CN105776040B - 一种用于物料的搬运装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于物料的搬运装置，包括操控室、上臂、下臂及底盘座，在底盘座上表面固定有竖直的支撑柱，支撑柱的上端连接有回转支撑座，下臂的下端铰接在回转支撑座上，在上臂的上端连接有自动抓取机构，自动抓取机构包括连接板、真空吸盘及抱爪；连接板与上臂呈相互转动的连接，真空吸盘安装在连接板的下表面，抱爪为两组成对的布置在连接板的两相对边，两组抱爪的上端均与连接板铰接，在连接板上安装有推动液压缸。本发明避免了人工搬卸物料，明显降低了劳动强度，显著提高了工作效率；真空吸盘吸取物料，抱爪对物料进行抱紧，防止在运输的过程中物料掉落，避免了安全事故的发生，提高了操作的安全性，防止物料损坏。

Description

一种用于物料的搬运装置
技术领域
本发明涉及机械臂搬运技术领域，特别涉及一种搬运装置。
背景技术
伴随着机电一体化在各个领域的应用，机械设备的自动控制成分显得越来越重要，由于工作的需要，人们经常受到高温、腐蚀及有毒气体等因素的危害，增加了工人的劳动强度，甚至于危及生命。因此，机械手诞生了，机械手是工业机器人系统中传统的任务执行机构，是机器人的关键部件之一。其中的工业机器手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，它的发展是由于其积极作用正日益为人们所认识：它能部分地代替人工操作；能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传递和装卸；能制作必要的机具进行焊接和装配从而大大改善工人的劳动条件，显著地提高劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。
目前，工业上在物料的装卸过程中，大多都是人工搬卸物料或运输车运输到指定的位置运输车自动卸料后再通过转运车转运到落料位置；人工搬运劳动强度大，时间长，效率低；通过转运车相比纯人工搬卸物料提高了效率，降低了强度，但是工序复杂，成本高，无法一步到位，当转运车输送到落料点后还要通过人工堆放，人工搬卸及堆放的过程中存在的安全隐患比较高。
发明内容
针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种用于物料的搬运装置，它可以避免人工搬卸物料，明显降低劳动强度，提高工作效率，安全性高，装卸可一步到位。
为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种用于物料的搬运装置，包括操控室、上臂、下臂及底盘座，上臂的下端与下臂的上端铰接，上臂上连接有能使上臂撑开或收拢的上液压缸，下臂上连接有能使下臂撑开或收拢的下液压缸，在底盘座上表面固定有竖直的支撑柱，支撑柱的上端通过回转机构连接有回转支撑座，下臂的下端铰接在回转支撑座上，在上臂的上端连接有自动抓取机构，所述自动抓取机构包括连接板、真空吸盘及抱爪；连接板的上表面设置有用于连接上臂且能与上臂呈相互转动的连接件，真空吸盘安装在连接板的下表面，抱爪为两组成对的布置在连接板的两相对边，两组抱爪的上端均与连接板铰接，在连接板上安装有分别驱动两组抱爪作抱紧物料或松开物料动作的推动液压缸。
一般物料是装入软袋(编织袋或布袋等)内，再软袋装入运输车内，当运输车到达指定位置后，将本发明移动到运输车所在位置的一旁，工人可以在操控室内操作上、下液压缸工作分别使上臂、下臂撑开，再控制回转支撑座使下臂摆动，下臂的摆动也带动上臂摆动，从而使上臂连接的自动抓取机构摆动至运输车所载的软袋的上方，工人再控制上、下液压缸的活塞杆回位使上臂和下臂下降一定位置，使自动抓取机构到达抓取点，工人再控制真空吸盘吸取软袋，并控制推动液压缸驱动抱爪抱紧软袋，再控制上臂和下臂撑开，将自动抓取机构升起并离开抓取点，再控制回转支撑座使下臂摆动到落料位置，再使自动抓取机构下降至落料点，并同时控制真空吸盘及抱爪松开软袋，将软袋放置在指定落料点。控制上臂、下臂再运行到前一次抓袋位置,等待再一次抓取，如此循环直至在抓取范围内的软袋抓取完毕,再移动运输车辆,便于其他未覆盖的范围软袋的抓取。抓取软袋或松开软袋可采用手动或自动控制，上臂和下臂在“抓取点-落料点-抓取点”的循环也采用手动方式控制或PLC自动控制。连接板与上臂之间呈相互转动的连接，可根据软袋的放置方向进行调节方向，提高抓取的准确率及成功率，方便操作，本发明避免了人工搬卸软袋，明显降低了劳动强度，显著提高了工作效率及操作的安全性。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：可智能化控制，避免了人工搬卸物料，明显降低了劳动强度，显著提高了工作效率；真空吸盘吸取物料，抱爪对物料进行抱紧，防止在运输的过程中物料掉落，避免了安全事故的发生，提高了操作的安全性；同时，防止物料损坏，物料在搬运的过程中可以采用PLC控制，使该装置更自动化、智能化，搬运效率更高。
附图说明
图1为本发明的结构示意图(未使用状态)。
图2为图1中去掉上、下臂后的俯视图。
图3为图2的左视图。
图4为本发明使用状态下的结构示意图。
图5为本发明中自动抓取机构的结构示意图。
图6为图5的俯视图。
图7为本发明中自动抓取机构抓取或松开软袋的状态示意图。
图8为本发明的使用状态示意图；
图9为本发明中左、右操控部的示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明中的技术方案进一步说明。
如图1－7所示，本发明包括操控室1、上臂2、下臂3及底盘座4，上臂2的下端与下臂3的上端铰接，上臂2上连接有能使上臂2撑开或收拢的上液压缸5，下臂3上连接有能使下臂3撑开或收拢的下液压缸6，在底盘座4上表面固定有竖直的支撑柱7，支撑柱7的上端通过回转机构连接有回转支撑座8，下臂3的下端铰接在回转支撑座8上，在上臂2的上端连接有自动抓取机构，所述自动抓取机构包括连接板9、真空吸盘10及抱爪11；连接板9的上表面设置有用于连接上臂2且能与上臂2呈相互转动的连接件12，真空吸盘10安装在连接板9的下表面，抱爪11为两组成对的布置在连接板9的两相对边，两组抱爪11的上端均与连接板9铰接，在连接板9上安装有分别驱动两组抱爪11作抱紧物料或松开物料动作的推动液压缸13。
如图8所示，一般物料是装入软袋(编织袋或布袋等)内，再将软袋38装入运输车内，当运输车到达指定位置后，将本发明移动到运输车所在位置的一旁，工人可以在操控室1内操作上、下液压缸5、6工作分别使上臂2、下臂3撑开，再控制回转支撑座8使下臂3摆动，下臂3的摆动也带动上臂2摆动，从而使上臂2连接的自动抓取机构摆动至运输车所载的软袋38的上方，工人再控制上、下液压缸5、6的活塞杆回位使上臂2和下臂3下降一定位置，使自动抓取机构到达抓取点，工人再控制真空吸盘10吸取软袋，并控制推动液压缸13驱动抱爪11抱紧软袋，再控制上臂2和下臂3撑开，将自动抓取机构升起并离开抓取点，再控制回转支撑座使下臂摆动到落料位置，再使自动抓取机构下降至落料点，并同时控制真空吸盘10及抱爪11松开软袋，将软袋放置在指定落料点。控制上臂、下臂再运行到前一次抓袋位置,等待再一次抓取，如此循环直至在抓取范围内的软袋抓取完毕,再移动运输车辆,便于其他未覆盖的范围软袋的抓取。抓取软袋或松开软袋可采用手动或自动控制，上臂和下臂在“抓取点-落料点-抓取点”的循环也采用手动方式控制或PLC自动控制。连接板与上臂之间呈相互转动的连接，可根据软袋的放置方向进行调节方向，提高抓取的准确率及成功率，方便操作，本发明避免了人工搬卸软袋，明显降低了劳动强度，显著提高了工作效率及操作的安全性。真空吸盘的吸取软袋的同时再由抱爪11抱紧软袋，保证上臂2和下臂3在摆动的过程中避免软袋掉落，保证了软袋抓取的牢固性。
如图5、6、7所示，所述抱爪11包括抱爪杆14、上条形固定块15、下条形固定块16，其中，抱爪杆14为多根，每根抱爪杆14呈间隔的均匀分布，每根抱爪杆的上部均固定在上条形固定块15上，每根抱爪杆的下部均固定在下条形固定块16上，每根抱爪杆的下端设置有水平弯折部17；两组抱爪的水平弯折部相对。该结构的抱爪结构简单，所需的材料较少， 方便制作，抱爪杆14、上条形固定块15、下条形固定块16一起可以形成网状结构，强度高，不易变形。在抓取软袋后，通过两组抱爪中呈间隔的均匀分布的抱爪杆14对软袋两侧进行限位，抱爪杆14的水平弯折部17对软袋的底部进行支撑，进一步提高了抓取的牢固性。
如图7所示，两组抱爪是这样铰接在连接板9上的：在连接板9的下表面的两端分别设置有支撑块18，在支撑块18上活动的设置有转动轴19，转动轴19的两端均伸出连接板9，在转动轴19的一端固定有前摆块20，在转动轴19的另一端固定有后摆块21，上条形固定块15的一端与前摆块20连接，上条形固定块15的另一端与后摆块21连接，多根抱爪杆14的上端均低于转动轴，防止与转动轴接触发生干涉，多根抱爪杆均位于前摆块20及后摆块21之间。该铰接方式可以使装配方便，可以将抱爪制作成形后通过上条形固定块15与前摆块20和后摆块21连接，就可完美安装，强度高，使用寿命长。
如图5、6、7所示，推动液压缸13安装在连接板9的上表面，在推动液压缸13的下方的连接板上设置有通槽22，推动液压缸13的活塞杆穿过通槽22并从连接板9的下表面伸出，在推动液压缸13的活塞杆的端部铰接有连杆23，连杆23的端部设置有套在转动轴19上的连接套24。实现一组抱爪对应一个驱动的推动液压缸，两个推动液压缸相对称的位于连接件12的两侧，推动液压缸22的活塞杆向下伸出则拉动连杆23推动转动轴19摆动，转动轴19则驱动抱爪向连接板的两边张开(两组抱爪作相向摆动)，作松开的软袋的动作。反之，推动液压缸22的活塞杆复位由连杆23带动转动轴19反向摆动，转动轴19则驱动抱爪向真空吸盘10的靠拢(两组抱爪作相对摆动)，作抱紧的软袋的动作，控制方便，结构紧凑，有利于软袋的抱紧或松开动作。
如图4所示，为了方便上臂及下臂的撑开或收拢，上液压缸5的缸体端部通过安装座25安装在下臂3的中部，上液压缸5的活塞杆顶部连接在上臂2的中部设置的上安装座26上，下液压缸6的缸体端部安装在回转支撑座8上设置的安装基座27上，下液压缸6的活塞杆顶部连接在下臂3的中部设置的下基座28上，下基座28位于安装座25的下方。撑开时，控制上液压缸5及下液压缸6的活塞杆伸出，由上液压缸5的活塞杆对上臂进行受力支撑，下液压缸6的活塞杆对下臂进行受力支撑，从而撑开上、下臂，收拢时，控制上液压缸5及下液压缸6的活塞杆复位，上液压缸5及下液压缸6分别解除对上、下臂的受力支撑，由于上臂、下臂铰接点的关系，从而收拢下臂及下臂，使用方便，支撑强度高，承载量较大。收拢时松开连接件与上臂之间的连接，即可以拆下自动抓取机构。
为了方便在较大范围内进行抓取，便于抓取点-落料点-抓取点的循环，回转支撑座8的回转角度为0-180°，为了便于调整真空吸盘及抱爪的方向，提高抓取的准确度，连接板9的转动角度为0-90°。
如图3、9所示，操控室1安装在底盘座4上并位于支撑柱7的前方，操控室内设置有左操控部29和右操控部30，所述左操控部29包括控制上臂2前进或后退的左操作杆29-1及控制回转机构左右旋转的回转控制杆29-2，所述回转控制杆29-2的中部设置有控制真空吸盘吸/放的控制按钮29-3；所述右操控部30包括控制下臂3前进或后退的右操作杆30－1及控制真空吸盘左右转动的真空吸盘操作杆30-2，所述真空吸盘操作杆30-2上设置有控制推动液压缸作抱紧物料或松开物料动作的控制按钮30-3。
所述吸/放的控制按钮29-3、抱紧物料或松开物料动作的控制按钮30-3均使用点动控制，用于控制真空吸盘和抱爪自动抓取放置物料，所述吸/放的控制按钮29-3、抱紧物料或松开物料动作的控制按钮30-3均采用一键回零式控制。
抓取软袋时，根据软袋的放置方向，操作所述的回转控制杆29-2调整转盘的方向，再通过所述的真空吸盘操作杆30-2调整真空吸盘的方向，达到抓取点；按下真空吸盘的吸/放的控制按钮29-3，真空吸盘吸软袋，按下抱紧物料或松开物料动作的控制按钮30-3抱爪合拢抱紧软袋；当上、下臂自动运行到落料点，按下真空吸盘吸/放的控制按钮29-3，抱紧物料或松开物料动作的控制按钮30-3抱爪松开，放下软袋；最后，上、下臂自动运行返回到抓取点，依次循环。
如图2、3所示，在操控室1一侧的底盘座4上设置有气泵31及上、下臂收拢状态下对下臂进行支撑的支撑架32，支撑架32位于气泵31的前方。支撑架32是为了方便对收拢状态上、下臂的支撑，支撑架32呈L形，支撑架的竖直边是固定在底盘座上，支撑架的水平边作为支撑边，支撑时，由支撑架的水平边对下臂作支撑。
如图1－4所示，为了方便移动，底盘座4底部设置有便于移动的车轮33及驱动车轮的蓄电池34，为了方便支撑本发明，在底盘座4的前后侧均设置有液压支撑腿35。底盘座4采用四个液压支撑腿，在搬动软袋时，起到稳定支撑。
如图1－4所示，支撑柱7的一侧的底盘座4上设置有位于操控室1后方的液压泵36及油箱37，油箱37位于液压泵36的后侧，为了便于散热，保证使用的可靠性，油箱37上设置有散热器(图中未视散热器)。
所述底盘座4根据上述方式布置操控室1、支撑柱7、气泵31、支撑架32、液压泵36及油箱37等部件后，使得布置合理，结构紧凑。
本发明还可以通过PLC自动控制，所述真空吸盘可通过液压马达驱动，所述液压马达通过电磁阀控制，推动液压缸也可由电磁阀控制。其具体操作方式如下：
(1)搬运时，将载有软袋的运输车停在指定的位置后，通过蓄电池驱动车轮运行到运输车所在位置旁停靠，然后通过液压支撑腿进行支撑；
(2)手动操控左操作杆和右操作杆驱动上臂、下臂带动自动抓取机构置于运输车内软袋的上方，达到抓取点，再根据软袋的方向，调整自动抓取机构达到所需的抓取方向；
(3)调整好抓取点后按下真空吸盘的控制按钮，真空吸盘吸软袋，可通过传感器检测真空吸盘是吸取软袋的动作信号，并将检测到的信号传输给PLC控制器，所述PLC控制器将该控制信号发送给电磁阀，由电磁阀控制推动液压缸驱动抱爪合拢，卡住软袋；
(4)同时，PLC控制器控制上臂、下臂自动运行到落料点，按下真空吸盘控制按钮，同时传感器检测到真空吸盘松开物料的动作信号，并将该信号传输给PLC控制器，所述PLC控制器控制电磁阀断开，推动液压缸驱动抱爪张开，放下软袋；
(5)步骤(4)动作完成后，所述PLC控制器控制上臂、下臂自动返回到抓取点，依次循环。
本发明操作简单、抓取方便，避免了人工搬卸物料，明显降低了劳动强度，显著提高了工作效率，由于自动抓取机构可根据软袋的放置方向进行调节方向，抓取准确、成功率高。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种用于物料的搬运装置，包括操控室(1)、上臂(2)、下臂(3)及底盘座(4)，上臂(2)的下端与下臂(3)的上端铰接，上臂(2)上连接有能使上臂(2)撑开或收拢的上液压缸(5)，下臂(3)上连接有能使下臂(3)撑开或收拢的下液压缸(6)，其特征在于：在底盘座(4)上表面固定有竖直的支撑柱(7)，支撑柱(7)的上端通过回转机构连接有回转支撑座(8)，下臂(3)的下端铰接在回转支撑座(8)上，在上臂(2)的上端连接有自动抓取机构，所述自动抓取机构包括连接板(9)、真空吸盘(10)及抱爪(11)；连接板(9)的上表面设置有用于连接上臂(2)且能与上臂(2)呈相互转动的连接件(12)，真空吸盘(10)安装在连接板(9)的下表面，抱爪(11)为两组成对的布置在连接板(9)的两相对边，两组抱爪(11)的上端均与连接板(9)铰接，在连接板(9)上安装有分别驱动两组抱爪(11)作抱紧物料或松开物料动作的推动液压缸(13)；
所述抱爪(11)包括抱爪杆(14)、上条形固定块(15)、下条形固定块(16)，其中，抱爪杆(14)为多根，每根抱爪杆(14)呈间隔的均匀分布，每根抱爪杆的上部均固定在上条形固定块(15)上，每根抱爪杆的下部均固定在下条形固定块(16)上，每根抱爪杆的下端设置有水平弯折部(17)；两组抱爪的水平弯折部相对；
两组抱爪是这样铰接在连接板(9)上的：在连接板(9)的下表面的两端分别设置有支撑块(18)，在支撑块(18)上活动的设置有转动轴(19)，转动轴(19)的两端均伸出连接板(9)，在转动轴(19)的一端固定有前摆块(20)，在转动轴(19)的另一端固定有后摆块(21)，上条形固定块(15)的一端与前摆块(20)连接，上条形固定块(15)的另一端与后摆块(21)连接，多根抱爪杆均位于前摆块(20)及后摆块(21)之间；
推动液压缸(13)安装在连接板(9)的上表面，在推动液压缸(13)的下方的连接板上设置有通槽(22)，推动液压缸(13)的活塞杆穿过通槽(22)并从连接板(9)的下表面伸出，在推动液压缸(13)的活塞杆的端部铰接有连杆(23)，连杆(23)的端部设置有套在转动轴(19)上的连接套(24)；
上液压缸(5)的缸体端部通过安装座(25)安装在下臂(3)的中部，上液压缸(5)的活塞杆顶部连接在上臂(2)的中部设置的上安装座(26)上，下液压缸(6)的缸体端部安装在回转支撑座(8)上设置的安装基座(27)上，下液压缸(6)的活塞杆顶部连接在下臂(3)的中部设置的下基座(28)上，下基座(28)位于安装座(25)的下方；
回转支撑座(8)的回转角度为0-180°，连接板(9)的转动角度为0-90°。
2.如权利要求1所述的用于物料的搬运装置，其特征在于：操控室(1)安装在底盘座(4)上并位于支撑柱(7)的前方，操控室内设置有左操控部(29)和右操控部(30)， 所述左操控部(29)包括控制上臂(2)前进或后退的左操作杆(29-1)及控制回转机构左右旋转的回转控制杆(29-2)，所述回转控制杆(29-2)的中部设置有控制真空吸盘吸/放的控制按钮(29-3)；所述右操控部(30)包括控制下臂(3)前进或后退的右操作杆(30－1)及控制真空吸盘左右转动的真空吸盘操作杆(30-2)，所述真空吸盘操作杆(30-2)上设置有控制推动液压缸作抱紧物料或松开物料动作的控制按钮(30-3)。
3.如权利要求2所述的用于物料的搬运装置，其特征在于：在操控室(1)一侧的底盘座(4)上设置有气泵(31)及上、下臂收拢状态下对下臂进行支撑的支撑架(32)，支撑架(32)位于气泵(31)的前方。
4.如权利要求3所述的用于物料的搬运装置，其特征在于：底盘座(4)底部设置有便于移动的车轮(33)及驱动车轮的蓄电池(34)，在底盘座(4)的前后侧均设置有液压支撑腿(35)。
5.如权利要求2-4任意一项所述的用于物料的搬运装置，其特征在于：支撑柱(7)的一侧的底盘座(4)上设置有位于操控室(1)后方的液压泵(36)及油箱(37)，油箱(37)位于液压泵(36)的后侧，油箱(37)上设置有散热器。
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