除。圆圈标记为黑色，能够与圆钢段表面的亮银色形成色差，使本实用新型中的识别摄像头能够识别到圆圈标记，识别摄像头检测到圆圈标记后，第一抓手将该圆钢段直接转移到废料桶内。

本实用新型的第一抓手和第二抓手采用了特殊设计，能够实现对圆钢段的迅速抓取和移动。第一抓手和第二抓手上均采用了V型槽和电磁铁组合工作的方式，V型槽尺寸根据圆钢段的尺寸设计，能够与圆钢段完全贴合；二者贴合时，电磁铁工作，第一抓手通过磁力将圆钢段吸到V型槽内，需工作要分离时，电磁铁工作停止工作，圆钢段从V型槽内掉落。V型槽和电磁铁组合工作，能够实现圆钢段的迅速抓取与分离，结构简单实用，工作效率高。

附图说明

图1为本实用新型的主视图；

图2为本实用新型的左视图；

图3为本实用新型的俯视图；

图4为第一抓手的结构示意图；

图5为第二抓手的结构示意图；

图6为水平板的剖视图；

图7为限位块的剖面图；

图8为前置处理系统的俯视图；

其中：1龙门架、21传送带、22收料槽、23水平定位板、24定位挡板、25减速电磁铁、26导向挡板、31平板、32电磁铁A、33V型槽A、41底板、42电磁铁B、43 V型槽B、51电子秤、52限位块、6废料桶、71水平板、72槽、8识别摄像头。

具体实施方式

下面结合图1-8来对本实用新型进行进一步说明。

本实用新型采用如下技术方案：

一种智能装箱机器人，包括龙门架1；还包括设在龙门架1上的抓料机械手、设在龙门架1上的收料机械手、放置在收料机械手工作路线上的排队板和控制系统；

所述抓料机械手包括设在龙门架1上的第一水平横向移动系统、设在第一水平横向移动系统上的第一水平纵向移动系统、设在第一水平纵向移动系统上的第一垂直移动系统和设在第一垂直移动系统上的第一抓手；

所述收料机械手包括设在龙门架1上的第二水平横向移动系统、设在第二水平横向移动系统上的第二垂直移动系统和设在第二垂直移动系统上的第二抓手。

作为进一步的解决方案：还包括前置处理系统；

所述前置处理系统包括传送带21、设在传送带21一端的收料槽22、设在传送带21另一端的水平定位板23和设在水平定位板23后方的定位挡板24。

作为进一步的解决方案：所述收料槽22的上方设有减速电磁铁25。

作为进一步的解决方案：所述传送带21的两侧对称设有导向挡板26。

作为进一步的解决方案：所述第一抓手包括固定在第一垂直移动系统上的平板31、设在平板31上的电磁铁A32和开在电磁铁A32上的V型槽A33。

作为进一步的解决方案：所述第二抓手包括固定在第二垂直移动系统上的底板41、矩形阵列在底板41上的电磁铁B42和开在电磁铁B42上的V型槽B43。

作为进一步的解决方案：还包括自动称重系统；

所述自动称重系统包括电子秤51和放置在电子秤51上的限位块52；

所述电子秤51位于传送带21的一侧；

所述电子秤51与控制系统连接。

作为进一步的解决方案：所述电子秤51的一侧放置有废料桶6。

作为进一步的解决方案：所述排队板包括水平板71和线性阵列在水平板71上的槽72。

作为进一步的解决方案：还包括识别系统；

所述识别系统包括识别摄像头8；所述识别摄像头8的输出端与控制系统连接。

下面结合实际的生产过程来对本实用新型进行进一步说明。

本实用新型根据生产车车间和生产设备的实际情况进行定制，安装在圆钢切割机的后方，各部分的高度根据生产车间的实际情况和圆钢切割机的尺寸具体确定。制作完成后运送到生产车间，直接安装在圆钢切割机的后方。

生产需要的圆钢经过剥皮、初检、探伤和标记等工序后最终送入圆钢切割机，被切割成具有一定长度的圆钢段，然后从圆钢切割机上掉落到收料槽22上。圆钢段沿着倾斜的收料槽22滑动到传送带21上。

收料槽22由底板和与底板两边固定连接的侧板组成，圆钢段沿着收料槽22的底板滑动，侧板能够防止其滑落。收料槽22倾斜设置是为了增大本实用新型的适配范围。考虑到每个生产车间的切割设备都不同，在制作中不可能针对每一个设备进行制作，因此需要一些可调整结构来配套。收料槽22结构简单，容易制作，作为圆钢切割机与传送带21之间的过渡零部件，其尺寸能够随意更改，能够有效降低设计和制作成本。

圆钢段顺着倾斜的收料槽22滑动，获得一定的初速度，能够避免阻塞通道。考虑到收料槽22实际的倾斜情况，圆钢段获得的速度可能过大。因此在收料槽22上安装了减速电磁铁25。减速电磁铁25间隔工作，当圆钢段向接近减速电磁铁25时，利用减速电磁铁25的磁力直接抓住圆钢段，使圆钢段滑动速度降低到零，放开后，自由滑落10~20mm，大幅度降低其对传送带21的冲击，延长传送带21的使用寿命。

减速电磁铁25的工作电流根据收料槽22的倾斜程度进行调整，倾斜程度大时增大工作电流，倾斜程度小时降低工作电流；当倾斜程度非常小时，还可以将减速电磁铁25安装在收料槽22的末端，此时减速电磁铁25对圆钢段的磁力与圆钢段的移动方向相同，能够起到加快圆钢段移动速度的作用。

由上所述，减速电磁铁25的安装位置和工作电流需要根据实际的生产情况进行调整，其目的是保证圆钢段具有合适的移动速度。

圆钢段滑动到传送带21上后，在传送带21的带动下向前运动，当期移动到到水平定位板23上的圆弧凹槽内后速度减慢，其一端与定位挡板24接触后停止移动。水平定位板23和定位挡板24同时对圆钢段进行限位，使其不再移动。

在传送带21上移动的过程中，圆钢段从识别摄像头8的前方经过，当圆钢段上没有黑色标记时，则进入后续的装箱程序，当圆钢段上有黑色标记时，则进入后续的剔除程序，下面对这两种程序分别进行描述。

经过识别摄像头8的圆钢段上没有黑色标记时，第一水平横向移动系统和第一水平纵向移动系统开始动作，带动第一垂直移动系统和第一抓手移动到该圆钢段的上方，接着第一垂直移动系统动作，带动第一抓手向靠近该圆钢段的方向移动，同时电磁铁A32通电，电磁铁A32上的 V型槽A34与该圆钢段接触后第一垂直移动系统反向动作，带动第一抓手和该圆钢段离开水平定位板23和定位挡板24。然后第一水平横向移动系统和第一水平纵向移动系统动作，带动第一垂直移动系统和第一抓手移动到水平板71上槽72的上方，最后第一垂直移动系统动作，带动第一抓手和该圆钢段向靠近槽72的方向移动，当该圆钢段与槽72接触后第一垂直移动系统停止动作，同时电磁铁A32断电，圆钢段被转移到水平板71上。

该程序完成后，第一水平横向移动系统、第一水平纵向移动系统和第一垂直移动系统动作，带动第一抓手回到初始位置。

第二个圆钢段接着从圆钢切割机中滑出。重复上述动作，直至将水平板71放满。水平板71上均布有槽72，圆钢段在槽72内均匀放置，放置完成后，圆钢段在水平板71上会形成一个NxN的矩阵，其中N的数量根据装箱尺寸确定。

当识别摄像头8检测到黑色标记时，进入剔除程序，该程序的具体内容为：圆钢段从识别摄像头8前经过时，识别摄像头8对圆钢段表面的颜色进行检测，圆钢段的颜色为亮银色，黑色标记的颜色为黑色，。当识别摄像头8识别到黑色时，说明该圆钢段为不合格品，需要进行剔除。此时识别摄像头8向控制系统发出信号，进行剔除作业。圆钢段移动到水平定位板23上后不再移动。第一抓手将该圆钢段抓起，该过程与装箱程序中的内容相同，此处不再赘述。抓起后，第一抓手移动到废料桶6的上方，接着电磁铁A32停止工作，圆钢段掉落到废料桶6内，第一抓手回到初始位置，剔除程序完成。

控制系统会记录下装箱程序运行的次数，当记录次数与水平板71上规定放置圆钢段的数量相同时，说明水平板71上合格的圆钢段放满，此时进行装箱。

第二水平横向移动系统开始动作，带动第二垂直移动系统和平板31移动到水平板71的上方。接着第二垂直移动系统动作，带动平板31向靠近水平板71的方向移动，同时，电磁铁B42通电，电磁铁B42上的V型槽B43与水平板71上的圆钢段接触后第二垂直移动系统停止动作。接着第二垂直移动系统反向动作，带动平板31向上移动，水平板71上的圆钢段被吸到V型槽A33内并随着平板31一起移动。第二水平横向移动系统同时动作，带动第二垂直移动系统、第二抓手和吸在第二抓手上的圆钢段移动到一旁的料筐上方，第二水平横向移动系统停止移动，同时第二垂直移动系统向下移动，达到设定位置后，第二垂直移动系统停止移动，电磁铁A32断电，圆钢段转移到料筐内。

料筐、底板41和水平板71，这三者的设计尺寸和圆钢段的尺寸是匹配的，保证一组圆钢段正好能够在料筐内铺一层。

当对圆钢段还存在重量要求时，需要另外增加一道称重工序，具体的工作过程为：第一抓手将水平定位板23上的圆钢段抓起，将其放置到电子秤51上的限位块52上，限位块52能够使圆钢段不移动。放置完成后，第一抓手离开圆钢段，电子秤51对圆钢段进行称重并将数据发送到控制系统，控制系统将其与设定值进行比对，如果实际值在设定值的误差范围之内，说明圆钢段的重量符合要求，反之则为不合格品。

当圆钢段为合格品时，第一抓手将其移动到水平板71上的槽72内；当圆钢段为不合格品时，第一抓手将其移动到废料桶6内。

最后对前文中提到的第一水平横向移动系统、第一水平纵向移动系统、第一垂直移动系统、第二水平横向移动系统和第二垂直移动系统的结构进行介绍。本实用新型中第一抓手和第二抓手需要精确移动，因此特别选用了伺服驱动系统。

伺服驱动系统具体的机构为：龙门架1上安装有导轨，导轨的两端安装有轴承座，轴承座上安装有丝杠，丝杠上安装有移动螺母，丝杠的一端与伺服减速机连接，伺服电机安装在伺服减速机上，移动螺母同时还与导轨滑动连接，能够沿导轨方向做直线运动。工作时，伺服电机动作，通过伺服减速机带动丝杠转动，丝杠转动时，带动移动螺母沿着导轨的方向做往复直线运动。伺服驱动系统的优势在于伺服电机能够根据控制信号进行转动，误差极小；丝杠与移动螺母的传动精度也非常高，能够将误差控制在允许的范围内。

第一水平横向移动系统、第一垂直移动系统和第二水平横向移动系统均采用这种结构，能够实现对圆钢段的准确抓取与移动。

第一水平纵向移动系统和第二垂直移动系统的结构与此结构类似，区别在于第一水平纵向移动系统和第二垂直移动系统中的移动螺母是固定的，丝杠沿其轴线做直线往复运动，同时，伺服电机和伺服减速机在导轨上滑动。

第一水平纵向移动系统安装在第一垂直移动系统上；第二垂直移动系统安装在第二水平横向移动系统上，第一抓手和第二抓手分别固定在第一水平纵向移动系统和第二垂直移动系统上，平板31和底板41可以直接固定在丝杠的自由端上，这样就能够实现第一抓手和第二抓手在平面内的任意移动。

但需要特别指出的是，伺服驱动系统并不仅限于这种结构，在移动精度允许的范围内，也可以选用齿轮齿条传动机构、链轮链条传动机构和液压传动机构等多种结构形式。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分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实用新型实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种智能装箱机器人，包括龙门架（1）；其特征在于：还包括设在龙门架（1）上的抓料机械手、设在龙门架（1）上的收料机械手、放置在收料机械手工作路线上的排队板和控制系统；

所述抓料机械手包括设在龙门架（1）上的第一水平横向移动系统、设在第一水平横向移动系统上的第一水平纵向移动系统、设在第一水平纵向移动系统上的第一垂直移动系统和设在第一垂直移动系统上的第一抓手；

所述收料机械手包括设在龙门架（1）上的第二水平横向移动系统、设在第二水平横向移动系统上的第二垂直移动系统和设在第二垂直移动系统上的第二抓手。

2.根据权利要求1所述的一种智能装箱机器人，其特征在于：还包括前置处理系统；

所述前置处理系统包括传送带（21）、设在传送带（21）一端的收料槽（22）、设在传送带（21）另一端的水平定位板（23）和设在水平定位板（23）后方的定位挡板（24）。

3.根据权利要求2所述的一种智能装箱机器人，其特征在于：所述收料槽（22）的上方设有减速电磁铁（25）。

4.根据权利要求3所述的一种智能装箱机器人，其特征在于：所述传送带（21）的两侧对称设有导向挡板（26）。

5.根据权利要求1所述的一种智能装箱机器人，其特征在于：所述第一抓手包括固定在第一垂直移动系统上的平板（31）、设在平板（31）上的电磁铁A（32）和开在电磁铁A（32）上的V型槽A（33）。

6.根据权利要求1所述的一种智能装箱机器人，其特征在于：所述第二抓手包括固定在第二垂直移动系统上的底板（41）、矩形阵列在底板（41）上的电磁铁B（42）和开在电磁铁B（42）上的V型槽B（43）。

7.根据权利要求1所述的一种智能装箱机器人，其特征在于：还包括自动称重系统；

所述自动称重系统包括电子秤（51）和放置在电子秤（51）上的限位块（52）；

所述电子秤（51）位于传送带（21）的一侧；

所述电子秤（51）与控制系统连接。

8.根据权利要求7所述的一种智能装箱机器人，其特征在于：所述电子秤（51）的一侧放置有废料桶（6）。

9.根据权利要求6所述的一种智能装箱机器人，其特征在于：所述排队板包括水平板（71）和线性阵列在水平板（71）上的槽（72）。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的一种智能装箱机器人，其特征在于：还包括识别系统；

所述识别系统包括识别摄像头（8）；所述识别摄像头（8）的输出端与控制系统连接。