CN105236155A - 用于拆码垛的机器人夹具及其工作方法 - Google Patents

Abstract

用于拆码垛的机器人夹具及其工作方法，属于自动化机械设备，其结构包括固定板、吸盘、夹筐机构和分筐机构，固定板为夹具上其它部件的安装载体；夹筐机构和分筐机构在固定板上对称设置，夹筐机构沿固定板移动从而将物件夹起，分筐机构的动作部件位于夹筐机构的下方，所述动作部件通过摆动将被夹起的物件与其下方的物件相分离；吸盘固定连接在固定板的下方，吸盘包括沿固定板下表面的方向并列分布的多个吸头。本发明用于配合机器人完成出雏筐拆码垛以及种蛋落盘的工作，设置分筐机构避免了下层出雏筐被带起的问题，提高了工作效率。

Description

用于拆码垛的机器人夹具及其工作方法

技术领域

本发明涉及自动化机械设备领域，具体地说是一种用于拆码垛的机器人夹具及其工作方法，尤其适用于出雏筐的拆码垛。

背景技术

目前，当种蛋孵化到一定阶段时，国内孵化场主要采用手持式照蛋器或者半自动照蛋设备，对孵化盘中的种蛋进行照蛋，以识别种蛋胚胎发育情况。照蛋完成后，人工将出雏筐倒扣到合格种蛋上方，通过种蛋和出雏筐同时反转的方式，实现种蛋的落盘，然后再由人工将装有种蛋的出雏筐码到出雏车上。人工的方式完成出雏筐的拆码垛，劳动强度大，工作效率低下。

基于上述情况，设计出借助工业机器人来完成出雏筐拆码垛的设备是目前需要解决的问题，其中，用于完成拆码垛动作的夹具是实现自动拆码垛的关键部件。出雏筐多层叠加的堆放在一起时，在重力的作用下，上层出雏筐和下层出雏筐之间容易紧密的扣合在一起，目前与机器人配合使用的夹具只能完成简单的夹起与放下的动作，当上层出雏筐被夹起时，下层出雏筐容易被带起，下层出雏筐被带起后会有掉落的风险，无法保证内部种蛋的安全，而目前的夹具无法避免下层出雏筐被带起的现象，因此，无法应用于出雏筐的拆码垛。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种用于拆码垛的机器人夹具及其工作方法，该夹具在夹起物件时能够使被夹起的物件与其下方的物件相分离，避免下方的物件被带起；该工作方法能够代替人工完成出雏筐的拆码垛以及种蛋落盘的工作，节省了人力，提高了工作效率。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：用于拆码垛的机器人夹具，包括：

固定板：固定板为夹具上其它部件的安装载体；

夹筐机构：夹筐机构在固定板的下方并沿固定板的下表面对称设置，夹筐机构的动作部件I沿固定板的下表面移动从而将物件夹起与松开；

分筐机构：分筐机构的动作部件II位于夹筐机构的下方，所述动作部件II通过摆动将被夹起的物件与其下方的物件相分离。

为了达到好的分筐效果，分筐机构优选在夹筐机构的下方与夹筐机构一一对应的设置，或者在固定板的下方沿固定板的下表面的方向对称设置。

进一步的技术方案为：还包括吸盘，吸盘固定连接在所述固定板的下方，吸盘包括沿固定板下表面的方向并列分布的多个吸头。每一个吸头对应出雏筐内的一个种蛋，以完成种蛋落盘的工作。

进一步的技术方案为：所述的吸盘为真空吸盘，吸盘的吸头与真空气路相连通，吸盘与所述固定板之间设置有一层橡胶垫以保证其气密性。真空吸盘成本低廉而且抓取可靠、使用寿命长。

进一步的技术方案为：所述的动作部件I为夹爪，夹爪与夹筐气缸的活塞杆相连接，夹筐气缸的活塞杆伸缩带动夹爪移动，从而实现物件的夹紧和松开。通过气缸来驱动夹爪，结构及原理都十分简单，对于使用者要求较低，同时，气缸动作迅速、反应快，环境适应能力强，易于普及。

进一步的技术方案为：所述夹爪的两侧对称的设置有导向块，导向块随夹爪一起移动，导向块用于矫正物件的位置。夹爪以及导向块固定到一块板上，然后通过螺栓连接到夹筐气缸的活塞杆上，夹筐气缸的活塞杆伸缩时带动夹爪及导向块同时运动，在出雏筐的位置不够准确时，导向块可以对出雏筐的位置作出矫正。

进一步的技术方案为：所述导向块的棱边处均为斜角过渡。将导向块的棱边处做斜角处理，使导向块的边缘处比较薄，便于进入相邻的出雏筐之间的缝隙，使相应的工作正常进行。

进一步的技术方案为：所述的动作部件II通过传动机构与分筐气缸的活塞杆相连接，分筐气缸的活塞杆伸缩并通过传动机构带动动作部件II摆动，动作部件II对被夹起的物件下方的物件施加向下的力使其与被夹起的物件分离。机器人在抓取出雏筐时，最大的问题就是两层出雏筐扣合比较紧密，不易分开，设置分筐机构很好的解决了上述问题。

进一步的技术方案为：所述的传动机构为连杆机构，分筐气缸的活塞杆的伸缩运动通过连杆机构转化为动作部件的摆动。

第一连杆、第二连杆、第三连杆以及分筐气缸的活塞杆构成了一个四杆机构，第一连杆竖直布置，第一连杆的顶端固定连接在固定板上，第一连杆的底端通过转轴连接到第二连杆的中部；第二连杆一端连接活动部件，第二连杆另一端通过转轴连接到分筐气缸的活塞杆的末端；第三连杆一端固定连接在分筐气缸的缸体上，第三连杆的另一端通过转轴连接在第一连杆的中部。

分筐气缸的活塞杆伸缩会驱动第二连杆绕其中部的转轴摆动，分筐气缸的活塞杆伸出时，驱动第二连杆带动活动部件向上方摆动；分筐气缸的活塞杆回缩时，驱动第二连杆带动活动部件向下方摆动，实现上层出雏筐与下层出雏筐的分离。

从实际使用的角度以及结构紧凑性的角度考虑，进一步的技术方案为：所述的夹筐机构和分筐机构均位于固定板的两端。

本发明解决其技术问题的技术方案还包括：用于拆码垛的机器人夹具的工作方法，包括以下步骤：

步骤1)：将固定板安装到工业机器人的末端轴上，工业机器人带动夹具运动；

步骤2)：夹具运动到放置种蛋的位置，接通吸盘的真空气路，吸盘将种蛋吸在其吸头上；

步骤3)：夹具运动到需要拆垛的出雏筐的位置，夹筐机构的动作部件I将上层出雏筐夹住；

步骤4)分筐机构的动作部件II向下摆动，动作部件II接触到上层出雏筐下方的下层出雏筐，并给其一个向下的作用力，使下层出雏筐与上层出雏筐分离；

步骤5)：机器人带动夹具及上层出雏筐继续提升，动作部件II继续向下摆动，使上层出雏筐和下层出雏筐完全分开；

步骤6)：工业机器人带动夹具连同种蛋和上层出雏筐一起运动到码垛的位置，夹筐机构的动作部件I将上层出雏筐松开，完成码垛工作；

步骤7)：关闭真空气路，吸盘上的种蛋落到所述上层出雏筐中，完成种蛋落盘。

本发明的有益效果是：

1、设置了分筐机构，当上层物件被夹起时，分筐机构的活动部件会对下层物件施加一个向下的力，避免下层物件被带起，从而避免了下层物件被带起导致的掉落和散乱等问题，提高工作效率；

2、设置吸盘，吸盘上设置多个吸头，每一个吸头对应一个种蛋，吸盘完成种蛋的吸取和落盘，进一步节省了人力，提高了工作效率；

3、代替人工完成出雏筐的拆码垛以及种蛋落盘的工作，节省了人力，提高了工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的立体结构示意图；

图2为出雏筐拆垛过程中，上下两层出雏筐分离之前，本发明的夹具与出雏筐的位置关系图；

图3为出雏筐拆垛过程中，上下两层出雏筐分离过程中，本发明的夹具与出雏筐的位置关系图；

图4为出雏筐拆垛过程中，上下两层出雏筐分离之后，本发明的夹具与出雏筐的位置关系图。

图中：1固定板，2吸盘，21吸头，3夹筐机构，4分筐机构，41分筐气缸，42传动机构，43尼龙轮，5夹钳件，6导向块，7夹爪，8上层出雏筐，9下层出雏筐。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示。用于拆码垛的机器人夹具，包括固定板1、吸盘2、夹筐机构3、分筐机构4和夹钳件5。

固定板1是整个夹具的主体，作为其他部件的安装载体，起到支撑的作用，通过螺栓连接到机器人末端轴上。

吸盘2是针对该夹具需要完成提取种蛋的工作设计的，吸盘2固定连接在所述固定板1的下方，整个吸盘2包括多个吸头21，吸头21沿固定板1下表面的方向并列分布，每个吸头21对应一个种蛋，整个吸盘2通过八个夹钳件5与固定板1夹到一起。所述的吸盘2为真空吸盘，吸盘2的吸头21与真空气路相连通，吸盘2与所述固定板1之间设置有一层橡胶垫以保证其气密性。

夹筐机构3通过螺栓对称的固定在固定板1的两端，每一端的夹筐机构3包括夹筐气缸、夹爪7以及导向块6，夹爪7以及导向块6固定到一块板上，然后通过螺栓连接到夹筐气缸的活塞杆上。夹筐气缸的活塞杆伸缩时带动夹爪7及导向块6同时运动，左右两端夹筐机构3的气缸推出时，夹爪7将出雏筐夹住，收回时，将出雏筐松开。导向块6各棱边作较大的斜角处理，在出雏筐位置没有那么准确的情况下，导向块6可以对出雏筐的位置做出矫正。

分筐机构4也对称的固定在固定板1的两端，每一端的分筐机构4包括分筐气缸41、传动机构42和动作部件II，传动机构42一端与分筐气缸41的活塞杆相连接，传动机构42的另一端与动作部件II相连接，分筐气缸41的活塞杆伸缩并通过传动机构42带动动作部件II活动。

所述的传动机构42为一组四杆机构，所述的动作部件II为尼龙轮43，分筐气缸41通过这组四杆机构将活塞杆的伸缩运动转变为尼龙轮43的摆动。

第一连杆、第二连杆、第三连杆以及分筐气缸41的活塞杆构成了一组四杆机构，第一连杆竖直布置，第一连杆的顶端固定连接在固定板1上，第一连杆的底端通过转轴连接到第二连杆的中部；第二连杆一端连接尼龙轮43，第二连杆另一端通过转轴连接到分筐气缸41的活塞杆的末端；第三连杆一端固定连接在分筐气缸41的缸体上，第三连杆的另一端通过转轴连接在第一连杆的中部。

分筐气缸41的活塞杆伸缩会驱动第二连杆绕其中部的转轴摆动，分筐气缸41的活塞杆伸出时，驱动第二连杆带动尼龙轮43向上方摆动；分筐气缸41的活塞杆回缩时，驱动第二连杆带动尼龙轮43向下方摆动，实现上层出雏筐8与下层出雏筐9的分离。

本实施例的工作方法：

该夹具要完成的核心工作是配合工业机器人的运动完成种蛋的落盘以及出雏筐的拆码垛。种蛋的提取通过吸盘2完成，吸盘2与真空气路连接，通过控制真空气路的通与断就对应种蛋的吸与放。出雏筐的抓取是通过夹具左右两端的夹筐机构3实现的，夹筐气缸推出与收回对应出雏筐的夹紧与松开。

机器人在抓取出雏筐时，最大的问题就是两层出雏筐扣合比较紧密，不易分开。为此，相对于传统拆码垛机器人的夹具，该夹具增加了左右两组分筐机构4。

如图2,上层出雏筐8和下层出雏筐9代表摞在一起的上下两层出雏筐，上层出雏筐8被夹走的同时，要求下层出雏筐9不能被带起。夹具运动到上层出雏筐8的位置后，左右夹筐机构3的气缸推出，将上层出雏筐8夹住，此时吸盘2的吸头21上吸有种蛋。然后，机器人带动夹具及上层出雏筐8向上运动，同时，左右分筐机构4的分筐气缸41活塞杆逐渐收回。分筐气缸41的活塞杆收回时带动尼龙轮43向下摆动，尼龙轮43碰到下层出雏筐9时，尼龙轮43给其一个向下的作用力，使其与上层出雏筐8分离。

如图3，表示上层出雏筐8和下层出雏筐9分开一定距离，尼龙轮43与下层出雏筐9接触并将其向下压，对其有一个向下的作用力。然后，机器人带动夹具及上层出雏筐8继续提升，尼龙轮继续向下摆动，直到图4所示的状态，上层出雏筐8和下层出雏筐9完全分开。

然后，夹具连同上层出雏筐8一起运动到码垛的位置，夹筐机构3的夹筐气缸收回，将出雏筐松开，完成出雏筐的码垛工作。在机器人运动到码垛位置的过程中，将真空气路关闭，使种蛋与吸盘2分离，落到出雏筐中，实现种蛋落盘。

本发明的夹筐机构不限于本实施例所述形式的夹爪，本实施例中的夹爪从两端将物件夹起，还可以在物件周围设置多个同时运动的夹爪，还可以通过吸盘将物件吸起。

本发明的分筐机构不限于本实施例所述的气缸和四杆机构，还可以采用曲柄摇杆机构、摇块机构等，也可实现活动部件的摆动，从而对下层物件施加向下的力，使其与被夹起的上层物件相分离。

本发明的吸盘与固定板的连接方式不限于通过夹钳件相连接，连接点也不限于实施例所述的八个，本领域技术人员可以根据具体情况选择连接方式，只要能保证吸盘的气密性，保证其工作的可靠性即可。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不是本发明的全部实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

除说明书所述技术特征外，其余技术特征均为本领域技术人员已知技术，为了突出本发明的创新特点，上述技术特征在此不再赘述。

Claims (10)

1.用于拆码垛的机器人夹具，其特征是，包括：

固定板：固定板为夹具上其它部件的安装载体；

夹筐机构：夹筐机构在固定板的下方并沿固定板的下表面对称设置，夹筐机构的动作部件I沿固定板的下表面移动从而将物件夹起与松开；

分筐机构：分筐机构的动作部件II位于夹筐机构的下方，所述动作部件II通过摆动将被夹起的物件与其下方的物件相分离。

2.根据权利要求1所述的用于拆码垛的机器人夹具，其特征是，还包括吸盘，吸盘固定连接在所述固定板的下方，吸盘包括沿固定板下表面的方向并列分布的多个吸头。

3.根据权利要求2所述的用于拆码垛的机器人夹具，其特征是，所述的吸盘为真空吸盘，吸盘的吸头与真空气路相连通，吸盘与所述固定板之间设置有一层橡胶垫以保证其气密性。

4.根据权利要求1所述的用于拆码垛的机器人夹具，其特征是，所述的动作部件I为夹爪，夹爪与夹筐气缸的活塞杆相连接，夹筐气缸的活塞杆伸缩带动夹爪移动，从而实现物件的夹紧和松开。

5.根据权利要求4所述的用于拆码垛的机器人夹具，其特征是，所述夹爪的两侧对称的设置有导向块，导向块随夹爪一起移动，导向块用于矫正物件的位置。

6.根据权利要求5所述的用于拆码垛的机器人夹具，其特征是，所述导向块的棱边处均为斜角过渡。

7.根据权利要求1所述的用于拆码垛的机器人夹具，其特征是，所述的动作部件II通过传动机构与分筐气缸的活塞杆相连接，分筐气缸的活塞杆伸缩并通过传动机构带动动作部件II摆动，动作部件II对被夹起的物件下方的物件施加向下的力使其与被夹起的物件分离。

8.根据权利要求7所述的用于拆码垛的机器人夹具，其特征是，所述的传动机构为连杆机构。

9.根据权利要求1所述的用于拆码垛的机器人夹具，其特征是，所述的夹筐机构和分筐机构均位于固定板的两端。

10.一种如权利要求3所述的用于拆码垛的机器人夹具的工作方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤1)：将固定板安装到工业机器人的末端轴上，工业机器人带动夹具运动；

步骤2)：夹具运动到放置种蛋的位置，接通吸盘的真空气路，吸盘将种蛋吸在其吸头上；

步骤3)：夹具运动到需要拆垛的出雏筐的位置，夹筐机构的动作部件I将上层出雏筐夹住；

步骤4)分筐机构的动作部件II向下摆动，动作部件II接触到上层出雏筐下方的下层出雏筐，并给其一个向下的作用力，使下层出雏筐与上层出雏筐分离；

步骤5)：机器人带动夹具及上层出雏筐继续提升，动作部件II继续向下摆动，使上层出雏筐和下层出雏筐完全分开；

步骤6)：工业机器人带动夹具连同种蛋和上层出雏筐一起运动到码垛的位置，夹筐机构的动作部件I将上层出雏筐松开，完成码垛工作；

步骤7)：关闭真空气路，吸盘上的种蛋落到所述上层出雏筐中，完成种蛋落盘。