耐高温机器人书写装置的制作方法

本实用新型涉及机械领域，具体涉及一种耐高温机器人书写装置。

背景技术：

在工业领域，常采用塑料、石膏、钛白粉、颜料等材料制备而成的工业粉笔，作为书写材料，通过外部设备带动在目标部件上进行书写标记；并且，此类工业粉笔依据不同需要，可开发出不同特性的产品，如应用在高温钢板进行书写标识的耐高温粉笔，此类耐高温粉笔高温目标部件书写时，其标识留痕具有较好的热稳定性。

此类耐高温粉笔具备在垂向方向上有较好的韧性和强度，但在侧向方向上则存在一定脆性，故目前通过外部设备，以笔芯材夹紧机构以垂直状态夹持此类耐高温粉笔，以尽可能地保持耐高温粉笔垂直状态下，进行标识的书写。

目前通过控制装置通过将字符进行轨迹分解，向机械臂发送坐标移动指令，使机械臂依据坐标移动指令带动笔组件进行书写，其能够完成各种如字符、数字、形状等标识的书写，已经是较为成熟的技术。但是由于机械臂移动方式，以及精度限制，此类笔组件通常需要具备刚性结构，以防止机械臂带动笔组件进行折向书写，尤其是大幅度的折向书写的移动过程中，因侧向摆动幅度过大或者机械臂精度不足产生的机械震动，容易导致的强度不足的笔组件出现损坏现象。故简单地通过笔芯材夹紧机构以夹紧的方式夹持耐高温粉笔，并由机械臂带动耐高温粉笔移动进行标识的书写时，耐高温粉笔笔尖端存在断裂风险，并且难以确保实现书写过程的书写笔迹的稳定性。

此外，在耐高温粉笔进行一定数量标识的书写后，耐高温粉笔笔尖端会出现变钝、缩短的情况，而机械臂维持原设定的坐标移动指令继续书写过程中，变钝、缩短的耐高温粉笔笔尖端会出现悬空于目标部件的情况，导致后续的书写轨迹会出现如笔迹重合、笔迹扭曲、笔迹缺失等笔迹不标准的现象。

而在简单将笔芯材夹紧机构以夹紧的方式夹持耐高温粉笔的情况下，为了进行耐高温粉笔笔尖端的形态修整，操作人员一般通过下述两种方式进行耐高温粉笔笔尖端形态的标准调整：

第一类是通过人工使用铣削器辅助铣削以调整耐高温粉笔笔尖端形态；

第二类是在耐高温粉笔进行较少数量标识书写后，机械臂采用预书写的方式进行耐高温粉笔笔尖端的磨圆、磨平等修磨操作。

其中，采用第一类操作方法，需要耗费不必要的人力且较为繁琐，并在高温的工作环境下，操作工存在一定的安全隐患；而擦用第二类操作方法，会造成书写效率下降，并且频繁采用该操作，在操作过程难以控制的同时，也提高了耐高温粉笔笔尖端在修磨操作过程中的笔尖崩断的风险。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种耐高温机器人书写装置，其能够使用耐高温粉笔，并且书写过程稳定流畅，避免书写轨迹会出现如笔迹重合、笔迹扭曲、笔迹缺失等笔迹不标准的现象，以及能够防止机械臂带动耐高温粉笔折向书写时出现的耐高温粉笔笔尖端存在断裂风险。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术手段加以实施。

一种耐高温机器人书写装置，其包括控制装置、具有移动部的机械臂、设置于机械臂末端移动部的笔芯材夹紧机构，其特征在于：所述笔芯材夹紧机构设置有安装于机壳的芯材夹紧部、芯材套筒，芯材套筒内设置有芯材弹出机构；耐高温粉笔克服芯材弹出机构弹出力并配对插接于芯材套筒内，并被设置于芯材套筒末端的芯材夹紧部所夹持，耐高温粉笔笔尖端外露于笔芯材夹紧机构；所述芯材夹紧部松解耐高温粉笔时，所述芯材弹出机构沿芯材套筒推移耐高温粉笔向外弹出；所述控制装置控制机械臂依据坐标移动指令带动笔芯材夹紧机构进行移动。

进一步的，所述芯材夹紧部由设置于芯材套筒头端并外露于机壳头端管孔的瓣环夹具、套设于瓣环夹具的导向环、导向环推簧组成，套设于芯材套筒外的导向环推簧与瓣环夹具的外扩坡面对应对向压夹导向环的内外侧，导向环推簧一端向导向环施加弹出力，使导向环沿机壳头端管孔的向外导向移动并压合所述外扩坡面，使瓣环夹具的各分瓣相互并拢并夹合所述耐高温粉笔；导向环克服导向环推簧弹出力并沿机壳头端管孔的向内导向移动，所述瓣环夹具的各分瓣相互分离松解所述耐高温粉笔。

进一步的，所述芯材套筒外壁设置有外抵座，所述导向环推簧两端对应向导向环和外抵座施加弹出力。

进一步的，还设置有导向环推退管，所述导向环推退管顶压环面推移导向环克服导向环推簧弹出力并沿机壳头端管孔的向内导向移动，使所述瓣环夹具的各分瓣相互分离松解。

进一步的，还设置有笔芯材标准修整机构，包括所述导向环推退管、夹合机构、平移驱动机构、旋转驱动机构，所述导向环推退管顶压环面的对侧面设置于挡壁上，夹合机构对外露于机壳头端管孔的所述瓣环夹具进行夹合，平移驱动机构推移旋转驱动机构移动至设定目标部位，旋转驱动机构驱动修磨头上的标准刀具和/或标准磨具对被瓣环夹具夹合的耐高温粉笔进行旋转修整。

进一步的，所述夹合机构为气动夹爪；所述平移驱动机构为平移导轨、平移滑座、平移丝杆机构，所述平移丝杆机构驱动平移滑座沿平移导轨滑动，所述目标部位为平移导轨的末端；所述旋转驱动机构为设置于平移滑座上的旋转驱动电机。

进一步的，所述芯材弹出机构为设置于嵌设于芯材套筒内的弹出栓和弹出栓推簧，所述弹出栓推簧两端对应向芯材套筒底壁和弹出栓施加弹出力，弹出栓经弹出栓推簧推移沿芯材套筒外移至芯材套筒抵止部；所述耐高温粉笔顶压弹出栓，使弹出栓压制弹出栓推簧回缩并沿芯材套筒内移。

进一步的，还设置有弹性导向机构，所述弹性导向机构设置于所述芯材套筒的底部，所述弹性导向机构嵌设机壳底端管孔内，并施加弹出力推移芯材套筒沿机壳底端管孔向外导向移动至机壳底端管孔外抵止部；芯材套筒受力向内移动，并施加压缩力推移弹性导向机构向内导向移动至机壳底端管孔内抵止部。

进一步的，所述弹性导向机构包括设置于芯材套筒底部的导向滑座、导向滑座推簧，机壳底座底壁和机壳底座侧壁围合形成所述机壳底端管孔，所述机壳底端管孔外抵止部为设置于机壳底座侧壁的底座环壁面，所述机壳底端管孔内抵止部为机壳底座底壁，所述导向滑座推簧两端对应向导向滑座和机壳底座底壁施加弹出力，导向滑座的外壁嵌设机壳底端管孔内；所述导向滑座推簧施加弹出力推移导向滑座沿机壳底端管孔向外导向移动至机壳底端管孔外抵止部；芯材套筒受力向内移动，使导向滑座向导向滑座推簧施加压缩力，并推移导向滑座向内导向移动至机壳底端管孔内抵止部。

进一步的，所述弹性导向机构还包括设置于导向滑座的导向滑销，所述机壳底座底壁设置有导向孔，所述导向滑销沿所述导向孔内外导向移动。

本实用新型具有以下有益之处：

1.采用如六轴机械臂般具有移动部的机械臂作为外部设备，在控制装置设定的坐标移动指令控制下，带动笔芯材夹紧机构，从而带动耐高温粉笔在如高温钢板般的目标部件上进行各类标识的书写；并且由于芯材夹紧部、芯材套筒、芯材弹出机构的配合设置，在耐高温粉笔笔尖端会出现变钝、缩短的情况下，将芯材夹紧部松解，可使芯材弹出机构弹出耐高温粉笔至顶压目标部件，能够便利地对耐高温粉笔进行长度调整，从而防止变钝、缩短的耐高温粉笔笔尖端出现悬空于目标部件的情况；

2.在导向环推簧、导向环、瓣环夹具构成芯材夹紧部的配合作用下，能维持良好的耐高温粉笔的夹取效果；另外，在耐高温粉笔笔尖端向目标部件书写过程中，耐高温粉笔笔尖端于目标部件的相互移动过程中会产生一定的受力变化，通过导向环推簧、导向环、瓣环夹具和芯材弹出机构的共同作用，芯材弹出机构能向耐高温粉笔提供直接的推移力，并且经导向环克服导向环推簧内移时，能向耐高温粉笔提供间接的推移力，通过直接的、间接的推移力产生弹力调整作用效果，能使书写过程中目标部件向耐高温粉笔笔尖端施加的变化力能够被消减，从而使书写笔迹更为稳定，并避免耐高温粉笔出现崩断现象；

3.单纯采用导向环推退管的设置方式，可构成耐高温粉笔的卸芯管，而通过将导向环推退管安装于挡壁上，可构成耐高温粉笔的定长管、通过卸芯管、定长管和笔芯材夹紧机构的配合能自动完成耐高温粉笔的长度自调整和耐高温粉笔自卸的功能；

4.通过上述安装于挡壁上导向环推退管构成的定长管，能够对安装于笔芯材夹紧机构的耐高温粉笔进行初步定长，在笔芯材标准修整机构对耐高温粉笔笔尖端进行标准修整后，再次进行二次定长，可使耐高温粉笔笔尖端形成耐高温粉笔笔尖端长度、形态皆为标准的状态，进一步提高标识书写的标准度可控性；

5.通过弹性导向机构与芯材夹紧部、芯材弹出机构的配合，能够进一步提升笔芯材夹紧机构弹力调整作用，在机械臂向笔芯材夹紧机构过度施力或瞬时牵引笔芯材夹紧机构过大幅度移动时，能够进一步为消减上述动作引起耐高温粉笔笔尖端异常受力导致的书写痕迹过深、或耐高温粉笔笔尖端崩断的现象。

附图说明

图1是该笔芯材夹紧机构的剖面示意图；

图2是该笔芯材夹紧机构与笔芯材标准修整机构照准过程的示意图；

图3是耐高温机器人书写装置的示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明进行具体阐述。

实施例

如图1-3所示，一种耐高温机器人书写装置，其包括控制装置5、六轴机械臂3、设置于六轴机械臂3末端转轴31的笔芯材夹紧机构、笔芯材标准修整机构，其中：

笔芯材夹紧机构包括机壳11、设置于机壳11内的芯材夹紧部12、芯材套筒13，其机壳底座底壁112安装于六轴机械臂3的末端转轴31，其芯材夹紧部12由设置于芯材套筒13头端并外露于机壳头端管孔111的瓣环夹具121、套设于瓣环夹具121的导向环122、导向环推簧123组成，套设于芯材套筒13外的导向环推簧123与瓣环夹具121的外扩坡面对应对向压夹导向环122的内外侧，在芯材套筒13外壁设置有外抵座，导向环推簧123两端对应向导向环122和外抵座18施加弹出力；

导向环推簧123与导向环122接触的一端向导向环122施加弹出力，使导向环122沿机壳头端管孔111的向外导向移动并压合所述外扩坡面，使瓣环夹具121的各分瓣相互并拢；导向环122沿机壳头端管孔111的向内导向移动并向导向环推簧123施加压缩力，所述瓣环夹具121的各分瓣相互分离；

芯材套筒13内设置有芯材弹出机构14，芯材弹出机构14为设置于嵌设于芯材套筒13内的弹出栓141和弹出栓推簧142，所述弹出栓推簧142两端对应向芯材套筒13底壁和弹出栓141施加弹出力，弹出栓141经弹出栓推簧142推移沿芯材套筒13外移至芯材套筒抵止部131；

故当瓣环夹具121的各分瓣相互分离时，可将耐高温粉笔配对插合安装至芯材套筒13内，耐高温粉笔顶压弹出栓141，使弹出栓141克服弹出栓推簧142弹出力并沿芯材套筒13内移并压制弹出栓推簧142回缩，并在耐高温粉笔移动至合理位置时，使导向环推簧123与导向环122接触的一端向导向环122施加弹出力，使导向环122沿机壳头端管孔111的向外导向移动并压合所述外扩坡面，使瓣环夹具121的重新各分瓣相互并拢而夹合耐高温粉笔；而保持瓣环夹具121的各分瓣相互分离状态下，弹出栓推簧142推移弹出栓141，使弹出栓141沿芯材套筒13内壁向外移动弹出耐高温粉笔。

以设置有挡壁162的导向环推退管161构成的定长管16为例，在控制装置4的控制下，六轴机械臂3带动笔芯材夹紧机构移动至定长管16，定长管16顶压环面推移导向环122，使导向环122克服导向环推簧123的推出力，并沿机壳头端管孔111向内导向微移，此时瓣环夹具121的各分瓣相互分离，此时弹出栓141在弹出栓推簧142的作用下沿芯材套筒13内壁向外移动弹出耐高温粉笔，使耐高温粉笔沿定长管16内孔道射出至耐高温粉笔笔尖端顶压挡壁162；并在定长管16离开导向环122后，导向环122沿机壳头端管孔111的向外导向移动并压合外扩坡面，使瓣环夹具121的各分瓣相互并拢重新夹合耐高温粉笔完成初步定长；

而在耐高温粉笔不足以维持继续书写的情况下，可通过不设置挡壁的导向环推退管构成的卸芯管17，卸芯管17顶压环面推移导向环122，使导向环122克服导向环推簧123的推出力，并沿机壳头端管孔111向内导向移动，此时瓣环夹具121的各分瓣相互分离，使弹出栓141在弹出栓推簧142的作用下沿芯材套筒13内壁向外移动弹出耐高温粉笔，从而完成耐高温粉笔的自卸除；另外，在耐高温粉笔的自卸除后，通过将新耐高温粉笔沿卸芯管17内送入芯材套筒13，还能进行耐高温粉笔的更换装，其操作过程同样便捷。

另外，在本实施例中，芯材套筒抵止部131设置于瓣环夹具121各分瓣围合形成分瓣环壁面，通过该设置，其能够使弹出栓141弹簧弹出弹出栓141时，弹出栓141具有较大幅度的弹出空间。

优选的，所述外抵座18和导向环122的相对面均设置有防偏环槽，导向环推簧123两端对应顶压两防偏环槽，其能够进一步防止导向环推簧123的侧移现象。

当需要进行较快速度的标识书写，并且标识具有较多大幅度拐角的形态时，由于六轴机械臂3需要进行大幅度变向移动，以完成上述标识的书写，故被笔芯材夹持机构夹持的耐高温粉笔与目标部件接触面、以及瓣环夹具121接触面之间，在此时会受到较大的瞬时作用力，通过弹性导向机构15的设置，能够进一步提升笔芯材夹紧机构弹力调整作用，以消减上述动作引起耐高温粉笔笔尖端异常受力导致的书写痕迹过深、或耐高温粉笔笔尖端崩断的现象；具体的，在本实施例中，弹性导向机构15包括设置于芯材套筒13底部的导向滑座151、导向滑座推簧152、导向滑座151的导向滑销153；机壳底座底壁112和机壳底座侧壁113围合形成机壳底端管孔110，机壳底端管孔外抵止部为设置于机壳底座侧壁113的底座环壁面114，所述机壳底端管孔内抵止部为机壳底座底壁112，所述导向滑座推簧152两端对应向导向滑座151和机壳底座底壁112施加弹出力，导向滑座151的外壁嵌设机壳底端管孔110内，机壳底座底壁112设置有导向孔，导向滑销153沿所述导向孔内外导向移动；

在常态下，导向滑座推簧152施加弹出力推移导向滑座151沿机壳底端管孔110向外导向移动至机壳底端管孔外抵止部；当耐高温粉笔笔尖端过度受力时，或产生过大幅度的移动时，芯材套筒13在导向环推簧123的弹性推力的作用下向内移动，使导向滑座151沿机壳底端管孔110向内导向移动并向导向滑座推簧152施加压缩力，从而进一步为消减上述动作引起耐高温粉笔笔尖端异常受力，并通过机壳底端管孔内抵止部对导向滑座151进行阻挡；在上述异常受力状态解除时，导向滑座推簧152能推移导向滑座151沿机壳底端管孔110向外导向移动进行复位，继续保持正常的流畅书写。

在控制装置4可通过控制六轴机械臂3，带动耐高温粉笔完成设定个数的标识书写后，耐高温粉笔笔尖端会因磨损而变出现变钝、缩短的情况，而机械臂维持原设定的坐标移动指令继续书写过程中，变钝、缩短的耐高温粉笔笔尖端会出现悬空于目标部件的情况，导致后续的书写轨迹会出现如笔迹重合、笔迹扭曲、笔迹缺失等笔迹不标准的现象，此时可在笔芯材夹紧机构对耐高温粉笔完成初步定长后，进行标准修磨，本实施例提供了笔芯材标准修整机构为补充，来完成耐高温粉笔笔尖端的标准修磨工序，其具体结构和操作过程如下：

该笔芯材标准修整机构包括机架24，设置于机架24上的作为夹合机构的气动夹爪21、由平移导轨221、平移滑座222、平移丝杆机构223构成的平移驱动机构22，以及作为旋转驱动机构为设置于平移滑座222上的旋转驱动电机，在旋转驱动电机的旋转轴上设置有修磨头231，修磨头231上可依据需要安装不同类型的标准刀具232、标准磨具。

通过六轴机械臂3带动笔芯材夹紧机构，依上述步骤带动笔芯材夹紧机构对耐高温粉笔完成初步定长后，控制装置4控制六轴机械臂3带动笔芯材夹紧机构移动至气动夹爪21，气动加装对外露于机壳头端管孔111的所述瓣环夹具121进行夹合，以进一步使瓣环夹具121夹固耐高温粉笔；平移丝杆机构223驱动平移滑座222沿平移导轨221滑动，同时旋转驱动电机驱动修磨头231上的标准刀具232、标准磨具，对被瓣环夹具121夹合的耐高温粉笔进行旋转修整，随着平移滑座222沿平移导轨221滑动，耐高温粉笔笔尖端被逐渐修整，而为了避免修整不充分导致耐高温粉笔笔尖端不够标准，可设置平移丝杆机构223驱动平移滑座222沿平移导轨221滑动至平移导轨221的末端，进一步对耐高温粉笔笔尖端进行更为充分的修整，以使耐高温粉笔笔尖端形成标准形态；而后在控制装置4的控制下，六轴机械臂3带动笔芯材夹紧机构移动至定长管16，进行二次定长操作，此时耐高温粉笔笔尖端形成了长度标准，尖端形状标准的形态。

基于上述具有标准长度、标准尖端形态的耐高温粉笔笔尖端，由控制装置4、上述六轴机械臂3、笔芯材夹紧机构、笔芯材标准修整机构构成的耐高温机器人书写装置，六轴机械臂3能够在控制装置4的控制下，使笔芯材夹紧机构夹合的耐高温粉笔沿控制装置4设定的坐标移动指令进行移动，以完成对目标部件的标识书写，并优选的，控制装置4可通过控制六轴机械臂3，带动耐高温粉笔完成设定个数的标识书写后，再次重新进行初步定长、修整、二次定长以及耐高温粉笔自卸除和更换动作，能够以高度自动化确保标识书写过程顺利可控的完成。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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