CN106078780B - 一种适应多砖型的码砖机器人新型手爪 - Google Patents

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    • B25J15/02Gripping heads and other end effectors servo-actuated
    • B25J15/0253Gripping heads and other end effectors servo-actuated comprising parallel grippers
    • B25J15/026Gripping heads and other end effectors servo-actuated comprising parallel grippers actuated by gears

Abstract

本发明公开了一种适应多砖型的码砖机器人新型手爪,它包括基体,在所述的基体的底面上沿左右两侧固定有两根平行设置的基板导轨,在两根所述的基板导轨的中间分别固定有一个固定手爪连接块,在每一个所述的固定手爪连接块两侧的基板导轨上分别滑动连接有一个基板滑块,在每一个基板滑块以及固定手爪连接块上分别固定有一个手爪连接板,在每两个左右相对设置的手爪连接板上分别连接有一个手指组件,本发明包括三个抓砖手指,并通过伺服电机驱动齿轮齿条传动调节手指间距,调节精度高,且可在码砖过程中使用不同数量的手指,很好地满足多种夹砖和码砖位置要求。

Description

一种适应多砖型的码砖机器人新型手爪
技术领域
[0001] 本发明涉及机器人码垛装备领域,特别涉及一种能适应多砖型的用于码砖机器人 的手爪。
背景技术
[0002] 随着我国经济的不断发展,人工劳动力成本高、效率低的缺点日益突出,因此在工 业生产中对自动化设备有着迫切需求。机器人作为现代工业自动化的重要产品,已经广泛 地应用于焊接、码垛、喷涂等领域。
[0003] 在机器人码垛领域中,砖的自动码放有着广阔的市场前景,在机器人码砖设备中, 机器人末端夹砖装置是关键部分之一。目前,码垛机器人手爪已经存在相关技术,中国专利 号2〇1210103〇54.1提供了一种码砖机器人夹手,能够在不移动砖的前提下夹取砖,安全方 便,但该夹手的两端夹板相互平行,无法夹取带有楔角的砖;中国专利号201520071185.5提 供了一种柔性夹砖的码砖装置,可以适用不同场合的工作环境,但该夹砖装置结构较为复 杂,且每次只能夹取一块砖,无法适用于多块砖同时生产的情况;中国专利号 201520391705.0提供了 一种码砖机械手爪,能将水平放置的单块砖夹取并旋转90度放置, 但该手爪同样采用平行夹板的结构,适用的砖型少,且受手爪长度限制,无法夹取大型号 砖;中国专利号201020106066.6提供了一种静压机上自动移送砖坯的夹砖机械手爪,能同 时夹取多块砖,但该手爪的多个手指结构的间距无法调节,适用的出砖间距和放砖位置单 一,无法适应多样的码放要求。在目前制砖行业中,砖的型号和码放方式多样,现有技术提 供的夹取手爪很难满足,因此有必要提供一种适用多砖型,夹取精度好,效率高的夹砖手 爪。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于克服已有技术的缺点,提供一种夹取精度好,适应多种砖型并 且能完成不同位置抓取和码放的适应多砖型的码砖机器人新型手爪。
[0005] 本发明的一种适应多砖型的码砖机器人新型手爪,它包括基体,在所述的基体的 顶面上固定有用于连接机器人的连接法兰,在所述的基体的底面上沿左右两侧固定有两根 平行设置的基板导轨,在两根所述的基板导轨的中间分别固定有一个固定手爪连接块,在 每一个所述的固定手爪连接块两侧的基板导轨上分别滑动连接有一个基板滑块,在每一个 基板滑块以及固定手爪连接块上分别固定有一个手爪连接板,在每两个左右相对设置的手 爪连接板上分别连接有一个手指组件,每一个手指组件包括固定在两个左右相对设置的手 爪连接板上的缓冲气缸固定板,在所述的基体的底面固定有旋转电机减速器组件,在所述 的旋转电机减速器组件的输出轴上固定有一个齿轮,所述的齿轮位于基体的底面中间,所 述的齿轮与两根平行放置在齿轮左右两侧的齿条啮合组成直线传动装置,其中一根齿条的 内端位于基体的底面的中间并且外端位于基体的底面的后侧,另一根齿条的内端位于基体 的底面的中间并且外端位于基体的底面的前侧,两个齿条外端分别通过外端固定结构间隔 的固定在位于两侧的两个缓冲气缸固定板上并且两个齿条的内端均滑动的支撑在内端支 撑结构上,所述的内端支撑结构固定在位于中间的缓冲气缸固定板上,每一个齿条的内端 分别与一个为齿条移动提供导向作用的导向组件移动相连,在每一个所述的缓冲气缸固定 板上分别固定有一个缓冲气缸,沿水平方向设置的所述的缓冲气缸的推杆与缓冲气缸连接 板固定相连,所述的缓冲气缸连接板通过第一导轨滑块结构与缓冲气缸固定板滑动相连以 实现手指的伸缩移动,在所述的缓冲气缸连接板上固定有夹砖手指固定板,在所述的夹砖 手指固定板上固定有夹砖气缸,沿水平方向设置的所述的夹砖气缸的推杆与手指活动端固 定相连,所述的缓冲气缸的推杆与夹砖气缸的推杆垂直设置,所述的手指活动端通过第二 导轨滑块结构与夹砖手指固定板滑动相连,一个沿竖直方向设置的右夹板轴穿过右夹板并 且两者转动相连,所述的右夹板轴的顶部与手指活动端转动相连并且在底部固定有右限位 块,在所述的右夹板顶面上方的右夹板轴上固定连接有右定位块,在所述的右定位块内侧 的右夹板顶面上固定有右角度片,所述的右角度片的外侧与右定位块内侧形状相吻合并且 两者贴合设置,所述的右角度片的内侧面与手指活动端下方阶梯形凸台侧面贴合设置,在 与手指活动端相对侧的夹砖手指固定板上沿竖直方向固定有手指固定端,所述的手指固定 端支撑设置在左夹板上,一个左夹板轴沿竖直方向穿过手指固定端和左夹板并与手指固定 端和左夹板转动相连,在所述的左夹板轴露出手指固定端的顶部固定有左定位块,在所述 的左定位块内侧的手指固定端顶面上固定有左角度片,所述的左角度片的外侧与左定位块 内侧形状相吻合并且两者贴合设置,所述的左角度片的内侧与缓冲气缸连接板外壁能够压 紧设置,在所述的左夹板轴的底部固定连接有左限位块,在所述的左限位块的内侧与左夹 板的底部外壁之间的左限位块内壁上以及在所述的右限位块的内侧与右夹板的底部外壁 之间的右限位块内壁上各自通过螺栓与一块弹簧片的中部固定相连,在每一个限位块的两 侧分别螺纹连接有一个调节螺栓,所述的调节螺栓的螺栓头能够顶紧对应设置的弹簧片的 两侧,所述的弹簧片的两侧能够压紧对应设置的左夹板或者右夹板以限制夹板在夹板轴上 的主动旋转,在夹砖气缸的带动下,所述的右夹板与左夹板之间夹紧或者打开以夹取砖或 者松开夹取的砖。
[0006]本发明的有益效果是:1.本发明包括三个抓砖手指,并通过伺服电机驱动齿轮齿 条传动调节手指间距,调节精度高,且可在码砖过程中使用不同数量的手指,很好地满足多 种夹砖和码砖位置要求。2.本发明包括缓冲气缸装置,能提高码砖时的平稳性,通过气缸的 伸张时的缓冲作用,有效地减小了手指打开放砖时砖下落对砖的损坏。3.本发明手指夹板 可,过活动片调节相对角度,结构简单,更换方便,能很好地适应不同角度的砖型。4.本发 明采用模块化的结构设计,手指组件设计成单独模块,可根据实际砖型设计尺寸,能便捷地 进行整个模块的更换和维护。综上,本发明结构简单,夹取精确和效果高,易于维护,适应度 高,可以广泛地应用于机器人码砖领域。
附图说明
[0007]图1为本发明的一种适应多砖型的码砖机器人新型手爪的结构示意图;
[0008]图2为本发明图1所示的手爪的基体仰视示意图;
[0009]图3为本发明图1所示的手爪的手指组件爆炸示意图;
[0010]图4为本发明图1所示的手爪的手指组件爆炸示意图;
[0011]图5为本发明图1所示的手爪的夹砖示意图。
具体实施方式
[0012]下面结合附图,对本发明的具体实施方式进行详细说明。
[0013]如附图所示的本发明的一种适应多砖型的码砖机器人新型手爪,它包括基体2,在 所述的基体2的顶面上固定有用于连接机器人的连接法兰1。在所述的基体2的底面201上沿 左右两侧固定有两根平行设置的基板导轨202,在两根所述的基板导轨202的中间分别固定 有一个固定手爪连接块204,在每一个所述的固定手爪连接块204两侧的基板导轨202上分 别滑动连接有一个基板滑块203,在每一个基板滑块203以及固定手爪连接块204上分别固 定有一个手爪连接板208,在每两个左右相对设置的手爪连接板208上分别连接有一个手指 组件3,每一个手指组件3包括固定在两个左右相对设置的手爪连接板208上的缓冲气缸固 定板301,在所述的基体2的底面固定有旋转电机减速器组件205,在所述的旋转电机减速器 组件205的输出轴上固定有一个齿轮206,所述的齿轮206位于基体2的底面中间,所述的齿 轮206与两根平行放置在齿轮206左右两侧的齿条207啮合组成直线传动装置,其中一根齿 条207的内端位于基体2的底面的中间并且外端位于基体2的底面的后侧,另一根齿条207的 内端位于基体2的底面的中间并且外端位于基体2的底面的前侧,两个齿条207外端分别通 过外端固定结构间隔的固定在位于两侧的两个缓冲气缸固定板301上并且两个齿条207的 内端均滑动的支撑在内端支撑结构上,所述的内端支撑结构固定在位于中间的缓冲气缸固 定板301上。作为本发明的一种实施方式,所述的外端固定结构包括分别设置在前端和后端 的所述的缓冲气缸固定板301的顶面和齿条之间的齿条轴压板214,所述的缓冲气缸固定板 301、齿条以及齿条轴压板214之间通过齿条轴213固定相连。齿条轴213与齿条207和缓冲气 缸固定板301之间的固定可以采用过盈配合连接,当然也可以采用其它外端固定结构。齿条 轴压板214保证齿条207与缓冲气缸固定板301之间留有一定间距。作为本发明的一种实施 方式,所述的内端支撑结构可以包括垂直固定在中间的缓冲气缸固定板301的顶面上的圆 柱销215,在所述的圆柱销215上固定有垫片216,所述的两个齿条的内端滑动的支撑在垫片 216上。垫片216可以保证齿条207内外端高度一致。当然也可以采用其它内端支撑结构。每 一个齿条的内端分别与一个为齿条移动提供导向作用的导向组件移动相连。作为本发明的 一种实施方式,所述的导向组件包括垂直固定在中间的缓冲气缸固定板301顶面上的滚轮 轴209,在所述的滚轮轴209上端转动连接有带有挡边轴承212和轴承211并且滚轮轴209的 下端固定连接有滚轮轴隔套210,所述的滚轮轴隔套210对轴承211的内圈限位,用于支撑轴 承,起预压紧作用,所述的轴承与齿条外侧移动接触,所述的带有挡边轴承212的挡边与齿 条顶面移动接触以防止齿条沿齿轮的轴向移动。
[0014] 在每一个所述的缓冲气缸固定板301上分别固定有一个缓冲气缸302,沿水平方向 设置的所述的缓冲气缸302的推杆与缓冲气缸连接板305固定相连,所述的缓冲气缸连接板 305通过第一导轨滑块结构(缓冲导轨303、缓冲滑块304)与缓冲气缸固定板301滑动相连以 实现手指的伸缩移动,在所述的缓冲气缸连接板305上固定有夹砖手指固定板401,在所述 的夹砖手指固定板401上固定有夹砖气缸402,沿水平方向设置的所述的夹砖气缸402的推 杆与手指活动端407固定相连,所述的缓冲气缸302的推杆与夹砖气缸402的推杆垂直设置, 所述的手指活动端407通过第二导轨滑块结构(夹砖导轨403、夹砖滑块404)与夹砖手指固 定板401滑动相连,一个沿竖直方向设置的右夹板轴410穿过右夹板411并且两者转动相连, 所述的右夹板轴410的顶部与手指活动端407转动相连并且在底部固定有右限位块412-1, 在所述的右夹板411顶面上方的右夹板轴410上固定连接有右定位块408-1,在所述的右定 位块408-1内侧的右夹板411顶面上固定有右角度片409-1,所述的右角度片409-1的外侧与 右定位块408-1内侧形状相吻合并且两者贴合设置,所述的右角度片409-1的内侧面与手指 活动端407下方阶梯形凸台侧面贴合设置,在与手指活动端407相对侧的夹砖手指固定板 401上沿竖直方向固定有手指固定端406,所述的手指固定端406支撑设置在左夹板414上, 一个左夹板轴413沿竖直方向穿过手指固定端406和左夹板414并与手指固定端406和左夹 板414转动相连,在所述的左夹板轴413露出手指固定端406的顶部固定有左定位块408-2, 在所述的左定位块408-2内侧的手指固定端406顶面上固定有左角度片409-2,所述的左角 度片409-2的外侧与左定位块408-2内侧形状相吻合并且两者贴合设置,所述的左角度片 409-2的内侧与缓冲气缸连接板外壁能够压紧设置;当夹取不同角度的砖型时,安装对应角 度的左右角度片,此时左右两定位块与角度片贴合并且带动左右两轴及左右夹板转动,使 左右夹板形成的角度与砖两边角度相匹配。
[0015] 在所述的左夹板轴413的底部固定连接有左限位块412-2,在所述的左限位块412- 2的内侧与左夹板的底部外壁之间的左限位块内壁上以及在所述的右限位块412-1的内侧 与右夹板的底部外壁之间的右限位块内壁上各自通过螺栓与一块弹簧片的中部固定相连, 在每一个限位块的两侧分别螺纹连接有一个调节螺栓,所述的调节螺栓的螺栓头能够顶紧 对应设置的弹簧片的两侧,所述的弹簧片的两侧能够压紧对应设置的左夹板或者右夹板, 通过调节调节螺栓伸出的长度,可以调节弹簧片两端对左右夹板的压紧程度,所述的弹簧 片用以限制夹板在夹板轴的主动旋转,只允许在受到砖面挤压力下的被动旋转,从而增强 手爪的适应性;在所述右角度片409-1、左角度片409-2的导向下改变右夹板、左夹板的角 度,实际实施时根据砖型安装不同角度的角度片;在夹砖气缸402的带动下,所述的右夹板 411与左夹板414之间夹紧或者打开以夹取砖或者松开夹取的砖。
[0016] 优选的在右夹板411和左夹板414内侧通过胶皮连接板415安装有胶皮416,增加夹 砖时摩擦力,提高可靠性。
[0017]优选的在基体2四周安装有正面防护板217和侧面防护板218,可有效地减小灰尘 进入,适应恶劣的工作环境。
[0018]本发明使用时:通过连接法兰1将手爪安装在机器人末端,操作机器人将手爪移动 至砖的正上方,单次最多抓取三块砖5,根据砖型和出砖位置调整手指间距(通过电机驱动 齿轮206旋转,带动齿条207实现两个方向的直线运动,两端手指组件3与齿条固定相连并且 与手爪连接板2〇8固定连接,手爪连接板208与滑块203固定连接,从而实现两端手指带动基 板滑块203在基板导轨2〇2上移动,完成间距的调整),选取合适的角度片409改变右夹板411 和左夹板414之间夹取角度;在抓取前,控制夹砖气缸402松开左右夹板,移动至合适抓取位 置后,控制夹砖气缸402夹紧左右夹板,完成砖的抓取;当砖需要立放时,在放置前,控制缓 冲气缸302为缩回状态,移动至指定放置点后,控制缓冲气缸302进入排气状态,利用砖的重 力自由下落,再控制夹砖气缸402松开左右夹板,完成一次码砖。

Claims (6)

1. 一种适应多砖型的码砖机器人新型手爪,其特征在于:它包括基体,在所述的基体的 顶面上固定有用于连接机器人的连接法兰,在所述的基体的底面上沿左右两侧固定有两根 平行设置的基板导轨,在两根所述的基板导轨的中间分别固定有一个固定手爪连接块,在 每一个所述的固定手爪连接块两侧的基板导轨上分别滑动连接有一个基板滑块,在每一个 基板滑块以及固定手爪连接块上分别固定有一个手爪连接板,在每两个左右相对设置的手 爪连接板上分别连接有一个手指组件,每一个手指组件包括固定在两个左右相对设置的手 爪连接板上的缓冲气缸固定板,在所述的基体的底面固定有旋转电机减速器组件,在所述 的旋转电机减速器组件的输出轴上固定有一个齿轮,所述的齿轮位于基体的底面中间,所 述的齿轮与两根平行放置在齿轮左右两侧的齿条啮合组成直线传动装置,其中一根齿条的 内端位于基体的底面的中间并且外端位于基体的底面的后侧,另一根齿条的内端位于基体 的底面的中间并且外端位于基体的底面的前侧,两个齿条外端分别通过外端固定结构间隔 的固定在位于两侧的两个缓冲气缸固定板上并且两个齿条的内端均滑动的支撑在内端支 撑结构上,所述的内端支撑结构固定在位于中间的缓冲气缸固定板上,每一个齿条的内端 分别与一个为齿条移动提供导向作用的导向组件移动相连,在每一个所述的缓冲气缸固定 板上分别固定有一个缓冲气缸,沿水平方向设置的所述的缓冲气缸的推杆与缓冲气缸连接 板固定相连,所述的缓冲气缸连接板通过第一导轨滑块结构与缓冲气缸固定板滑动相连以 实现手指的伸缩移动,在所述的缓冲气缸连接板上固定有夹砖手指固定板,在所述的夹砖 手指固定板上固定有夹砖气缸,沿水平方向设置的所述的夹砖气缸的推杆与手指活动端固 定相连,所述的缓冲气缸的推杆与夹砖气缸的推杆垂直设置,所述的手指活动端通过第二 导轨滑块结构与夹砖手指固定板滑动相连,一个沿竖直方向设置的右夹板轴穿过右夹板并 且两者转动相连,所述的右夹板轴的顶部与手指活动端转动相连并且在底部固定有右限位 块,在所述的右夹板顶面上方的右夹板轴上固定连接有右定位块,在所述的右定位块内侧 的右夹板顶面上固定有右角度片,所述的右角度片的外侧与右定位块内侧形状相吻合并且 两者贴合设置,所述的右角度片的内侧面与手指活动端下方阶梯形凸台侧面贴合设置,在 与手指活动端相对侧的夹砖手指固定板上沿竖直方向固定有手指固定端,所述的手指固定 端支撑设置在左夹板上,一个左夹板轴沿竖直方向穿过手指固定端和左夹板并与手指固定 端和左夹板转动相连,在所述的左夹板轴露出手指固定端的顶部固定有左定位块,在所述 的左定位块内侧的手指固定端顶面上固定有左角度片,所述的左角度片的外侧与左定位块 内侧形状相吻合并且两者贴合设置,所述的左角度片的内侧与缓冲气缸连接板外壁能够压 紧设置,在所述的左夹板轴的底部固定连接有左限位块,在所述的左限位块的内侧与左夹 板的底部外壁之间的左限位块内壁上以及在所述的右限位块的内侧与右夹板的底部外壁 之间的右限位块内壁上各自通过螺栓与一块弹簧片的中部固定相连,在每一个限位块的两 侧分别螺纹连接有一个调节螺栓,所述的调节螺栓的螺栓头能够顶紧对应设置的弹簧片的 两侧,所述的弹簧片的两侧能够压紧对应设置的左夹板或者右夹板以限制夹板在夹板轴上 的主动旋转,在夹砖气缸的带动下,所述的右夹板与左夹板之间夹紧或者打开以夹取砖或 者松开夹取的砖。
2. 根据权利要求1所述的适应多砖型的码砖机器人新型手爪,其特征在于:所述的外端 固定结构包括分别设置在前端和后端的所述的缓冲气缸固定板的顶面和齿条之间的齿条 轴压板,所述的缓冲气缸固定板、齿条以及齿条轴压板之间通过齿条轴固定相连。
3. 根据权利要求1所述的适应多砖型的码砖机器人新型手爪,其特征在于:所述的内端 支撑结构包括垂直固定在中间的缓冲气缸固定板的顶面上的圆柱销,在所述的圆柱销上固 定有垫片,所述的两个齿条的内端滑动的支撑在垫片上。
4. 根据权利要求1-3之一所述的适应多砖型的码砖机器人新型手爪,其特征在于:所述 的导向组件包括垂直固定在中间的缓冲气缸固定板顶面上的滚轮轴,在所述的滚轮轴上端 转动连接有带有挡边轴承和轴承并且滚轮轴的下端固定连接有滚轮轴隔套,所述的滚轮轴 隔套对轴承的内圈限位,所述的轴承与齿条外侧移动接触,所述的带有挡边轴承的挡边与 齿条顶面移动接触以防止齿条沿齿轮的轴向移动。
5.根据权利要求4所述的适应多砖型的码砖机器人新型手爪,其特征在于:在所述的右 夹板和左夹板内侧通过胶皮连接板安装有胶皮。
6.根据权利要求4所述的适应多砖型的码砖机器人新型手爪,其特征在于:在所述的基 体四周安装有正面防护板和侧面防护板。
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