CN103963067A - 用于抓取筒纱的柔性抓手及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于抓取筒纱的柔性抓手及其工作方法。所述柔性抓手其特征在于：主体为回转体中空结构，包括安装在工业机器人或自行设计搬运机构末端的抓手基座，安装在抓手基座上端的旋转气缸，安装在抓手基座下端中部的大齿轮及均布于大齿轮圆周的三个夹持组件，每个夹持组件由夹持齿轮座、夹持齿轮和夹持手指组成。工作方法包括抓取多层放置的筒纱和抓取通过插杆多层放置的筒纱。本发明的优点是：结构简单，运动平稳，抓取可靠；具有柔性，可适应筒纱直径在一定范围内变化，且不损伤纱线；可适应纺织企业中不同的筒纱尺寸标准。使用本发明的柔性抓手可实现纺织企业中生产装备与生产装备间物流的自动化桥接，提高生产效率，降低人工成本，使企业向技术密集型转型。

Description

用于抓取筒纱的柔性抓手及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种柔性抓手及其工作方法，特别是用于抓取筒纱的柔性抓手及其工作方法，属于纺织生产设备技术领域。

背景技术

目前，我国纺织企业劳动力成本普遍上升，因此急需由劳动密集型向技术密集型转型，不仅要提高生产装备的自动化水平，更要提高生产装备与生产装备间物流桥接的自动化水平。筒纱是纺纱厂络筒工序的产出品，后序无论是筒纱染色还是白纱直接用于机织或针织，都需要装卸筒纱，即把筒纱由某一位置放置到另一位置，这一过程要实现自动化，无论是采用工业机器人或自行设计搬运机构，都需要用到抓取筒纱的抓手。而由于筒纱表面纱线材质柔软、筒纱直径在一定范围内变化等，抓手必须具有一定柔性。

发明内容

本发明所要解决的是筒纱自动搬运过程中的抓取问题，以实现纺织企业中生产装备与生产装备间物流的自动化桥接，提高生产效率，降低人工成本，向技术密集型转型。

为了解决上述技术问题，本发明的一个技术方案是提供一种用于抓取筒纱的柔性抓手，其特征在于：主体为回转体中空结构，包括安装在工业机器人或自行设计搬运机构末端的抓手基座，安装在抓手基座上端的旋转气缸，安装在抓手基座下端中部的大齿轮及均布于大齿轮圆周的夹持齿轮座一、夹持齿轮座二和夹持齿轮座三，分别安装在夹持齿轮座一、夹持齿轮座二和夹持齿轮座三上的夹持齿轮一、夹持齿轮二和夹持齿轮三，分别安装在夹持齿轮一、夹持齿轮二和夹持齿轮三上的夹持手指一、夹持手指二和夹持手指三；夹持齿轮一、夹持齿轮二和夹持齿轮三均与大齿轮相啮合。

优选地，所述抓手基座用于承载柔性抓手的各零部件，由同轴的位于上端的圆平台和位于下端的阶梯法兰组成。

优选地，所述抓手基座为回转体中空结构。

优选地，所述旋转气缸为柔性抓手提供动力，安装在抓手基座圆平台上端的边缘处。

优选地，所述夹持齿轮座一、夹持齿轮座二和夹持齿轮座三用于安装夹持齿轮一、夹持齿轮二和夹持齿轮三，安装在抓手基座圆平台下端，且均匀分布。

优选地，所述大齿轮为过渡齿轮，安装在抓手基座的阶梯法兰上。

优选地，所述夹持齿轮一为主动齿轮，通过夹持齿轮座一获得旋转气缸的动力；夹持齿轮二和夹持齿轮三为被动齿轮，通过大齿轮获得夹持齿轮一的动力。

优选地，所述夹持手指一、夹持手指二和夹持手指三用于抓取筒纱，分别偏心安装在夹持齿轮一、夹持齿轮二和夹持齿轮三上。

本发明还提供了一种采用上述用于抓取筒纱的柔性抓手的工作方法，其特征在于，工作流程为：

第一步：用于抓取n层放置的筒纱时，底端为第一个筒纱，顶端为第n个筒纱，工业机器人或自行设计的搬运机构将柔性抓手驱动至第n个筒纱的上端，使夹持手指一、夹持手指二和夹持手指三位于第n个筒纱圆周外；

第二步：启动旋转气缸，使夹持齿轮一获得动力，带动大齿轮转动，大齿轮又带动夹持齿轮二和夹持齿轮三转动，使夹持手指一、夹持手指二和夹持手指三夹紧第n个筒纱；

第三步：工业机器人或自行设计的搬运机构将柔性抓手驱动至要放置第n个筒纱的指定位置；

第四步：旋转气缸反向旋转，夹持手指一、夹持手指二和夹持手指三放开所夹持的第n个筒纱；至此完成了第n个筒纱的抓取。

优选地，所述第四步结束后返回至第一步，抓取第n-1个筒纱。

优选地，当所述n层放置的筒纱是通过插杆多层放置时，所述第一步中要使插杆穿过柔性抓手的中空部分。

本发明采用以上技术方案的优点如下：

(1)采用齿轮传动机构，结构简单，运动平稳，抓取可靠；

(2)柔性抓手主体为回转体中空结构，质量轻，既可以抓取多层放置的筒纱，也可以抓取通过插杆多层放置的筒纱，很好地适应了纺织业中的各种工作环境；

(3)夹持手指在一定范围内运动，使抓手具有柔性，可适应筒纱直径在一定范围内变化，且不损伤纱线；

(4)通过改变齿轮的传动比和夹持手指的偏心距，可以设计出针对不同直径范围筒纱的柔性抓手，以适应纺织企业中不同的筒纱尺寸标准。

(5)使用该柔性抓手可实现纺织企业中生产装备与生产装备间物流的自动化桥接，提高生产效率，降低人工成本，使企业向技术密集型转型。

附图说明

图1为本发明提供的柔性抓手的结构示意图；

图2为实施例1提供的柔性抓手抓取筒纱的示意图；

图3为本发明提供的柔性抓手可变抓取范围的示意图；

图4为实施例2提供的柔性抓手抓取筒纱的示意图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

实施例1

如图1所示，为本发明提供的柔性抓手的结构示意图，包括抓手基座1，抓手基座1用于承载柔性抓手的各零部件，由同轴的位于上端的圆平台1-1和位于下端的阶梯法兰1-2组成；圆平台1-1上端的边缘处安装一个旋转气缸2，为柔性抓手提供动力；阶梯法兰1-2的下端安装一个大齿轮6，大齿轮6圆周均匀分布3套夹持组件，即夹持组件一、夹持组件二和夹持组件三；夹持组件一、夹持组件二、夹持组件三分别包括夹持齿轮座一3、夹持齿轮座二4、夹持齿轮座三5，夹持齿轮座一3、夹持齿轮座二4、夹持齿轮座三5上分别安装夹持齿轮一7、夹持齿轮二8和夹持齿轮三9夹持齿轮一7、夹持齿轮二8和夹持齿轮座三9上分别偏心安装夹持手指一10、夹持手指二11和夹持手指三12；夹持齿轮一7、夹持齿轮二8和夹持齿轮三9均与大齿轮6相啮合，夹持齿轮一7为主动齿轮，大齿轮6为过渡齿轮，通过夹持齿轮座一3获得旋转气缸2的动力；夹持齿轮二8和夹持齿轮三9为被动齿轮，通过大齿轮6获得夹持齿轮一7的动力；夹持手指一10、夹持手指二11和夹持手指三12用于抓取筒纱。

上述柔性抓手工作时通过抓手基座1安装在工业机器人或自行设计的搬运机构上，抓取n层放置的筒纱(底端为第1个筒纱C₁，顶端为第n个筒纱C_n)的工作方法示意图如图2所示，其工作过程为：

第一步，工业机器人或自行设计的搬运机构将柔性抓手M驱动至第n个筒纱C_n上端，使夹持手指一10、夹持手指二11和夹持手指三12位于第n个筒纱C_n圆周外；

第二步，启动旋转气缸2，使夹持齿轮一7获得动力，带动大齿轮6转动，大齿轮6又带动夹持齿轮二8和夹持齿轮三9转动，使夹持手指一10、夹持手指二11和夹持手指三12夹紧第n个筒纱C_n；

第三步，工业机器人或自行设计的搬运机构将柔性抓手M驱动至要放置第n个筒纱C_n的指定位置；

第四步，旋转气缸2反向旋转，夹持手指一10、夹持手指二11和夹持手指三12放开所夹持的第n个筒纱C_n，至此完成了第n个筒纱C_n的抓取。随后，返回至第一步，抓取第n-1个筒纱C_n-1，直至完成第1个筒纱C₁的抓取。

如图3所示，当夹持手指一10、夹持手指二11和夹持手指三12位于最内侧时(夹持手指位置如图3中虚线所示)，夹持的第i个筒纱C_i(i＝1，2，3，...，n)的直径最小，为R_min；当夹持手指一10、夹持手指二11和夹持手指三12位于最外侧时(夹持手指位置如图3中实线所示)，夹持的第i个筒纱C_i(i＝1，2，3，...，n)的直径最大，为R_max。

实施例2

本实施例中柔性抓手抓取的是通过插杆n层放置的筒纱(底端为第1个筒纱C₁，顶端为第n个筒纱C_n)，其工作方法示意图如图4所示，图4中，n层放置的筒纱套在安装在底座A上的插杆L上，柔性抓手M的工作过程为：

第一步，工业机器人或自行设计的搬运机构将柔性抓手M驱动至第n个筒纱C_n上端，使插杆L通过柔性抓手M的中空部分，且夹持手指一10、夹持手指二11和夹持手指三12位于第n个筒纱C_n圆周外；

第二步，启动旋转气缸2，使夹持齿轮一7获得动力，带动大齿轮6转动，大齿轮6又带动夹持齿轮二8和夹持齿轮三9转动，使夹持手指一10、夹持手指二11和夹持手指三12夹紧第n个筒纱C_n；

第三步，工业机器人或自行设计的搬运机构将柔性抓手M驱动至要放置第n个筒纱C_n的指定位置；

第四步，旋转气缸2反向旋转，夹持手指一10、夹持手指二11和夹持手指三12放开所夹持的筒纱C_n，至此完成了第n个筒纱C_n的抓取。随后，返回至第一步，抓取第n-1个筒纱C_n-1，直至完成第1个筒纱C₁的抓取。

Claims (11)

1.一种用于抓取筒纱的柔性抓手，其特征在于：主体为回转体中空结构，包括安装在工业机器人或自行设计搬运机构末端的抓手基座(1)，安装在抓手基座(1)上端的旋转气缸(2)，安装在抓手基座(1)下端中部的大齿轮(6)及均布于大齿轮(6)圆周的夹持齿轮座一(3)、夹持齿轮座二(4)和夹持齿轮座三(5)，分别安装在夹持齿轮座一(3)、夹持齿轮座二(4)和夹持齿轮座三(5)上的夹持齿轮一(7)、夹持齿轮二(8)和夹持齿轮三(9)，分别安装在夹持齿轮一(7)、夹持齿轮二(8)和夹持齿轮三(9)上的夹持手指一(10)、夹持手指二(11)和夹持手指三(12)；夹持齿轮一(7)、夹持齿轮二(8)和夹持齿轮三(9)均与大齿轮(6)相啮合。

2.如权利要求1所述的一种用于抓取筒纱的柔性抓手，其特征在于：所述抓手基座(1)用于承载柔性抓手的各零部件，由同轴的位于上端的圆平台(1-1)和位于下端的阶梯法兰(1-2)组成。

3.如权利要求2所述的一种用于抓取筒纱的柔性抓手，其特征在于：所述抓手基座(1)为回转体中空结构。

4.如权利要求1所述的一种用于抓取筒纱的柔性抓手，其特征在于：所述旋转气缸(2)为柔性抓手提供动力，安装在抓手基座(1)圆平台(1-1)上端的边缘处。

5.如权利要求1所述的一种用于抓取筒纱的柔性抓手，其特征在于：所述夹持齿轮座一(3)、夹持齿轮座二(4)和夹持齿轮座三(5)用于安装夹持齿轮一(7)、夹持齿轮二(8)和夹持齿轮三(9)，安装在抓手基座(1)圆平台(1-1)下端，且均匀分布。

6.如权利要求1所述的一种用于抓取筒纱的的柔性抓手，其特征在于：所述大齿轮(6)为过渡齿轮，安装在抓手基座(1)的阶梯法兰(1-2)上。

7.如权利要求1中所述的一种用于抓取筒纱的柔性抓手，其特征在于：所述夹持齿轮一(7)为主动齿轮，通过夹持齿轮座一(3)获得旋转气缸(2)的动力；夹持齿轮二(8)和夹持齿轮三(9)为被动齿轮，通过大齿轮(6)获得夹持齿轮一(7)的动力。

8.如权利要求1所述的一种用于抓取筒纱的柔性抓手，其特征在于：所述夹持手指一(10)、夹持手指二(11)和夹持手指三(12)用于抓取筒纱，分别偏心安装在夹持齿轮一(7)、夹持齿轮二(8)和夹持齿轮三(9)上。

9.一种采用权利要求1-8所述的用于抓取筒纱的柔性抓手的工作方法，其特征在于，工作流程为：

第一步：用于抓取n层放置的筒纱时，底端为第1个筒纱(C₁)，顶端为第n个筒纱(C_n)，工业机器人或自行设计的搬运机构将柔性抓手驱动至第n个筒纱(C_n)的上端，使夹持手指一(10)、夹持手指二(11)和夹持手指三(12)位于第n个筒纱(C_n)圆周外；

第二步：启动旋转气缸(2)，使夹持齿轮一(7)获得动力，带动大齿轮(6)转动，大齿轮(6)又带动夹持齿轮二(8)和夹持齿轮三(9)转动，使夹持手指一(10)、夹持手指二(11)和夹持手指三(12)夹紧第n个筒纱(C_n)；

第三步：工业机器人或自行设计的搬运机构将柔性抓手驱动至要放置第n个筒纱(C_n)的指定位置；

第四步：旋转气缸(2)反向旋转，夹持手指一(10)、夹持手指二(11)和夹持手指三(12)放开所夹持的第n个筒纱(C_n)；至此完成了第n个筒纱(C_n)的抓取。

10.如权利要求9所述的一种用于抓取筒纱的柔性抓手的工作方法，其特征在于：所述第四步结束后返回至第一步，抓取第n-1个筒纱(C_n-1)。

11.如权利要求9或10所述的一种用于抓取筒纱的柔性抓手的工作方法，其特征在于：当所述n层放置的筒纱是通过插杆多层放置时，所述第一步中要使插杆(L)穿过柔性抓手的中空部分。