CN110125968A - 一种板材分拣机械手及分拣方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种板材分拣机械手及分拣方法，属于板材分拣领域。其中，一种板材分拣机械手包括：夹爪机械手，可拆卸安装在夹爪机械手末端的真空吸附装置，安装在夹爪机械手的工作范围外的电器柜，以及安装在夹爪机械手上的摄像机，所述真空吸附装置包括：安装在夹爪机械手末端的安装板，螺接在安装板下方的若干真空吸盘，铰接在安装板周围的除尘装置，以及固定在真空吸盘周围的第一接触开关，所述除尘装置包括：吹尘枪，以及固定在吹尘枪后方的第二接触开关，所述电器柜内设置有气动元件组和主控电脑；本发明，避免了人工操作带来的人员损伤，降低了故障的发生率，能够适应不同材质的板材。

Description

一种板材分拣机械手及分拣方法

技术领域

本发明涉及板材分拣领域，尤其是一种板材分拣机械手及分拣方法。

背景技术

由于非标设备是订制设备，生产规模小，所以无法做到大规模的生产零部件，所以需要设计、订制不同形状的板材，以达到使用目的。

然而在板材从切割工厂运送到装配车间的过程中为了运输方便，通常是将板材混在一起进行运输的，到达装配车间后需要将板材分拣，才能清点数目，而人工对板材进行分拣的效率太低，而且人工对刚切割的板材进行分拣容易出现划伤等问题。

而现有的一些板材分拣装置存在因板材表面杂质过多而出现故障，以及只能应用于特定材质的板材，如电磁铁式板材分拣装置只能够应用于含铁元素较高的板材等问题。

发明内容

发明目的：一种板材分拣机械手及分拣方法，以解决现有技术存在的上述问题。

技术方案：一种板材分拣机械手包括：夹爪机械手，

可拆卸安装在夹爪机械手末端的真空吸附装置，所述真空吸附装置包括：安装在夹爪机械手末端的安装板，螺接在安装板下方的若干真空吸盘，铰接在安装板周围的除尘装置，以及固定在真空吸盘周围的第一接触开关，其中，所述除尘装置包括吹尘枪以及固定在吹尘枪后方的第二接触开关；

安装在夹爪机械手的工作范围外的电器柜，所述电器柜内设置有气动元件组和主控电脑；

以及安装在夹爪机械手上的摄像机；

其中，所述摄像机面向安装板的下方位置，所述气动元件组分别与真空吸盘和除尘装置相通，主控电脑分别与夹爪机械手、第一接触开关、第二接触开关、摄像机和气动元件组电连接。

在进一步的实施例中，所述安装板的上表面设置有与夹爪机械手的夹爪相配合的安装块，由于夹爪机械手自带夹爪，若不在通过在安装板的上方设置安装块，还需要将夹爪机械手末端的夹爪拆下再将安装板安装在夹爪机械手的末端，所以在安装板的上表面设置与夹爪机械手的夹爪相配合的安装块，夹爪机械手通过夹爪实现安装板的固定，能够降低生产装配的时间成本，而且使用夹爪夹持安装块的方式方便真空吸附装置的检修与更换。

在进一步的实施例中，所述真空吸盘的底端为硅橡胶材质，且真空吸盘的边缘设有密封唇边，因为未经精加工的板材表面粗糙，所以选用带有密封唇边适合在吸附表面粗糙制品的硅橡胶材质，通过密封唇边对真空吸盘的边缘与板材的表面接触处进行密封，从而增加吸附力。

在进一步的实施例中，所述真空吸盘的硅橡胶材质的上方设有螺纹柱，螺纹柱的上方螺接有快速接头，沿快速接头的顶端轴线方向至硅橡胶材质的底端开有通孔；其中，真空吸盘的螺纹柱穿过安装板并与安装板螺接，硅橡胶材质位于安装板的下方，快速接头位于安装板的上方，通过在真空吸盘上设置螺纹柱与安装板螺接，能够将真空吸盘固定在安装板上避免在使用的过程中真空吸盘从安装板上掉落，增加了真空吸盘的稳定性，通过在真空吸盘上设置快速接头，能够快速的将与气泵的进气端相通的气管接在真空吸盘吸盘上，从而降低生产装配的时间成本。

在进一步的实施例中，所述气动元件组包括：气泵，以及与气泵一端连通的换向阀，所述气泵为双向气泵，换向阀为二位二通电磁换向阀，通过双向气泵和二位二通电磁换向阀能够接受主控电脑发送的命令，从而实现改变真空吸盘与吹尘枪的工作状态，整个工作过程通过主控电脑内存储的程序控制，简化控制过程，能够方便检修和维护。

在进一步的实施例中，第一接触开关和第二接触开关之间的逻辑关系为逻辑或，为了适应不同大小的板材，所以将第一接触开关和第二接触开关之间的逻辑关系设计为逻辑或，这样即使板材小于真空吸附装置的安装板，使得第二接触开关无法被触动，也能够在第一接触开关与板材抵接时，使真空吸附装置进入下一工作状态。

一种板材分拣机械手的分拣方法包括：首先将托盘圆周等分放置在夹爪机械手的工作范围内，然后通过摄像机将托盘的位置信息传输至主控电脑内，然后通过主控电脑将托盘分为待分拣托盘、已分拣托盘和备用托盘，然后夹爪机械手将真空吸附装置移动到待分拣托盘的上方，然后摄像机将待分拣托盘最上层的板材的图形信息发送至主控电脑内，然后通过夹爪机械手，真空吸附装置以及气泵将待分拣托盘最上层的板材吸起放入距离最近的一个已分拣托盘上，然后夹爪机械手再回到待分拣托盘的上方，摄像机将待分拣托盘最上层的板材的图形信息发送至主控电脑内对比已存储的板材的图形信息，若图形信息相符则放在同一已分拣托盘上，若图形信息不相符则依次放在距离较远的已分拣托盘上，以此类推直至分拣完毕。

在进一步的实施例中，所述真空吸附装置的真空吸盘和除尘装置的吹尘枪未与板材抵接时，即第一接触开关和第二接触开关未被触发时，换向阀的电磁铁Y1失电，气泵顺时针旋转，此时真空吸盘和吹尘枪喷气，清除板材上的杂物，通过真空吸盘和吹尘枪喷气能够在对板材进行吸附之前能够清除板材表面的杂质，同时能够清除真空吸盘内的杂质，防止真空吸盘内和气管内发生堵塞，影响使用效果。

所述真空吸盘和吹尘枪与板材抵接时，由于吹尘枪与安装板铰接，第二接触开关安装在吹尘枪下方，此时吹尘枪枪头与板材抵接，则枪柄与第二接触开关抵接，第一接触开关与板材抵接，向主控电脑发送电信号，此时主控电脑使换向阀换向，使吹尘枪不工作，使气泵逆时针旋转，真空吸盘吸气将板材吸起，直至移动到预定的工作区域内再使换向阀复位，气泵顺时针旋转，从而将板材放下，通过改变换向阀的工位和气泵的旋转方向达到将板材吸起的效果，简单方便容易维护检修，且在真空吸盘对板材进行吸附的过程中，吹尘枪处于保压状态，能够避免吹尘枪对板材继续吹气，影响真空吸盘对板材的吸附力。

在进一步的实施例中，由于第一接触开关与第二接触开关之间的逻辑关系为逻辑或，所以第一接触开关与第二接触开关任意一个被触动时，都会向主控电脑发送电信号，使换向阀的电磁铁Y1得电，使气泵逆时针旋转，从而使吹尘枪不工作，使真空吸盘吸气将板材吸起，为了适应不同大小的板材，所以将第一接触开关和第二接触开关之间的逻辑关系设计为逻辑或，这样即使板材小于真空吸附装置的安装板，使得第二接触开关无法被触动，也能够在第一接触开关与板材抵接时，使真空吸附装置进入下一工作状态。

在进一步的实施例中，所述主控电脑能够自动存储每种不同形状的板材的数量，以及每种不同形状的板材放置的位置，能够避免人工清点数目，降低了人工成本，而且通过自动存储每种不同形状的板材放置的位置，能够自动操作机械手将需要的板材从已分拣托盘上取出，能够避免人工挑选，降低了人工成本，提高了工作效率。

有益效果：本发明公开了一种板材分拣机械手及分拣方法，在整个工作过程中只需工作人员对电器柜进行操作，并通过夹爪机械手、真空吸盘、摄像机以及主控电脑对板材进行分拣和记录，避免了人工操作带来的人员损伤，提高了清点数目的效率；在真空吸盘对板材进行吸附前通过除尘装置对板材表面的杂质进行清除，降低了故障的发生率；通过真空吸盘对板材进行吸附，能够适应不同材质的板材。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明真空吸附装置的结构示意图。

图3是本发明气动原理简化示意图。

图1至图3所示附图标记为：夹爪机械手1、真空吸附装置2、摄像机3、电器柜4、待分拣托盘5、已分拣托盘6、备用托盘7、安装板21、真空吸盘22、除尘装置23、气泵41、安装块211、快速接头221、第一接触开关222、吹尘枪231、第二接触开关232、换向阀233。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

一种板材分拣机械手包括：夹爪机械手1，夹爪机械手1的型号为KR40工业机器人。

安装板21，安装板21为长方形的铝合金板，安装板21的表面开有若干螺纹通孔，安装板21的上表面设置有安装块211，安装板21的周围设置有若干铰接部，其中，安装块211是长方体形状，安装块211的两侧开有对称的凹槽，凹槽的形状与夹爪机械手1的夹爪相配合。

真空吸盘22，真空吸盘22为WEJ03-d50-WEM22-A8型号的硅橡胶材质的真空吸盘22，在真空吸盘22的边缘设有密封唇圈，由于未经精加工的板材表面粗糙单纯的使用真空吸盘22无法使吸盘内部产生真空环境，所以需要通过密封唇圈将真空吸盘22与板材的接触位置的缝隙堵住，使真空吸盘22内部产生真空环境；沿真空吸盘22的硅橡胶材质的轴线延伸有与安装板21上的螺纹孔相配合的螺纹柱。

快速接头221，快速接头221的型号为8-04内牙直通快接。

吹尘枪231的型号为48011，吹尘枪231的顶端为304不锈钢制成的钢管，吹尘枪231的手柄位置还设有与安装板21配合的铰接部，且吹尘枪231为常通状态。

摄像机3，摄像机3内部设置有视觉检测系统，配合主控电脑能够自动识别不同板材的形状并对板材进行分类。

一个待分拣托盘5，两个已分拣托盘6，以及一个备用托盘7均为由木板拼接而成长方体，为了方便使用叉车进行运输，作为优选的在长方体的底部开有两个宽400mm的槽，两个槽之间的间距为200mm。

电器柜4，电器柜4的外层设有304不锈钢，电器柜4的内部底层安装有气动元件组，气动元件组包括：一个气泵41，气泵41的型号为22KW的双向气泵41，以及与气泵41一端连通的换向阀233，换向阀233的型号为2W025-06二位二通电磁换向阀233，其中，气泵41的两端都安装有空气过滤器以降低气泵41的故障率；电器柜4的内部上层安装有主控电脑，主控电脑能够自动存储每种不同形状的板材的数量，以及每种不同形状的板材放置的位置；电器柜4的侧面设有触摸显示屏；其中，主控电脑通过导线分别与气泵41和触摸显示屏电连接。

装配过程：首先将真空吸盘22螺接在安装板21的下方，然后将快速接头221与真空吸盘22螺接，然后将气管插接在快速接头221上，使真空吸盘22与电器柜4内的气泵41的进气端相通，然后使用销轴将吹尘枪231铰接在安装板21上，至此完成吹尘装置的装配；然后将夹住机械手固定在地面上，然后使用螺钉将摄像机3安装在夹爪机械手1上，然后通过导线将主控电脑分别与夹爪机械手1和摄像机3电连接，然后通过夹爪机械手1的夹爪夹住安装板21上方的安装块211，使安装板21固定在夹爪机械手1上，至此完成真空吸附装置2的装配；然后将托盘圆周等分放置在夹爪机械手1的工作范围内，将电器柜4放置在夹爪机械手1的工作范围之外，至此完成一种板材分拣机械手的装配。

工作原理：首先将托盘圆周等分放置在夹爪机械手1的工作范围内，然后通过摄像机3将托盘的位置信息传输至主控电脑内，然后通过主控电脑将托盘分为待分拣托盘5、已分拣托盘6和备用托盘7，然后夹爪机械手1将真空吸附装置2移动到待分拣托盘5的上方，然后摄像机3将待分拣托盘5最上层的板材的图形信息发送至主控电脑内。

其中，在夹爪机械手1将真空吸附装置2移动到待分拣托盘5最上层板材的上面的移动过程中通过真空吸盘22和吹尘枪231喷气将板材上面的杂质除去。

然后通过夹爪机械手1，真空吸附装置2以及气泵41将待分拣托盘5最上层的板材吸起放入距离最近的一个已分拣托盘6上，然后夹爪机械手1再回到待分拣托盘5的上方，重复上述工作过程。

摄像机3将待分拣托盘5最上层的板材的图形信息发送至主控电脑内对比已存储的板材的图形信息，若图形信息相符则放在同一已分拣托盘6上，若图形信息不相符则依次放在距离较远的已分拣托盘6上，以此类推直至分拣完毕，在整个工作过程中利用真空吸附装置2将板材吸起，并提高在主控电脑内存储预定的程序对板材进行分拣和记录，达到避免人员损伤，提高清点数目的效率，以及适应不同材质的板材的目的。

在进一步的实施例中，在安装板21上还安装有型号为K2-8816SP型的第一接触开关222和第二接触开关232。

将第一接触开关222和第二接触开关232分别与真空吸盘22和吹尘枪231一一对应安装，第二接触开关232固定在吹尘枪231的后方，然后通过导线将第一接触开关222和第二接触开关都与气泵41和换向阀233电连接，至此完成吹尘装置的装配。

其中，第一接触开关222与第二接触开关之间的逻辑关系为逻辑或，即第一接触开关222与第二接触开关232任意一个被触动时，都会向主控电脑发送电信号，使换向阀233的电磁铁Y1得电，使气泵41逆时针旋转，从而使吹尘枪231不工作，使真空吸盘22吸气将板材吸起。

工作原理：所述真空吸附装置2的真空吸盘22和除尘装置23的吹尘枪231未与板材抵接时，即第一接触开关222和第二接触开关232未被触发时，换向阀233的电磁铁Y1失电，气泵41顺时针旋转，此时真空吸盘22和吹尘枪231喷气，清除板材上的杂物，通过真空吸盘22和吹尘枪231喷气能够在对板材进行吸附之前能够清除板材表面的杂质，同时能够清除真空吸盘22内的杂质，防止真空吸盘22内和气管内发生堵塞，影响使用效果。

所述真空吸盘22和吹尘枪231与板材抵接时，由于吹尘枪231与安装板21铰接，第二接触开关232安装在吹尘枪231下方，此时吹尘枪231枪头与板材抵接，则枪柄与第二接触开关232抵接，第一接触开关222与板材抵接，向主控电脑发送电信号，此时主控电脑使换向阀233换向，使吹尘枪231不工作，使气泵41逆时针旋转，真空吸盘22吸气将板材吸起，直至移动到预定的工作区域内再使换向阀233复位，气泵41顺时针旋转，从而将板材放下，通过改变换向阀233的工位和气泵41的旋转方向达到将板材吸起的效果，简单方便容易维护检修，且在真空吸盘22对板材进行吸附的过程中，吹尘枪231处于保压状态，能够避免吹尘枪231对板材继续吹气，影响真空吸盘22对板材的吸附力。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种板材分拣机械手，其特征在于，包括：夹爪机械手（1），

可拆卸安装在夹爪机械手（1）末端的真空吸附装置（2），所述真空吸附装置（2）包括：安装在夹爪机械手（1）末端的安装板（21），螺接在安装板（21）下方的若干真空吸盘（22），铰接在安装板（21）周围的除尘装置（23），以及固定在真空吸盘（22）周围的第一接触开关（222），其中，所述除尘装置（23）包括吹尘枪（231）以及固定在吹尘枪（231）后方的第二接触开关（232）；

安装在夹爪机械手（1）的工作范围外的电器柜（4），所述电器柜（4）内设置有气动元件组和主控电脑；

以及安装在夹爪机械手（1）上的摄像机（3）；

其中，所述摄像机（3）面向安装板（21）的下方位置，所述气动元件组分别与真空吸盘（22）和除尘装置（23）相通，主控电脑分别与夹爪机械手（1）、第一接触开关（222）、第二接触开关（232）、摄像机（3）和气动元件组电连接。

2.根据权利要求1所述的一种板材分拣机械手，其特征在于：所述安装板（21）的上表面设置有与夹爪机械手（1）的夹爪相配合的安装块（211）。

3.根据权利要求1所述的一种板材分拣机械手，其特征在于：所述真空吸盘（22）的底端为硅橡胶材质，且真空吸盘（22）的边缘设有密封唇边。

4.根据权利要求3所述的一种板材分拣机械手，其特征在于：所述真空吸盘（22）的硅橡胶材质的上方设有螺纹柱，螺纹柱的上方螺接有快速接头（221），沿快速接头（221）的顶端轴线方向至硅橡胶材质的底端开有通孔；其中，真空吸盘（22）的螺纹柱穿过安装板（21）并与安装板（21）螺接，硅橡胶材质位于安装板（21）的下方，快速接头（221）位于安装板（21）的上方。

5.根据权利要求1所述的一种板材分拣机械手，其特征在于：所述气动元件组包括：气泵（41）以及与气泵（41）一端连通的换向阀（233），所述气泵（41）为双向气泵（41），换向阀（233）为二位二通电磁换向阀（233）。

6.根据权利要求5所述的一种板材分拣机械手，其特征在于：第一接触开关（222）和第二接触开关（232）之间的逻辑关系为逻辑或。

7.一种板材分拣机械手的分拣方法，其特征在于，包括：首先将托盘圆周等分放置在夹爪机械手（1）的工作范围内，然后通过摄像机（3）将托盘的位置信息传输至主控电脑内，然后通过主控电脑将托盘分为待分拣托盘（5）、已分拣托盘（6）和备用托盘（7），然后夹爪机械手（1）将真空吸附装置（2）移动到待分拣托盘（5）的上方，然后摄像机（3）将待分拣托盘（5）最上层的板材的图形信息发送至主控电脑内，然后通过夹爪机械手（1），真空吸附装置（2）以及气泵（41）将待分拣托盘（5）最上层的板材吸起放入距离最近的一个已分拣托盘（6）上，然后夹爪机械手（1）再回到待分拣托盘（5）的上方，摄像机（3）将待分拣托盘（5）最上层的板材的图形信息发送至主控电脑内对比已存储的板材的图形信息，若图形信息相符则放在同一已分拣托盘（6）上，若图形信息不相符则依次放在距离较远的已分拣托盘（6）上，以此类推直至分拣完毕。

8.根据权利要求7所述的一种板材分拣机械手的分拣方法，其特征在于：所述真空吸附装置（2）的真空吸盘（22）和除尘装置（23）的吹尘枪（231）未与板材抵接时，即第一接触开关（222）和第二接触开关（232）未被触发时，换向阀（233）的电磁铁Y1失电，气泵（41）顺时针旋转，此时真空吸盘（22）和吹尘枪（231）喷气，清除板材上的杂物；

所述真空吸盘（22）和吹尘枪（231）与板材抵接时，由于吹尘枪（231）与安装板（21）铰接，第二接触开关（232）安装在吹尘枪（231）下方，此时吹尘枪（231）枪头与板材抵接，则枪柄与第二接触开关（232）抵接，第一接触开关（222）与板材抵接，向主控电脑发送电信号，此时主控电脑使换向阀（233）换向，使吹尘枪（231）不工作，使气泵（41）逆时针旋转，真空吸盘（22）吸气将板材吸起，直至移动到预定的工作区域内再使换向阀（233）复位，气泵（41）顺时针旋转，从而将板材放下。

9.根据权利要求8所述的一种板材分拣机械手的分拣方法，其特征在于：由于第一接触开关（222）与第二接触开关（232）之间的逻辑关系为逻辑或，所以第一接触开关（222）与第二接触开关（232）任意一个被触动时，都会向主控电脑发送电信号，使换向阀（233）的电磁铁Y1得电，使气泵（41）逆时针旋转，从而使吹尘枪（231）不工作，使真空吸盘（22）吸气将板材吸起。

10.根据权利要求7所述的一种板材分拣机械手的分拣方法，其特征在于：所述主控电脑能够自动存储每种不同形状的板材的数量，以及每种不同形状的板材放置的位置。