CN115383772A - 一种筋板自主夹取与定点放置***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种筋板自主夹取与定点放置***及方法，包括基座步进电机、x方向限位板、基座、动平台导向杆、动平台传动螺杆、动平台、夹爪、筋板、万向节、蜗杆、蜗轮、动平台步进电机以及基座法兰盘。基座通过法兰盘安装在机器人末端，采用气动夹紧方式实现筋板的自动抓取与放置；通过动平台相对于基座的运动和夹爪的夹取实现筋板在x、y、z方向上的定位，并利用蜗轮蜗杆自锁特性，避免由于机械震动导致筋板与基座间定位不准的问题。本发明可实现筋板的自动化夹取与放置，确保筋板和H型钢槽相对位置准确，提高了焊接线上的生产效率和焊接质量，降低了工人劳动强度和生产成本。
Description
技术领域
本发明属于机器人末端执行器设计领域，具体涉及一种筋板自主夹取与定点放置***及方法。
背景技术
H型钢是一种截面面积分配和强重比更加合理的经济断面高效型材，具有抗弯能力强、施工简单、节约成本和结构重量轻等优点，广泛应用于各种民用和工业建筑结构。在截面处加焊加强筋，不仅可以在不加大制品壁厚的条件下，增强制品的强度和刚性，节约材料用量，减轻重量，降低成本，还可以克服因壁厚差别带来的应力不均所造成的歪扭变形。随着工业4.0的不断发展，工厂对自动化程度需求越来越高。因此，利用机器人从别处自主抓取筋板并放到H型钢槽中是实现筋板自动化焊接必不可少的一道工序。
目前，H型钢筋板的放置多以人工为主，即工人手动拿取筋板放置到H型钢槽内，用手扶着进行人工焊接，该方式仍存在诸多不足：1）效率低下、成本高、操作复杂、环境恶劣、工人工作量大且存在潜在危险；2）由于人工放置，筋板相对于H型钢定位不准确，质量稳定性差，严重影响H型钢产品的质量；3）传统的筋板夹取装置筋板和夹具之间相对位置不明确，无法进行准确放置，对后续焊接工序造成严重影响，甚至无法焊接，需人工重新放置。
发明内容
本发明专利的目的在于克服上述不足，提供一种筋板自主夹取与定点放置***及方法，夹具安装在机器人末端，实现自动化夹取，筋板与夹具体和H型钢槽相对位置明确，提高了焊接线上的生产效率和焊接质量，降低了工人劳动强度、潜在危险以及生产成本，此外，自动化夹取与放置还可以提高工作空间的利用率。
为了解决上述技术问题，本发明专利是这样实现的：
一种筋板自主夹取与定点放置***及方法，包括基座步进电机、x方向限位板、基座、动平台导向杆、动平台传动螺杆、动平台、夹爪、筋板、万向节、蜗杆、蜗轮、动平台步进电机以及基座法兰盘；所述基座通过所述基座法兰盘与机器人末端联接；所述x方向限位板包括螺母、定位凸台、T型杆以及滚动轴承；所述T型杆一端设有螺纹，通过定位凸台与基座凸台的配合实现x方向限位板相对于基座的定位，并通过螺母保证x方向限位板固定在基座上，松开螺母可使x方向限位板在所述基座上沿x方向运动，以根据筋板形状尺寸调整x方向限位板的位置，所述基座上有U型孔和凸台与之相匹配；所述滚动轴承（3个）安装在所述T型杆靠近端部的位置，所述滚动轴承上设有力传感器，通过力反馈回路与动平台步进电机联接，通过力反馈回路控制动平台步进电机的转动与停止；所述动平台通过动平台导向杆和动平台传动螺杆与所述基座联接，所述动平台可相对所述基座沿y轴方向运动；所述夹爪包括y方向定位板、主动滚子、从动滚子以及气动夹板；所述夹爪通过螺栓与所述动平台联接，可跟随所述动平台在y方向运动；所述y方向定位板上设有力传感器，通过力反馈回路与基座步进电机联接，通过力反馈回路控制基座步进电机的转动与停止；所述气动夹板通过气动装置控制其夹紧与松开；所述主动滚子（2个）分别安装在所述气动夹板（2个）对称中心线上，在所述主动滚子两侧各均布两个所述从动滚子；所述筋板与所述主动滚子和所述从动滚子直接接触，而不与所述气动夹板接触，所述主动滚子和所述从动滚子上有橡胶防滑套防止筋板和滚子间产生相对滑动；所述主动滚子（2个）通过所述万向节与所述蜗轮（2个）联接，所述主动滚子跟随所述蜗轮转动；所述蜗杆与所述动平台步进电机联接，所述动平台步进电机带动所述蜗杆转动，从而带动所述主动滚子的转动；所述动平台步进电机固定在所述动平台上，跟随东平台运动，如图1所示。
更进一步的，所述筋板上边缘通过与所述y轴方向定位板接触且接触应力达到预定值，实现所述筋板相对于基座在y轴方向上的定位；所述筋板侧边缘通过与所述滚动轴承接触且接触应力达到预定值实现所述筋板相对于基座在x轴方向上的定位；所述筋板通过与所述主动滚子和所述从动滚子接触实现所述筋板相对于基座在z轴方向上的定位，如图1所示。
更进一步的，所述动平台步进电机通过所述蜗杆和所述蜗轮（2个）控制所述主动滚子（2个）转动，从而带动筋板相对于夹爪在x轴方向上运动，利用蜗轮蜗杆的自锁结构，防止因机械振动导致所述筋板定位不准确，如图2所示。
一种筋板自主夹取与定点放置***及方法，包括以下步骤：
S1、机器人带动夹具运动，使y轴方向定位板处于筋板正上方；
S2、基座步进电机转动，夹爪沿y轴负方向运动，直至筋板上边缘与y轴方向定位板接触且接触应力达到预定值，通过力反馈回路控制基座步进电机停止，实现筋板y轴方向定位；
S3、气动夹紧筋板，使筋板与主动滚子和从动滚子接触，实现筋板z轴方向定位
S4、机器人带动夹具至H型钢正上方，并使x方向限位板与H型钢内侧平面处于同一垂直平面；
S5、动平台步进电机转动，带动筋板沿x轴负方向运动，直至筋板侧边缘与x方向限位板接触且接触应力达到预定值，通过力反馈回路控制动平台步进电机停止，实现筋板x轴方向定位；
S6、基座步进电机转动，将筋板放入H型钢槽内；
S7、进行筋板焊接，待焊接完成后松开夹爪，进行下一块筋板的抓取。
本发明与现有技术相比，具有的有益效果是：
本发明采用夹具安装在机器人末端，通过夹具中动平台相对于夹具体的运动和夹爪的夹取运动实现筋板相对于夹具体在x、y、z方向上的定位。夹紧方式采用气动夹紧，并利用蜗轮蜗杆自锁特性，有效避免了由于机械震动而导致筋板与基座间的相对运动，实现了筋板的自动化夹取与放置。筋板与夹具体和H型钢槽相对位置明确，提高了焊接线上的生产效率和焊接质量，减少了员工的工作量和潜在危险，同时降低了生产成本，提高了工作空间的利用率。
附图说明
附图1为筋板自主夹取与定点放置***组成示意图。
附图2为夹爪结构示意图。
附图中：1、 基座步进电机 200、 x方向限位板 3、基座 4、动平台导向杆 5、动平台传动螺杆 6、动平台 700、夹爪 8、筋板 9、万向节 10、蜗杆 11、蜗轮 12、动平台步进电机 13、基座法兰盘 201、螺母 202、定位凸台 203、T型杆 204、滚动轴承 701、y方向定位板702、主动滚子 703、从动滚子 704、气动夹板。
具体实施方式
为了使本发明专利的目的、特征和优点能够更清楚表达，下面结合附图对本发明专利的具体实施方式做详细说明。
如图1所示，一种筋板自主夹取与定点放置***及方法，包括基座步进电机1、x方向限位板200、基座3、动平台导向杆4、动平台传动螺杆5、动平台6、夹爪700、筋板8、万向节9、蜗杆10、蜗轮11、动平台步进电机12以及基座法兰盘13；所述基座3通过所述基座法兰盘13与机器人末端联接；所述x方向限位板200包括螺母201、定位凸台202、T型杆203以及滚动轴承204；所述T型杆203一端设有螺纹，通过定位凸台202与基座凸台的配合实现x方向限位板200相对于基座3的定位，并通过螺母201保证x方向限位板200固定在基座上，松开螺母201可使x方向限位板200在所述基座3上沿x轴方向运动，以根据筋板形状尺寸调整x方向限位板的位置；所述滚动轴承204（3个）安装在所述T型杆203靠近端部的位置，所述滚动轴承204上设有力传感器，通过力反馈回路与动平台步进电机12联接，通过力反馈回路控制动平台步进电机12的转动与停止；所述动平台6通过动平台导向杆4和动平台传动螺杆5与所述基座3联接，所述动平台6可相对所述基座3沿y轴方向运动；所述夹爪700包括y方向定位板701、主动滚子702、从动滚子703以及气动夹板704；所述夹爪700通过螺栓与所述动平台6联接，可跟随所述动平台6在y方向运动；所述y方向定位板701上设有力传感器，通过力反馈回路与基座步进电机1联接，通过力反馈回路控制基座步进电机1的转动与停止；所述气动夹板704（2个）通过气动装置控制其夹紧与松开；所述主动滚子702（2个）分别安装在所述气动夹板704（2个）对称中心线上，在所述主动滚子702（2个）两侧各均布两个所述从动滚子703；所述筋板8与所述主动滚子702和所述从动滚子703直接接触，而不与所述气动夹板704接触，所述主动滚子702和所述从动滚子703上有橡胶防滑套防止打滑；所述主动滚子702（2个）通过所述万向节9（2个）与所述蜗轮11（2个）联接，所述主动滚子702跟随所述蜗轮11转动；所述蜗杆10与所述动平台步进电机12联接，所述动平台步进电机12带动所述蜗杆10转动，从而带动所述主动滚子702的转动；所述动平台步进电机12固定在所述动平台6上。
如图2所示，机器人带动所述夹爪700运动至所述筋板8正上方，基座步进电机1控制所述夹爪700沿y轴负方向运动，直至所述筋板上边缘与所述y轴方向定位板701接触，实现所述筋板8在y轴方向上的定位；所述夹爪700通过气动夹紧，所述筋板8通过与所述主动滚子702和所述从动滚子703接触实现其在z轴方向上的定位；所述动平台步进电机12通过带动所述主动滚子702转动带动所述筋板8在x轴方向运动并使所述筋板8侧边缘与所述滚动轴承204接触，直至所述滚动轴承204上力达到指定值，通过力反馈回路控制所述动平台步进电机12停止，实现所述筋板8在x轴方向的定位。
如图2所示，所述动平台步进电机12通过所述蜗杆10和所述蜗轮11（2个）控制所述主动滚子702（2个）转动，利用蜗轮蜗杆的自锁结构，防止因机械振动而导致所述筋板8定位不准确。
一种筋板自主夹取与定点放置***及方法，包括以下步骤：
S1、机器人带动夹具运动，使y轴方向定位板处于筋板正上方；
S2、基座步进电机转动，夹爪沿y轴负方向运动，直至筋板上边缘与y轴方向定位板接触且接触应力达到预定值，通过力反馈回路控制基座步进电机停止，实现筋板y轴方向定位；
S3、气动夹紧筋板，使筋板与主动滚子和从动滚子接触，实现筋板z轴方向定位；
S4、机器人带动夹具至H型钢正上方，并使x方向限位板与H型钢内侧平面处于同一垂直平面；
S5、动平台步进电机转动，带动筋板沿x轴负方向运动，直至筋板侧边缘与x方向限位板接触且接触应力达到预定值，通过力反馈回路控制动平台步进电机停止，实现筋板x轴方向定位；
S6、基座步进电机转动，将筋板放入H型钢槽内；
S7、进行筋板焊接，待焊接完成后松开夹爪，进行下一块筋板的抓取。
需要进一步说明的是，以上所述，仅是本发明的实例而已，不是对本发明作任何限制。任何熟悉本领域的技术人员，可以根据上述原理和结构，对本发明进行修改产生等效实例；因此，任何未脱离本发明所采用的原理和技术方案的结构，均属于本发明保护范围之内。
Claims (4)
1.一种筋板自主夹取与定点放置***及方法，其特征在于：包括基座步进电机（1）、x方向限位板（200）、基座（3）、动平台导向杆（4）、动平台传动螺杆（5）、动平台（6）、夹爪（700）、筋板（8）、万向节（9）、蜗杆（10）、蜗轮（11）、动平台步进电机（12）以及基座法兰盘（13）；所述基座（3）通过所述基座法兰盘（13）与机器人末端联接；所述x方向限位板（200）包括螺母（201）、定位凸台（202）、T型杆（203）以及滚动轴承（204）；所述T型杆（203）一端设有螺纹，通过定位凸台（202）和螺母（201）固定在基座（3）上，并可在所述基座（3）上沿x方向运动，所述基座（3）上有U型孔与之相匹配；所述滚动轴承（204）（3个）安装在所述T型杆（203）靠近端部的位置，所述滚动轴承（204）上设有力传感器，通过力反馈回路与动平台步进电机（12）联接，通过力反馈回路控制动平台步进电机（12）的转动与停止；所述动平台（6）通过动平台导向杆（4）和动平台传动螺杆（5）与所述基座（3）联接，所述动平台（6）可相对所述基座（3）沿y轴方向运动；所述夹爪（700）包括y方向定位板（701）、主动滚子（702）、从动滚子（703）以及气动夹板（704）；所述夹爪（700）通过螺栓与所述动平台（6）联接，可跟随所述动平台（6）在y方向运动；所述y方向定位板（701）上设有力传感器，通过力反馈回路与基座步进电机（1）联接，通过力反馈回路控制基座步进电机（1）的转动与停止；所述气动夹板（704）（2个）通过气动装置控制其夹紧与松开；所述主动滚子（702）（2个）分别安装在所述气动夹板（704）（2个）对称中心线上，在所述主动滚子（702）两侧各均布两个所述从动滚子（703）；所述筋板（8）与所述主动滚子（702）和所述从动滚子（703）直接接触，而不与所述气动夹板（704）接触，所述主动滚子（702）上有橡胶防滑套防止打滑；所述主动滚子（702）（2个）通过所述万向节（9）（2个）与所述蜗轮（11）（2个）联接，所述主动滚子（702）跟随所述蜗轮（11）转动；所述蜗杆（10）与所述动平台步进电机（12）联接，所述动平台步进电机（12）带动所述蜗杆（10）转动，从而带动所述主动滚子（702）的转动；所述动平台步进电机（12）固定在所述动平台（6）上。
2.根据权利要求项1所述的一种筋板自主夹取与定点放置***及方法，其特征在于：所述筋板（8）通过与所述y轴方向定位板（701）接触，实现所述筋板（8）在y轴方向上的定位；所述筋板（8）通过与滚动轴承（204）接触实现所述筋板（8）在x轴方向上的定位；所述筋板（8）通过与所述主动滚子（702）和所述从动滚子（703）接触实现所述筋板（8）在z轴方向上的定位。
3.根据权利要求项1所述的一种筋板自主夹取与定点放置***及方法，其特征在于：所述动平台步进电机（12）通过所述蜗杆（10）和所述蜗轮（11）（2个）控制所述主动滚子（702）转动，利用蜗轮蜗杆的自锁结构，防止因机械振动导致所述筋板（8）定位不准确。
4.一种筋板自主夹取与定点放置***及方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、机器人带动夹具运动，使y轴方向定位板处于筋板正上方；
S2、基座步进电机转动，夹爪沿y轴负方向运动，直至筋板上边缘与y轴方向定位板接触且接触应力达到预定值，通过力反馈回路控制基座步进电机停止，实现筋板y轴方向定位；
S3、气动夹紧筋板，使筋板与主动滚子和从动滚子接触，实现筋板z轴方向定位；
S4、机器人带动夹具至H型钢正上方，并使x方向限位板与H型钢内侧平面处于同一垂直平面；
S5、动平台步进电机转动，带动筋板沿x轴负方向运动，直至筋板侧边缘与x方向限位板接触且接触应力达到预定值，通过力反馈回路控制动平台步进电机停止，实现筋板x轴方向定位；
S6、基座步进电机转动，将筋板放入H型钢槽内；
S7、进行筋板焊接，待焊接完成后松开夹爪，进行下一块筋板的抓取。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117900678A (zh) * | 2024-03-12 | 2024-04-19 | 山东万德自动化科技有限公司 | 一种钢结构支撑大板梁自动化焊接装置 |
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- 2022-07-12 CN CN202210811659.XA patent/CN115383772A/zh active Pending
Cited By (2)
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