CN219378825U - 一种钢筋连接机械手 - Google Patents
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Abstract
一种钢筋连接机械手,包括安装座(1)、立体相机(2)、连接线固定及引导装置(3)、焊接装置(4)、夹紧钳(5)和剪刀(6)。本发明采用焊接的方式将两根钢筋与连接线分别固定,降低了连接固定作业复杂度、提高了钢筋连接牢固度;钢筋连接机械手安装在机器人末端,代替人工自动完成钢筋位置姿态识别、焊接固定和连接线剪断,保证了钢筋连接固定作业质量和稳定性;首次准备过程结束后,机器人配合机械手可以实现连续作业,提高了工作效率、降低了生产成本,实现了钢筋连接固定作业自动化。
Description
技术领域
本发明涉及一种机械手,尤其是涉及一种钢筋连接机械手,属于工业机器人技术领域。
背景技术
在建筑行业和钢铁产品包装行业,常遇到需要将两根平行钢筋连接固定的作业,避免在后续使用或运输过程中钢筋之间的松脱、窜动,提高生产作业安全性,保证产品包装完整性。目前企业一般采用人工完成钢筋连接固定作业,采用的方法是使用金属连接线进行连接,作业过程是:将连接线的一端缠绕在其中一根钢筋上,手持另一端拉紧连接线缠绕在另一根钢筋上,从而将两者相对固定起来。由于缠绕连接钢筋作业步骤繁琐、许多钢筋周围没有间隙或间隙很小,影响生产效率的同时加大了工人操作难度。此外,工业现场环境恶劣、工人劳动强度大还会导致连接质量不稳定等问题。
发明内容
基于以上原因,本发明提出一种钢筋连接机械手,使用时安装在机器人末端,通过送丝装置进行连接线输送,机械手利用焊接的方式将连接线与两根钢筋分别焊接固定,完成两根钢筋的连接固定作业。
一种钢筋连接机械手,包括安装座1、立体相机2、连接线固定及引导装置3、焊接装置4、夹紧钳5和剪刀6。安装座1是整个机械手的支撑和连接装置,安装座1通过定位法兰与机器人的末端固联。立体相机2、连接线固定及引导装置3、焊接装置4、夹紧钳5和剪刀6从左往右依次固定安装在安装座1上,焊接装置4固定在安装座1中间位置。
安装座1包括定位法兰1-1和装置安装板1-2。定位法兰1-1由定位凸台和螺栓安装孔组成,通过定位凸台与机器人末端凹槽实现止口配合定位,利用螺栓穿过螺栓安装孔固定到机器人末端,保证机器人和末端操作器的定位精度。装置安装板1-2和定位法兰1-1的轴线垂直,装置安装板1-2上面布置有其他装置的安装孔。
连接线固定及引导装置3包括夹紧气缸3-1、左夹紧钳3-2和右夹紧钳3-3。夹紧气缸3-1安装在安装座1上,左夹紧钳3-2和右夹紧钳3-3相向安装在夹紧气缸3-1的两个手指上,彼此之间形成一个大小可调的封闭空间。当夹紧气缸3-1闭合时,对穿过其中的连接线起到夹紧固定作用;当夹紧气缸3-1张开时封闭空间变大,对穿过其中的连接线起到限制引导作用。
焊接装置4包括伺服旋转台4-1、气缸连接板4-2、压紧气缸4-3、绝缘安装板4-4、两侧电极导向套4-5、焊接电极4-6、中间电极导向套4-7和缓冲弹簧4-8。伺服旋转台4-1安装在安装座1上,气缸连接板4-2固定在伺服旋转台4-1的旋转台面上,压紧气缸4-3安装在气缸连接板4-2上,绝缘安装板4-4与压紧气缸4-3的推杆固联。绝缘安装板4-4上有左、中、右三个安装位置,两侧电极导向套4-5分别安装在绝缘安装板4-4的左、右安装位置,中间电极导向套4-7安装在绝缘安装板4-4的中间安装位置,缓冲弹簧4-8套在焊接电极4-6上,依次配合安装在两侧电极导向套4-5和中间电极导向套4-7的内部。两侧电极导向套4-5和中间电极导向套4-7的导向相互垂直,以适应十字交叉的钢筋与连接线,使三个焊接电极4-6各自与钢筋、连接线表面匹配相接触。
焊接电极4-6的材质为铬锆铜。焊接电极4-6包括电源线缆连接孔4-6-1、导向面4-6-2和端部弧面4-6-3。焊接电极4-6通过电源线缆连接孔4-6-1连接焊接电源线缆,中间的焊接电极4-6连接焊接电源正极,两侧的焊接电极4-6连接焊接电源负极;焊接电极4-6有两个居电极轴线对称、且相互平行的导向面4-6-2,通过导向面4-6-2配合电极导向套结构保证焊接电极4-6作业时不发生自转;通过端部弧面4-6-3与钢筋和连接线的圆弧表面相配合,提高接触面积、保证稳定接触。焊接时电流自焊接电源正极出发,依次流经中间的焊接电极4-6、钢筋、连接线、两侧的焊接电极4-6,最终回到焊接电源负极,钢筋与连接线接触处电阻较大,电流通过时发热熔化两者相固定。
本发明的有益技术效果在于:
(1)采用焊接的方式将两根钢筋与连接线分别固定,降低了连接固定作业复杂度、提高了钢筋连接牢固度;
(2)钢筋连接机械手安装在机器人末端,代替人工自动完成钢筋位置姿态识别、焊接固定和连接线剪断,保证了钢筋连接固定作业质量和稳定性;
(3)首次准备过程结束后,机器人配合机械手可以实现连续作业,提高了工作效率、降低了生产成本,实现了钢筋连接固定作业自动化。
附图说明
图1是本发明一种钢筋连接机械手的总体结构示意图;
图2是本发明安装座1的结构示意图;
图3是本发明连接线固定及引导装置3的结构示意图;
图4是本发明连接线固定及引导装置3的夹紧气缸3-1处于闭合状态;
图5是本发明连接线固定及引导装置3的夹紧气缸3-1处于张开状态;
图6是本发明焊接装置4的结构示意图;
图7是本发明焊接装置4的剖视图;
图8是本发明焊接装置4的仰视图;
图9是本发明焊接电极4-6的结构示意图;
图10是本发明一种钢筋连接机械手的作业场景示意图;
图11是本发明钢筋连接线焊接完成效果示意图。
实施方式
结合图1-11说明本发明的结构与操作。
以钢筋1与钢筋2的连接固定作业为例,利用机器人、钢筋连接机械手和送线装置实现自动化作业。
一种钢筋连接机械手,包括安装座1、立体相机2、连接线固定及引导装置3、焊接装置4、夹紧钳5和剪刀6。安装座1是整个机械手的支撑和连接装置,安装座1通过定位法兰1-1与机器人的末端固联。立体相机2、连接线固定及引导装置3、焊接装置4、夹紧钳5和剪刀6从左往右依次固定安装在安装座1上,焊接装置4固定在安装座1中间位置。
安装座1包括定位法兰1-1和装置安装板1-2。定位法兰1-1由定位凸台和螺栓安装孔组成,通过定位凸台与机器人末端凹槽实现止口配合定位,利用螺栓穿过螺栓安装孔固定到机器人末端,保证机器人和末端操作器的定位精度。装置安装板1-2和定位法兰1-1的轴线垂直,装置安装板1-2上面布置有其他装置的安装孔。
连接线固定及引导装置3包括夹紧气缸3-1、左夹紧钳3-2和右夹紧钳3-3。夹紧气缸3-1安装在安装座1上,左夹紧钳3-2和右夹紧钳3-3相向安装在夹紧气缸3-1的两个手指上,彼此之间形成一个大小可调的封闭空间。当夹紧气缸3-1闭合时,对穿过其中的连接线起到夹紧固定作用;当夹紧气缸3-1张开时封闭空间变大,对穿过其中的连接线起到限制引导作用。
焊接装置4包括伺服旋转台4-1、气缸连接板4-2、压紧气缸4-3、绝缘安装板4-4、两侧电极导向套4-5、焊接电极4-6、中间电极导向套4-7和缓冲弹簧4-8。伺服旋转台4-1安装在安装座1上,气缸连接板4-2固定在伺服旋转台4-1的旋转台面上,压紧气缸4-3安装在气缸连接板4-2上,绝缘安装板4-4与压紧气缸4-3的推杆固联。绝缘安装板4-4上有左、中、右三个安装位置,两侧电极导向套4-5分别安装在绝缘安装板4-4的左、右安装位置,中间电极导向套4-7安装在绝缘安装板4-4的中间安装位置,缓冲弹簧4-8套在焊接电极4-6上,依次配合安装在两侧电极导向套4-5和中间电极导向套4-7的内部。两侧电极导向套4-5和中间电极导向套4-7的导向相互垂直,以适应十字交叉的钢筋与连接线,使三个焊接电极4-6各自与钢筋、连接线表面匹配相接触。
焊接电极4-6的材质为铬锆铜,结构包括电源线缆连接孔4-6-1、导向面4-6-2、端部弧面4-6-3。焊接电极4-6通过电源线缆连接孔4-6-1连接焊接电源线缆,中间的焊接电极4-6连接焊接电源正极,两侧的焊接电极4-6连接焊接电源负极;焊接电极4-6有两个居电极轴线对称、且相互平行的导向面4-6-2,通过导向面4-6-2配合电极导向套结构保证焊接电极4-6作业时不发生自转;通过端部弧面4-6-3与钢筋和连接线的圆弧表面相配合,提高接触面积、保证稳定接触。焊接时电流自焊接电源正极出发,依次流经中间的焊接电极4-6、钢筋、连接线、两侧的焊接电极4-6,最终回到焊接电源负极,钢筋与连接线接触处电阻较大,电流通过时发热熔化两者相固定。
本发明一种钢筋连接机械手的具体工作过程如下:
(1)准备过程
用钢筋连接机械手的定位法兰1-1与机器人的末端安装位置定位,然后用螺钉将机械手固定在机器人的末端。人工将送线装置引出的连接线自机械手左侧穿入,使连接线居焊接装置4中间并穿至夹紧钳5右侧,控制夹紧气缸3-1和夹紧钳5同时闭合夹紧固定连接线,保证连接线位于焊接装置4中间的焊接电极4-6的正下方。
(2)识别定位
由机器人带动钢筋连接机械手到达识别位置,控制立体相机2对两根钢筋进行识别定位,计算出两根钢筋的位置、姿态信息。
(3)焊接固定
识别定位完成后,机器人携带机械手到达钢筋1正上方,根据计算出的钢筋姿态信息控制伺服旋转台4-1调整焊接装置4的姿态,然后控制压紧气缸4-3向正下方压下,缓冲弹簧4-8被压缩使焊接电极4-6分别与钢筋1、连接线表面紧密接触,控制焊接电源延时通断电,使钢筋1与连接线交叉接触处发热熔化,将两者固定在一起。
钢筋1与连接线焊接完成后,夹紧气缸3-1和夹紧钳5同时张开,连接线固定及引导装置3起到引导连接线作用,机器人携带机械手移动到钢筋2的正上方,再次控制夹紧气缸3-1和夹紧钳5同时闭合夹紧固定连接线,然后控制压紧气缸4-3向正下方压下,缓冲弹簧4-8被压缩使焊接电极4-6分别与钢筋2、连接线表面紧密接触,控制焊接电源延时通断电,使钢筋2与连接线交叉接触处发热熔化,将两者固定在一起。
(4)剪断连接线
钢筋2与连接线焊接完成后,夹紧气缸3-1和夹紧钳5同时张开,连接线固定及引导装置3起到引导连接线作用,机器人携带机械手移动到连接线剪断位置,再次控制夹紧气缸3-1和夹紧钳5同时闭合夹紧固定连接线,然后控制剪刀6剪断连接线,剪断后连接线仍被夹持在机械手上,机器人可携带机械手和连接线接续进行下一次焊接作业。所有作业完成后机器人带动机械手返回初始工作状态。
Claims (3)
1.一种钢筋连接机械手,包括安装座(1)、立体相机(2)、连接线固定及引导装置(3)、焊接装置(4)、夹紧钳(5)和剪刀(6),其特征在于,安装座(1)是整个机械手的支撑和连接装置,安装座(1)通过定位法兰与机器人的末端固联,立体相机(2)、连接线固定及引导装置(3)、焊接装置(4)、夹紧钳(5)和剪刀(6)从左往右依次固定安装在安装座(1)上,焊接装置(4)固定在安装座(1)中间位置,安装座(1)包括定位法兰(1-1)和装置安装板(1-2),定位法兰(1-1)由定位凸台和螺栓安装孔组成,通过定位凸台与机器人末端凹槽实现止口配合定位,利用螺栓穿过螺栓安装孔固定到机器人末端,保证机器人和末端操作器的定位精度,装置安装板(1-2)和定位法兰(1-1)的轴线垂直,装置安装板(1-2)上面布置有其他装置的安装孔,连接线固定及引导装置(3)包括夹紧气缸(3-1)、左夹紧钳(3-2)和右夹紧钳(3-3),夹紧气缸(3-1)安装在安装座(1)上,左夹紧钳(3-2)和右夹紧钳(3-3)相向安装在夹紧气缸(3-1)的两个手指上,彼此之间形成一个大小可调的封闭空间。
2.根据权利要求1所述的一种钢筋连接机械手,其特征在于,焊接装置(4)包括伺服旋转台(4-1)、气缸连接板(4-2)、压紧气缸(4-3)、绝缘安装板(4-4)、两侧电极导向套(4-5)、焊接电极(4-6)、中间电极导向套(4-7)和缓冲弹簧(4-8),伺服旋转台(4-1)安装在安装座(1)上,气缸连接板(4-2)固定在伺服旋转台(4-1)的旋转台面上,压紧气缸(4-3)安装在气缸连接板(4-2)上,绝缘安装板(4-4)与压紧气缸(4-3)的推杆固联,绝缘安装板(4-4)上有左、中、右三个安装位置,两侧电极导向套(4-5)分别安装在绝缘安装板(4-4)的左、右安装位置,中间电极导向套(4-7)安装在绝缘安装板(4-4)的中间安装位置,缓冲弹簧(4-8)套在焊接电极(4-6)上,依次配合安装在两侧电极导向套(4-5)和中间电极导向套(4-7)的内部,两侧电极导向套(4-5)和中间电极导向套(4-7)的导向相互垂直,以适应十字交叉的钢筋与连接线,使三个焊接电极(4-6)各自与钢筋、连接线表面匹配相接触,焊接电极(4-6)的材质为铬锆铜。
3.根据权利要求2所述的一种钢筋连接机械手,其特征在于,焊接电极(4-6)包括电源线缆连接孔(4-6-1)、导向面(4-6-2)和端部弧面(4-6-3),焊接电极(4-6)通过电源线缆连接孔(4-6-1)连接焊接电源线缆,中间的焊接电极(4-6)连接焊接电源正极,两侧的焊接电极(4-6)连接焊接电源负极;焊接电极(4-6)有两个居电极轴线对称、且相互平行的导向面(4-6-2),通过导向面(4-6-2)配合电极导向套结构保证焊接电极(4-6)作业时不发生自转;通过端部弧面(4-6-3)与钢筋和连接线的圆弧表面相配合,提高接触面积、保证稳定接触,焊接时电流自焊接电源正极出发,依次流经中间的焊接电极(4-6)、钢筋、连接线、两侧的焊接电极(4-6),最终回到焊接电源负极,钢筋与连接线接触处电阻较大,电流通过时发热熔化两者相固定。
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