有关堆垛机械手的多轴桥架式玻璃在线堆垛机制造技术

本实用新型专利技术涉及玻璃机械和机器人及自动控制技术领域，具体地说是一种有关堆垛机械手的多轴桥架式玻璃在线堆垛机，包括机械手控制系统和视觉定位系统及应用工具，该装置由机架、主机、多功能真空抓取系统、视觉定位系统、可旋转平台、控制系统组成，机架横跨在玻璃生产线上方，采用双门型两端悬臂结构，行走横梁支架吊挂在左右两侧门型框架的吊挂支点上，主机安装于机架的行走横梁支架之间上，主机设有四个自由度串联机械手的机械结构，结构为水平行走轴、垂直提升轴、第一旋转轴、第二旋转轴构成抓取玻璃装置。本实用新型专利技术同现有技术相比，其优点在于：采用四个自由度串联机械手的结构，精确定位，增加了结构承载强度，提高了堆垛机的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术涉及玻璃机械和机器人及自动控制
，具体地说是一种有关堆垛机械手的多轴桥架式玻璃在线堆垛机，包括机械手控制系统和视觉定位系统及应用工具，该装置由机架、主机、多功能真空抓取系统、视觉定位系统、可旋转平台、控制系统组成，机架横跨在玻璃生产线上方，采用双门型两端悬臂结构，行走横梁支架吊挂在左右两侧门型框架的吊挂支点上，主机安装于机架的行走横梁支架之间上，主机设有四个自由度串联机械手的机械结构，结构为水平行走轴、垂直提升轴、第一旋转轴、第二旋转轴构成抓取玻璃装置。本技术同现有技术相比，其优点在于：采用四个自由度串联机械手的结构，精确定位，增加了结构承载强度，提高了堆垛机的稳定性。【专利说明】有关堆垛机械手的多轴桥架式玻璃在线堆垛机本技术涉及玻璃机械和自由度串联机器人及自动控制
，具体地说是一种有关堆垛机械手的多轴桥架式玻璃在线堆垛机。平板玻璃生产线在线堆垛的设备主要有:水平堆垛机、垂直堆垛机、机械手堆垛机。先进的生产线一般高档线居多，对质量要求较高、等级划分较细，大量设置支线；主要堆垛设备为垂直堆垛机、机械手堆垛机。国内的生产线除引进项目外，中低端较多，一般取板、堆垛工作在主线上完成，主要使用水平堆垛机和机械手堆垛机。这三种常规堆垛设备严格来说总存在一些不尽人意的地方:水平堆垛机堆垛规格范围大、操作方便、造价低等，在要求不高的情况特别是重载情况下，在国内得到较大范围的使用；但其堆垛过程为平抓平放，当玻璃满架后需将玻璃由水平翻转为垂直状态，容易造成玻璃擦伤，表面质量不高，且堆垛周期较长，无法满足高档要求。垂直堆垛机轨迹固定，周期快、堆垛精度较高；但需配套复杂的支线、转向、调边等装置进行配合，单台堆垛机只能堆一种规格或品种的玻璃，且维护困难。机械手堆垛机的优点是利用堆垛载体关节式工业机器人灵活自如的空间特性可实现飞行抓取，堆垛周期快、单台设备能分二等堆垛等；但受制于工业机器人的负载能力，一般最大抓取重量< 350kg，主要适用于堆垛中小片，对中大片无能为力，且工业机器人需要进口，价格昂贵。故需要一种集合水平堆垛机、垂直堆垛机、机械手堆垛机的优点于一体式堆垛设备。本技术的目的是提出一种拥有4个自由度串联机械手的结构，采用PLC智能控制程序，能实现将生产线上一系列规格、重量的玻璃立式送入玻璃集装架内，并能横跨在生产线冷端堆垛区域的主线上，精度高、周期快，提高生产效率的有关堆垛机械手的多轴桥架式玻璃在线堆垛机。为了实现上述目的，提供一种有关堆垛机械手的多轴桥架式玻璃在线堆垛机，包括机械手控制系统和视觉定位系统及计算机应用工具，所述的计算机应用工具为PLC编程软件或Halcon或Visual C++6.0软件，该装置由机架1、主机2、多功能真空抓取系统3、视觉定位系统4、可旋转平台6、控制系统5组成，机架I横跨在玻璃生产线上方，采用双门型两端悬臂结构，行走横梁支架102吊挂在左右两侧门型框架101的吊挂支点上，主机2安装于机架I的行走横梁支架102之间上，主机2设有四个自由度串联机械手的机械结构，所述的结构为水平行走轴2-1、垂直提升轴2-2、第一旋转轴2-3、第二旋转轴2-4构成抓取玻璃装置，实现搬运过程，包括以下部分:a.所述的水平行走轴2-1为直线运动，采用四组滚轮组2-102加双导轨2_101导向，第一齿轮2-104、齿条2-105传动，第一齿轮2-104安装于第一伺服电机减速机2-106输出轴上；导轨2-101、齿条2-105固定在行走横梁支架102上，其它部件固定在行走支架2-103上，目的是调整运动位置；b.所述的垂直提升轴2-2为直线运动，采用直线导轨2-204加滑块2-203导向，齿轮齿条传动，第二伺服电机减速机2-201驱动；滑块2-203、第二伺服电机减速机2-201固定在行走支架2-103上，其他部件固定在提升支架2-202上，目的是调整运动位置；c.第一旋转轴2-3旋转关键元件为外齿式回转支撑架2-302，第一旋转轴2_3固定于提升支架2-202的末端；驱动元件为第三伺服电机减速机2-301，第三伺服电机减速机2-301固定在提升支架2-202上，通过第三齿轮2-303啮合直接传动；该关节实现360°任意旋转，调整运动姿态，旋转支架2-402水平安装面安装在外齿式回转支撑架2-302的下部安装面上；旋转支架2-402右侧的垂直安装面通过销轴2-404、轴承座2-403与多功能真空抓取系统联接，旋转支架左侧固定在第四伺服电机减速机2-401的输出法兰轴上，第四伺服电机减速机2-401固定在多功能真空抓取系统的吊耳上；该轴实现多功能抓取装置围绕第二旋转轴2-4旋转±90° ;d.多功能真空抓取装置3与第二旋转轴2-4联接，通过四个自由度组合:实现视觉定位装置4获取玻璃7的实际坐标后调整主机2的位置及姿态使得多功能真空抓取装置3的工具坐标系与原点在玻璃中心的玻璃中心坐标系X轴平行、Y轴重合；最终实现第一旋转轴2-3旋转到90°的位置，当玻璃宽度小于长度则无需旋转；e.第二旋转轴2-4旋转84°，通过调整运动姿态变化将玻璃7的水平姿态变为堆垛时的与水平面成84°的夹角且长边在下的姿态，将玻璃7立式送入玻璃集装架8 ；f.堆垛机械手控制系统采用PLC控制，机械手的四个自由度的伺服电机通过RS-232接口电路与控制系统PLC连接，另外RS-232接口电路还连接有显示屏、键盘、机械手控制电路、视觉定位控制系统；其中显示屏、键盘、机械手控制电路、视觉定位控制系统构成智能示范盒，对不同堆垛作业方式通过智能示范盒的人机接口界面进行选择，所述的计算机应用工具为PLC编程软件、Halcon, Visual C++6.0。双门型两端悬臂结构行走横梁102吊挂在两侧门型框架101的吊挂支点上，垂直提升支架2-202设置在行走横梁102的移动空间。垂直提升轴2-2采用直线导轨2-204加滑块2_203导向替换为采用四组滚轮组架双导轨导向。第一旋转轴2-3上的外齿式回转支撑架2-302替换为内齿式或摆线针轮减机，水平行走轴2-1和垂直提升轴2-2主要用于调整运动位置；第一旋转轴2-3和第二旋转轴2-4主要用于调整运动姿态；四个方向的自由度组合运动可实现将玻璃7立式放入玻璃集装架8内。在第一旋转轴2-3和第二旋转轴2-4之间设有一旋转支架2-402 ;旋转支架2-402上平面安装在外齿式回转支撑架2-302上，左右两侧通过轴2-404、轴承座2-403与多功能真空抓取装置3联接；第四伺服电机减速机2-401安装在多功能真空抓取装置3上，输出法兰轴安装在旋转支架2-402上。机架上或抓取装置上设有一套视觉定位装置4，视觉定位装置4向堆垛机提供玻璃7在堆垛坐标系中的实际位置，所述的视觉定位装置4包括摄像头、光电开关、视觉定位控制处理电路、图像处理软件halcon或VC++6构成。多功能真空抓取装置与第二旋转轴联接用于吸取玻璃，所述的抓取装置上设有真空泵或真空发生器，所述的第二旋转轴采用矩管加铝型材作为骨架，吸盘装载铝型材上，铝型材卡扣在矩形钢管上，根据需求移动，吸盘组分区控制，适应重量100-1200kg、规格1200X900-5000X4800mm 的玻璃抓本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有关堆垛机械手的多轴桥架式玻璃在线堆垛机，包括机械手控制系统和视觉定位系统及计算机应用工具，所述的计算机应用工具为PLC编程软件或Halcon或Visual C++6.0软件，其特征在于机械手控制系统由机架(1)、主机(2)、多功能真空抓取系统(3)、视觉定位系统(4)、可旋转平台(6)、控制系统(5)组成，机架(1)横跨在玻璃生产线上方，采用双门型两端悬臂结构，行走横梁支架(102)吊挂在左右两侧门型框架(101)的吊挂支点上，主机(2)安装于机架(1)的行走横梁支架(102)之间上，主机(2)设有四个自由度串联机械手的机械结构，所述的结构为水平行走轴(2‑1)、垂直提升轴(2‑2)、第一旋转轴(2‑3)、第二旋转轴(2‑4)构成抓取玻璃装置，实现搬运过程，包括以下部分： a.所述的水平行走轴(2‑1)为直线运动，采用四组滚轮组(2‑102)加双导轨(2‑101)导向，第一齿轮(2‑104)、齿条(2‑105)传动，第一齿轮(2‑104)安装于第一伺服电机减速机(2‑106)输出轴上；导轨(2‑101)、齿条(2‑105)固定在行走横梁支架(102)上，其它部件固定在行走支架(2‑103)上，目的是调整运动位置； b.所述的垂直提升轴(2‑2)为直线运动，采用直线导轨(2‑204)加滑块(2‑203)导向，齿轮齿条传动，第二伺服电机减速机(2‑201)驱动；滑块(2‑203)、第二伺服电机减速机(2‑201)固定在行走支架(2‑103)上，其他部件固定在提升支架(2‑202)上，目的是调整运动位置； c.第一旋转轴(2‑3)旋转关键元件为外齿式回转支撑架(2‑302)，第一旋转轴(2‑3)固定于提升支架(2‑202)的末端；驱动元件为第三伺服电机减速机(2‑301)，第三伺服电机减速机(2‑301)固定在提升支架(2‑202)上，通过第三齿轮(2‑303)啮合直接传动，实现360°任意旋转，调整运动姿态， 旋转支架(2‑402)水平安装面安装在外齿式回转支撑架(2‑302)的下部安装面上；旋转支架(2‑402)右侧的垂直安装面通过销轴(2‑404)、轴承座(2‑403)与多功能真空抓取系统联接，旋转支架左侧固定在第四伺服电机减速机(2‑401)的输出法兰轴上，第四伺服电机减速机(2‑401)固定在多功能真空抓取系统的吊耳上，实现多功能抓取装置围绕第二旋转轴(2‑4)旋转±90°； d.多功能真空抓取装置(3)与第二旋转轴(2‑4)联接，通过四个自由度组合：实现视觉定位装置(4)获取玻璃(7)的实际坐标后调整主机(2)的位置及姿态使得多功能真空抓取装置(3)的工具坐标系与原点在玻璃中心的玻璃中心坐标系X轴平行、Y轴重合；最终实现第一旋转轴(2‑3)旋转到90°的位置，当玻璃宽度小于长度则无需旋转； e.第二旋转轴(2‑4)旋转84°，通过调整运动姿态变化将玻璃(7)的水平姿态变为堆垛时的与水平面成84°的夹角且长边在下的姿态，将玻璃(7)立式送入玻璃集装架(8)； f.堆垛机械手控制系统采用PLC控制，机械手的四个自由度的伺服电机通过RS‑232接口电路与控制系统PLC连接，另外RS‑232接口电路还连接有显示屏、键盘、机械手控制电路、视觉定位控制系统；其中显示屏、键盘、机械手控制电路、视觉定位控制系统构成智能示范盒，对不同堆垛作业方式通过智能示范盒的人机接口界面进行选择。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓亮，韩德刚，章寅，王川申，孙琦，张国金，张荣松，
申请(专利权)人：中国建材国际工程集团有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31