一种基于机械手的装贴设备

技术领域

本发明涉及自动化装贴设备领域，尤其涉及一种基于机械手的装贴设备。

背景技术

机械手正越来越多地应用在目前的工业自动化生产中。在工业生产过程中，标签的使用在工厂中的应用是非常广泛的，通过对产品的日期、类别、性能等进行标记，使自动化设备或工人通过标记识别相对应的状态及产品信息，进而将所对应产品分类整理进行下一步的处理。

目前市场上已出现装贴设备，但目前的装贴机械手中，抓取件无法同时进行转动和升降的操作，导致装贴速度低，而且不能够精确控制装贴的方向。而且，大部分设备都不具备视觉检测系统，无法对位置偏差进行判断和调整，导致贴标合格率低下，不良率较高。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于机械手的装贴设备，以解决上述抓取件无法同时进行转动和升降的操作，导致装贴速度低，而且不能够精确控制装贴的方向的问题和解决设备都不具备视觉检测系统，导致贴标合格率低下的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种基于机械手的装贴设备，包括贴标装置和机架，所述贴标装置包括固定架、抓取组件、转动组件、升降组件和视觉检测组件；所述固定架连接于所述机架；

所述抓取组件包括抓取杆和抓取件，所述抓取杆设置于所述固定架的前侧，并且所述抓取杆的下端从所述固定架的底部穿出，与所述抓取件连接；

所述升降组件和所述转动组件分别连接于所述固定架，所述升降组件与所述抓取杆的上端连接；

所述转动组件包括驱动齿轮，所述驱动齿轮设置于所述固定架的下端；所述驱动齿轮的轴心处设有滑动孔，所述滑动孔的内壁设有限位滑轨，所述抓取杆的杆壁设有与所述限位滑轨相适配的滑槽；所述抓取杆穿过所述滑动孔与所述驱动齿轮滑动连接；

所述视觉检测组件设置于所述固定架的后侧，所述视觉检测组件分别与所述抓取组件、所述转动组件电连接，且所述视觉检测组件的检测端朝下。

所述基于机械手的装贴设备中，所述升降组件还包括升降电机、主动轮、从动轮、同步带、滑块和导轨；

所述升降电机设置于所述固定架的上端，所述升降电机的输出端与所述主动轮传动连接；所述从动轮设置于所述固定架的下端，所述同步带与所述主动轮和所述从动轮啮合；

所述导轨竖直连接于所述固定架；所述滑块包括相互连接的啮合部和连接部，所述啮合部与所述同步带连接，所述连接部与所述导轨滑动连接；

所述连接部设有通孔，所述抓取杆的上端穿过通孔，与所述连接部转动连接。

所述基于机械手的装贴设备中，所述升降组件还包括限位开关，所述限位开关包括挡板和复位传感器；

所述复位传感器与所述固定架连接，且所述复位传感器位于所述抓取杆的左侧，并与所述升降电机电连接；所述挡板连接于所述连接部的前侧。

所述基于机械手的装贴设备中，所述转动组件还包括转动电机和转动同步带，所述转动同步带套设于所述转动电机的输出端和所述驱动齿轮的外侧，并与所述驱动齿轮啮合。

所述基于机械手的装贴设备中，所述贴标装置设有若干个抓取组件，所述升降组件的数量、所述驱动齿轮的数量均与所述抓取组件的数量相同；

一个所述转动电机通过转动同步带驱动相邻的两个所述驱动齿轮，所述转动同步带套设于所述转动电机的输出端和两个相邻的所述驱动齿轮的外侧。

所述基于机械手的装贴设备中，所述贴标装置还包括外壳，所述外壳套设于所述固定架的外侧。

所述基于机械手的装贴设备中，所述抓取组件还包括旋转接头，所述抓取杆的上端与所述旋转接头连接，所述旋转接头通过气管与外部气源连接；所述抓取件为平行气爪，所述抓取杆为中空设置。

所述基于机械手的装贴设备中，所述机架包括第一支撑架、第二支撑架和横向支撑架；

所述第一支撑架设置于左侧，所述第二支撑架设置于右侧，所述横向支撑架的左右两端分别与所述第一支撑架和所述第二支撑架连接；所述贴标装置连接于所述横向支撑架连接。

所述基于机械手的装贴设备中，所述横向支撑架包括横向丝杆电机、横向滚珠螺母、横向活动块、左连接块和右连接块；

所述横向滚珠螺母与所述横向丝杆电机的丝杆螺纹连接，所述横向活动块与所述横向滚珠螺母固定连接，所述固定架与所述横向活动块连接；

所述左连接块设置于所述横向丝杆电机左侧的下端面，所述左连接块与所述第一支撑架连接；

所述右连接块设置于所述横向丝杆电机右侧的下端面，所述右连接块与所述第二支撑架连接。

所述基于机械手的装贴设备中，所述第一支撑架包括第一底座、第一纵向丝杆电机、第一纵向滚珠螺母和第一纵向活动块；所述第一纵向丝杆电机固定于所述第一底座的上端面；所述第一纵向滚珠螺母与所述第一纵向丝杆电机的丝杆螺纹连接；所述第一纵向活动块的下端面与所述第一纵向滚珠螺母固定连接，所述第一纵向活动块的上端面与所述左连接块连接；

所述第二支撑架包括第二底座、第二纵向丝杆电机、第二纵向滚珠螺母和第二纵向活动块；所述第二纵向丝杆电机固定于所述第二底座的上端面；所述第二纵向滚珠螺母与所述第二纵向丝杆电机的丝杆螺纹连接；所述第二纵向活动块的下端面与所述第二纵向滚珠螺母固定连接，所述第二纵向活动块的上端面与所述右连接块连接；

所述横向丝杆电机、所述第一纵向丝杆电机、所述第二纵向丝杆电机分别与所述视觉检测组件电连接，所述视觉检测组件通过所述横向丝杆电机、所述第一纵向丝杆电机和所述第二纵向丝杆电机，将所述贴标装置移动到指定位置。

有益效果：

(1)所述贴标装置设有转动组件和升降组件，驱动齿轮通过限位滑轨与抓取杆的滑槽配合，使驱动齿轮能够带动抓取杆转动；同时，抓取杆与驱动齿轮滑动连接，在转动过程中，驱动齿轮并不会对抓取杆纵向方向的而移动产生干涉，使得抓取杆能够同时实现转动和从固定架伸出或缩回的操作；

(2)贴标装置上设有若干个抓取组件，能够抓取若干个标签，然后将标签逐个装贴，节约抓取件来回抓取标签的时间，提高装贴效率。

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是本发明其中一个实施例的结构示意图；

图2是本发明其中一个实施例中贴标装置的内部结构示意图；

图3是本发明其中一个实施例中转动组件的结构示意图；

图4是本发明其中一个实施例中横向支撑架的结构示意图；

图5是本发明其中一个实施例中第一支撑架的结构示意图；

图6是本发明其中一个实施例中限位开关的结构示意图；

附图中：贴标装置1、机架2；

固定架11、抓取组件12、转动组件13、升降组件14、视觉检测组件15；第一支撑架21、第二支撑架22、横向支撑架23；

抓取杆121、抓取件122、旋转接头123；驱动齿轮131、转动电机132、转动同步带133；升降电机141、主动轮142、从动轮143、同步带144、滑块145、导轨146、限位开关147；

第一底座211、第一纵向丝杆电机212、第一纵向滚珠螺母213、第一纵向活动块214；横向丝杆电机231、横向滚珠螺母232、横向活动块233、左连接块234、右连接块235；

滑动孔131a、滑槽131b；啮合部145a、连接部145b；挡板147a、复位传感器147b。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“底”、“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，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，用于区别描述特征，无顺序之分，无轻重之分。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

请参照图1～6，本发明提供了一种基于机械手的装贴设备，包括贴标装置1和机架2，所述贴标装置1包括固定架11、抓取组件12、转动组件13、升降组件14和视觉检测组件15；所述固定架11连接于所述机架2；

所述抓取组件12包括抓取杆121和抓取件122，所述抓取杆121设置于所述固定架11的前侧，并且所述抓取杆121的下端从所述固定架11的底部穿出，与所述抓取件122连接；

所述升降组件14和所述转动组件13分别连接于所述固定架11，所述升降组件14与所述抓取杆121的上端连接；

所述转动组件13包括驱动齿轮131，所述驱动齿轮131设置于所述固定架11的下端；所述驱动齿轮131的轴心处设有滑动孔131a，所述滑动孔131a的内壁设有限位滑轨(未标示出)，所述抓取杆121的杆壁设有与所述限位滑轨相适配的滑槽131b；所述抓取杆121穿过所述滑动孔131a与所述驱动齿轮131滑动连接；

所述视觉检测组件15设置于所述固定架11的后侧，所述视觉检测组件15分别与所述抓取组件12、所述转动组件13电连接，且所述视觉检测组件15的检测端朝下。

所述机架2设置于生产线的两侧，使贴标装置1位于生产线的上方。贴标装置1中的视觉检测组件15用于视觉拍照，视觉检测组件15能够根据视觉信息，判断生产线上的产品当前是否需要装贴。抓取件122能够抓取和装贴标签，升降组件14控制抓取杆121从固定架11伸出或缩回，从而改变抓取杆121的长度，使抓取件122与标签或产品相接触，实现抓取和装贴标签的动作。转动组件13用于转动抓取杆121，使抓取杆121带动抓取件122转动，从而改变标签的角度，使标签的角度和待装贴的产品的角度相适配。

当视觉检测组件15检测到生产线上出现未装贴的产品时，视觉检测组件15控制升降组件14和转动组件13；升降组件14驱使抓取杆121从固定架11中伸出，使抓取件122抓取标签；同时，转动组件13带动驱动齿轮131，使驱动齿轮131带动抓取杆121进行转动，抓取杆121带动抓取件122转动，将标签转动至与未装贴的产品相适配的角度；随后，驱使抓取杆121从固定架11中缩回，当标签正对未装贴的产品的位置时，升降组件14驱使抓取杆121从固定架11中伸出，将标签装贴至未装贴的产品表面。

所述贴标装置1设有转动组件13和升降组件14，驱动齿轮131通过限位滑轨与抓取杆121的滑槽131b配合，使驱动齿轮131能够带动抓取杆121转动；同时，抓取杆121与驱动齿轮131滑动连接，在转动过程中，驱动齿轮131并不会对抓取杆121纵向方向的而移动产生干涉，使得抓取杆121能够同时实现转动和从固定架11伸出或缩回的操作。

请参照图2，进一步地，所述升降组件14还包括升降电机141、主动轮142、从动轮143、同步带144、滑块145和导轨146；

所述升降电机141设置于所述固定架11的上端，所述升降电机141的输出端与所述主动轮142传动连接；所述从动轮143设置于所述固定架11的下端，所述同步带144与所述主动轮142和所述从动轮143啮合；

所述导轨146竖直连接于所述固定架11；所述滑块145包括相互连接的啮合部145a和连接部145b，所述啮合部145a与所述同步带144连接，所述连接部145b与所述导轨146滑动连接；

所述连接部145b设有通孔，所述抓取杆121的上端穿过通孔，与所述连接部145b转动连接。

以图2为例，当升降电机141驱动主动轮142顺时针转动时，主动轮142带动同步带144，使同步带144围绕主动轮142和从动轮143进行顺时针转动，同步带144在转动过程中带动滑块145向下移动，滑块145带动抓取杆121从固定架11中伸出；当升降电机141驱动主动轮142逆时针转动，主动轮142带动同步带144，使同步带144围绕主动轮142和从动轮143进行逆时针转动，同步带144在转动过程中带动滑块145向上移动，滑块145带动抓取杆121从固定架11中缩回。

请参照图6，更进一步地，所述升降组件14还包括限位开关147，所述限位开关147包括挡板147a和复位传感器147b；

所述复位传感器147b与所述固定架11连接，且所述复位传感器147b位于所述抓取杆121的左侧，并与所述升降电机141电连接；所述挡板147a连接于所述连接部145b的前侧。

所述限位开关147通过所述挡板147a和所述复位传感器147b，使所述抓取杆121缩回固定架11的距离保持一致，避免抓取杆121复位过程中出现偏差，经过多次复位后，导致抓取杆121缩回固定架11的距离发生较大的偏差。

复位传感器147b可参考现有的红外传感器，当同步带144带动滑块145上升时，若滑块145上的挡板147a上升至复位传感器147b的红外接收端和红外发射端，挡板147a遮挡来自红外发射端的红外线，复位传感器147b通过电信号传递到升降电机141，使升降电机141停止工作，防止滑块145继续向上移动。

请参照图4，具体地，所述转动组件13还包括转动电机132和转动同步带133，所述转动同步带133套设于所述转动电机132的输出端和所述驱动齿轮131的外侧，并与所述驱动齿轮131啮合。

以图3为例，当转动电机132的输出端顺时针转动时，转动电机132通过转动同步带133带动驱动齿轮131顺时针转动，通过限位滑轨与抓取杆121的滑槽131b配合，驱动齿轮131带动抓取杆121及抓取件122相应地顺时针转动；当转动电机132的输出端逆时针转动时，转动电机132通过转动同步带133带动驱动齿轮131逆时针转动，通过限位滑轨与抓取杆121的滑槽131b配合，驱动齿轮131带动抓取杆121及抓取件122相应地逆时针转动。

请参照图2及图3，具体地，所述贴标装置1设有若干个抓取组件12，所述升降组件14的数量、所述驱动齿轮131的数量均与所述抓取组件12的数量相同；

一个所述转动电机132通过转动同步带133驱动相邻的两个所述驱动齿轮131，所述转动同步带133套设于所述转动电机132的输出端和两个相邻的所述驱动齿轮131的外侧。

优选地，贴标装置1上设有若干个抓取组件12，能够抓取若干个标签，然后将标签逐个装贴，节约抓取件122来回抓取标签的时间，提高装贴效率。在较优实施例中，贴标装置1上设有四个抓取组件12，每个抓取组件12都与相应的升降组件14连接，并且每个抓取组件12均与相应的驱动齿轮131滑动连接；在贴标装置1进行装贴工作时，第一个升降组件14驱动第一个抓取组件12的抓取杆122从固定架11伸出，且第一个抓取组件12的抓取件121抓取标签，抓取后，第一个升降组件14驱动抓取杆122缩回；随后，第二、第三和第四个抓取组件12依次重复第一个抓取组件12抓取标签的动作。

当需要装贴标签时，第一个升降组件14驱动第一个抓取组件12的抓取杆122从固定架11伸出，同时第一个转动电机132通过驱动齿轮131和转动同步带133，驱动第一个抓取组件12和第二个抓取组件12的抓取杆122转动，使第一个抓取组件12的抓取件121的角度与产品相适配，随后抓取件121将标签装贴至产品表面；

在第一个抓取组件12装贴完成后，第一个转动电机132通过驱动齿轮131和转动同步带133，再次调整第二个抓取组件12的抓取件121的位置，使第二个抓取组件12的抓取件121的角度与另一个待装贴的产品相适配；同时，第二个升降组件14驱动第二个抓取组件12的抓取杆122从固定架11伸出，第二个抓取组件12的抓取件121将标签装贴至产品表面；而第一个抓取组件12的抓取杆122在第二个抓取组件12的抓取杆122伸出时，受到第一个升降组件14的驱动而同步缩回；

随后，当第二个抓取组件12的抓取杆122缩回时，第二个转动电机132通过驱动齿轮131和转动同步带133，驱动第三个抓取组件12和第四个抓取组件12的抓取杆122转动，同时，第三个升降组件14驱动第三个抓取组件12的抓取杆122伸出，该升降组件14的抓取件121将标签装贴至产品表面；

紧接着，当第三个抓取组件12的抓取杆122缩回时，第二个转动电机13再次调整第四个抓取组件12的抓取件121的位置，使第四个抓取组件12的抓取件121的角度与另一个待装贴的产品相适配；同时，第四个升降组件14驱动第四个抓取组件12的抓取杆122伸出，该升降组件14的抓取件121将标签装贴至产品表面；最后，第四个升降组件14驱动第四个抓取组件12的抓取杆122缩回，贴标装置1复位。

两个相邻的驱动齿轮131由同一个转动电机132驱动，这样设置能够减少转动电机132的数量，降低生产成本，节约空间，同时，保证抓取杆121能够实现转动的操作。而且，两个相邻的抓取组件12同时转动，当抓取件121在抓取标签后，避免两个抓取有标签的抓取件121在转动时相互碰撞，导致标签从抓取件121掉落的问题。

优选地，所述贴标装置1还包括外壳(未标示出)，所述外壳套设于所述固定架11的外侧。贴标装置1的外侧还设有外壳，用于保护设置于固定架11上的抓取组件12、转动组件13、升降组件14和视觉检测组件15，避免灰尘或者其他杂物进入贴标装置1内的问题，影响抓取组件12、转动组件13、升降组件14或视觉检测组件15运作。

具体地，所述抓取组件12还包括旋转接头123，所述抓取杆121的上端与所述旋转接头123连接，所述旋转接头123通过气管与外部气源连接；所述抓取件122为平行气爪，所述抓取杆121为中空设置。

旋转接头123可参考现有的气动滑环，用于管路连接器件，使相连管路可相对旋转，旋转接头123与抓取杆121相连一端能够转动，避免抓取杆121转动过程中带动气管转动，导致气管变形而影响气体流动的问题，降低平行气爪的抓取物件的能力。

在一个具体实施例中，气管、旋转接头123与抓取杆121之间形成气体流动的通路，使外部气源与平行气爪连接。抓取件122可参考现有的平行气爪，平行气爪内设有活塞，利用压缩空气作为动力，推动活塞以完成夹紧和收放的动作。作为简单替换，平行气爪也可以采用吸盘，利用收取空气形成负压，吸附标签。

具体地，所述机架2包括第一支撑架21、第二支撑架22和横向支撑架23；

所述第一支撑架21设置于左侧，所述第二支撑架22设置于右侧，所述横向支撑架23的左右两端分别与所述第一支撑架21和所述第二支撑架22连接；所述贴标装置1连接于所述横向支撑架23连接。第一支撑架21和第二支撑架22分别架设在生产线的两侧，用于支撑横向支撑架23，贴标装置1设置于横向支撑架23，使贴标装置1位于生产线的上方。

请参照图5，进一步地，所述横向支撑架23包括横向丝杆电机231、横向滚珠螺母232、横向活动块233、左连接块234和右连接块235；

所述横向滚珠螺母232与所述横向丝杆电机231的丝杆螺纹连接，所述横向活动块233与所述横向滚珠螺母232固定连接，所述固定架11与所述横向活动块233连接；

所述左连接块234设置于所述横向丝杆电机231左侧的下端面，所述左连接块234与所述第一支撑架21连接；

所述右连接块235设置于所述横向丝杆电机231右侧的下端面，所述右连接块235与所述第二支撑架22连接。

横向丝杆电机231可参考现有的丝杆电机，横向丝杆电机231中设有螺杆，螺杆和横向滚珠螺母232相啮合，横向活动块233与横向滚珠螺母232连接，阻止了螺杆与横向滚珠螺母232之间相对转动。当横向丝杆电机231驱动螺杆轴向移动时，由于横向滚珠螺母232的内螺纹和螺杆相啮合，横向滚珠螺母232将以螺杆的轴线进行线性运动，从而带动横向活动块233及设置于横向活动块233上的贴标装置1。

更进一步地，所述第一支撑架21包括第一底座211、第一纵向丝杆电机212、第一纵向滚珠螺母213和第一纵向活动块214；所述第一纵向丝杆电机212固定于所述第一底座211的上端面；所述第一纵向滚珠螺母213与所述第一纵向丝杆电机212的丝杆螺纹连接；所述第一纵向活动块214的下端面与所述第一纵向滚珠螺母213固定连接，所述第一纵向活动块214的上端面与所述左连接块234连接；

所述第二支撑架22包括第二底座、第二纵向丝杆电机、第二纵向滚珠螺母和第二纵向活动块；所述第二纵向丝杆电机固定于所述第二底座的上端面；所述第二纵向滚珠螺母与所述第二纵向丝杆电机的丝杆螺纹连接；所述第二纵向活动块的下端面与所述第二纵向滚珠螺母固定连接，所述第二纵向活动块的上端面与所述右连接块235连接；

所述横向丝杆电机231、所述第一纵向丝杆电机212、所述第二纵向丝杆电机分别与所述视觉检测组件15电连接，所述视觉检测组件15通过所述横向丝杆电机231、所述第一纵向丝杆电机212和所述第二纵向丝杆电机，将所述贴标装置1移动到指定位置。

第一纵向丝杆电机212和第二纵向丝杆电机的原理与横向丝杆电机231相同，且第一纵向丝杆电机212和第二纵向丝杆电机结构相同，不作赘述；视觉检测组件15通过控制横向丝杆电机231、第一纵向丝杆电机212和第二纵向丝杆的运作，实现将贴标装置1移动到指定位置的目的，使贴标装置1完成移动至标签存放处、抓取标签、移动至产品位置、装贴标签、复位的过程。

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，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。