CN100460160C - 同步带驱动的自适应误差消除式自动取物装置 - Google Patents

Abstract

同步带驱动的自适应误差消除式自动取物装置有三层安装板，板层间设置有滑杆，通过滑杆的支架和套装其上的滑块将本装置连为一体。板上设置下料同步带驱动装置、伸缩装置、翻转出料和自动回缩装置。下料装置在三层板上，自动回缩、翻转出料在二层板上。伸缩装置的伸缩电机(13)、主动轮(30)、从动轮(31)和伸缩同步带(28)安装在底板(9)上，同步带夹片(29)在二层的背面并与伸缩同步带(28)连接。旋转及伸缩套筒(6)安装在第二层板上，具有翻转和伸缩两种功能。下料同步带(4)与被取物的瓶盖的齿条啮合。加装有定位弹簧和前、后位限位传感器，自适应消除误差。底板上安装的垂直提升架可使本装置沿Y轴上下运动。

Description

同步带驱动的自适应误差消除式自动取物装置

(一)所属技术领域

本发明涉及一种智能机械手系统中的机械结构部分，特别是获取装在瓶内物品的自动取物装置，具体是一种同步带驱动的自适应误差消除式自动取物装置。

(二)背景技术

随着科技的进步，智能机械手控制系统已出现在各种不同的领域。但因各种复杂的环境和要求，对机械手的要求各不相同，特别是机械结构需要根据实际采用各种不同的方式，而这部分存在较大不足，特别是取物装置更是其中的关键。比如需要对装在瓶内的物品取用时，对取物装置的准确定位和输送要求更高。在《中药颗粒剂药杯自动输送装置》中国专利CN200310108736.2中，公开了一种用于杯子分离的机构，采用汽缸运动带动三个串联的铰链四杆的方式，结构较为复杂，定位自适应存在不足。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、实用，定位精确、在机械手系统的控制下自动取物的装置。

本发明的目的是这样达到的：同步带驱动的自适应误差消除式自动取物装置，含条码阅读器1。自动取物装置有安装板，板上安装有下料同步带驱动装置、伸缩装置、翻转出料装置和自动回缩装置。所述下料同步带驱动装置由下料电机2、从同步轮14、主同步轮15和下料同步带4构成。主同步轮15安装在下料电机2的轴上，下料同步带4啮合在主、从同步轮之间。所述伸缩装置由伸缩电机13、主动轮30、从动轮31、伸缩同步带28、伸缩同步带夹片29以及滑杆7、板间滑块17组成。主动轮30安装在伸缩电机13的转轴上，伸缩同步带28啮合在主动轮30和从动轮31之间，并与伸缩同步带夹片29相连。所述翻转出料装置由翻转电机16、旋转及伸缩套筒6构成，旋转及伸缩套筒6通过连轴器32与翻转电机16相连；所述自动回缩装置包括弹性支架自动回缩装置和模杯自动回缩装置，弹性支架自动回缩装置由滑块21、滑杆22及压力弹簧18组成，模杯自动回缩装置是指旋转及伸缩套筒6。

自动取物装置有安装板是指有三层板，板层间设置有滑杆，底板板间滑杆7通过底板滑杆固定支架27安装在底板9上，二、三层板间滑杆22通过滑杆固定支架36安装在第三层板下方，滑杆上套装有滑块，滑块17和滑块21均固定在第二层安装板8上。

伸缩装置的伸缩电机13、主动轮30和从动轮31安装在底板上9上，在第二层板.的背面安装伸缩同步带夹片29，伸缩同步带28位于同步带夹片29的夹中。所述自动回缩装置安装在第二层板上。下料同步带驱动装置安装在第三层板上，同步轮14是指同步轮14-1和同步轮14-2通过同步轮安装架38固定在三层板的前方左右两侧，所述下料同步带4是带有齿条的双面带。

旋转及伸缩套筒6是由内套筒25和外套筒26构成的双层筒，中间装有压力弹簧。内套筒的最前端连储杯模连接片37，内套筒的前端还设有滑动定位槽34，在外套筒上开有与定位糟相配合的孔，孔中加装有滑动定位销33，连轴器盖装在外套筒的后端。

板层间设置有滑杆，是指板层间的滑杆各有2根，分别位于板的左右两侧，每一个滑杆由两个固定支架固定，固定支架分别位于滑杆的两端；每一滑杆对应两个滑块，滑块上开有圆孔，滑杆穿过圆孔与滑块连为一体，圆孔的直径略大于滑杆的直径。套装在滑杆上的滑块均固定在第二层安装板上是指底板间滑块17固定在第二层安装板的下表面上，第二、三层板间的滑块21固定在第二层安装板的上表面上。

弹性支架自动回缩装置设有压力弹簧18是在滑杆22上加装，在弹簧18的前后位置，位于第二层板上还装有前限位传感器19和后限位传感器20。

在底板上上安装取物装置的垂直方向提升架12，其上设有两个垂直移动的同步带夹片11-1、11-2和两个垂直滑块10-1和10-2。

前限位传感器和后限位传感器与PLC控制电路的相关部分相匹配。

条码阅读器与PLC控制电路形成回路。

本发明所具有的优点是：由于采用同步带驱动和前后限位、弹簧定位并受PLC系统的闭环控制，弹性支架自由前进、后退以及旋转及伸缩套筒的内筒前后移动，能轻松实现精确定位和误差自动消除，并且结构简单，不受环境干扰。自动取物装置还可通过垂直方向提升架安装在任意高度位置，实现在X轴和Y轴方向的自动取物。

(四)附图说明

图1：本装置整体结构外观示意图。

图2：本装置整体结构前限位外观示意图。

图3：本装置整体结构后限位外观示意图。

图4：本发明前限位的仰视图，其中，底板隐藏。

图5：本装置后限位的仰视图，其中，底板隐藏。

图6：旋转及伸缩套筒结构示意图；

图7：本装置在Y轴方向装配示意图；

图8：本装置的前限位结构示意图；

图9：本装置的后限位结构示意图；

图10：底板上的伸缩电机、垂直方向提升架安装位置示意图。

图11：第二层板上的自动回缩装置结构示意图。

图12：位于第三层板上的同步带驱动装置结构示意图。

图13：实施例中翻转出料状态示意图。

图中，1是条码阅读器，2是下料电机，3是第三层板，4是下料同步带，5是储杯模，6是旋转及伸缩套筒，7-1、7-2是底板与二层板间滑杆，8是第二层板，9是底板，10是垂直滑块，11是取物装置上下移动的同步带夹片，12是垂直方向提架，13是伸缩电机，14是同步轮，其中14-1、14-2表示左右两个相同的同步轮，15是同步轮，16是翻转电机，17-1、17-2、17-3，17-4是底板滑块，18是压力弹簧，19是前限位传感器，20是后限位传感器，21-1、21-2、21-3，21-4是二、三层板板间滑块，22-1、22-2是二、三层板板间滑杆，23是Y轴，24是本发明装置的整体示意，25旋转及伸缩套筒的内套筒，26是旋转及伸缩套筒的外套筒，27-1、27-2、27-3、27-4是底板滑杆固定支架，28是伸缩同步带，29是伸缩同步带夹片，30是伸缩主同步轮，31是伸缩从同步轮，32是连轴器，33是滑动定位销，34是滑动定位槽，35-1，35-2是套筒支架，36-1、36-2、36-3、36-4是二、三层板间的滑杆固定支架。37是储模杯连接片，38是同步轮安装架。

(五)具体实施方式

本实施例用本发明和由本申请人申请的中国专利03135523.4《药品的自动分装与计量装置》、200410081378.5《自动旋转送料装置》、200420105351.0《旋转下压送料装置》的技术共同完成。

本自动取物装置有三层紧凑的安装板。底板9主要起固定和保护作用，保证三层板和整个装置的同一性和平衡性，同时安装伸缩电机13和垂直方向提升架12。底板9上还装有前限位传感器19和后限位传感器20，保证取物的精确定位和自适应。第二层板8是物料接收及出料机构安装板，其主要作用是获取空料杯，接收物料和在取料封装动作结束后进行翻转出料动作。其上安装翻转电机16、旋转及伸缩套筒6组成的回缩装置以及连接储杯模。第三层板3是取料装置安装板，下料同步带驱动装置安装在此板上。同步轮15安装在下料电机2的转轴上，下料同步带4啮合在同步轮14和15之间。由下料电机2带动下料同步带4转动，下料同步带4又带动装有待取物品的特殊瓶盖转动，进行取料操作。在滑杆22后端位于滑块21-1和21-2之间的部分加装有定位压力弹簧18以保证精确定位。

底板与二层板间的滑杆7是指滑杆7-1、7-2，滑块17是指滑块17-1、17-2、17-3、17-4，第二、三层板间的滑杆22是指滑杆22-1、22-2，滑块21是指滑块21-1、21-2、21-3、21-4，底板与二层板间滑杆的固定支架27是指固定支架27-1、27-2、27-3、27-4，二、三层板间的滑杆固定支架36是指36-1、36-2、36-3和36-4。

本装置的可伸缩性，是在伸缩电机13的转动时带动伸缩同步带28运动，由于伸缩同步带通过伸缩同步带夹片29与二层板连接，驱动底板滑块17在底板板间滑杆7上的前后滑动。而下料动作是由下料电机2带动下料同步带4转动，下料同步带4又驱动装有待取物品的特殊瓶盖转动。伸缩电机采用直流减速电机，下料电机2和翻转电机16采用步进电机。自动回缩装置可保证精确定位，在弹性支架自动回缩装置的滑块21、滑杆22及压力弹簧18完成前后滑动。旋转及伸缩套筒6的内外套筒还具有调节的作用。

本实施例的被取物品为装在中国专利03135523.4《药品的自动分装与计量装置》中所述的特制瓶中的颗粒或粉末物，并放置在这种特制的旋转下料装置上。瓶盖上的齿条与下料同步带上的齿条相啮合。瓶盖内有精确的下料计量机构，可实现精确取料。

取物过程描述如下：在实施例中，取物装置在非取料状态时处于如图3、图6所示的后限位状态。需要取料时，在伸缩电机13的驱动下，伸缩同步带28围绕伸缩主同步轮30和伸缩从同步轮31旋转，带动固定在第二层板8上的伸缩同步带夹片29向前运动，从而带动第二层板8在底板板间滑杆7上整体向前运动。底板板间滑杆7在第二层板8整体向前滑动的同时，安装于第二层板8上的第三层板3也整体向前运动，参见图9。当下料同步带4与旋转下料装置啮合时，第三层板3停止向前运动，而第二层板8继续前伸，使二、三层板滑杆22上的弹簧18逐渐压紧，确保下料同步带4始终与旋转下料装置很好地啮合。当第二层板8到达前限位时，前限位传感器19检测到前限位状态并向PLC控制电路发出停止指令，伸缩电机13停止运转，第二层板8保持前限位状态，带有料杯的储杯模5正好处于出料口的正下方，第三层板3上的下料同步带4与旋转下料装置保持良好地啮合。参见图2、图5。

当完成下料作业本装置需要缩回时，伸缩电机13反向运转，带动第二层板8向后滑动，同时，二、三层板间滑杆22上的弹簧18恢复形变，随后第三层板3和第二层板8一起整体回缩，当整体到达后限位状态时，后限位传感器20检测到后限位状态并向PLC控制电路发出停止指令，伸缩电机13停止运转，本装置保持在后限位状态。

旋转下料：本装置处于前限位并与旋转下料装置保持良好啮合的状态下可以进行旋转下料驱动。实例中，条码阅读器1检测物料代码并在PLC控制系统中完成物料身份认证，然后PLC系统将下料量转换成下料电机2旋转所需的脉冲数后即向下料电机2发送下料指令，在固定脉冲的控制下即可由下料机构完成对下料装置的精确控制，从而实现精确下料。

旋转下料结合中国专利200410081378.5《自动旋转送料装置》。

翻转出料：本装置在翻转出料工位并处于前限位状态时，可以进行翻转出料动作。在实施例中，本发明第二层板8在翻转出料工位前伸时，带有料杯的储杯模5伸入翻转区，而第三层板3在翻转工位挡片的阻挡下不能进入翻转区域，确保模杯可以正常翻转。需要翻转时，PLC控制电路向翻转电机16发送指令，电机旋转直接带动模杯翻转，料杯在重力作用下自动跌落，当翻转一周后，模杯水平传感器检测并向PLC控制电路发出停止信号，翻转电机16停止旋转，本发明恢复到前限位状态，此时可以进行缩回动作。

本装置上的垂直方向提架12可装配在Y轴上，通过上下移动的同步带夹片11固定。在电机的驱动下，垂直滑块10运动，实现在Y轴方向上的运动及精确定位。

Claims (7)

1.一种同步带驱动的自适应误差消除式自动取物装置，含条码阅读器(1)，其特征在于：自动取物装置有安装板，安装板上安装有下料同步带驱动装置、伸缩装置、翻转出料装置和自动回缩装置；所述下料同步带驱动装置由下料电机(2)、从同步轮(14)、主同步轮(15)和下料同步带(4)构成，主同步轮(15)安装在下料电机(2)的轴上，下料同步带(4)啮合在主、从同步轮之间；所述伸缩装置由伸缩电机(13)、主动轮(30)、从动轮(31)、伸缩同步带(28)、伸缩同步带夹片(29)以及第一滑杆(7)、底板滑块(17)组成，主动轮(30)安装在伸缩电机(13)的转轴上，伸缩同步带(28)啮合在主动轮(30)和从动轮(31)之间，并与伸缩同步带夹片(29)相连；所述翻转出料装置由翻转电机(16)、旋转及伸缩套筒(6)构成，旋转及伸缩套筒(6)通过连轴器(32)与翻转电机(16)相连；所述自动回缩装置包括弹性支架自动回缩装置和模杯自动回缩装置，弹性支架自动回缩装置由板间滑块(21)、第二滑杆(22)及压力弹簧(18)组成，模杯自动回缩装置是指旋转及伸缩套筒(6)。

2.如权利要求1所述的自动取物装置，其特征在于：所述自动取物装置有安装板是指有三层板，板层间设置第一、第二滑杆，底板与第二层板间的第一滑杆通过底板滑杆固定支架(27)安装在底板(9)上，第二层板与第三层板之间的第二滑杆(22)通过滑杆固定支架(36)安装在第三层板下方，所述第一滑杆上套装有底板滑块(17)，第二滑杆上套装有板间滑块(21)，底板滑块(17)和板间滑块(21)均固定在第二层板上。

3.如权利要求1或2所述的自动取物装置，其特征在于：所述伸缩装置的伸缩电机(13)、主动轮(30)和从动轮(31)安装在底板上(9)上，在第二层板的背面安装伸缩同步带夹片(29)，伸缩同步带(28)位于同步带夹片(29)的夹中；所述自动回缩装置安装在第二层板上；所述下料同步带驱动装置安装在第三层板上，同步轮(14)是指同步轮(14-1)和同步轮(14-2)通过同步轮安装架(38)固定在三层板的前方左右两侧，所述下料同步带(4)是带有齿条的双面带。

4.如权利要求1或2所述的自动取物装置，其特征在于：所述旋转及伸缩套筒(6)是由内套筒(25)和外套筒(26)构成的双层筒，中间装有压力弹簧，内套筒的最前端连有储杯模连接片(37)，内套筒的前端还设有滑动定位槽(34)，在外套筒上开有与定位糟相配合的孔，孔中加装有滑动定位销(33)，连轴器盖装在外套筒的后端。

5.如权利要求2所述的自动取物装置，其特征在于：第一、第二滑杆各有2根，第一、第二滑杆均由两个固定支架固定，所述底板滑块(17)固定在第二层板的下表面上，板间滑块(21)固定在第二层板的上表面上。

6.如权利要求2所述的自动取物装置，其特征在于：所述弹性支架自动回缩装置设有压力弹簧(18)，第二滑杆(22)上在弹簧(18)的前后位置还装有前限位传感器(19)和后限位传感器(20)。

7.如权利要求2所述的自动取物装置，其特征在于：在底板(9)上安装取物装置的垂直方向提升架(12)，其上设有两个垂直移动的同步带夹片(11-1，11-2)和两个垂直滑块(10-1，10-2)。

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