一种滚筒焊件机器人抓手

一种滚筒焊件机器人抓手

1濮云迪 ,2张聪洋 ,3濮国斌

1濮云迪身份证号码：620103199410125019 2张聪洋身份证号码：410422199110027632 3濮国斌身份证号码：62010319630910501X

摘要：滚筒自动搬运抓手，也称滚筒自动取料器，是一种常用于物料搬运和输送的工业机械设备。滚筒自动搬运抓手的发展历程可以追溯到上世纪80年代初，当时主要应用于核电、风电、火电、港口、矿山、钢铁、水泥等行业。根据不同的功能和应用场景，滚筒自动搬运抓手还可以分为以下几种类型：

1)单臂滚筒自动搬运抓手：由一只机械臂完成物料的取放操作，适用于钢铁、煤炭、水泥等行业的物流搬运。

2)双臂滚筒自动搬运抓手：由两只机械臂同时协作完成物料的取放操作，可以提高搬运效率和精度，适用于高速生产线和大型仓库。

3)旋转式滚筒自动搬运抓手：可以在水平和垂直方向上进行360度的旋转，适用于狭小空间和复杂环境下的物料搬运。

滚筒自动化搬运抓手是一种常用的自动化生产设备，具有以下优点：

1. 提高生产效率：滚筒自动化抓手可以代替人工完成物料的搬运和装卸，大大提高了生产效率。

2. 降低劳动强度：滚筒自动化抓手可以避免工人在生产线上进行重复的体力劳动，降低了劳动强度。

3. 保证产品质量：滚筒自动化抓手可以精确地控制物料的位置和角度，确保产品生产的准确性和质量。

4. 提高安全性：滚筒自动化抓手可以避免工人在生产线上进行高空作业和危险作业，提高了生产安全性。

5. 降低生产成本：滚筒自动化抓手可以节省人力成本和时间成本，同时减少了生产线上的废品率和损耗率，降低了生产成本。

总之，滚筒自动化抓手是一种高效、安全、可靠的生产设备，可以提高生产效率、降低劳动强度、保证产品质量、提高安全性和降低生产成本等方面带来诸多优点。

我们的自动化滚筒上下料机器人搬运抓手发明技术方案是：

1)采用可变行程气动三爪卡爪，内侧抓取并夹紧端轴。

2)采用可变行程气动三爪卡爪，外侧顶紧撑板中心圆孔，实现抓取。

3)采用外方内圆造型可变行程气动卡爪，抓取中轴。

4)通过气动快速锁紧机构，将机器人与抓手形成机械连接。

5)建立PLC控制系统，机器人输出IO信号，信号给气缸，控制抓手夹紧松开。

6)抓手通过IO接口连接3D视觉相机、PLC控制系统、机器人，从而实现无人小车上料

7)抓手取件后输出IO信号，通过PLC给数字激光打码机，实现自动激光打码，方便物料追随及机加自动识别产品规格，一键调出机加程序

首先，该抓手采用可变行程气动三爪卡爪，这种卡爪可以根据需要对爪子的行程进行调整，以适应不同尺寸的工件。这种卡爪既可以内侧抓取并夹紧端轴，也可以外侧顶紧撑板中心圆孔实现抓取，还可以采用外方内圆造型，抓取中轴。这些方式可以适应不同的工件形状和尺寸，提高了自动化系统的适用性。为了连接机器人和抓手，该系统还采用了气动快速锁紧机构。这种机构可以快速、可靠地将机器人与抓手连接起来，确保两者之间的机械连接牢固可靠。在控制方面，该自动化系统还建立了PLC控制系统。机器人通过输出IO信号，将信号传递给气缸，从而控制抓手的夹紧和松开。这种设计可以保证操作的准确性和可靠性，同时提高了系统的反应速度和精确度。此外，该自动化的抓手还可以通过IO接口连接3D视觉相机、PLC控制系统和机器人。这种设计可以实现无人小车上料，并能够对抓取的物品进行自动化识别和分类。这样，就可以实现更高效和准确的自动化生产过程。最后，该系统在抓手取件后还可以通过输出IO信号来操控数字激光打码机，实现自动激光打码。这种设计可以方便物料追随和产品的自动化识别，并且可以一键调出机加程序，提高了整个生产过程的生产效率和准确性。

总之，这种机器人抓手应用了多种先进技术和设备，可以实现无人操作的自动化生产过程。它具有灵活性、高效性、精确性和可靠性等优点。

3、具体实施方式

三爪与两爪组合夹具组成

工作原理：

机器人将夹具放到固定位置，这时安全插销插入夹具上的安全锁，安全锁产生信号，快换盘的公盘与母盘迅速脱开，机器人再带着快换盘的公盘与另一副夹具上的母盘进行联接，完成夹具的快速更换。依靠机器人的高精度定位和控制技术来实现端轴精确抓取。

机器人将3D视觉相机对准端轴，进行拍照，并确定物料的平面位置信息及高度信息。通过视觉坐标信息变化姿态，机器人可以准确将卡爪张开并对准端轴。电磁阀控制气动夹具的打开与闭合。机器人给气动三爪夹具信号，气动三爪夹具闭合夹紧端轴，从而实现端轴的精准夹紧。

机器人机器人变化姿态，将3D视觉相机对准端板，进行拍照，确定物料的平面位置信息及高度信息，机器人通过视觉坐标信息变化姿态，将卡爪闭合并准确插入撑板圆孔中间，电磁阀控制气动卡爪的打开与闭合。机器人给气动三爪夹具信号，气动三爪夹具张开撑紧撑板中间圆孔

机器人变化姿态，将3D视觉相机对准物料架的中轴，进行拍照，确定物料的平面位置信息及高度信息，机器人通过视觉坐标信息变化姿态，将二爪卡爪张开后准确对准中轴。电磁阀控制气动夹具的打开与闭合。机器人给气动二爪夹具信号，二爪夹具闭合，来夹取中轴钢管的外壁。

下面介绍一种使用案例：

4、本发明特点如下；

1）自动化作业生产效率提高：从AGV物料平台抓取端轴、中轴、撑板到目标变位机夹具位置，在机器人控制下自动作业，效率提高；

2）劳动强度大幅降低，原工装组对需要两个人协同作业，双手抬起端轴、中轴、撑板进行组对，特别是筒体组对，需要操控吊具缓慢吊出半成品与筒体组对，容易造成产品磕碰，操作难度大，现在机器人作业无需人工参与；

3）组对精度高：原组对方式人为因素导致组对精度偏低，现采用机器人抓手与伺服变位机组对的生产模式，能够准确夹具爪手中心进行夹紧，端轴中轴组对同心度可控制在±0.2mm，撑板中轴组对同心度控制在±0.3mm

4）物料转运自动化：焊后转移下工序无需吊具，机器人抓手直接抓到筒体焊接工位，无需人工吊装。

5）自动抓手装配后，工件装配准确，这样焊接质量高，焊接变形小，产品尺寸稳定

6）抓手能抓取多种型号的产品，目前可抓不同型号的产品，可以在卡爪张开夹紧的范围内，抓取任意尺寸端轴、中轴、撑板。

7）抓手可配合激光打码，将端轴、中轴、撑板零件抓取到激光打码镜头前，在准确位置刻录二维码及物料编码，形成自动打码作业。

8）该抓手能实现四用，分别抓取端轴、中轴、撑板、端轴中轴总成、国内首创，达到领先水平；

9）该抓手通过合理化结构设计，做到小而智能，在物料平台取件和夹具放件时，通过机器人合理变化姿态，夹爪与密集工件及夹具无干涉空间；

10）该抓手上安装有3D视觉相机，通过PLC与机器人形成通信，识别产品型号后再进行抓取，防止抓错工件而损坏产品或抓手；

11）该抓手连接3D视觉相机，扫描识别AGV小车标识块，辅助机器人抓手位置修正、坐标修正，从而实现无人化上料。

总之，机器人搬运抓手具有以下几个优点：1. 高效性：机器人搬运抓手可以在很短的时间内完成大量的物品搬运作业，提高了生产效率和物流效率。2. 精度高：机器人搬运抓手可以通过预设程序准确地捡起和放置不同形状和重量的物品，其操作精度高于人工搬运。3. 灵活性：机器人搬运抓手的操作程序可以随时更改，以适应不同的生产和物流需求。4. 安全性：机器人搬运抓手可以在危险环境中工作，如高温、高压、有毒等环境，减少了人员受伤的风险。5. 自动化：机器人搬运抓手是一种全自动化的设备，可以在没有人员干预的情况下完成物品的搬运作业，从而减少人力成本和提高工作效率。6. 数据化：机器人搬运抓手可以通过传感器和系统记录下每次操作的数据，以便进一步分析和优化其工作效率和作业流程。随着工业自动化和智能化技术的不断推广，滚筒自动搬运抓手在运动控制、视觉识别、机器人自动化等方面得到了不断的升级和改进，成为现代物流自动化的重要组成部分。未来，滚筒自动搬运抓手还将继续发展和完善，实现更高效、更精准的物料搬运和处理。

5、替代方式

安装抓手的六轴机器人可用其他机器人、专机、机械机构代替。气缸控制可用油缸、电机控制替代。钢质抓手可用其他铝合金、不锈钢、铜材、塑料制品等代替。抓端轴撑板的三爪造型夹爪被两爪、四爪、多爪造型代替，抓中轴的夹爪被分割成多段造型代替。

本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

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