一种线材盘卷自动挂标牌系统的制作方法

1.本发明涉及一种自动挂标牌系统，尤其是一种线材盘卷自动挂标牌系统，属于盘卷标识的技术领域。


背景技术：

2.目前，现场生产的钢筋线材绕成盘卷后，经悬挂流水线先流转至打包工位，由多股钢线或钢带进行自动穿心打包捆绑，再由人工对当前盘卷操作挂牌。挂牌时，操作人员首先拿取标牌和挂钩，先将标牌挂至挂钩上，再将挂钩悬挂于线材盘卷内圈距两端约300mm的不同的打包钢线或钢带上，从而完成挂牌。
3.然而，线材盘卷在流转至挂牌工位时表面仍具有较高温度，该人工挂牌方式，一方面需要操作人员在盘卷流水线中穿行，另一方面需要将挂钩伸入盘卷内部，在打捆的钢线或钢带寻找合适的挂标点，就会存在较大的安全隐患，容易造成操作人员烫伤。因此，急需提供一种全自动化的线材盘卷挂标牌系统，以改善操作人员的工作环境，减轻劳动强度，降低操作人员人身伤害风险，提高现场安全指数。


技术实现要素：

4.发明目的：针对上述问题，本发明的目的是提供一种线材盘卷自动挂标牌系统，以实现全自动化的线材盘卷挂标牌作业。
5.技术方案：一种线材盘卷自动挂标牌系统，包括盘卷支撑座、制钩机、机器人本体、执行机构、激光打标机、标牌移载装置，所述盘卷支撑座、制钩机、激光打标机围绕所述机器人本体摆放，所述盘卷支撑座用于摆放线材盘卷，所述制钩机用于制备挂钩，所述标牌移载装置设置于所述激光打标机的出口处，用于承载和定位所述激光打标机输出的标牌，所述机器人本体的活动范围覆盖所述标牌移载装置、制钩机、线材盘卷；所述执行机构包括安装杆、图像采集装置、挂钩夹爪，所述安装杆一端连接所述机器人本体、另一端连接所述挂钩夹爪、中部固定所述图像采集装置，所述图像采集装置用于识别所述线材盘卷上的挂标点，所述挂钩夹爪用于从所述制钩机上取出所述挂钩，并利用所述挂钩从所述标牌移载装置上穿过所述标牌，再将所述挂钩挂到所述线材盘卷上。
6.本发明的原理是：首先通过制钩机完成挂钩的制备，并通过激光打标机完成标牌的打印，再通过标牌移载装置将标牌输送到指定位置。之后，机器人本体驱动挂钩夹爪到达制钩机处，取出制备好的挂钩。再之后驱动挂钩夹爪到达标牌移载装置处，挂钩夹爪驱动挂钩穿过标牌，完成标牌与挂钩的安装固定。之后，驱动安装好标牌的挂钩到达线材盘卷处，并通过图像采集装置识别线材盘卷上合适的挂标点，最终挂上挂钩，从而完成全自动化的线材盘卷挂标作业。
7.进一步，所述执行机构包括多个挂钩夹爪，多个所述挂钩夹爪呈射线状布置在所述安装杆上，以提高挂牌效率，且与线材盘卷的挂牌点相适应。
8.进一步，还包括取钩机构，所述取钩机构包括回转底座、第一回转气缸、伸缩气缸、
取钩夹爪，所述回转底座与所述制钩机固连，所述第一回转气缸固定在所述回转底座上，所述伸缩气缸固定在所述第一回转气缸上，所述伸缩气缸的输出端连接所述取钩夹爪，所述取钩夹爪与所述制钩机的输出端对位设置。本结构中，在制钩机完成挂钩的制备后，通过伸缩气缸驱动取钩夹爪到达制钩机的输出端，夹取挂钩后缩回，并通过第一回转气缸驱动取钩夹爪转向另一侧，以便于挂钩夹爪更加便捷和精确的夹取挂钩。
9.优选的，所述挂钩由一根铁丝弯折成型，一端向外延伸形成外延脚、另一端向内围合形成收拢脚，所述收拢脚抵靠在外延脚上，且所述收拢脚与外延脚之间的夹角为锐角。本结构中，外延脚用于完成插标和挂标作业，收拢脚用于形成夹点，防止标牌从挂钩上掉落。
10.进一步，所述挂钩还包括第一定位直角，所述取钩夹爪包括取钩阴爪、取钩阳爪、取钩气缸，所述取钩阴爪、取钩阳爪固定在所述取钩气缸上，且在所述取钩气缸的驱动下相互咬合，所述取钩气缸连接所述伸缩气缸的输出端，所述取钩阴爪的咬合面上开设有直角槽，所述取钩阳爪的咬合面上开设有直角凸起，所述直角槽、直角凸起与所述第一定位直角对位，以准确定位和夹取挂钩。
11.进一步，所述直角槽呈t字型，包括横槽和竖槽，对应的，所述直角凸起也呈t型，包括横向凸起和竖向凸起，所述横槽与所述横向凸起对位匹配，所述竖槽与所述竖向凸起对位匹配。本结构中，通过t字型结构，在咬合面形成双重直角槽，可在一侧的直角槽咬合面破损后迅速调整，使用另一侧的直角槽，延长了使用寿命。
12.进一步，所述挂钩还包括第二定位直角，所述挂钩夹爪包括挂钩阴爪、挂钩阳爪、挂钩气缸，所述挂钩阴爪、挂钩阳爪固定在所述挂钩气缸上，且在所述挂钩气缸的驱动下相互咬合，所述挂钩气缸连接所述安装杆，所述挂钩阴爪的咬合面上开设有阴t型槽，所述挂钩阳爪的咬合面上开设有阳t型槽，所述阴t型槽、阳t型槽与所述第二定位直角对位设置，以准确定位和夹取挂钩。
13.进一步，所述挂钩阴爪的咬合面上还设置有咬合齿，所述咬合齿相对设置于所述阴t型槽的两侧，所述挂钩阳爪的咬合面上还开设有与所述咬合齿对位的卡槽，且所述卡槽的深度大于所述阳t型槽，以强化挂钩的咬合力度。
14.进一步，还包括挂钩检测机构，所述挂钩检测机构包括第二回转气缸、连接板、接近开关，所述第二回转气缸固定在所述回转底座上，所述连接板一端固连所述第二回转气缸、另一端固连所述接近开关，所述接近开关与所述收拢脚对位设置，以检测该收拢脚的收拢程度是否达到要求。制钩机在完成挂钩的制备后，收拢脚的收拢程度如果达到不到要求，在挂标时会造成标牌脱落的情况，极大的降低了自动化程度，本结构中，在制钩机输出端设置挂钩检测机构，伸缩气缸驱动取钩夹爪从制钩机输出端取出挂钩并缩回后，第二回转气缸通过连接板驱动接近开关达到缩回的取钩夹爪处，并对位检测挂钩收拢脚的外扩程度，从而判定挂钩是否合格，从而极大的提高了自动化程度，避免标牌从挂钩上掉落。
15.进一步，所述标牌移载装置包括安装座、滑板、限位侧板、侧板气缸、限位底板、底板气缸，所述滑板通过所述安装座倾斜设置于所述激光打标机的出口处，所述滑板背面设置所述侧板气缸、底板气缸，所述侧板气缸的输出端连接所述限位侧板，所述底板气缸的输出端连接所述限位底板，所述限位侧板位于所述滑板的下端两侧，并在所述侧板气缸的驱动下张开或夹紧，形成所述标牌在所述滑板上的横向限位，所述限位底板位于所述滑板底端，并在所述底板气缸的驱动下抬升或下降，形成所述标牌在所述滑板上的底部限位。
16.进一步，所述标牌上设置有穿钩孔，所述滑板下端开设有侧豁口，所述侧豁口与所述穿钩孔对位设置。本结构中，标牌沿滑板下滑到底部后，由限位侧板和限位底板定位，标牌的穿钩孔到达与侧豁口的相对设置，此时，挂钩夹爪驱动挂钩的外延脚穿过穿钩孔后，插入侧豁口内，以完成标牌与挂钩的装配，同时，在限位侧板和限位底板松开后，即可直接拿起标牌。
17.进一步，所述标牌移载装置还包括耐磨挡条，所述耐磨挡条整体呈ω型，且沿所述侧豁口的外延设置，所述耐磨挡条的缺口与所述标牌的穿钩孔对位设置。本结构中，通过易损件耐磨挡条的设置，在挂钩在穿过穿钩孔后，将其夹住，提高了定位精度，还便于维护。
18.进一步，所述标牌移载装置还包括光电传感器，所述滑板底端设置有底豁口，所述底豁口内固定所述光电传感器，用于检测标牌是否沿滑板滑移到位。
19.进一步，所述标牌移载装置还包括压板底座、限位压板、压板压紧气缸，所述压板底座位于所述安装座侧方，所述压板压紧气缸固定在所述压板底座上，所述限位压板整体呈叉型，一端固定在所述压板压紧气缸上、另一端具有侧开口，所述限位压板与所述滑板下端对位设置，所述限位压板的侧开口与所述滑板的侧豁口对位设置。本结构中，标牌沿滑板滑动到底部后，压板压紧气缸驱动限位压板按压在标牌上，挂钩依次穿过限位压板的侧面开口、标牌穿钩孔、滑板侧豁口，完成挂钩与标牌的装配，从而完成取牌作业。
20.进一步，所述标牌移载装置还包括压板横移气缸，所述压板横移气缸固定在所述压板底座上，所述压板压紧气缸固定在所述压板横移气缸上，以驱动限位压板横向移动，从其与压板压紧气缸固定的一端离开滑板，便于维护。
21.进一步，所述限位压板的侧开口由内向外逐渐收拢，且其外部边缘处的开口间隙略大于所述挂钩的外延脚直径。本结构中，在挂钩依次穿过限位压板的侧面开口、标牌穿钩孔、滑板侧豁口，完成挂钩与标牌的装配后，限位压板在压板横移气缸的驱动下反向离开以实现精确自定位，便于挂钩与标牌的装配。
22.进一步，所述限位侧板包括左挡板、右挡板，所述左挡板、右挡板分别位于所述滑板下端的左右两侧，所述右挡板为分体式结构，包括上挡板和下挡板，所述上挡板和下挡板之间夹设所述侧豁口，所述左挡板、上挡板和下挡板分别连接所述侧板气缸。本结构中，通过分体式的右挡板夹设在滑板侧豁口的两侧，在横向限位标牌的同时，防止挂钩穿过滑板侧豁口后被右挡板阻挡干涉，提高安全性。
23.进一步，所述左挡板位于所述压板压紧气缸、滑板之间，整体呈u型，上方开口，所述限位压板固定在所述压板压紧气缸上的一端具有窄口部，所述窄口部卡入所述左挡板的上方开口。本结构中，在极小的空间内通过紧凑的设计，使得左挡板、限位压板互不干涉，保证了使用的稳定性。
24.进一步，所述标牌移载装置还包括限位护罩，所述限位护罩盖设在所述滑板的上部，以防止标牌在沿滑板滑动的过程中出现偏移，并防止飞溅物溅射到滑板上。
25.有益效果：与现有技术相比，本发明的优点是：通过自动定位取钩、自动定位取牌、自动挂牌等结构的设计，实现了全自动化的线材盘卷挂标牌作业。同时，设计有挂钩合格检测和标牌到位检测，提高了自动化程度。
附图说明
26.图1为本发明的立体结构示意图；图2为挂钩结构示意图；图3为制钩机位置的立体结构示意图；图4为接近开关检测状态的放大示意图；图5为执行机构的立体结构示意图；图6为挂钩阴爪的立体结构示意图；图7为挂钩阳爪的立体结构示意图；图8为取钩机构的立体结构示意图；图9为取钩阴爪的立体结构示意图；图10为取钩阳爪的立体结构示意图；图11为挂钩检测机构的立体结构示意图；图12为滑板位置的立体结构示意图；图13为图12中a位置的放大示意图；图14为图12中b位置的放大示意图。
具体实施方式
27.下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
28.一种线材盘卷自动挂标牌系统，如附图1～3所示，包括盘卷支撑座1、制钩机2、机器人本体3、执行机构4、激光打标机5、标牌移载装置6、挂钩7、标牌8、取钩机构9、挂钩检测机构10。
29.本实施例中，为便于操作，加快生产节拍，如附图1所示，盘卷支撑座1、制钩机2、激光打标机5围绕机器人本体3摆放，其中，盘卷支撑座1、制钩机2摆放在机器人本体3的一组相对侧，激光打标机5摆放在盘卷支撑座1、制钩机2之间。盘卷支撑座1用于摆放线材盘卷100，制钩机2用于制备挂钩7，取钩机构9、挂钩检测机构10如附图3所示，均设置于制钩机2的输出端，即挂钩出口处，分别用于将制备好的挂钩取出及检测该挂钩是否合格。标牌移载装置6设置于激光打标机5的出口处，用于承载和定位激光打标机5输出的标牌8，机器人本体3的活动范围覆盖标牌移载装置6、制钩机2、线材盘卷。
30.本实施例中，制钩机制备的挂钩7如附图2所示，由一根铁丝弯折成型，整体呈矩形，一端向外延伸形成外延脚71、另一端向内围合形成收拢脚72，收拢脚72抵靠在外延脚71上，且收拢脚72与外延脚71之间的夹角为锐角。同时，为便于后续分别与取钩机构9、执行机构4进行夹取定位，挂钩还设置有第一定位直角73、第二定位直角74。标牌8如附图13所示，也为矩形，且设置有穿钩孔81。
31.本实施例中，制钩机完成挂钩的制备后，首先通过取钩机构取出挂钩，可以缩短执行机构的取挂钩行程，提高定位精度：取钩机构9如附图3、8所示，包括回转底座91、第一回转气缸92、伸缩气缸93、取钩夹爪94，回转底座91与制钩机2固连，第一回转气缸92固定在回转底座91上，伸缩气缸93固定在第一回转气缸92上，伸缩气缸93的输出端连接取钩夹爪94，取钩夹爪94与制钩机2的输
出端对位设置。取钩夹爪94如附图8～10所示，包括取钩阴爪94a、取钩阳爪94b、取钩气缸94c，取钩阴爪94a、取钩阳爪94b固定在取钩气缸94c上，且在取钩气缸94c的驱动下相互咬合，取钩气缸94c连接伸缩气缸93的输出端，取钩阴爪94a的咬合面上开设有直角槽94d，取钩阳爪94b的咬合面上开设有直角凸起94e，直角槽94d、直角凸起94e与第一定位直角73对位。本实施例中，具体的，直角槽94d呈t字型，包括横槽94f和竖槽94g，对应的，直角凸起94e也呈t型，包括横向凸起94h和竖向凸起94i，横槽94f与横向凸起94h对位匹配，竖槽94g与竖向凸起94i对位匹配，以在一侧的直角夹取部损坏时，迅速转用另一侧的直角夹取部，方便快捷，提高了使用寿命。
32.本实施例中，取钩机构在取出挂钩后，通过挂钩检测机构10检测制备的挂钩是否合格：挂钩检测机构10如附图3所示，包括第二回转气缸10a、连接板10b、接近开关10c，第二回转气缸10a固定在回转底座91上，连接板10b一端固连第二回转气缸10a、另一端固连接近开关10c，如附图4所示，接近开关10c与收拢脚72对位设置。
33.本实施例中，取钩机构在取出挂钩后，通过执行机构4完成挂钩的定位夹取：执行机构4如附图5所示，包括安装杆41、图像采集装置42、挂钩夹爪43，安装杆41一端连接机器人本体3、另一端连接挂钩夹爪43、中部固定图像采集装置42，图像采集装置42用于识别线材盘卷上的挂标点，挂钩夹爪43用于从制钩机2上取出挂钩7，并利用挂钩7从标牌移载装置6上穿过标牌8，再将挂钩7挂到线材盘卷上。本实施例中，执行机构4包括多个挂钩夹爪43，多个挂钩夹爪43呈射线状布置在安装杆41上。挂钩夹爪43如附图5～7所示，具体包括挂钩阴爪43a、挂钩阳爪43b、挂钩气缸43c，挂钩阴爪43a、挂钩阳爪43b固定在挂钩气缸43c上，且在挂钩气缸43c的驱动下相互咬合，挂钩气缸43c连接安装杆41，挂钩阴爪43a的咬合面上开设有阴t型槽43d，挂钩阳爪43b的咬合面上开设有阳t型槽43e，阴t型槽43d、阳t型槽43e与第二定位直角74对位设置。挂钩阴爪43a的咬合面上还设置有咬合齿43f，咬合齿43f相对设置于阴t型槽43d的两侧，挂钩阳爪43b的咬合面上还开设有与咬合齿43f对位的卡槽43g，且卡槽43g的深度大于阳t型槽43e。
34.本实施例中，在激光打标机5完成标牌的打印后，通过标牌移载装置6完成标牌的自动定位：标牌移载装置6如附图11～14所示，包括安装座6a、滑板6b、限位侧板6c、侧板气缸6d、限位底板6e、底板气缸6f、耐磨挡条6g、光电传感器6h、压板底座6i、限位压板6j、压板压紧气缸6k、压板横移气缸6m、限位护罩6n。
35.滑板6b通过安装座6a倾斜设置于激光打标机5的出口处，滑板6b背面设置侧板气缸6d和底板气缸6f、上部盖设限位护罩6n、下端开设有侧豁口6b1、底端设置有底豁口6b2，侧豁口6b1与穿钩孔81对位设置，底豁口6b2内固定光电传感器6h。耐磨挡条6g整体呈ω型，且沿侧豁口6b1的外延设置，耐磨挡条6g的缺口与标牌8的穿钩孔81对位设置。
36.压板底座6i位于安装座6a侧方，压板横移气缸6m固定在压板底座6i上，压板压紧气缸6k固定在压板横移气缸6m上。限位压板6j整体呈叉型，一端固定在压板压紧气缸6k上、另一端具有侧开口6j1，限位压板6j与滑板6b下端对位设置，限位压板6j的侧开口6j1与滑板6b的侧豁口6b1对位设置。限位压板6j的侧开口6j1由内向外逐渐收拢，且其外部边缘处的开口间隙略大于挂钩7的外延脚71直径。
37.侧板气缸6d的输出端连接限位侧板6c，限位侧板6c位于滑板6b的下端两侧，并在侧板气缸6d的驱动下张开或夹紧，形成标牌8在滑板6b上的横向限位。具体的，限位侧板6c包括左挡板6c1、右挡板6c2，左挡板6c1、右挡板6c2分别位于滑板6b下端的左右两侧，右挡板6c2为分体式结构，包括上挡板6c3和下挡板6c4，上挡板6c3和下挡板6c4之间夹设侧豁口6b1，左挡板6c1、上挡板6c3和下挡板6c4分别连接侧板气缸6d。左挡板6c1位于压板压紧气缸6k、滑板6b之间，整体呈u型，上方开口，限位压板6j固定在压板压紧气缸6k上的一端具有窄口部6j2，窄口部6j2卡入6c1的上方开口。
38.底板气缸6f的输出端连接限位底板6e，限位底板6e位于滑板6b底端，并在底板气缸6f的驱动下抬升或下降，形成标牌8在滑板6b上的底部限位。
39.此外，本实施例中，挂钩夹爪43的挂钩阴爪43a、挂钩阳爪43b设计结构可与取钩夹爪94的取钩阴爪94a、取钩阳爪94b设计结构互换使用，方便快捷。
40.本实施例的线材盘卷自动挂标牌系统使用时，包括挂钩准备阶段、标牌准备阶段、取挂钩阶段、取标牌阶段、挂标阶段。
41.首先，在挂钩准备阶段，通过制钩机完成挂钩的制备后，伸缩气缸93驱动取钩夹爪94通过取钩阴爪94a、取钩阳爪94b与第一定位直角73的配合，从制钩机的输出端取出挂钩，缩回后，第二回转气缸10a通过连接板10b驱动接近开关10c旋转，接近挂钩7的收拢脚72，以检测制备的挂钩的收拢脚72的收拢程度是否合格。在检测合格后，第一回转气缸92驱动伸缩气缸93回转，带动取钩夹爪94旋转到另外一侧，完成挂钩的准备。
42.其次，在标牌准备阶段，通过激光打标机5打印标牌后，标牌沿滑板6b滑动，通过限位护罩6n后到达滑板6b底端，在光电传感器6h检测到位后，标牌底部通过升起的限位底板6e限位，两侧通过夹紧的限位侧板6c限位，上方通过限位压板6压紧，从而完成标牌的准备。
43.之后，在取挂钩阶段，机器人本体驱动挂钩夹爪43靠近取钩夹爪94，通过挂钩阴爪43a、挂钩阳爪43b与第二定位直角74的配合，从取钩夹爪94处夹取挂钩，取钩夹爪94松开，从而完成挂钩夹爪43的取挂钩作业。
44.再之后，在取标牌阶段，机器人本体驱动挂钩夹爪43靠近限位压板6j，并利用挂钩7的外延脚71依次穿过限位压板6j的侧开口6j1、标牌8的穿钩孔81、侧豁口6b1内耐磨挡条6g的缺口，完成挂钩与标牌的装配。此时，压板压紧气缸6k、压板横移气缸6m、侧板气缸6d、底板气缸6f分别控制限位压板6j、限位侧板6c、限位底板6e离开，露出标牌，机器人本体驱动挂钩夹爪43移出，完成取标牌作业。
45.最终，机器人本体驱动挂钩夹爪43到达线材盘卷处，将挂钩7伸入线材盘卷内，通过图像采集装置42识别线材盘卷内钢带上的挂标点后，机器人本体驱动挂钩夹爪43完成对应位置的挂标作业，从而完成整个自动化的线材盘卷自动挂标牌。