一种机器人自动柔性焊牌系统的制作方法

本发明涉及焊牌技术领域，尤其涉及一种机器人自动柔性焊牌系统。

背景技术：

在成捆钢材的生产中，需要将棒材的参数标牌焊挂在棒材的两端。其中，棒材一端为撞齐端，每捆棒材的端面位置平齐；棒材另一端面为非撞齐端，不同长度规格的棒材端面位置相差较大。

目前，在钢厂多为人工将标牌焊挂在棒材两端。由于短棒材非撞齐端在输送链内部，因此标牌焊接较为不便。且棒材生产线节奏快、数量多，现场环境温度高，当人工焊牌与天车吊运交叉作业时还存在安全隐患。使用机器人替代人工完成焊牌是趋势所在，当前已有在棒材撞齐端一面的机器人焊牌系统，尚无在非撞齐端的机器人焊牌系统。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种机器人自动柔性焊牌系统，能够完成棒材非撞齐端的标牌焊挂，适用于不同长度规格棒材的标牌焊挂，且不影响现场的生产和设备维护，如棒材输送链条等，实现无人化的自动化连续生产。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：一种机器人自动柔性焊牌系统，包括控制柜、焊机、安装架、滑动模组、滑动架、标牌供应机构、焊钉供应机构、机械臂和执行机构；

所述焊机设置在所述安装架，所述滑动模组设置在所述安装架，所述滑动架设置在所述滑动模组，所述标牌供应机构、所述焊钉供应机构和所述机械臂设置在所述滑动架，所述执行机构设置在所述机械臂；

所述机械臂带动所述执行机构在所述标牌供应机构、所述焊钉供应机构和待焊牌的棒材之间移动；

所述焊机、所述滑动模组、所述标牌供应机构、所述焊钉供应机构、所述机械臂和所述执行机构均与所述控制柜电连接。

优选的，所述焊钉供应机构包括振动盘和输送组件，所述输送组件的进料端与所述振动盘的出料端相对，所述振动盘和所述输送组件均与所述控制柜电连接。

优选的，所述输送组件包括输送气缸、滑动座、导向滑轨和输送卡槽，所述输送气缸的输出端与所述滑动座连接，所述滑动座滑动连接于所述导向滑轨，所述输送卡槽与待输送焊钉相适应。

优选的，所述标牌供应机构包括打标机、接标单元和标牌视觉单元，所述接标单元的进料端与所述打标机的出料端相对，所述标牌视觉单元与所述接标单元相对；所述打标机、所述接标单元和所述标牌视觉单元均与所述控制柜电连接。

优选的，所述接标单元包括接标滑槽、检测孔、传感器、让位孔和顶出气缸，所述接标滑槽的上端与所述打标机的出料端相对，所述传感器设置在所述接标滑槽的下方，所述检测孔设置在所述接标滑槽，所述传感器的检测端与所述检测孔相对，所述顶出气缸设置在所述接标滑槽的下方，所述让位孔设置在所述接标滑槽，所述顶出气缸的输出端位于所述让位孔内。

优选的，所述执行机构包括安装座、三维视觉单元、取钉单元和取标牌单元，所述三维视觉单元、所述取钉单元和所述取标牌单元均设置在所述安装座，所述机械臂的输出端与所述安装座连接；

所述取标牌单元包括吸盘和管件，所述管件设置在所述安装座，所述管件的一端与所述吸盘连通，所述管件的另一端与外部真空发生器连通；所述取钉单元、外部真空发生器和所述三维视觉单元均与所述控制柜电连接。

优选的，所述取钉单元包括导轨、滑动槽、浮动支座、缓冲部、三爪气缸、尼龙转接块、电极安装块和电极夹头；

所述导轨设置在所述安装座，所述滑动槽设置在所述浮动支座，所述浮动支座通过所述滑动槽滑动连接于所述导轨；

所述三爪气缸设置在所述浮动支座，所述缓冲部设置在所述浮动支座与所述安装座之间；

所述尼龙转接块设置有三个，三个所述尼龙转接块分别与所述三爪气缸的三个输出端连接，所述电极安装块设置有三个，三个所述电极安装块分别与三个所述尼龙转接块连接，所述电极夹头设置有三个，三个所述电极夹头分别与三个所述电极安装块连接，三个所述电极夹头的端面配合夹持焊钉。

优选的，所述缓冲部包括导向杆、压缩弹簧和固定座，所述固定座设置在所述安装座，所述导向杆的一端与所述浮动支座连接，所述导向杆的另一端与所述固定座连接，所述压缩弹簧套设在所述固定座和所述浮动支座之间的所述导向杆的外围；所述导向杆与所述导轨平行。

优选的，所述滑动模组包括导向座、连接轨、减速电机、传动齿组和传动齿条，所述导向座设置在所述安装架，所述连接轨设置在所述滑动架，所述连接轨滑动连接于所述导向座，所述减速电机设置在所述安装架，所述传动齿组与所述减速电机的输出端连接，所述传动齿条设置在所述滑动架，所述传动齿组与所述传动齿条啮合。

优选的，所述控制柜包括主控柜和机械臂控制柜，所述机械臂与所述机械臂控制柜电连接，所述焊机、所述滑动模组、所述标牌供应机构、所述焊钉供应机构和所述执行机构均与所述主控柜电连接。

本申请采用上述结构，通过安装架、滑动模组和滑动架配合能够调节机械臂的位置，对不同长度规格棒材的标牌进行焊接，通过滑动模组移动滑动架至不同位置，实现机械臂、标牌供应机构和焊钉供应机构同步移动，适应不同长度棒材的端面。滑动架可移动调节，设备不会处于输送链条的上方，不影响生产现场原有设备的维护，如棒材输送链条等，各设备模块化设计，集成度较高，占地合理。

附图说明

附图对本发明做进一步说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明滑动模组的结构示意图；

图3是本发明标牌供应机构的结构示意图；

图4是本发明接标单元的结构示意图；

图5是本发明焊钉供应机构的结构示意图；

图6是图5中a处的局部放大示意图；

图7是本发明执行机构的结构示意图。

其中：控制柜1、焊机2、安装架3、滑动模组4、导向座4a、连接轨4b、减速电机4c、传动齿条4d；

滑动架5、标牌供应机构6、打标机6a、接标单元6b、标牌视觉单元6c、接标滑槽6d、传感器6e、顶出气缸6f；

焊钉供应机构7、振动盘7a、输送组件7b、输送气缸7c、滑动座7d、导向滑轨7e、输送卡槽7f；

机械臂8、执行机构9、安装座9a、三维视觉单元9b、取钉单元9c、取标牌单元9d、吸盘9e、管件9f、导轨9g、浮动支座9h、三爪气缸9i、尼龙转接块9j、电极安装块9k、电极夹头9l、导向杆9m、压缩弹簧9n、固定座9o。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

参阅图1至图7所示，本实施例的一种机器人自动柔性焊牌系统，包括控制柜1、焊机2、安装架3、滑动模组4、滑动架5、标牌供应机构6、焊钉供应机构7、机械臂8和执行机构9。

所述焊机2设置在所述安装架3，所述滑动模组4设置在所述安装架3，所述滑动架5设置在所述滑动模组4，所述标牌供应机构6、所述焊钉供应机构7和所述机械臂8设置在所述滑动架5，所述执行机构9设置在所述机械臂8。

所述机械臂8带动所述执行机构9在所述标牌供应机构6、所述焊钉供应机构7和待焊牌的棒材之间移动。

所述焊机2、所述滑动模组4、所述标牌供应机构6、所述焊钉供应机构7、所述机械臂8和所述执行机构9均与所述控制柜1电连接。

采用这种结构，通过安装架3、滑动模组4和滑动架5配合能够调节机械臂8的位置，对不同长度规格棒材的标牌进行焊接，通过滑动模组4移动滑动架5至不同位置，实现机械臂8、标牌供应机构6和焊钉供应机构7同步移动，适应不同长度棒材的端面。滑动架5可移动调节，设备不会处于输送链条的上方，不影响生产现场原有设备的维护，如棒材输送链条等，各设备模块化设计，集成度较高，占地合理。

系统工作过程：

步骤1：控制柜1先获取标牌信息。

步骤2：判断棒材规格是否发生变化，机械臂8带动执行机构9移动至焊钉供应机构7并取一个焊钉。

步骤3：a1.当棒材规格无变化时，标牌供应机构6打印标牌，并进行标牌处理、识别和定位。

b1.当棒材规格变换时，滑动模组4动作，移动至对应长度规格棒材的焊牌待定位置，进行a1的动作。

步骤4：机械臂8带的动执行机构9移动至标牌供应机构6，并取标牌。

步骤5：系统得到棒材到位停止和滑动模组4到位的信号，同时控制柜1驱动机械臂移动至棒材端面处。

步骤6：焊机储能，执行机构9对棒材的端面进行拍照、处理、计算，确定最佳焊牌位置。

步骤7：a2.判别棒材端面可焊牌，则焊机2释放存储的能量，进行焊牌。

b2.判别棒材端面不可焊牌，则不焊牌，发出端面异常信号，机械臂8复位。

步骤8：a3.执行机构9的检查焊牌质量，合格后机械臂8复位。

b3.执行机构9的检查焊牌质量，不合格则跳回步骤1重新动作。

步骤9：机械臂8复位后，系统放行棒材，动作结束。

优选的，所述焊钉供应机构7包括振动盘7a和输送组件7b，所述输送组件7b的进料端与所述振动盘7a的出料端相对，所述振动盘7a和所述输送组件7b均与所述控制柜1电连接。

采用这种结构，振动盘7a振动将焊钉槽预定方向排列，该动作可通过设置振动盘7a的参数进行调节，然后，通过输送组件7b将焊钉进行转运输送，方便执行机构9对焊钉进行夹取。

优选的，所述输送组件7b包括输送气缸7c、滑动座7d、导向滑轨7e和输送卡槽7f，所述输送气缸7c的输出端与所述滑动座7d连接，所述滑动座7d滑动连接于所述导向滑轨7e，所述输送卡槽7f与待输送焊钉相适应。

采用这种结构，所述滑动座7d滑动方向与所述振动盘7a的出料端输送方向相垂直；所述输送组件7b用于将振动盘7a输出的焊钉进行单独输送，通过与焊钉相适应的输送卡槽7f，即输送卡槽7f的位置刚好能够放入一个焊钉，每次输送时，输送卡槽7f从振动盘7a的输出端接收一个焊钉，并通过输送气缸7c带动滑动座7d移动，将该焊钉从振动盘7a的输出端移出，方便执行机构9进行夹取。

优选的，所述标牌供应机构6包括打标机6a、接标单元6b和标牌视觉单元6c，所述接标单元6b的进料端与所述打标机6a的出料端相对，所述标牌视觉单元6c与所述接标单元6b相对；所述打标机6a、所述接标单元6b和所述标牌视觉单元6c均与所述控制柜1电连接。

采用这种结构，打标机6a能够根据系统要求打标，结构为现有技术，在此不做赘述。标牌视觉单元6c包括摄像头或相机，对接标单元6b的标牌进行识别和定位。

优选的，所述接标单元6b包括接标滑槽6d、检测孔、传感器6e、让位孔和顶出气缸6f，所述接标滑槽6d的上端与所述打标机6a的出料端相对，所述传感器6e设置在所述接标滑槽6d的下方，所述检测孔设置在所述接标滑槽6d，所述传感器6e的检测端与所述检测孔相对，所述顶出气缸6f设置在所述接标滑槽6d的下方，所述让位孔设置在所述接标滑槽6d，所述顶出气缸6f的输出端位于所述让位孔内。

采用这种结构，当标牌落入接标滑槽6d内时，传感器6e通过对标牌进行检测，检测标牌到位后，系统驱动执行机构9进行取牌操作，顶出气缸6f用于推动标牌，防止标牌粘附或卡在接标滑槽6d内。

优选的，所述执行机构9包括安装座9a、三维视觉单元9b、取钉单元9c和取标牌单元9d，所述三维视觉单元9b、所述取钉单元9c和所述取标牌单元9d均设置在所述安装座9a，所述机械臂8的输出端与所述安装座9a连接。

所述取标牌单元9d包括吸盘9e和管件9f，所述管件9f设置在所述安装座9a，所述管件9f的一端与所述吸盘9e连通，所述管件9f的另一端与外部真空发生器连通；所述取钉单元9c、外部真空发生器和所述三维视觉单元9b均与所述控制柜1电连接。

采用这种结构，三维视觉单元9b包括外壳、相机、光源、扫描单元和控制单元，所述相机、所述光源和所述扫描单元均设置在所述外壳内，所述相机、所述光源和所述扫描单元均设置在远离所述取钉单元9c的一侧；所述相机、所述光源和所述扫描单元均与所述控制单元电连接，所述控制单元与所述控制柜1电连接。通过摄像头、相机和扫描单元配合可识别棒材端面的情况，包括凹凸深度、棒材支数、标牌焊挂的效果等。将相机、光源和扫描单元设置在远离所述取钉单元9c的一侧，能够有效地保护相机、光源和扫描单元，防止焊接时火花溅射损坏相机、光源或扫描单元。

吸盘9e、管件9f和真空发生器配合在吸盘9e处形成负压，方便吸取标牌。

优选的，所述取钉单元9c包括导轨9g、滑动槽、浮动支座9h、缓冲部、三爪气缸9i、尼龙转接块9j、电极安装块9k和电极夹头9l。

所述导轨9g设置在所述安装座9a，所述滑动槽设置在所述浮动支座9h，所述浮动支座9h通过所述滑动槽滑动连接于所述导轨9g。

所述三爪气缸9i设置在所述浮动支座9h，所述缓冲部设置在所述浮动支座9h与所述安装座9a之间。

所述尼龙转接块9j设置有三个，三个所述尼龙转接块9j分别与所述三爪气缸9i的三个输出端连接，所述电极安装块9k设置有三个，三个所述电极安装块9k分别与三个所述尼龙转接块9j连接，所述电极夹头9l设置有三个，三个所述电极夹头9l分别与三个所述电极安装块9k连接，三个所述电极夹头9l的端面配合夹持焊钉。

采用这种结构，导轨9g、滑块和滑动槽配合起到良好的导向作用，尼龙转接块9j、电极安装块9k和电极夹头9l连接形成三个夹臂，三个夹臂配合夹取焊钉并将焊钉焊接在棒材的端面。三爪气缸9i和三个夹臂配合能够稳定夹取焊钉，防止与棒材接触碰撞后，焊钉脱落。

优选的，所述缓冲部包括导向杆9m、压缩弹簧9n和固定座9o，所述固定座9o设置在所述安装座9a，所述导向杆9m的一端与所述浮动支座9h连接，所述导向杆9m的另一端与所述固定座9o连接，所述压缩弹簧9n套设在所述固定座9o和所述浮动支座9h之间的所述导向杆9m的外围；所述导向杆9m与所述导轨9g平行。

采用这种结构，当焊钉与待焊牌的工位接触时，浮动支座9h带动导向杆9m沿轴向移动，压缩弹簧9n被压缩起到缓冲作用，从而为取钉单元9c提供缓冲作用，防止焊钉与待焊接的棒材之间产生硬接触，避免损坏棒材。

优选的，所述滑动模组4包括导向座4a、连接轨4b、减速电机4c、传动齿组和传动齿条4d，所述导向座4a设置在所述安装架3，所述连接轨4b设置在所述滑动架5，所述连接轨4b滑动连接于所述导向座4a，所述减速电机4c设置在所述安装架3，所述传动齿组与所述减速电机4c的输出端连接，所述传动齿条4d设置在所述滑动架5，所述传动齿组与所述传动齿条4d啮合。

采用这种结构，传动齿组为链条和齿轮组合，连接减速电机4c和传动齿条4d，将减速电机4c的动力传递至传动齿条4d，从而带动滑动架5沿连接轨4b的长度方向进行水平移动。

优选的，所述控制柜1包括主控柜和机械臂控制柜，所述机械臂8与所述机械臂控制柜电连接，所述焊机2、所述滑动模组4、所述标牌供应机构6、所述焊钉供应机构7和所述执行机构9均与所述主控柜电连接。

通过机械臂控制柜对机械臂8进行独立控制，能够实新精准操作。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。