CN105945558A - 一种用于卸装集装箱旋锁的夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于卸装集装箱旋锁的夹具，包括夹具本体、旋扭装置和夹持装置；旋扭装置和夹持装置固定安装于夹具本体上；旋扭装置包括伺服电机、传动机构和扭头；伺服电机固定在夹具本体上，并通过传动机构与扭头传动相连；夹持装置包括气缸、夹爪；气缸固定安装于夹具本体上；夹爪为两个，水平设置于扭头正下方，且通过气缸控制开合。本发明利用夹爪进行旋锁抓取，利用扭头进行旋锁的装卸，能够有效进行自动化控制，更加安全、高效。

Description

一种用于卸装集装箱旋锁的夹具

技术领域

本发明涉及一种卸装集装箱旋锁的夹具装置，具体涉及一种搭载于工业机器人上可任意移动的，用于集装箱旋锁卸装的夹具装置。

背景技术

当今世界，随着贸易的不断繁荣，水陆运输都对集装箱有极大的需求，旋锁对于集装箱在运输过程中起着重要的固定作用。但是在卸装集装箱时卸装旋锁（旋锁已做成标准模式，具体原理可参见专利CN200510091010.1），目前都是依靠人工或半自动的设备。随着人力成本的不断上升，这样既成本高昂，对人工的安全也有极大的威胁。随着自动化的不断普及，必须要找到一种自动化设备解放人力。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种能够自动、准确有效地拆装旋锁的夹具装置。

为了达到上述目的，本发明提供了一种用于卸装集装箱旋锁的夹具，包括夹具本体、旋扭装置和夹持装置；旋扭装置和夹持装置固定安装于夹具本体上；旋扭装置包括伺服电机、传动机构和扭头；伺服电机固定在夹具本体上，并通过传动机构与扭头传动相连；夹持装置包括气缸、夹爪；气缸固定安装于夹具本体上；夹爪为两个，水平设置于扭头正下方，且通过气缸控制开合。

其中，夹持装置还包括连接杆、浮动接头；气缸依次通过连接杆和浮动接头与其中一个夹爪传动相连，该夹爪通过逆向传动装置与另一个夹爪传动相连。

逆向传动装置包括齿轮、两个齿条、两根导轨；两根导轨分别固定安装在夹具本体上；齿轮通过轴承固定安装于夹具本体上；两个齿条平行设于齿轮两侧，且分别与齿轮相啮合；夹爪分别安装在对应的齿条上；导轨上分别设有可自由滑动的滑块；齿条与对应的导轨上的滑块固定相连。

上述传动机构具有两种传动方式：一种方式采用的传动机构包括传动轴、轴承、轴套；轴套固定在夹具本体上；传动轴通过轴承安装在轴套上，一端通过联轴器与伺服电机相连，另一端与扭头固定相连。

另一种方式传动机构的传动机构包括两个传动轴、两个轴承、两个轴套、两个锥齿轮；轴套固定在夹具本体上；两个传动轴分别通过对应的轴承固定在对应的轴套上；一个传动轴的一端通过联轴器与伺服电机相连，另一端与对应的锥齿轮固定相连；另一个传动轴的一端与对应的锥齿轮固定相连，另一端与扭头固定相连；两个锥齿轮相啮合。

夹具还包括连接法兰、视觉装置；连接法兰固定在夹具本体一端，夹具通过连接法兰与工业机器人相连；该连接法兰的中心轴与所述扭头的中心轴线同轴或垂直，如针对上述第一种传动机构方式时为垂直，针对上述第二种传动机构方式时为同轴。视觉装置固定安装在夹具本体上，视觉方向与扭头的中心轴线平行，且视觉对准两个夹爪之间。

视觉装置包括视觉相机和空气喷嘴；空气喷嘴的喷嘴对着视觉相机的镜头部位。

两个夹爪上设有光电传感器，可检测夹持旋锁有无。

夹具还包括上部罩壳和下部罩壳；上部罩壳和下部罩壳固定相连形成夹具的壳体，且设于夹具本体外部；伺服电机、气缸位于壳体内；扭头和夹爪位于壳体外部；传动结构一端位于壳体内部，另一端伸出壳体外与扭头相连。

本发明相比现有技术具有以下优点：

1、本发明利用夹爪进行旋锁抓取，利用扭头进行旋锁的装卸，能够有效进行自动化控制，更加安全、高效。

2、同时夹爪通过气缸控制，可动行程大，可以适合抓取多种旋锁。由于夹爪上还设置有的光电传感器，可实时检测两夹爪间有无旋锁，增加一种工业机器人获取夹爪工作位旋锁情况的信息，提高系统对旋锁工作控制的可靠性。

3、扭头通过伺服电机控制，可以任意控制角度，且旋转开锁角度可以调，适合不同旋锁；伺服电机控制旋转可以感应力矩等信息，可以有效避免锈死的旋锁。

4、通过安装法兰将夹具整体安装在工业机器人上，通过对工业机器人的控制，可多姿态卸装锁，可以适应不同位置、不同集装箱的卸装锁工作。

5、同时利用视觉装置，可以精确引导夹具对准集装箱锁孔。

6、另外，本发明将一些传动与连接部件和关键器件均设置上部罩壳和下部罩壳与结局本体形成的壳内部，不仅增加夹具内部组件对尘土雨水等的安全防护，更增加了产品外形的美观。

附图说明

图1为本发明实施例1中夹具的结构示意图；

图2为图1中夹具本体的结构示意图；

图3为图1中旋扭装置的结构示意图；

图4图1中夹持装置的结构示意图；

图5为本发明实施例1中夹具的整体外观图；

图6为本发明实施例2中夹具的结构示意图；

图7为图6中旋扭装置的结构示意图；

图8 为本发明实施例2中夹具的整体外观图。

图中，1--夹具本体I，2-旋扭装置I，2.1-扭头，2.2-传动结构I，2.2.1-传动轴，2.2.2-轴承，2.2.3-轴套，2.3-联轴器，2.4-伺服电机，3-夹持装置，3.1-夹爪1，3.2-夹爪2，3.3-光电传感器，3.4-齿条，3.5-齿轮，3.6-导轨，3.7-连接杆，3.8-浮动接头，3.9-气缸，4-视觉装置，4.1-视觉相机，4.2-空气喷嘴，5-上部罩壳I，6-下部罩壳I，1a-夹具本体II，2a-旋扭装置II，2.2a-传动结构II，2.2a.1-传动轴1，2.2a.2-传动轴2，2.2a.3-轴承，2.2a.4-轴套，2.2a.5-锥齿轮，5a-上部罩壳II，6a-下部罩壳II。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

实施例1

本发明用于卸装集装箱的夹具包括夹具本体I1、旋扭装置I2、夹持装置3、视觉装置4、上部罩壳I 5和下部罩壳I 6。如图1所示，旋锁夹具I包括夹具本体I 1、旋扭装置I 2、夹持装置3、视觉装置 4，所述旋扭装置I 2、夹持装置3、视觉装置 4都装于夹具本体I 1上，视觉装置 4与夹持装置3分别设置于旋扭装置2的左右两侧。如图2所示，夹具本体I 1上设有各种接口用于旋扭装置I 2、夹持装置3、视觉装置4的安装，夹具本体I 1侧面设有连接法兰，连接法兰轴线与旋扭装置I 2的轴线垂直，连接法兰可与机器人末端法兰相连。

如图3所示，所述旋扭装置I 2包括扭头2.1、传动结构2.2、联轴器2.3、伺服电机2.4，传动结构2.2包括有传动轴 2.2.1、轴承 2.2.2、轴套 2.2.3，传动轴2.2.1通过轴承2.2.2固定于轴套2.2.3内可自由转动，轴套2.2.3通过法兰固定安装于夹具本体I 1上，伺服电机2.4亦通过法兰安装于夹具本体I 1上且与传动结构2.2轴线同轴，传动轴2.2.1与伺服电机2.4用联轴器2.3相连。扭头2.1通过螺钉安装于传动轴2.2.1末端，扭头2.1可以根据旋锁情况进行更换。

如图4所示，本发明夹持装置3包括夹爪3.1和3.2、齿条3.4、齿轮3.5、2个导轨3.6、连接杆3.7、浮动接头3.8、气缸3.9。2个导轨3.6上均设有滑块，滑块可沿导轨滑动，2个导轨3.6固定于夹具本体I 1上，齿轮3.5通过轴承固定于夹具本体I 1上可自由转动，齿轮位于2个导轨中间；夹爪3.1和3.2分别安装在对应的齿条3.4上，2个齿条3.4分别安装于对应导轨3.6的滑块上，2个齿条齿面相对且平行，此时2个齿条同时啮合于齿轮3.5上；连接杆3.7一端通过浮动接头3.8与夹爪3.1相连，一端与气缸3.9相连。气缸3.9固定安装于夹具本体I 1上，气缸3.9伸出可带动夹爪3.1张开，同时夹爪3.1依次通过齿条、齿轮、齿条带动夹爪3.2反向运动，这样2个夹爪即为张开。反之气缸缩回可使2个夹爪实现夹紧动作。夹爪3.1、3.2上均装有光电传感器，2个光电传感器形成对射，当有旋锁工件时可阻断对射，当没有旋锁工件时，可对射感应，以检测夹具是否夹持有旋锁。

结合图1、图5，视觉装置4安装于夹具本体I 1上，紧邻于旋扭装置I 2，视觉装置4包括视觉相机4.1和空气喷嘴4.2。视觉相机4.1采用红外成像，其镜头对准夹持旋锁方向（即两个夹爪3.1、3.2的之间），可以对安装旋锁的集装箱锁孔或放置旋锁的置具进行视觉定位，可以引导旋锁夹具所安装的工业机器人对准锁孔。空气喷嘴 4.2，贴合在夹具本体上，对准视觉相机4.1镜头，用于吹去相机镜头的灰尘与其他杂质，保证视觉装置正常工作。

如图5所示，整个夹具都使用上部罩壳I 5、下部罩壳I 6保护起来形成外壳体，旋锁夹具仅有旋扭I 2装置中的传动结构末端和连接在传动结构末端的扭头2.1、视觉装置4的视觉相机4.1镜头、空气喷嘴4.2；夹持装置3的2个夹爪裸露在装置外面，其余设备均在外壳体内部。

实施例2

本实施例中夹具包括夹具本体II1a、旋扭装置II2a、夹持装置3、视觉装置4、上部罩壳I5a和下部罩壳I 6a。夹持装置3、视觉装置4、夹具本体II 1a、上部罩壳5a和下部罩壳6a的位置关系同实施例1。夹持装置3、视觉装置4的结构同实施例。该实施例用于卸装20

20尺集装箱组内部旋锁，机器人需设置在集装箱组内，所以卸装旋锁动作有所不同且内部空间狭小，所以开发了旋锁夹具II，该旋锁夹具II的伺服电机2.4与扭头轴线垂直，下面结合图6~图8对示例2 旋锁夹具II进行描述。

如图6所示，基本原理与旋锁夹具I相同，夹具本体结构和旋扭装置有所不同。夹具本体II 1a的机器人安装法兰的轴线与扭头的轴线同轴，伺服电机2.4轴线与旋扭轴线垂直；夹持装置、旋扭装置、视觉装置都安装在夹具本体II 1a上。

如图7所示，所述旋扭装置II 2a包括传动轴1 2.2a.1，传动轴2 2.2a.2，2个轴承2.2a.3，2个轴套 2.2a.4，2个锥齿轮 2.2a.5，伺服电机2.4和扭头2.1。传动轴1 2.2a.1通过轴承2.2a.3安装于轴套2.2a.4内并可自由转动，传动轴轴端装有锥齿轮 2.2a.5；传动轴2 2.2a.2同样通过轴承2.2a.3安装于轴套2.2a.4内并可自由转动，轴端装有锥齿轮；2个轴套通过法兰安装于夹具本体II 1a上；2个锥齿轮相互啮合，伺服电机2.4与传动轴1 2.2a.1通过联轴器2.3相联接，扭头2.1安装于传动轴2 2.2a.2轴端，伺服电机2.4转动即可通过传动轴、锥齿轮传动到扭头2.1上，对旋锁锁芯旋扭实现开锁动作，伺服电机2.4与扭头2.1轴线垂直。

如图8所示，旋锁夹具II同样使用上部罩壳5a、下部罩壳 6a保护起来，旋锁夹具II与旋锁夹具I一样仅有部分结构裸露在外部，这样是整个夹具可在户外使用，有一定防尘、防水的防护功能。

Claims (9)

1.一种用于卸装集装箱旋锁的夹具，其特征在于：包括夹具本体、旋扭装置和夹持装置；所述旋扭装置和夹持装置固定安装于所述夹具本体上；所述旋扭装置包括伺服电机、传动机构和扭头；所述伺服电机固定在所述夹具本体上，并通过传动机构与扭头传动相连；所述夹持装置包括气缸、夹爪；所述气缸固定安装于所述夹具本体上；所述夹爪为两个，水平设置于所述扭头正下方，且通过所述气缸控制开合。

2.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于：所述夹持装置还包括连接杆、浮动接头；所述气缸依次通过连接杆和浮动接头与其中一个夹爪传动相连，该夹爪通过逆向传动装置与另一个夹爪传动相连。

3.根据权利要求2所述的夹具，其特征在于：所述逆向传动装置包括齿轮、两个齿条、两根导轨；所述导轨固定安装在所述夹具本体上；所述齿轮通过轴承固定安装于所述夹具本体上；两个齿条平行设于所述齿轮两侧，且分别与所述齿轮相啮合；所述夹爪分别安装在对应的齿条上；所述导轨上分别设有可自由滑动的滑块；所述齿条与对应的导轨上的滑块固定相连。

4.根据权利要求3所述的夹具，其特征在于：所述传动机构包括传动轴、轴承、轴套；所述轴套固定在所述夹具本体上；所述传动轴通过所述轴承安装在轴套上，一端通过联轴器与所述伺服电机相连，另一端与所述扭头固定相连。

5.根据权利要求3所述的夹具，其特征在于：所述传动机构包括两个传动轴、两个轴承、两个轴套、两个锥齿轮；所述轴套固定在所述夹具本体上；所述两个传动轴分别通过对应的轴承固定在对应的轴套上；一个传动轴的一端通过联轴器与所述伺服电机相连，另一端与对应的锥齿轮固定相连；另一个传动轴的一端与对应的锥齿轮固定相连，另一端与所述扭头固定相连；所述两个锥齿轮相啮合。

6.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于：所述夹具还包括连接法兰、视觉装置；所述连接法兰固定在所述夹具本体一端，所述夹具通过所述连接法兰与工业机器人相连；所述连接法兰，其中心轴与所述扭头的中心轴线同轴或垂直；所述视觉装置固定安装在所述夹具本体上，视觉方向与所述扭头的中心轴线平行，且视觉对准两个夹爪之间。

7.根据权利要求6所述的夹具，其特征在于：所述视觉装置包括视觉相机和空气喷嘴；所述空气喷嘴的喷嘴对着所述视觉相机的镜头部位。

8.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于：所述两个夹爪上设有光电传感器。

9.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于：所述夹具还包括上部罩壳和下部罩壳；所述上部罩壳和下部罩壳固定相连形成所述夹具的壳体，且设于所述夹具本体外部；所述伺服电机、气缸位于所述壳体内；所述扭头和夹爪位于所述壳体外部；所述传动结构一端位于所述壳体内部，另一端伸出所述壳体外与所述扭头相连。