CN107160425B - 自动夹持搬运柔性布料的机械手装置 - Google Patents

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Abstract

自动夹持搬运柔性布料的机械手装置，涉及机械自动化技术领域，包括安装支架，安装支架下方设置有多个抓取悬臂，安装支架上设置有用于控制抓取悬臂动作的控制器；所述抓取悬臂包括驱动臂、上连杆、下连杆和悬臂座，驱动臂和悬臂座固定在安装支架上，驱动臂具有伸缩臂部，上连杆与驱动臂的伸缩臂部铰接连接，下连杆铰接在悬臂座下端，上连杆和下连杆之间铰接连接，下连杆上设置有用于夹持布料的由底座、夹持组件和驱动组件组成夹爪装置，夹爪装置上装设有压力传感器和微动开关；控制器分别连接驱动臂、驱动组件的控制电路、压力传感器和微动开关。本发明通过数个相互独立动作抓取悬臂实现物料的抓取和搬运，提高作业效率，降低安全风险。

Description

自动夹持搬运柔性布料的机械手装置
技术领域
本发明涉及机械自动化技术领域，具体涉及自动夹持搬运柔性布料的机械手装置。
背景技术
在传统食品加工型企业流水线中，不同的工序之间经常需要人工搬运中间物料，特别是用于辅助生产的非平整柔性过滤物料。随着机械自动化技术的日益进步和用工成本的提高，企业需要将原有的劳动强度大、存在一定安全隐患的搬运工作转变为自动化生产技术。现代自动化工业常用的技术是利用机械手配合夹爪机构使用将物料提升，然后从一处搬运到另外一处，从而代替工人完成搬运物料的工作，提高作业效率。但是目前工业上设计使用的机械手夹爪机构只适用于对一定形状结构的硬质工件或者包装完整的物料进行搬运，而对于食品加工中过滤用的非平整柔性物料则存在无法抓取、抓取成功率低或抓取力过大导致物料损坏等问题。
发明内容
本发明目的在于解决现有机械手夹爪机构无法安全搬运非平整柔性物料和抓取力过大导致物料损坏的问题，提供自动夹持搬运柔性布料的机械手装置。
本发明采取的技术方案是：
自动夹持搬运柔性布料的机械手装置，包括安装支架，所述安装支架下方设置有多个抓取悬臂，安装支架上设置有用于控制抓取悬臂动作的控制器；所述抓取悬臂包括驱动臂、上连杆、下连杆和悬臂座，所述驱动臂和悬臂座固定设置在安装支架上，驱动臂具有伸缩臂部，所述上连杆与驱动臂的伸缩臂部铰接连接，所述下连杆铰接在悬臂座下端，所述上连杆和下连杆之间铰接连接，所述下连杆上设置有用于夹持布料的夹爪装置，所述夹爪装置由底座、夹持组件和驱动组件组成，夹爪装置上装设有压力传感器和微动开关；所述控制器分别连接驱动臂、驱动组件的控制电路，控制器还连接压力传感器和微动开关。本发明利用控制器不仅控制抓取悬臂夹持物料并进行空间的搬运动作，即由机械手先将机械手装置向下移动到合适的高度，然后通过机械微动开关控制驱动臂动作使夹爪装置下降到抓取位置后，夹爪装置动作夹持组件完成抓取，最后通过机械手完成提升和搬运的工作；而且控制抓取悬臂的柔性强弱，配合机械手装置的下降高度，通过压力传感器检测并调节驱动组件的压力，控制抓取的力度，更好地实现每次抓取的成功性。
优选的，所述安装支架下方设置有四个呈矩形排列的抓取悬臂。抓取悬臂的数量应根据实际作业情况对角均布设计，采取至少四个抓取悬臂能保证抓取物料时整体的稳定性，避免搬运时物料掉落或者松脱的情况。
作为上述技术方案的进一步改进，所述底座前端开设有工艺槽，所述夹持组件包括夹爪和辅助爪；所述夹爪和所述辅助爪分别铰接在工艺槽相对应的两侧，所述夹爪上部与驱动组件转动连接，所述驱动组件控制夹爪作靠近或远离辅助爪的运动，实现夹爪装置的夹持或放开的动作。
优选的，所述夹爪和辅助爪初始打开的最大夹角范围为80～120度。开口角度设置在该范围可使夹爪装置能抓取的物料面积足够大，确保抓取的成功率。
作为上述技术方案的进一步改进，所述夹爪和所述辅助爪下部均套设有柔性的保护套。该方案抓取时与物料直接接触的是夹爪和辅助爪的柔性保护套，避免了金属的夹持组件直接抓取对物料的损伤。
作为上述技术方案的进一步改进，所述保护套内侧设有防滑纹。为了保证抓取效果，夹爪装置需要设置较大的开口，但抓取时会产生一定的滑动，导致抓取的物料减少进而降低抓取的成功率，因此需在保护套内侧设置防滑纹，增加摩擦系数，减少物料的滑动，从而提高抓取的成功。
作为上述技术方案的进一步改进，所述工艺槽内设置有限制辅助爪摆动角度的定位块。定位块的设置能限制辅助爪的摆动角度，进而限制抓取过程中夹持组件的摆动，保证搬运过程中夹持组件的整体稳定性，避免因辅助爪松脱而导致物料的掉落。
作为上述技术方案的进一步改进，多个所述抓取悬臂由控制器控制相互独立动作。因为实际生产中物料的局部厚度不一，所以每个抓取悬臂抓取的高度可能不同，因此需要控制抓取悬臂相互独立动作，使其分别达到目标位置再进行抓取，从而保证每一个抓取悬臂都能充分地抓取有效面积的物料。
作为上述技术方案的进一步改进，所述驱动臂和所述驱动组件为气动元件。气动技术具有防火、防爆、防潮的优点，可以高温场合使用，输出力以及工作速度的调节非常容易，可靠性高，而且不污染环境，适合在食品加工业上使用。
作为上述技术方案的进一步改进，所述安装支架上设置有安装孔，便于与机械手连接使用。
本发明的有益效果是：
与现有的技术相比，本发明提供的自动夹持搬运柔性布料的机械手装置，通过数个相互独立动作抓取悬臂，并利用夹爪装置实现立体空间中物料的抓取和搬运，代替人工搬运，提高作业效率，降低安全风险。该抓取悬臂的设计使机械手装置能安全高效抓取非平整柔性物料，而控制器可实现抓取力可控，从而避免了力过大导致物料损坏的问题。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
图1是本发明自动夹持搬运柔性布料的机械手装置的结构示意图。
图2是本发明所述夹爪装置细节图。
附图标号说明：1、安装支架；2、控制器；3、抓取悬臂；11、安装孔；31、驱动臂；311、伸缩臂部；32、上连杆；33、下连杆；34、夹爪装置；35、悬臂座；341、底座；342、夹持组件；343、驱动组件；3411、工艺槽；3412、定位块；3421、夹爪；3422、辅助爪；3423、保护套；3424、防滑纹。
具体实施方式
参照图1为本发明提供的优选实施例，包括安装支架1，所述安装支架1下方设置有多个抓取悬臂3，安装支架1上设置有用于控制抓取悬臂3动作的控制器2；所述抓取悬臂3包括驱动臂31、上连杆32、下连杆33和悬臂座35，所述驱动臂31和悬臂座35固定设置在安装支架1上，驱动臂31具有伸缩臂部311，所述上连杆32与驱动臂31的伸缩臂部311铰接连接，所述下连杆33铰接在悬臂座35下端，所述上连杆32和下连杆33之间铰接连接，所述下连杆33上设置有用于夹持布料的夹爪装置34，所述夹爪装置34由底座341、夹持组件342和驱动组件343组成，夹爪装置34上装设有压力传感器和微动开关；所述控制器2分别连接驱动臂31、驱动组件343的控制电路，控制器2还连接压力传感器和微动开关。本发明利用控制器2不仅控制抓取悬臂3夹持物料并进行空间的搬运动作，即由机械手先将机械手装置向下移动到合适的高度，然后通过机械微动开关控制驱动臂31的动作使夹爪装置34下降到抓取位置后，夹爪装置34的驱动组件343动作夹持组件342完成抓取，最后通过机械手完成提升和搬运的工作；而且控制抓取悬臂3的柔性强弱，配合机械手装置的下降高度，通过压力传感器检测并调节驱动组件343的压力，控制抓取的力度，更好地实现每次抓取的成功性。
本实施例中，安装支架1下方设置有四个呈矩形排列的抓取悬臂3，使整个抓取平面更加稳定，保证抓取物料时整体的稳定性，避免搬运时物料掉落或者松脱的情况；四个所述抓取悬臂3由控制器2控制相互独立动作，因为实际生产中物料的局部厚度不一，所以每个抓取悬臂3抓取的高度可能不同，机械式微动开关通过监测各抓取悬臂3的位置，并通过反馈给控制器2，控制器2控制驱动臂31的伸缩动作，实现抓取悬臂3相互独立动作，使其分别达到目标位置再进行抓取，从而保证每一个抓取悬臂3都能充分地抓取有效面积的物料且不会损坏物料。
参照图2所示的夹爪装置34，底座341前端开设有工艺槽3411，所述夹持组件342包括夹爪3421和辅助爪3422；所述夹爪3421和所述辅助爪3422分别铰接在工艺槽3411相对应的两侧，所述夹爪3421上部与驱动组件343转动连接，所述驱动组件343控制夹爪3421作靠近或远离辅助爪3422的运动，实现夹爪装置34的夹持或放开的动作。
本实施例中，所述夹爪3421和辅助爪3422初始打开的最大夹角设计为80度，经试验研究得出开口角度设置在80度可使夹爪装置34能抓取的物料面积最大，确保抓取的成功率；而且夹爪3421和辅助爪3422下部均套设有柔性的保护套3423，保护套3423内侧设有锯齿状的防滑纹3424，避免了金属的夹持组件342直接抓取对物料的损伤，而且防滑纹3424增加摩擦系数，减少物料的滑动，从而提高抓取的成功；优选的，所述工艺槽3411内设置有限制辅助爪3422摆动角度的定位块3412。定位块3412的设置能限制辅助爪3422的摆动角度，进而限制抓取过程中夹持组件342的摆动，保证搬运过程中夹持组件342的整体稳定性，避免因辅助爪3422松脱而导致物料的掉落。
本实施例是使用，所以在控制方式优先采用了干净环保的气动技术，其驱动臂31和驱动组件343等执行元件均为气缸；安装支架1上设置有与机械手连接使用的安装孔11。
采用本发明技术方案的自动夹持搬运柔性布料的机械手装置，在食品加工中工艺流程中，使用四个相互独立动作的抓取悬臂，并利用夹爪装置实现搬运过滤工艺后的非平整柔性渣包的工艺流程，代替人工搬运，提高作业效率，降低安全风险。该抓取悬臂的设计和动作控制可实现抓取力可控，从而避免了力过大导致物料损坏的问题，使物料可以重复使用，有效降低生产成本。
以上具体结构是对本发明的较佳实施例进行了具体的说明，但本发明创造不限于所述的实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可以做出种种的等同变形或者替换，这些等同的变形或者替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.自动夹持搬运柔性布料的机械手装置，其特征在于：包括安装支架(1)，所述安装支架(1)下方设置有多个抓取悬臂(3)，安装支架(1)上设置有用于控制抓取悬臂(3)动作的控制器(2)；所述抓取悬臂(3)包括驱动臂(31)、上连杆(32)、下连杆(33)和悬臂座(35)，所述驱动臂(31)和悬臂座(35)固定设置在安装支架(1)上，驱动臂(31)具有伸缩臂部(311)，所述上连杆(32)与驱动臂(31)的伸缩臂部(311)铰接连接，所述下连杆(33)铰接在悬臂座(35)下端，所述上连杆(32)和下连杆(33)之间铰接连接，所述下连杆(33)上设置有用于夹持布料的夹爪装置(34)，所述夹爪装置(34)由底座(341)、夹持组件(342)和驱动组件(343)组成，夹爪装置(34)上装设有压力传感器和微动开关；所述控制器(2)分别连接驱动臂(31)、驱动组件(343)的控制电路，控制器(2)还连接压力传感器和微动开关。
2.根据权利要求1所述的自动夹持搬运柔性布料的机械手装置，其特征在于：所述安装支架(1)下方设置有四个呈矩形排列的抓取悬臂(3)。
3.根据权利要求1或2所述的自动夹持搬运柔性布料的机械手装置，其特征在于：所述底座(341)前端开设有工艺槽(3411)，所述夹持组件(342)包括夹爪(3421)和辅助爪(3422)；所述夹爪(3421)和所述辅助爪(3422)分别铰接在工艺槽相对应的两侧，所述夹爪(3421)上部与驱动组件(343)转动连接，所述驱动组件(343)控制夹爪(3421)作靠近或远离辅助爪(3422)的运动，实现夹爪装置(34)的夹持或放开的动作。
4.根据权利要求3所述的自动夹持搬运柔性布料的机械手装置，其特征在于：所述夹爪(3421)和辅助爪(3422)初始打开的最大夹角范围为80～120度。
5.根据权利要求3所述的自动夹持搬运柔性布料的机械手装置，其特征在于：所述夹爪(3421)和所述辅助爪(3422)下部均套设有柔性的保护套(3423)。
6.根据权利要求5所述的自动夹持搬运柔性布料的机械手装置，其特征在于：所述保护套内侧设有防滑纹(3424)。
7.根据权利要求3所述的自动夹持搬运柔性布料的机械手装置，其特征在于：所述工艺槽(3411)内设置有限制辅助爪摆动角度的定位块(3412)。
8.根据权利要求1或2所述的自动夹持搬运柔性布料的机械手装置，其特征在于：多个所述抓取悬臂(3)由控制器(2)控制相互独立工作。
9.根据权利要求1所述的自动夹持搬运柔性布料的机械手装置，其特征在于：所述驱动臂(31)和所述驱动组件(343)为气动元件。
10.根据权利要求1所述的自动夹持搬运柔性布料的机械手装置，其特征在于：所述安装支架(1)上设置有安装孔(11)，便于与机械手连接使用。
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