CN110642206B - 一种适用于工厂自动化的圆桶桶盖开盖取盖装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于工厂自动化的圆桶桶盖开盖取盖装置，包括一轴线、切割刀、旋转部、夹具和固定部，切割刀以能够绕所述轴线旋转的方式安装于旋转部，夹具以相对于所述轴线静止的方式安装于固定部。该装置通过搭配在机器人或者三维坐标测量机等自动化设备上使用，可实现料桶开盖、移除盖的自动化过程。

Description

一种适用于工厂自动化的圆桶桶盖开盖取盖装置

技术领域

本发明涉及自动化工装领域，更具体的说，它涉及一种适用于工厂自动化的圆桶桶盖开盖取盖装置。

背景技术

下面的背景技术用于帮助读者理解本发明，而不能被认为是现有技术。

在化工厂产品的生产过程中需要用到很多化工原料，很多化工原料都是用圆形的铁桶或者塑料桶盛装。传统的生产过程中都是由工人手工切开桶盖，并将原料倒入化学反应釜当中，其中很多化学原料都是有毒物质，或者剧毒物质，工人长期从事此类工作会对身体产生很大的伤害。

随着工业4.0概念和无人化工厂概念的提出，这种特殊工作环境下就急需一款设备能够实现取代人工自动化完成相关开桶盖的功能。目前市面上还未有这么一款设备能够针对化工厂那种封闭的圆形料桶能实现自动化切开桶盖并将桶盖拾取的装置，并且要求在切割桶盖的过程中无铁屑或者其他杂物产生，确保化学原料不受污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于工厂自动化的圆桶桶盖开盖取盖装置，该装置可搭配在机器人或者三维坐标测量机等自动化设备上使用，以实现料桶开盖、移除盖的自动化过程。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种适用于工厂自动化的圆桶桶盖开盖取盖装置，其特征在于，包括一轴线、切割刀、旋转部、夹具和固定部，切割刀以能够绕所述轴线旋转的方式安装于旋转部，夹具以相对于所述轴线静止的方式安装于固定部。切割刀以轴线为轴心，以轴线到切割刀的水平距离，即相当于轴线到桶盖边缘的水平距离为半径作圆周切割运动，切割完成后夹具夹持并移除桶盖。需要说明的是，所述开盖取盖装置仅针对一种特定规格且形状为圆形的桶盖，这里，特定规格是指半径一定。当然，开盖取盖装置可适应地作出调整以满足不同规格的桶盖，即只需改变轴线与切割刀的水平距离即可。

所述圆桶桶盖开盖取盖装置包括定位机构、开盖机构和取盖机构，定位机构用于引导机器人进行定位，使轴线位于料桶中心。开盖机构用于刺破桶盖并刺入一定深度，然后沿桶盖边缘切割桶盖。取盖机构用于夹持并移除切割的桶盖。

开盖机构与取盖机构之间的连接

所述装置包括电气滑环，电气滑环包括转子和定子，转子为旋转部，定子为固定部，转子在上，定子在下，开盖机构安装于转子，取盖机构安装于定子，电气滑环的轴向中心线为所述轴线。开盖机构旋转，转子随之旋转，定子和取盖机构均保持静止。需要说明的是，电气滑环是实现两个相对转动机构的数据信号、动力传递以及介质传输的精密输电装置，应用于无限制的连续360°旋转，介质可为气体、液体等，为一项成熟的现有技术。当然，开盖机构与取盖机构之间的连接也可以采用轴承组件，轴承组件包括外圈和内圈，内圈为旋转部，外圈为固定部，开盖机构安装于内圈，夹具安装于外圈。

定位机构

定位机构用于引导机器人进行定位，使轴线位于料桶中心。

优选的，定位机构包括视觉识别摄像头，视觉识别摄像头位于定子下方。

优选的，所述装置设有支板，支板位于定子下方，支板与电气滑环同轴，定子与支板之间通过支撑轴连接，视觉识别摄像头位于支板顶部中心。视觉识别摄像头能引导机器人进行定位，使开盖取盖装置自动与料筒中心定位。优选的，支板为圆形。可以理解的是，支板的形状不限于为圆形，还可以是菱形、正方形等规则的形状。优选的，支撑轴沿支板周向均匀布置有四组。以提高支撑的稳定性。

优选的，支板底部中心设有环形补光灯。用于给视觉识别摄像头补光。

开盖机构

开盖机构包括基座、切割刀、驱动切割刀上下运动的驱动组件、安装有切割刀并在驱动组件的驱动下上下运动的刀架以及导轨，用于刺破桶盖并刺入一定深度，然后沿桶盖边缘切割桶盖。

作为优选的方案，基座包括顶板、两肋板和底板，两肋板位于顶板底部两侧，分别通过螺栓与顶板固定，两肋板之间通过底板连接。优选的，每个肋板与顶板之间采用定位销定位。优选的，定位销设有两组。

优选的，顶板与转子固定。顶板与转子的运动状态一致，即顶板旋转，转子旋转；顶板静止，转子静止。具体的，转子通过螺栓与顶板底部固定。

优选的，顶板上方设有机械手快换装置，机械手快换装置通过螺栓与顶板固定，机械手快换装置、转子同轴，机械手快换装置和转子的轴向中心线为所述轴线。机械人或三维坐标测量机等自动化设备通过机械手快换装置使顶板旋转，与顶板固定的转子随之转动，顶板和转子均沿所述轴线旋转。

具体的，机械手快换装置包括机器人侧和工具侧，机器人侧连接自动化设备，工具侧与顶板上表面固定。需要说明的是，自动化设备以及机械手快换装置均为成熟的现有技术，自动化设备有机械手、三维坐标测量机等。

作为优选的方案，开盖机构包括驱动组件，驱动组件包括设于顶板的电机、圆柱凸轮、转轴和从动件，圆柱凸轮的轴孔与转轴轴径配合，并通过传递键传递动力，转轴具有动力传输端和固定端，动力传输端通过动力键与电机输出轴连接，固定端通过滚珠轴承组件与底板固定，从动件与圆柱凸轮圆柱面上的曲线凹槽配合。电机的输出轴带动转轴转动，圆柱凸轮也随之转动，从动件沿着圆柱凸轮圆柱面上的曲线凹槽上下移动。具体的，动力传输端开有安装轴孔，电机输出轴安装于安装轴孔中，并通过键传递动力，所述驱动组件包括止推滚珠滚针轴承组件，止推滚珠滚针轴承组件安装于顶板的顶板轴孔里，动力传输端安装于止推滚珠滚针轴承组件的轴孔里。

优选的，所述驱动组件包括顶丝，顶板轴孔侧壁开有安装顶丝的安装孔，顶板轴孔与安装孔正交，止推滚珠滚针轴承组件包括轴承外圈，轴承外圈外表面设有沟槽，顶丝的轴端位于沟槽内。顶丝位于顶板的安装孔内，顶丝的轴端外露并正好位于沟槽内以顶住止推滚珠滚针轴承组件防止其滑落。

优选的，转轴具有锁紧段，锁紧段位于圆柱凸轮底部与滚珠轴承组件之间，锁紧段外部套设有上锁紧环和下锁紧环。上锁紧环用于锁紧圆柱凸轮，防止圆柱凸轮下滑。下锁紧环用于锁紧滚珠轴承组件。

作为优选的方案，开盖机构包括导轨和安装有切割刀的刀架，导轨设于肋板的侧部，刀架沿导轨上下运动，从动件设于刀架的中心位置。导轨具有导向作用，使切割刀能够直线运动。电机带动圆柱凸轮旋转，从动件在圆柱凸轮的转动下上下移动，从而带着刀架沿着导轨上下移动，实现切割刀的上下移动。需要说明的是，切割刀在驱动组件的驱动刺破桶盖并刺入一定深度，所述刺入深度应是合适的范围，既满足切割刀的端部不与圆桶中的料液接触，同时桶盖应在刀刃处。具体的，两肋板的侧部均设有导轨，刀架两侧均设有滑块，滑块与导轨对应。两侧均设有导轨，切割刀的移动更稳定。

优选的，刀架开有安装槽，切割刀包括刀柄和切刀，刀柄位于安装槽内。优选的，刀柄开有螺栓孔。通过螺栓将刀柄安装于安装槽内进行固定，切割时更稳定。优选的，刀柄具有定位孔，安装槽的槽底面开有与定位孔对应的对应孔。先采用定位销对刀柄和安装槽进行定位，然后利用螺栓进行紧固，保证安装准确。具体的，螺栓孔在上，定位孔在下，螺栓孔与定位孔位于同一竖直直线上。

优选的，切刀具有第一平面、第二平面、第三平面和第四平面，第一平面为竖直平面，第二平面为斜面，第一平面和第二平面相对，第三平面为竖直平面，第四平面为斜面，第三平面与第四平面相对，第一平面、第二平面、第三平面和第四平面形成的尖端为刺破部，第二平面和第四平面的交界处设有刀刃。安装时，第一平面向外，第二平面向内，这样可以保证桶盖最大切割，不然切割残余过多会导致桶内的物料倒不干净造成浪费，残留的剧毒物质还会影响环境，其中，向外是指背对桶盖，向内是指面向桶盖。需要说明的是，刀刃方向与切割方向一致。初始状态时，刺破部高于桶盖表面，随着圆柱凸轮转动，切割刀下移使刺破部与桶盖表面接触直至刺入桶盖，然后机器人使顶板以轴线为圆心作圆周转动，切割刀随之旋转并对桶盖进行切割。

优选的，切刀具有一定的厚度。因为受桶盖的材质、厚度影响，设置一定厚度避免切刀折断。

优选的，切割刀具有安装防错部，安装槽开有与安装防错部配合的对应部。优选的，安装防错部为设于刀柄上的缺口，对应部相应地为凸起，缺口与凸起相适配，或者安装防错部为设于刀柄上的凸起，对应部相应地为缺口。安装时，缺口与凸起对应，保证切割刀的竖直平面向外，确保安装准确。

取盖机构

取盖机构包括夹具，用于夹持并移除切割的桶盖。

夹具的形式有多种，第一种：

夹具为真空吸盘，取盖机构包括设于支板的真空发生器，真空发生器的进气接口外接气源，真空发生器的真空接口与真空吸盘连接。切割前，真空吸盘紧紧吸住桶盖，切割完毕，机器人移走整个开盖取盖装置从而移走桶盖。为真空吸盘时，能吸住各种材质的桶盖，例如铁质、塑料，应用范围广泛。

优选的，为电气滑环时，机器人侧、工具侧、转子、定子、真空发生器以及真空吸盘依次连通。具体的，机器人侧外接气源，机器人侧和工具侧均能通气，工具侧的出气口与转子的进气口之间通过连接管道连通，转子与定子之间能通气，定子的出气口与真空发生器的进气接口通过连接管道连接，真空发生器的真空接口与真空吸盘连接。需要说明的是，采用电气滑环在满足带动开盖机构旋转的同时，还满足电力、信号和气体的传输，且不会造成电源线缆、控制线缆以及连接管道的缠绕。

优选的，支板与真空吸盘之间设有高度补偿器，高度补偿器固定于支板，高度补偿器的进气口与真空发生器的真空接口通过连接管道连接，高度补偿器的出气口与真空吸盘连接。高度补偿器可以在桶盖不平整或者切割桶盖有震动时保证真空吸盘能牢牢吸住桶盖。高度补偿器是现有技术，由构成其工作主体的波纹管(一种弹性元件)和端管、支架、法兰、导管等附件组成，利用其工作主体波纹管的有效伸缩变形，以补偿导管轴向位移。

优选的，真空吸盘周向均匀设置三组，高度补偿器相应地设有三组，真空吸盘与高度补偿器一一对应。提高吸力，对于重量较大的桶盖也能保证吸住，同时能稳定吸住桶盖避免歪斜。需要说明的是，真空吸盘的设置个数不限，只需满足能吸住桶盖即可。真空发生器的设置个数不限，为一组时，通过增设分气块，满足多组真空吸盘的使用；也可以是与真空吸盘一一对应，即每个真空吸盘配置一个真空发生器。

第二种：夹具为电磁吸盘，桶盖为铁质，电磁吸盘固定于支板。通过通电或断电即可实现吸取或放下桶盖。

优选的，采用电气滑环作为开盖机构与取盖机构的连接装置。电磁吸盘需要与供电线缆及控制线缆连接，电气滑环作为电源和信号传输介质，在满足转子旋转的同时，不会引起供电线缆及控制线缆的缠绕。

优选的，电磁吸盘与支板之间设有高度补偿器，高度补偿器一端与支板固定，另一端与电磁吸盘固定。或者，采用弹性组件代替高度补偿器，弹性组件包括伸缩杆和套设于伸缩杆外部的弹簧，伸缩杆一端与定子固定，另一端与电磁吸盘固定，弹簧位于定子与电磁吸盘之间。高度补偿器或弹性组件均具有补偿轴向位移的作用，可以在桶盖不平整或者切割桶盖有震动时保证真空吸盘能牢牢吸住桶盖。需要说明的是，具有补偿轴向位移的装置不限于上述举例。

可以理解的是，夹具的形式不限于上述举例，能夹取桶盖即可，例如，在桶盖上涂抹胶水，此时夹具应是能与胶水粘接的材质，如铁；或者是钩子，刺破桶盖从而达到勾住桶盖的目的。

优选的，机器人快换装置、电气滑环、支板同轴设置，此时与所述轴线同轴。

本装置的工作过程：首先，圆形料桶放到指定位置并固定住，机器人在所述开盖取盖装置的视觉摄像头的引导下，机器人带着开盖取盖装置自动与圆形料桶中心定位，定位后取盖机构的夹具夹取住桶盖，高度补偿器在桶盖不平整或者切割桶盖有震动时候保证夹具能牢牢吸住桶盖；然后，切割刀在圆柱凸轮的旋转带动下向下运动刺破桶盖，接着机器人带动切割刀绕所述轴线旋转对桶盖进行切割，切割后夹具把桶盖放到指定位置。

本发明的有益效果：

1、本发明通过搭配在机器人或者三维坐标测量机等自动化设备上使用，以实现料筒开盖、移除盖的自动化过程。

2、本发明的开盖机构能自动刺破桶盖并刺入一定深度，然后沿桶盖边缘切割桶盖。

3、本发明的取盖机构为真空吸盘或电磁吸盘时，能自动夹取并移除切割的桶盖。

4、采用电气滑环，在满足开盖机构旋转、取盖机构静止的同时，同时满足电力、信号和气体的传输，且不会造成电源线缆、控制线缆以及连接管道的缠绕。

5、切割刀具有刺破部和刀刃，既满足刺破硬度较大的桶盖，又能切割桶盖；切割刀具有安装防错部，能保证切割刀安装准确。

附图说明

图1为开盖取盖装置的结构示意图。

图2为开盖取盖装置的结构示意图。

图3为具有轴线的开盖取盖装置的结构示意图。

图4为基座的爆炸图。

图5为开盖机构的结构示意图。

图6为开盖机构的爆炸图。

图7为驱动组件的剖面视图。

图8为刀架的结构示意图。

图9为切割刀的结构示意图。

图10为图9中切割刀的三视图，a为前视图，b为后视图，c为右视图。

图11为取盖机构的结构示意图。

图12为取盖机构的爆炸图。

图13机器人侧、工具侧、电气滑环、真空发生器、高度补偿器和真空吸盘依次连通的结构图。

图14为弹性组件与电磁吸盘的结构示意图。

图15为机器人、开盖取盖装置和料桶的结构示意图。

图中标识：机器人0、开盖取盖装置1、轴线A、料桶2、基座100、顶板101、顶板轴孔1011、肋板102，底板103；开盖机构200、切割刀201，刀柄2011，螺栓孔2013、定位孔2014，对应孔2015、安装防错部2016，切刀2012，螺栓孔2013、定位孔2014、第一平面20121、第二平面20122、第三平面20123，第四平面20124，刺破部20125，刀刃20126，驱动组件202，电机2021，圆柱凸轮2022、转轴2023、从动件2024、动力传输端20231、固定端20232、锁紧段20233、动力键2025、止推滚珠滚针轴承组件2026、轴承外圈20261、沟槽20262，顶丝2027，滚珠轴承组件2028、上锁紧环2029、下锁紧环2020、导轨203，滑块2031、刀架204，安装槽2041，对应部2042；取盖机构300、夹具301、真空发生器302，连接管道303，高度补偿器304，弹性组件305、伸缩杆3051、弹簧3052；定位机构400、支板401、支撑轴402、视觉识别摄像头403，环形补光灯404；机械手快换装置500、机器人侧501、工具侧502；电气滑环600、转子601、定子602。

具体实施方式

下面对本发明涉及的结构或这些所使用的技术术语做进一步的说明。这些说明仅仅是采用举例的方式进行说明本发明的方式是如何实现的，并不能对本发明构成任何的限制。

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”和“右”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位置或元件必须具有特定方位、以特定的方位构成和操作，因此不能理解为本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，属于“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。

如图1-15所示，一种适用于工厂自动化的圆桶桶盖开盖取盖装置1，其特征在于，包括一轴线A、切割刀201、旋转部601、夹具301和固定部602，切割刀201以能够绕所述轴线A旋转的方式安装于旋转部601，夹具301以相对于所述轴线A静止的方式安装于固定部602。切割刀201以轴线A为轴心，以轴线A到切割刀201的水平距离，即相当于以轴线A到桶盖边缘的水平距离为半径作圆周切割运动，切割完成后夹具301夹持并移除桶盖。需要说明的是，所述开盖取盖装置1仅针对一种特定规格且形状为圆形的桶盖，这里，特定规格是指半径一定。当然，开盖取盖装置1可适应地作出调整以满足不同规格的桶盖，即只需改变轴线A与切割刀201的水平距离即可。

所述圆桶桶盖开盖取盖装置1包括定位机构400、开盖机构200和取盖机构300，定位机构400用于引导机器人进行定位，使轴线A位于料桶2中心。开盖机构200用于刺破桶盖并刺入一定深度，然后沿桶盖边缘切割桶盖。取盖机构300用于夹持并移除切割的桶盖。

开盖机构与取盖机构之间的连接

如图11所示，所述装置包括电气滑环600，电气滑环包括转子601和定子602，转子601为旋转部601，定子602为固定部602，转子601在上，定子602在下，开盖机构200安装于转子601，取盖机构300安装于定子602，电气滑环600的轴向中心线为所述轴线A。开盖机构200旋转，转子601随之旋转，定子602和取盖机构300均保持静止。需要说明的是，电气滑环600是实现两个相对转动机构的数据信号、动力传递以及介质传输的精密输电装置，应用于无限制的连续360°旋转，介质可为气体、液体等，为一项成熟的现有技术，例如，日本考世美KOSMEK生产的多种型号的电气滑环。当然，开盖机构200与取盖机构300之间的连接也可以采用轴承组件，轴承组件包括外圈和内圈，内圈为旋转部601，外圈为固定部602，开盖机构200安装于内圈，夹具301安装于外圈。

定位机构

如图11所示，定位机构400用于引导机器人0进行定位，使轴线A位于料桶2中心。

如图10-11所示，定位机构400包括视觉识别摄像头403，视觉识别摄像头403位移定子602下方。视觉识别摄像头403能引导机器人进行定位，使开盖取盖装置1自动与料桶2中心定位。

如图11-12所示，所述装置设有支板401，支板401位于定子602下方，定子602与支板401之间通过支撑轴402连接，视觉识别摄像头403位于支板401中心。优选的，支板401为圆形，支板401与电气滑环600同轴。可以理解的是，支板401的形状不限于为圆形，还可以是菱形、正方形等规则的形状。优选的，支撑轴402沿支板401周向均匀布置有四组。提高支撑的稳定性。

支板401底部中心设有环形补光灯404。用于给视觉识别摄像头403补光，参见图10-11。

开盖机构

如图4-10所示，开盖机构200包括基座100、切割刀201、驱动切割刀201上下运动的驱动组件202、安装有切割刀201并在驱动组件202的驱动下上下运动的刀架204和导轨203，用于刺破桶盖并刺入一定深度，然后沿桶盖边缘切割桶盖。

如图4所示，基座100包括顶板101、两肋板102和底板103，两肋板102位于顶板101底部两侧，分别通过螺栓与顶板101固定，两肋板102之间通过底板103连接。优选的，每个肋板102与顶板101之间采用定位销定位。优选的，定位销设有两组。

如图11所示，顶板101与转子601固定。顶板101与转子601的运动状态一致，即顶板101旋转，转子601旋转；顶板101静止，转子601静止。具体的，转子601通过螺栓与顶板101底部固定。

如图5所示，顶板101上方设有机械手快换装置500，机械手快换装置500通过螺栓与顶板101固定，机械手快换装置500、转子601同轴，机械手快换装置500和转子601的轴向中心线为所述轴线A。机械人或三维坐标测量机等自动化设备通过机械手快换装置500使顶板101旋转，与顶板101固定的转子601随之转动，顶板101和转子601均沿所述轴线A旋转。

具体的，如图1和2所示，机械手快换装置500包括机器人侧501和工具侧502，机器人侧501连接自动化设备，工具侧502与顶板101上表面固定。需要说明的是，自动化设备以及机械手快换装置均为成熟的现有技术，自动化设备有机械手、三维坐标测量机等，本实施例中，机械手快换装置500可选用日本考世美KOSMEK生产的机械手快换装置，能进行电力和气体传输；采用型号为库卡KR200的机械手。

如图5-6所示，开盖机构包括驱动组件202，驱动组件202包括设于顶板101的电机2021、圆柱凸轮2022、转轴2023和从动件2024，圆柱凸轮2022的轴孔与转轴2023轴径配合，并通过传递键2024传递动力，转轴2023具有动力传输端20231和固定端20232，动力传输端20231通过动力键2025与电机输出轴连接，固定端20232通过滚珠轴承组件2028与底板103固定，从动件2024与圆柱凸轮2022圆柱面上的曲线凹槽配合。电机2021的输出轴带动转轴2023转动，圆柱凸轮2022也随之转动，从动件2024沿着圆柱凸轮圆柱面上的曲线凹槽上下移动。具体的，动力传输端20231开有安装轴孔，电机输出轴安装于安装轴孔中，并通过动力键2025传递动力，所述驱动组件202包括止推滚珠滚针轴承组件2026，止推滚珠滚针轴承组件2026安装于顶板101的顶板轴孔1011里，动力传输端20231安装于止推滚珠滚针轴承组件2026的轴孔里。

如图7所示，所述驱动组件202包括顶丝2027，顶板轴孔1011侧壁开有安装顶丝2027的安装孔20271，顶板轴孔1011与安装孔20271正交，止推滚珠滚针轴承组件2026包括轴承外圈20261，轴承外圈外表面设有沟槽20262，顶丝2027的轴端位于沟槽内。顶丝116位于顶板101的安装孔内，顶丝2027的轴端外露并正好位于沟槽20262内以顶住止推滚珠滚针轴承组件2026防止其滑落。

如图7所示，转轴2023具有锁紧段20233，锁紧段20233位于圆柱凸轮2022底部与滚珠轴承组件2028之间，锁紧段20233外部套设有上锁紧环2029和下锁紧环2020。上锁紧环2029用于锁紧圆柱凸轮2022，防止圆柱凸轮2022下滑。下锁紧环2020用于固定转轴2023，防止转轴2023在滚珠轴承组件2028里上下移动。

如图6所示，开盖机构200包括导轨203和安装有切割刀201的刀架204，导轨203设于肋板102的侧部，刀架204沿导轨203上下运动，从动件2024设于刀架204的中心位置。导轨203具有导向作用，使切割刀201能够直线运动。电机2021带动圆柱凸轮2022旋转，从动件2024在圆柱凸轮2022的转动下上下移动，从而带着刀架204沿着导轨203上下移动，实现切割刀201的上下移动。需要说明的是，切割刀201在驱动组件202的驱动刺破桶盖并刺入一定深度，所述刺入深度应是合适的范围，满足切割刀201的端部不与圆桶中的料液接触。具体的，两肋板102的侧部均设有导轨203，刀架204两侧均设有滑块2031，滑块2031与导轨203对应。两侧均设有导轨203，切割刀201的移动更稳定。

如图6所示，刀架204开有安装槽2041，切割刀201包括刀柄2011和切刀2012，刀柄2012位于安装槽2041内。优选的，刀柄2011开有螺栓孔2013。通过螺栓将刀柄2011安装于安装槽2041内进行固定，切割时更稳定。优选的，刀柄2011具有定位孔2014，安装槽2041的槽底面开有与定位孔2014对应的对应孔2015。先采用定位销对刀柄2011和安装槽2041进行定位，然后利用螺栓进行紧固，保证安装准确。具体的，螺栓孔2013在上，定位孔2014在下，螺栓孔2013与定位孔2014位于同一竖直直线上。

如图8-9所示，切刀2012具有第一平面20121、第二平面20122、第三平面20123和第四平面20124，第一平面20121为竖直平面，第二平面20122为斜面，第一平面20121和第二平面20122相对，第三平面20123为竖直平面，第四平面20124为斜面，第三平面20123与第四平面20124相对，第一平面20121、第二平面20122、第三平面20123和第四平面20124形成的尖端为刺破部20125，第二平面20122和第四平面20124的交界处设有刀刃20126。安装时，第一平面20121向外，第二平面20122向内，这样可以保证桶盖最大切割，不然切割残余过多会导致桶内的物料倒不干净造成浪费，残留的剧毒物质还会影响环境，其中，向外是指背对桶盖，向内是指面向桶盖。需要说明的是，刀刃方向与切割方向一致，图3所示的切割刀旋转方向与刀刃方向一致。初始状态时，刺破部20125高于桶盖表面，随着圆柱凸轮2022转动，切割刀201下移使刺破部20125与桶盖表面接触直至刺入桶盖，然后机器人0使顶板101以轴线A为圆心作圆周转动，切割刀201随之旋转并对桶盖进行切割。

切刀2012具有一定的厚度。因为受桶盖的材质、厚度影响，设置一定厚度避免切刀折断。

如图11所示，切割刀201具有安装防错部2016，安装槽2041开有与安装防错部2016配合的对应部2042。优选的，安装防错部2016为设于刀柄2011上的缺口，对应部2042相应地为凸起，缺口与凸起相适配，或者安装防错部2016为设于刀柄2011上的凸起，对应部2042相应地为缺口。安装时，缺口与凸起对应，保证切割刀201的竖直平面向外，确保安装准确。具体地，刀柄2011上设有斜口，安装槽2041上设有与斜口配合的斜块。

取盖机构

如图11-14所示，取盖机构300包括夹具301，用于夹持并移除切割的桶盖。

夹具301的形式有多种，第一种：

如图11所示，夹具301为真空吸盘301，取盖机构300包括设于支板401的真空发生器302，真空发生器302的进气接口与定子602的出气口连通，真空发生器302的真空接口与真空吸盘301连接。切割前，真空吸盘301紧紧吸住桶盖，切割完毕，机器人移走整个开盖取盖装置1从而移走桶盖。为真空吸盘301时，能吸住各种材质的桶盖，例如铁质、塑料，应用范围广泛。

如图13所示，采用电气滑环600作为开盖机构200与取盖机构300的连接装置时，机器人侧501、工具侧502、转子601、定子602、真空发生器302以及真空吸盘301依次连通。具体的，机器人侧501外接气源，机器人侧501和工具侧502均能通气，工具侧502的出气口与转子601的进气口之间通过连接管道303连通，转子601与定子602之间能通气，定子602的出气口与真空发生器302的进气接口通过连接管道303连接，真空发生器302的真空接口与真空吸盘301连接。需要说明的是，采用电气滑环600在满足带动开盖机构200旋转的同时，还满足电力、信号和气体的传输，且不会造成电源线缆、控制线缆以及连接管道的缠绕。

如图11所示，支板401与真空吸盘301之间设有高度补偿器304，高度补偿器304固定于支板401，高度补偿器304的进气口与真空发生器302的真空接口通过连接管道303连接，高度补偿器304的出气口与真空吸盘301连接。高度补偿器304可以在桶盖不平整或者切割桶盖有震动时保证真空吸盘能牢牢吸住桶盖。高度补偿器是现有技术，由构成其工作主体的波纹管(一种弹性元件)和端管、支架、法兰、导管等附件组成，利用其工作主体波纹管的有效伸缩变形，以补偿导管轴向位移。本实施例中，采用FESTO生产的型号为VAL-M5-5的高度补偿器。

如图11所示，真空吸盘301周向均匀设置三组，高度补偿器304相应地设有三组，真空吸盘301与高度补偿器304一一对应。提高吸力，对于重量较大的桶盖也能保证吸住，同时能稳定吸住桶盖避免歪斜。需要说明的是，真空吸盘301的设置个数不限，只需满足能吸住桶盖即可。真空发生器302的设置个数不限，为一组时，通过增设分气块，满足多组真空吸盘301的使用；也可以是与真空吸盘301一一对应，即每个真空吸盘301配置一个真空发生器302。

第二种：夹具301为电磁吸盘，桶盖为铁质，电磁吸盘固定于支板401。通过通电或断电即可实现吸取或放下桶盖。

采用电气滑环600作为开盖机构200与取盖机构300的连接装置。电磁吸盘需要与供电线缆及控制线缆连接，电气滑环600作为电源和信号传输介质，在满足转子601旋转的同时，不会引起供电线缆及控制线缆的缠绕。

电磁吸盘301与支板401之间设有高度补偿器304，高度补偿器304一端与支板401固定，另一端与电磁吸盘301固定。或者，采用弹性组件305代替高度补偿器304，弹性组件305包括伸缩杆3051和套设于伸缩杆3051外部的弹簧3052，伸缩杆3051一端与定子602固定，另一端与电磁吸盘固定，弹簧3052位于定子602与电磁吸盘之间，参见图14。高度补偿器或弹性组件均具有补偿轴向位移的作用，可以在桶盖不平整或者切割桶盖有震动时保证真空吸盘能牢牢吸住桶盖。需要说明的是，具有补偿轴向位移的装置不限于上述举例。

可以理解的是，夹具301的形式不限于上述举例，能夹取桶盖即可，例如，在桶盖上涂抹胶水，此时夹具301应是能与胶水粘接的材质，如铁；或者是钩子，刺破桶盖从而达到勾住桶盖的目的。

机器人快换装置500、电气滑环600、支板401同轴设置，此时与所述轴线A同轴。

本装置的工作过程：首先，圆形料桶放到指定位置并固定住，机器人0在所述开盖取盖装置1的视觉摄像头403的引导下，机器人0带着开盖取盖装置1自动与圆形料桶2中心定位，定位后取盖机构300的夹具301夹取住桶盖，高度补偿器304在桶盖不平整或者切割桶盖有震动时候保证夹具301能牢牢吸住桶盖；然后，切割刀201在圆柱凸轮2022的旋转带动下向下运动刺破桶盖，接着机器人0带动切割刀201绕所述轴线A旋转对桶盖进行切割，切割后夹具301把桶盖放到指定位置，参见图15。

在缺少本文中所具体公开的任何元件、限制的情况下，可以实现本文所示和所述的发明。所采用的术语和表达法被用作说明的术语而非限制，并且不希望在这些术语和表达法的使用中排除所示和所述的特征或其部分的任何等同物，而且应该认识到各种改型在本发明的范围内都是可行的。因此应该理解，尽管通过各种实施例和可选的特征具体公开了本发明，但是本文所述的概念的修改和变型可以被本领域普通技术人员所采用，并且认为这些修改和变型落入所附权利要求书限定的本发明的范围之内。

本文中所述或记载的文章、专利、专利申请以及所有其他文献和以电子方式可得的信息的内容在某种程度上全文包括在此以作参考，就如同每个单独的出版物被具体和单独指出以作参考一样。申请人保留把来自任何这种文章、专利、专利申请或其他文献的任何及所有材料和信息结合入本申请中的权利。

Claims (4)

1.一种适用于工厂自动化的圆桶桶盖开盖取盖装置，其特征在于，包括：一轴线、切割刀、旋转部、夹具和固定部，切割刀以能够绕所述轴线旋转的方式安装于旋转部，夹具以相对于所述轴线静止的方式安装于固定部；

开盖取盖装置包括：电气滑环、开盖机构和取盖机构，电气滑环包括转子和定子，转子为旋转部，定子为固定部，转子在上，定子在下，开盖机构安装于转子，取盖机构安装于定子，电气滑环的轴向中心线为所述轴线；

开盖机构包括：基座和驱动切割刀上下运动的驱动组件，转子安装于基座，驱动组件包括设于基座的电机、圆柱凸轮、转轴和从动件，圆柱凸轮的轴孔与转轴轴径配合，并通过传递键传递动力，转轴具有动力传输端和固定端，动力传输端通过动力键与电机输出轴连接，固定端通过滚珠轴承组件与基座固定，从动件与圆柱凸轮圆柱面上的曲线凹槽配合；

开盖机构包括导轨和安装有切割刀的刀架，导轨设于基座两侧，刀架沿导轨上下运动，从动件设于刀架的中心位置；

刀架开有安装槽，切割刀具有刀柄和切刀，刀柄位于安装槽内；切刀具有第一平面、第二平面、第三平面和第四平面，第一平面为竖直平面，第二平面为斜面，第一平面和第二平面相对，第三平面为竖直平面，第四平面为斜面，第三平面与第四平面相对，第一平面、第二平面、第三平面和第四平面形成的尖端为刺破部，第二平面和第四平面的交界处设有刀刃；

切割刀具有安装防错部，安装槽开有与安装防错部配合的对应部，安装防错部为设于刀柄上的缺口，对应部相应地为凸起，或者安装防错部为设于刀柄上的凸起，对应部相应地为缺口，缺口与凸起相适配；

开盖取盖装置还包括：定位机构，定位机构包括视觉识别摄像头和环形补光灯，视觉识别摄像头和环形补光灯均位于定子下方。

2.根据权利要求1所述的一种适用于工厂自动化的圆桶桶盖开盖取盖装置，其特征在于：

夹具为真空吸盘，取盖机构包括：真空发生器，真空发生器的进气接口与定子的出气口连通，真空发生器的真空接口与真空吸盘连接。

3.根据权利要求2所述的一种适用于工厂自动化的圆桶桶盖开盖取盖装置，其特征在于：

取盖机构还包括：高度补偿器，高度补偿器的进气口与真空发生器的真空接口连通，高度补偿器的出气口与真空吸盘连接。

4.根据权利要求2所述的一种适用于工厂自动化的圆桶桶盖开盖取盖装置，其特征在于：

夹具为电磁吸盘，所述装置包括桶盖，桶盖为铁质；电磁吸盘与定子之间设有弹性组件，弹性组件包括伸缩杆和套设于伸缩杆外部的弹簧，伸缩杆一端与定子固定，另一端与电磁吸盘固定，弹簧位于定子与电磁吸盘之间。