CN105835079A - 一种码垛机械手 - Google Patents

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袁庆丹
董嘉键
姚伟良
孙玉洁
林佩思
黄炀臻
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    • B65G61/00—Use of pick-up or transfer devices or of manipulators for stacking or de-stacking articles not otherwise provided for

Abstract

本发明公开了一种码垛机械手，包括安装支座和连接于安装支座下部的横臂，所述横臂的两端分别连接有相互平行设置的第一夹板架和第二夹板架，所述第一夹板架上铰接连接有第一夹板，所述第二夹板架上连接有第二夹板；所述第一夹板架上设有第一气缸，该第一气缸的顶杆与第一连杆机构的第一端铰接，所述第一夹板与第一连杆机构的第二端铰接；所述第二夹板上设有第二气缸，所述第二夹板的下部还铰接连接有固定爪，所述第二气缸的顶杆与第二连杆机构的第一端铰接，所述固定爪与第二连杆机构的第二端铰接。本发明提供的一种码垛机械手，通过连杆机构实现对夹板的控制，同时，通过丝杠结构实现对机械手跨距的预调，同时具有二次夹紧功能，适用于多种场合，可靠性高。

Description

一种码垛机械手
技术领域
本发明涉及搬运机械，具体涉及一种码垛机械手。
背景技术
工业生产中，在生产线上对货物的搬运、在包装业和仓储行业中都需要使用码垛机械，如果采用人工码垛，则需要更多的人力成本，且因为工作场地的大小限制，使用人工码垛很不方便。码垛机械手适应于化工、饮料、食品、啤酒、塑料等自动生产企业；能够很好地应用于对各种纸箱、袋装、罐装、啤酒箱等各种形状的包装。
传统机械手存在着下列缺陷：1.机械手臂结构长度的调节会产生冲击和抖动；2.动力元件的活塞杆环端部发生开裂现象；3.机械手的夹持部位活动端发生跑偏；4.智能识别被夹取物体的方位及货物种类的能力不足。
发明内容
为克服现有技术的不足及存在的问题，本发明提供一种码垛机械手。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种码垛机械手，包括安装支座和连接于安装支座下部的横臂，其特征在于，
所述横臂的两端分别连接有相互平行设置的第一夹板架和第二夹板架，所述第一夹板架上铰接连接有第一夹板，所述第二夹板架上连接有第二夹板；
所述第一夹板架上设有第一气缸，该第一气缸的顶杆与第一连杆机构的第一端铰接，所述第一夹板与第一连杆机构的第二端铰接；
所述第二夹板上设有第二气缸，所述第二夹板的下部还铰接连接有固定爪，所述第二气缸的顶杆与第二连杆机构的第一端铰接，所述固定爪与第二连杆机构的第二端铰接。
所述横臂包括并列设置的第一横臂和第二横臂，所述第一横臂和第二横臂上分别连接有第一导轨和第二导轨，所述第二夹板架上设有与第一导轨和第二导轨相配合的滑槽，所述第一导轨和第二导轨卡装于滑槽内。
所述第二夹板架上设有丝杠螺孔，该丝杠螺孔内套装有丝杠，所述安装支座底部设有通孔，所述丝杠的端部活动套装于通孔内。
所述第一夹板上设有加强杆，该加强杆与第一连杆机构铰接连接。
所述安装支座底部设有用于活动卡装丝杠端部的通孔。
第一夹板架上连接有用于缓冲第一夹板和第一连杆机构的回程冲击的缓冲装置。
所述安装支座底部设有用于采集货物图像的摄像头和用于测距的超声波传感器。
所述安装支座顶部连接有法兰盘，该法兰盘上设有螺纹孔。
所述固定爪上设有若干朝向第一夹板架弯曲的爪部。
所述第一夹板和第二夹板的相对面上均连接有防滑贴片。
本码垛机械手在结构采用第一夹板的夹紧和第二夹板的固定爪转动实现结构方面的优化，通过丝杠调节预设的夹持宽度，同时通过横臂上的导轨装置减小了夹板的运动阻力，适用于各种宽度的货物的码垛工作。加强杆以及横臂上的导轨结构使得机械手的结构更加稳定，减小了机械手的震动。通过固定爪的二次夹紧实现对货物的进一步固定，增加了机械运动的可靠性。本发明有效提高了生产效率、降低了人工劳动强度，且适用于各种码垛机械，结构简单，可靠性高。
附图说明
图1为本发明码垛机械手立体结构示意图。
图2为本发明码垛机械手第一夹板方向结构示意图。
图3为本发明码垛机械手第二夹板方向结构示意图。
图中标号所示为：10-安装支座，11-通孔，12-超声波传感器，13-摄像头，14-法兰盘，15-防滑贴片，20-横臂，21-第一横臂，22-第二横臂，23-第一导轨，24-第二导轨，30-第一夹板架，31-第一连杆机构，32-第一气缸，33-第二气缸，34-第二连杆机构，35-缓冲装置，40-第一夹板，41-加强杆，50-第二夹板架，51-滑槽，52-丝杠螺孔，53-丝杠，60-第二夹板，61-固定爪，62-爪部。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图对本发明作进一步的描述。
如图1至图3所示，一种码垛机械手，包括安装支座10和连接于安装支座10下部的横臂20，横臂20的两端分别连接有相互平行设置的第一夹板架30和第二夹板架50，第一夹板架30上铰接连接有第一夹板40，第二夹板架50上连接有第二夹板60；第一夹板架30上设有第一气缸32，该第一气缸32的顶杆与第一连杆机构31的第一端铰接，第一夹板40与第一连杆机构31的第二端铰接；第二夹板60上设有第二气缸33，第二夹板60的下部还铰接连接有固定爪61，第二气缸33的顶杆与第二连杆机构34的第一端铰接，固定爪61与第二连杆机构34的第二端铰接。横臂20包括并列设置的第一横臂21和第二横臂22，第一横臂21和第二横臂22上分别连接有第一导轨23和第二导轨24，第二夹板架50上设有与第一导轨23和第二导轨24相配合的滑槽51，第一导轨23和第二导轨24卡装于滑槽51内。第二夹板架50上设有丝杠螺孔52，该丝杠螺孔52内套装有丝杠53，安装支座10底部设有通孔11，丝杠53的端部活动套装于通孔11内。第一夹板40上设有加强杆41，该加强杆41与第一连杆机构31铰接连接。安装支座10底部设有用于活动卡装丝杠53端部的通孔11。第一夹板架30上连接有用于缓冲第一夹板40和第一连杆机构31的回程冲击的缓冲装置35。安装支座10底部设有用于采集货物图像的摄像头13和用于测距的超声波传感器12。安装支座10顶部连接有法兰盘14，该法兰盘14上设有螺纹孔。固定爪61上设有若干朝向第一夹板架30弯曲的爪部。第一夹板40和第二夹板60的相对面上均连接有防滑贴片15。
本发明提供了一种码垛机械手，机械手的主体结构由安装支座10和安装于安装支座10上的横臂20及横臂上的第一夹板40和第二夹板60组成，安装支座10通过螺栓连接与横臂20安装固定，横臂20包括两平行设置的第一横臂21和第二横臂22，第一横臂21和第二横臂22起到对夹板的支撑作用。
横臂20的两端分别设有第一夹板架30和第二夹板架50，第一夹板架30通过螺栓连接与横臂20固定，在第一夹板架30上通过铰接连接有第一夹板40，第一夹板40可相对于第一夹板架30转动，同时，在第一夹板40上铰接连接有第一连杆机构31，第一连杆机构31在第一气缸30的顶杆的推动下，实现第一连杆机构31的往复运动，同时，第一连杆机构31可带动第一夹板40做转动，以实现第一夹板40的夹紧和放松动作。
横臂20的另一端连接有第二夹板架50，第二夹板架50上设有滑槽51，同时，横臂20即第一横臂21和第二横臂22上设有第一导轨23和第二导轨24，滑槽51与导轨的配合使得第二夹板架50可在横臂20上滑动，同时，第二夹板架50可通过丝杠机构实现其位置的定量调节。
具体地，第二夹板架50上设有丝杠螺孔52，丝杠53可在丝杠螺孔52内部进行回转实现丝杠53与第二夹板架50的相对运功，同时，丝杠53的一端卡装在安装支座10的底部的通孔11内部，实现了丝杠53在通孔11内部的回转，更进一步地，通孔11内部可设有滚动轴承，实现对丝杠53回转内部承接。
同时，第二夹板架50通过铰接连接有固定爪61，固定爪61可相对于第二夹板架50转动，在第二夹板架50上设有第二气缸33，第二气缸33的顶杆与第二连杆机构34的端部连接，同时第二连杆机构34与固定爪61连接，实现固定爪61在顶杆即第二气缸33的驱动下实现收紧和放松动作。
固定爪61上设有多个爪部62，实现对货物的定位和夹紧。爪部62的弯曲方向朝向第一夹板架30，实现与第一夹板40的配合夹紧货物。
更进一步地，第一夹板40上设有加强杆41，加强杆41可起到对第一夹板40的加固作用，同时，第一夹板40与第一连杆机构31的连接部通过第一连杆机构31连接，这就更增强了整体结构的稳固性，也有利于减小振动。
更进一步地，缓冲装置35通过螺栓连接固定于第一夹板架30上，第一夹板架30通过弹簧端与第一夹板40、第一连杆机构31抵接，能够有效地起到对第一夹板40和第一连杆机构31限位作用，同时可以缓冲第一夹板40和第一连杆机构31的回程冲击，有利于减小振动和提高使用寿命。
更进一步地，安装支座10底部设有用于测距的超声波传感器12和用于采集货物图像的摄像头13。超声波传感器12和摄像头13能够在外部的计算机控制下，实现对机械手码垛过程的智能控制，同时，也可实现对机械手的反馈调节控制。
在安装支座10顶部连接有法兰盘14，该法兰盘14上设有螺纹孔，法兰盘14能够便于机械手与外部的固定支座的安装。
在第一夹板40和第二夹板60的相对面上均连接有防滑贴片15，防滑贴片15能够有效帮助第一夹板40和第二夹板60对货物的摩擦贴合。
进一步地，可在加强杆41处设置缓冲装置，起到对放置货物过程的回缩缓冲的作用。
本发明的工作过称为：
(1)夹持货物的运动过程
当货物在生产线上输送时，机械手手的摄像头13就开始识别货物，机械手在外部控制装置的驱动下以快速的动作移动到货物合适位置的正上方，然后通过超声波传感器12不断读取机械手与货物的距离，并调整合适的夹持距离。移动到合适的夹持距离时，第一气缸32开始动作，压缩空气充满气缸的右腔，左腔回气，则带动第一连杆机构31使第一夹板40和加强杆41一起压缩摆角动作，第一夹板40把货物推到第二夹板60使得货物与夹板面与面接触，实现夹持功能。当第一气缸32的顶杆达到一定的行程后，机械手通过机器人开始提起货物到一定的高度后，机械手开始二次夹紧功能，第二气缸33开始动作，压缩空气充满气缸的上腔，下腔回气，则带动第二连杆机构34使固定爪61做出摆动动作，实现与货物二次夹紧的功能。然后机械手执行搬运的动作。
(2)放置货物的运动过程
当机械手夹持着货物移动到所需放置的地方时，第二气缸33开始动作，压缩空气充满气缸的下腔，上腔回气，则带动第二连杆机构34使固定爪61做出回缩摆动动作，取消二次夹紧的功能，机器人并以低速降低货物放置的高度。到达合适的放置高度时，第一气缸32开始动作，压缩空气充满气缸的左腔，右腔回气，则带动第一连杆机构31使第一夹板40和加强杆41一起回缩摆角动作，当第一气缸32的顶杆达到一定的行程时，实现放置货物的功能，进一步地，缓冲装置起到对加强杆41回缩缓冲的作用，同时可以防止加强杆41与机械手其余部分的碰撞。机械手继续执行下一搬运工序。
(3)调节预设夹持宽度的过程
当机械手需要夹持不同规格的货物时，可根据货物的宽度，用伺服电机带动丝杠53调节合适的宽度。机械手的右夹持部分(包括第二气缸33、第二连杆机构34、第二夹板架50、固定爪61)是根据丝杠53的螺旋方向不同，从而实现机械手夹持部分之间的宽度增大与缩小。当调节宽度时，不需要拆卸机械手的任何部件就可以调节机械手的预设夹持宽度。
本发明提供的一种码垛机械手，全部控制可通过气缸完成,操作非常简单,通用性强。在结构上采用第一夹板的夹紧和第二夹板的固定爪转动实现结构方面的优化，有效地对货物进行搬运。本码垛机械手通过丝杠调节预设的夹持宽度，同时通过横臂上的导轨装置减小了夹板架的运动阻力，方便对机械手实现夹持距离的调节，适用于各种规格的货物。加强杆以及横臂上的导轨结构使得机械手的结构更加稳定，同时通过缓冲装置对第一夹板和第一连杆机构的回程运动缓冲，减小了机械手的抖动。而且通过固定爪的二次夹紧实现对货物的进一步固定，增加了机械运动的可靠性，有效提高了生产效率、降低了人工劳动强度，结构简单，可靠性高，能够很好地适用于各种码垛机械。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，在不脱离本发明构思的前提下，只是对本发明作出直接的置换或等同的替换，均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种码垛机械手，包括安装支座(10)和连接于安装支座(10)
下部的横臂(20)，其特征在于，
所述横臂(20)的两端分别连接有相互平行设置的第一夹板架(30)和第二夹板架(50)，所述第一夹板架(30)上铰接连接有第一夹板(40)，所述第二夹板架(50)上连接有第二夹板(60)；
所述第一夹板架(30)上设有第一气缸(32)，该第一气缸(32)的顶杆与第一连杆机构(31)的第一端铰接，所述第一夹板(40)与第一连杆机构(31)的第二端铰接；
所述第二夹板(60)上设有第二气缸(33)，所述第二夹板(60)的下部还铰接连接有固定爪(61)，所述第二气缸(33)的顶杆与第二连杆机构(34)的第一端铰接，所述固定爪(61)与第二连杆机构(34)的第二端铰接。
2.根据权利要求1所述的码垛机械手，其特征在于，所述横臂(20)包括并列设置的第一横臂(21)和第二横臂(22)，所述第一横臂(21)和第二横臂(22)上分别连接有第一导轨(23)和第二导轨(24)，所述第二夹板架(50)上设有与第一导轨(23)和第二导轨(24)相配合的滑槽(51)，所述第一导轨(23)和第二导轨(24)卡装于滑槽(51)内。
3.根据权利要求2所述的码垛机械手，其特征在于，所述第二夹板架(50)上设有丝杠螺孔(52)，该丝杠螺孔(52)内套装有丝杠(53)，所述安装支座(10)底部设有通孔(11)，所述丝杠(53)的端部活动套装于通孔(11)内。
4.根据权利要求3所述的码垛机械手，其特征在于，所述第一夹板(40)上设有加强杆(41)，该加强杆(41)与第一连杆机构(31)铰接连接。
5.根据权利要求4所述的码垛机械手，其特征在于，所述安装支座(10)底部设有用于活动卡装丝杠(53)端部的通孔(11)。
6.根据权利要求5所述的码垛机械手，其特征在于，所述第一夹板架(30)上连接有用于缓冲第一夹板(40)和第一连杆机构(31)的回程冲击的缓冲装置(35)。
7.根据权利要求6所述的码垛机械手，其特征在于，所述安装支座(10)底部设有用于测距的超声波传感器(12)和用于采集货物图像的摄像头(13)。
8.根据权利要求7所述的码垛机械手，其特征在于，所述安装支座(10)顶部连接有法兰盘(14)，该法兰盘(14)上设有螺纹孔。
9.根据权利要求8所述的码垛机械手，其特征在于，所述固定爪(61)上设有若干朝向第一夹板架(30)弯曲的爪部。
10.根据权利要求9所述的码垛机械手，其特征在于，所述第一夹板(40)和第二夹板(60)的相对面上均连接有防滑贴片(15)。
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