CN103508378A - 一种半自动化桶装水的装载装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种半自动化桶装水的装载装置，该半自动化桶装水的装载装置包括：底座、第一顶板、剪叉装置、升降装置、翻转装置、机械手爪、活动杆、U型机构。本发明通过设置机械手爪、升降装置，翻转装置、底座和剪叉装置，实现了桶装水从搬运到安装的全过程，底座设置前轮和后轮，前轮为万向轮，实现了省时、省力和方便地对桶装水搬运及安装，解决了人工搬运桶装水的诸多不利因素，其结构简单、便利和安全的机械操作，减轻了人工的劳动强度和搬运过程中的危险性。本发明操作方便，适合老人、小孩和体力较差等各类人群及多种场合的使用，较好的解决了现有的桶装水搬运及安装装置存在的操作复杂，工作效率低，不能移动的问题。

Description

一种半自动化桶装水的装载装置
技术领域
本发明属于机械制造技术领域，尤其涉及一种半自动化桶装水的装载装置。
背景技术
目前，桶装水的搬运及安装主要以人工安装为主，机械安装为辅，日常生活中饮用的桶装水容量一般都是5加仑，质量约为20千克，在安装中对于老人、小孩和体力较差的人将桶装水搬运安装到饮水机上存在一定的难度，若施力不当，搬运者容易受伤；换水时，由于饮水机接口较高，难以精确地把桶装水的桶口与饮水机接水口对接。
经调查，市面上还没有桶装水辅助搬运安装机构类产品销售，但针对于桶装水的助换安装，有些技术小组都做过有成效的努力，也曾设计过优秀方案，如2013年中华人民共和国国家知识产权局公告的由华南理工大学广州学院申报的，授权公告号为CN202671137U，中国专利号（ZL）为201220335258.3号的实用新型专利名称是《桶装水升翻安装机》的实用新型专利，所采用的技术方案，其采用纯机械操作，无需任何电源通过人工操作完成桶装水的搬运及安装；上升过程中，通过齿轮齿条的啮合使齿轮带动整个机械手转动，自动实现桶装水桶的倒置，但尚有不足，采用搭扣方式的夹紧机构操作比较麻烦，搬运效率低，升降机构包括手摇器和定滑轮，手摇器通过钢丝绳与定滑轮链接，带动定滑轮转动，从而带动滑块上滑，这种机构在下降过程中不能产生向下的压力，不能将桶装水与饮水机完全对接。
现有的桶装水搬运及安装装置存在的操作复杂，工作效率低，不能移动的问题。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种半自动化桶装水的装载装置，旨在解决现有的桶装水的搬运及安装装置存在的的操作复杂，工作效率低，不能移动的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种半自动化桶装水的装载装置，该半自动化桶装水的装载装置包括：剪叉装置、滑块、导轨、固定轴承座、底座、第一顶板、升降装置、翻转装置、机械手爪、锁紧装置、活动杆、U型机构；
剪叉装置连接升降装置，安装在底座的两侧，滑块设置在剪叉装置的末端，导轨安装在底座和第一顶板上下两侧，固定轴承座安装在底座的后端，底座设置在装载装置的底部，第一顶板设置在剪叉装置的上方，升降装置设置在装载装置的后端，升降装置的底部设置在底座上，翻转装置通过凹形轴设置在底座的中间位置，机械手爪设置在翻转装置的前端，活动杆设置在剪叉装置上，U型机构设置在第一顶板的前端，锁紧装置设置在升降装置的一侧。
进一步，剪叉装置通过活动杆连接升降装置，第一顶板通过固定轴承连接剪叉装置。
进一步，导轨选用的是滚动直线导轨，型号SRS-15M型，长度为400毫米，滑块宽度为20毫米，高度为16毫米。
进一步，升降装置还包括：立柱、丝杠、第二顶板、手摇器；
立柱设置在升降装置的两侧，立柱的底端安装在底座上，锁紧装置设置在升降装置的一侧，第二顶板设置在升降装置的顶端，丝杠设置在立柱之间，手摇器连接丝杠的上端。
进一步，立柱的底端通过螺栓安装在底座上。
进一步，底座还包括：后轮、前轮、支撑架、第一转轴、第二转轴、凹形轴；
后轮设置在底座的后端，前轮设置在底座的前端，后轮和前轮连接底座，第一转轴设置在底座和前轮之间，凹形轴设置在底座的中间位置，第二转轴设置在后轮和前轮的中轴。
进一步，后轮和前轮通过支撑架连接底座，前轮选用正交万向轮。
进一步，翻转装置还包括：后端盖、定位杆、弹簧、齿轮、齿条、倾斜支撑杆、转盘器、短横杆、活动栓；
翻转装置安装在底座框架的凹形轴与U型机构上，通过转盘器上的齿轮与齿条啮合实现整个夹紧机械手的翻转，齿条竖直固定在底座的凹形轴上并设置有倾斜支撑杆，齿条的长度为齿轮分度圆周长的一半，齿轮绕着中心轴线转动，定位杆连接弹簧，定位杆通过一根短横杆固定在夹紧机械手的后端盖上，另一端穿过U型机构下横杆至上横杆，形成一个T型结构；弹簧环绕在U型机构的上下横杆之间的一段定位杆上。
进一步，机械手爪还包括：夹紧机械手、拉杆、手动扳手；夹紧机械手通过活动栓连接后端盖；手动扳手设置在机械手爪的后端，拉杆连接手动扳手。
进一步，翻转装置还包括：转盘器由内圈、外圈和内置滚珠组成，内圈和外圈之间通过滚珠相互转动；夹紧机械手与转盘器的内圈固定连接，转盘器的外圈与机身的后端盖支撑架固定连接，在上升过程中，夹紧机械手通过齿轮的齿条的啮合带动整个夹紧机械手和桶装水桶绕转盘器的中心轴线转动。
本发明提供的半自动化桶装水的装载装置，通过设置机械手爪、升降装置，翻转装置、底座和剪叉装置，实现了桶装水从搬运到安装的全过程，底座设置前轮和后轮，前轮为万向轮，实现了省时、省力和方便地对桶装水搬运及安装，解决了人工搬运桶装水的诸多不利因素，其结构简单，便利和安全的机械操作，减轻了人工的劳动强度和搬运过程中的危险性。本发明操作方便，适合老人、小孩和体力较差等各类人群及多种场合的使用，较好的解决了现有的桶装水搬运及安装装置存在的操作复杂，工作效率低，不能移动的问题。
附图说明
图1是本发明实施例提供的半自动化桶装水的装载装置的结构示意图；
图中：1、底座；2、锁紧装置；3、第一顶板；4、剪叉装置；5、升降装置；5-1、立柱；5-2、丝杠；5-3、第二顶板；5-4、手摇器；6、翻转装置；7、机械手爪；8、活动杆；9、U型机构；
图2是本发明实施例提供的底座的结构示意图；
图中：1-1、后轮；1-2、前轮；1-3、支撑架；1-4、第一转轴；1-5、第二转轴；1-6、凹形轴；
图3是本发明实施例提供的剪叉装置的结构示意图；
图中：4-1、滑块；4-2、导轨；4-3、固定轴承座；
图4是本发明实施例提供的翻转装置的结构示意图；
图中：6-1、后端盖；6-2、定位杆；6-3、弹簧；6-4、齿轮；6-5、齿条；6-6、倾斜支撑杆；6-7、转盘器；6-8、短横杆；6-9、活动栓；
图5是本发明实施例提供的机械手爪的结构示意图；
图中：7-1、夹紧机械手；7-2、拉杆；7-3、手动扳手。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
如图1所示，本发明实施例的半自动化桶装水的装载装置主要由底座1、锁紧装置2、第一顶板3、剪叉装置4、升降装置5、翻转装置6、机械手爪7、活动杆8、U型机构9组成；
底座1设置在装载装置的底部，第一顶板3设置在剪叉装置4的上方，通过固定轴承实现连接，升降装置5设置在装载装置的后端，升降装置5的底部设置在底座1上，剪叉装置4通过活动杆8连接升降装置5，剪叉装置4设置在底座1的两侧，翻转装置6通过凹形轴1-6设置在底座1的中间位置，机械手爪7设置在翻转装置6的前端，活动杆8设置在剪叉装置4上，U型机构9设置在第一顶板3的前端，锁紧装置2设置在升降装置5的一侧；
升降装置5还包括：立柱5-1、丝杠5-2、第二顶板5-3、手摇器5-4；
立柱5-1设置在升降装置5的的两侧，立柱5-1的底端安装在底座1上，第二顶板5-3设置在升降装置5的顶端，丝杠5-2设置在立柱5-1之间，手摇器5-4连接丝杠5-2的上端；
如图2所示，本发明实施例的底座1还包括：后轮1-1、前轮1-2、支撑架1-3、第一转轴1-4、第二转轴1-5、凹形轴1-6；
后轮1-1设置在底座1的后端，前轮1-2设置在底座1的前端，后轮1-1和前轮1-2通过支撑架1-3连接底座1，第一转轴1-4设置在底座1和前轮1-2之间，实现前轮1-2的转向功能，凹形轴1-6设置在底座1的中间位置；
如图3所示，本发明实施例的剪叉装置4还包括：滑块4-1、导轨4-2、固定轴承座4-3；滑块4-1设置在剪叉装置4的末端，导轨4-2安装在底座1和第一顶板3上下两侧，固定轴承座4-3安装在底座1的后端，实现与剪叉装置4末端的连接；导轨4-2选用的是滚动直线导轨，型号SRS-15M型，长度为400毫米，滑块宽度为20毫米，高度为16毫米；
如图4所示，本发明实施例的翻转装置6还包括：后端盖6-1、定位杆6-2、弹簧6-3、齿轮6-4、齿条6-5、倾斜支撑杆6-6、转盘器6-7、短横杆6-8、活动栓6-9；
翻转装置6安装在底座1框架的凹形轴1-6与U型机构9上，通过转盘器6-7上的齿轮6-4与齿条6-5啮合实现整个夹紧机械手7-1的翻转，齿条6-5竖直固定在底座1的凹形轴1-6上并设置有倾斜支撑杆6-6，齿条6-5的长度为齿轮6-4分度圆周长的一半，夹紧机械手7-1在上升过程中，齿轮6-4便会绕着中心轴线转动180o，这种结构可以节省一个驱动元件，利用升降装置5带动夹紧机械手7-1上升的运动实现机械手爪7的翻转；在翻转过程中，后端盖6-1随着机械手爪7一起翻转，使定位杆6-2上移压缩弹簧6-3，翻转结束后，弹簧6-3复位促使定位杆6-2下降卡紧后端盖6-1，使夹紧机械手7-1处于稳定状态；活动栓6-9实现了后端盖6-1与手动扳手7-3的连接；
转盘器6-7由内圈、外圈和内置滚珠组成，内圈和外圈之间通过滚珠相互转动；夹紧机械手7-1与转盘器6-7的内圈固定连接，转盘器6-7的外圈与机身的后端盖6-1支撑架固定连接，在上升过程中，夹紧机械手7-1通过齿轮6-4的齿条6-5的啮合带动整个夹紧机械手7-1和桶装水桶绕转盘器6-7的中心轴线转动。
定位杆6-2通过一根短横杆6-8固定在夹紧机械手7-1的后端盖6-1上，另一端穿过U型机构9下横杆至上横杆，形成一个T型结构；弹簧6-3环绕在U型机构9的上下横杆之间的一段定位杆6-2上；
如图5所示，本发明实施例的机械手爪7还包括：夹紧机械手7-1、拉杆7-2、手动扳手7-3组成；夹紧机械手7-1通过活动栓6-9连接后端盖6-1；手动扳手7-3设置在机械手爪7的后端，拉杆7-2连接手动扳手7-3；
结合具体实施例对本发明做进一步的说明：
本发明包括底座1、升降装置5、剪叉装置4夹紧机械手7-1和翻转装置6，剪叉装置4通过活动杆8连接升降装置5，升降装置5上的丝杠5-2带动活动杆8动作，进而剪叉装置4完成升降；底座1的一侧与立柱5-1通过螺母固定连接，立柱5-1分别与第二顶板5-3固定连接；转盘器6-7上设置有齿轮6-4，通过与设置在底座1上的齿条6-5啮合实现桶装水的翻转；为使装载装置定位停车，升降装置5的一侧设置有锁紧装置2；移动机构采用滑动转向式：两前轮1-2选用了正交万向轮，可以绕第一转轴1-4转动完成前进、后退的动作，还可以同时绕第二转轴1-5进行自转，实现转向功能；两滑动转向后轮1-1为驱动轮，控制前轮1-2和后轮1-1两驱动轮的速度差，实现不同半径的转向，没有侧向滑动功能；
采用了伸展性很强的剪叉装置4，使得机构更加紧凑，占用空间小，根据整体尺寸和行程的要求，采用了三级剪叉机构，驱动方式为丝杠5-2竖直驱动，通过丝杠5-2螺母螺旋传动，推动第三级剪叉机构的上铰接轴上升，再通过剪叉装置4将升降行程放大，从而实现机器人机械手的上升，将桶装水搬运至饮水机上方；丝杠5-2反向转动，剪叉装置4收缩，将桶装水压入饮水机中，完成对接；针对桶装水桶的机械手进行外形设计，夹紧机械手7-1用平行四边形的变形原理来实现机械手爪7的张开与夹紧，机械手爪7机构为夹钳式；夹钳式手部是由手指、传动机构和驱动装置三部分组成，手指选用两指结构的弧型手爪，传动机构为回转型机构；根据桶装水桶的外形尺寸，因为中间突出环接近于桶装水桶的重心，选用中间突出环为机械手抓取位置，这样可以使水桶在翻转过程中比较稳定，因此机械手爪7上有与水桶凸环相配合的凹槽，通过手动扳手7-3可以实现机械手爪7的快速夹紧和张开；手动扳手7-3安装在后端盖6-1上，其前端与后端盖6-1上的活动栓6-9固定连接，中间椭圆形洞口与焊接在拉杆7-2上的短铁柱相扣，拉杆7-2和机械手机构相连，手动扳手7-3手把倚靠在一个平面锥形体上，总体形成一个杠杆来控制机械手动作；翻转装置6安装在底座1框架的凹形轴1-6与第一顶板3的横杆之间的U型机构9上，通过转盘器6-7上的齿轮6-4与齿条6-5啮合实现整个夹紧机械手7的翻转。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种半自动化桶装水的装载装置，其特征在于，该半自动化桶装水的装载装置包括：剪叉装置、滑块、导轨、固定轴承座、底座、第一顶板、升降装置、翻转装置、机械手爪、锁紧装置、活动杆、U型机构；
剪叉装置连接升降装置，安装在底座的两侧，滑块设置在剪叉装置的末端，导轨安装在底座和第一顶板上下两侧，固定轴承座安装在底座的后端，底座设置在装载装置的底部，第一顶板设置在剪叉装置的上方，升降装置设置在装载装置的后端，升降装置的底部设置在底座上，翻转装置通过凹形轴设置在底座的中间位置，机械手爪设置在翻转装置的前端，活动杆设置在剪叉装置上，U型机构设置在第一顶板的前端，锁紧装置设置在升降装置的一侧。
2.如权利要求1所述的半自动化桶装水的装载装置，其特征在于，剪叉装置通过活动杆连接升降装置，第一顶板通过固定轴承连接剪叉装置。
3.如权利要求1所述的半自动化桶装水的装载装置，其特征在于，导轨选用的是滚动直线导轨，型号SRS-15M型，长度为400毫米，滑块宽度为20毫米，高度为16毫米。
4.如权利要求1所述的半自动化桶装水的装载装置，其特征在于，升降装置还包括：立柱、丝杠、第二顶板、手摇器；
立柱设置在升降装置的两侧，立柱的底端安装在底座上，锁紧装置设置在升降装置的一侧，第二顶板设置在升降装置的顶端，丝杠设置在立柱之间，手摇器连接丝杠的上端。
5.如权利要求4所述的半自动化桶装水的装载装置，其特征在于，立柱的底端通过螺栓安装在底座上。
6.如权利要求1所述的半自动化桶装水的装载装置，其特征在于，底座还包括：后轮、前轮、支撑架、第一转轴、第二转轴、凹形轴；
后轮设置在底座的后端，前轮设置在底座的前端，后轮和前轮连接底座，第一转轴设置在底座和前轮之间，凹形轴设置在底座的中间位置，第二转轴设置在后轮和前轮的中轴。
7.如权利要求6所述的半自动化桶装水的装载装置，其特征在于，后轮和前轮通过支撑架连接底座，前轮选用正交万向轮。
8.如权利要求1所述的半自动化桶装水的装载装置，其特征在于，翻转装置还包括：后端盖、定位杆、弹簧、齿轮、齿条、倾斜支撑杆、转盘器、短横杆、活动栓；
翻转装置安装在底座框架的凹形轴与U型机构上，通过转盘器上的齿轮与齿条啮合实现整个夹紧机械手的翻转，齿条竖直固定在底座的凹形轴上并设置有倾斜支撑杆，齿条的长度为齿轮分度圆周长的一半，齿轮绕着中心轴线转动，定位杆连接弹簧，定位杆通过一根短横杆固定在夹紧机械手的后端盖上，另一端穿过U型机构下横杆至上横杆，形成一个T型结构；弹簧环绕在U型机构的上下横杆之间的一段定位杆上。
9.如权利要求1所述的半自动化桶装水的装载装置，其特征在于，机械手爪还包括：夹紧机械手、拉杆、手动扳手；夹紧机械手通过活动栓连接后端盖；手动扳手设置在机械手爪的后端，拉杆连接手动扳手。
10.如权利要求8和9所述的半自动化桶装水的装载装置，其特征在于，翻转装置还包括：转盘器由内圈、外圈和内置滚珠组成，内圈和外圈之间通过滚珠相互转动；夹紧机械手与转盘器的内圈固定连接，转盘器的外圈与机身的后端盖支撑架固定连接，在上升过程中，夹紧机械手通过齿轮的齿条的啮合带动整个夹紧机械手和桶装水桶绕转盘器的中心轴线转动。
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