CN107214714A - 一种可旋转的装载机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可旋转的装载机械手，包括机座、竖直移动汽缸、导向组件、卡爪组件、卡爪组件活动汽缸及卡爪组件固定板，竖直移动汽缸和卡爪组件活动汽缸均带有活塞杆，导向组件包括导向杆、导向连接件和导向滑槽，竖直移动汽缸竖直固定在导向组件上,卡爪组件固定板通过螺钉连接固定在导向连接件的下表面，卡爪组件活动汽缸通过螺钉连接固定在卡爪组件固定板的下表面，卡爪组件通过螺纹连接固定在卡爪组件活动汽缸的活塞杆上。上述可旋转的装载机械手具有体积小、结构简单、操作便捷，能够减少碰撞产生的冲击，同时可以一次性抓取多个工件，具有安全性好和适用的范围广的优点。

Description

一种可旋转的装载机械手

技术领域

本发明涉及一种机械手，尤其涉及应用于自动化领域中的一种可旋转的装载机械手。

背景技术

随着工业的快速发展，自动化设备已经广泛应用于各生产领域中，比如能够进行抓取和搬运的机械手，其可以按照设定的运动轨迹运动，实现自动上料和下料。然而，在现有的移动式装载的自动化设备中，使用的机械手通常一次性只能抓取一个物料，为了提高生产效率，往往在一个流水生产线中，出现也两个或者好几个这样的机械手，这样不仅浪费了资源，同时也增加了生产成本。

其次，当多个机械手在有限的空间中进行回转或进行其他动作时，因受机械手本身运动的精度限制以及其产生的惯性力作用，或者受周边设备的安装精度的限制，机械手容易与周边的设备发生机械碰撞，从而造成机械手或周边的设备损坏，严重时甚至会产生安全事故。此类因机械碰撞而造成设备损坏的现象在其他自动化作业中也经常发生。

当然避免上述机械碰撞的方法是通过在机械手上安装感测装置，比如力传感器等，以对机械手与周边设备的接触情况进行感知，当机械手与周边设备发生接触时，该传感器感知该接触力并产生一个信号，然后将该信号传送给机械手的控制装置，控制装置根据该信号发出控制指令以改变机械手的运动轨迹，从而使机械手避让周边设备，以起到保护机械手的作用。待机械手避过周边设备之后，控制装置需再次发出控制指令才能使机械手重新返回到原先设定的工作路径上，即现实复位，以进行后续的工作。

然而，上述感测装置及相应的控制系统增加了机械手结构的复杂程度，提高了成本，且需要专业技能较高的人员进行维护，同时使用多个机械手也导致了设备的结构复杂与外观体积的庞大，并且使用多个机械手维护不方便，且生产效率低。

发明内容

鉴于上述状况，有必要提供一种可旋转的装载机械手，结构简单、能够减少碰撞产生的冲击，同时可以一次性抓取几个工件，并能够实现自动复位的机械手。

为解决上述技术问题，提供一种可旋转的装载机械手，包括机座、竖直移动汽缸、导向组件、卡爪组件、卡爪组件活动汽缸、卡爪组件固定板以及具有头部输出端和尾部输出端的第一旋转感应电机，所述竖直移动汽缸和所述卡爪组件活动汽缸均带有活塞杆，所述导向组件包括导向杆、导向连接件和导向滑槽，所述导向杆的头部固定连接在导向连接件上，所述导向杆的尾部穿过导向滑槽上相匹配的通孔，且导向杆的尾部外露于导向滑槽上的通孔，所述竖直移动汽缸竖直固定在导向滑槽上，所述导向滑槽与竖直移动汽缸的活塞杆伸缩方向平行的侧面固定连接到机座上；所述第一旋转感应电机的尾部输出端通过螺钉固定连接在导向连接件的下表面，第一旋转感应电机的头部输出端通过螺钉固定在卡爪组件固定板的上表面；所述卡爪组件活动汽缸通过螺钉连接固定在卡爪组件固定板的下表面，所述卡爪组件通过螺纹连接固定在所述卡爪组件活动汽缸的活塞杆上。

本发明上述可旋转的装载机械手中，所述竖直移动汽缸的活塞杆的一端固定在竖直移动汽缸上，另一端穿过导向滑槽通过螺纹连接固定在导向连接件上表面。

本发明上述可旋转的装载机械手中，所述竖直移动汽缸的头部和尾部的外表面相对应的位置处各安装一个磁感应器。

本发明上述可旋转的装载机械手中，所述卡爪组件包括固定块、连接块和夹持块，所述固定块通过螺纹连接固定到所述卡爪组件活动汽缸的活塞杆上，所述连接块固定连接到所述固定块的下端，所述夹持块通过螺钉固定连接到所述连接块的下方。

本发明上述可旋转的装载机械手中，所述夹持块与工件相接触的表面为一凹弧面，在所述凹弧面上设置凹陷不平的牙。

本发明上述可旋转的装载机械手中，所述夹持块材质为POM或PP或PVC。

本发明上述可旋转的装载机械手中，所述卡爪组件整体呈“L”形状。

本发明上述可旋转的装载机械手中，每个所述卡爪组件活动汽缸安装4个所述卡爪组件。

本发明上述可旋转的装载机械手中，所述卡爪组件活动汽缸至少为1个。

本发明上述可旋转的装载机械手中，还包括位置感应开关、开关固定块，所述位置感应开关通过所述开关固定块固定在所述卡爪组件固定板上。

本发明上述可旋转的装载机械手中，还包括第二旋转感应电机，所述第二旋转感应电机具有头部输出端和尾部输出端，第二旋转感应电机的尾部输出端通过螺钉固定在卡爪组件固定板的下表面，第二旋转感应电机的头部输出端通过螺钉固定连接在卡爪组件活动汽缸的顶部。

上述可旋转的装载机械手结构简单，使用方便，通过在一个机械手上安装多个卡爪组件活动汽缸，且同时安装多个卡爪组件，在自动化设备的上料或下料的工序中，一次性可以抓举多个工件，节省了时间，同时提高了生产效率，因为是同一个机械手上不同的位置安装了卡爪组件，就相当于所有卡爪组件在相同的空间中同时在不同的位置以相同的方式工作，就避免了在不同机械手同时工作时产生的机械碰撞，使设备或机械手损坏，本发明可旋转的装载机械手外观体积小，维护保养方便，操作简单、便捷，安全性好和适用的范围广的优点。

附图说明

图1是本发明中第一旋转感应电机旋转45度时的结构示意图。

图2是本发明中第一旋转感应电机旋转90度时的结构示意图。

图3是本发明中导向组件的整体结构示意图。

图4是本发明卡爪组件固定件、卡爪组件、卡爪组件活动汽缸的分解状态结构示意图。

图5是本发明中卡爪组件的整体结构示意图。

图6是图5中A部的局部放大视图。

附图中的部分零部件名称为：10-机座；20-竖直移动汽缸；30-导向组件；301-导向杆；302-导向连接件；303-导向滑槽；40-卡爪组件；401-固定块；402-连接块；403-夹持块；4031-凹陷不平的牙；50-卡爪组件活动汽缸；60-卡爪组件固定板；70-位置感应开关；701-开关固定块；80-第一旋转感应电机。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明的可旋转的装载机械手作进一步的详细说明。

请参见图1至图6，本发明实施例的可旋转的装载机械手,包括机座10、竖直移动汽缸20、导向组件30、卡爪组件40、卡爪组件活动汽缸50、卡爪组件固定板60以及具有头部输出端和尾部输出端的第一旋转感应电机80，竖直移动汽缸20和卡爪组件活动汽缸50均带有活塞杆；如图3所示，导向组件30包括导向杆301、导向连接件302和导向滑槽303，导向杆301的头部固定连接在导向连接件302上，导向杆301的尾部穿过导向滑槽303上相匹配的通孔中，且导向杆301的尾部外露于导向滑槽303上的通孔，竖直移动汽缸20竖直固定在导向滑槽303上，竖直移动汽缸20的活塞杆的一端固定在竖直移动汽缸20上，另一端穿过导向滑槽303通过螺纹连接固定在导向连接件302表面，第一旋转感应电机80的尾部输出端通过螺钉固定连接在导向连接件302的下表面，第一旋转感应电机80的头部输出端通过螺钉固定连接在卡爪组件固定板60上，卡爪组件活动汽缸50通过螺钉连接固定在卡爪组件固定板60的下表面，卡爪组件40通过螺纹连接固定在卡爪组件活动汽缸50的活塞杆上，由于导向连接件302、第一旋转感应电机80、卡爪组件固定板60、卡爪组件活动汽缸50、卡爪组件40连接为一个整体，在竖直移动汽缸20的作用下，导向杆301带动导向连接件302、第一旋转感应电机80、卡爪组件活动汽缸50以及卡爪组件40一起沿导向滑槽302上下滑动，同时在竖直移动汽缸20的头部和尾部的外表面相对应的位置处各安装有一个磁感应器，形成一对随着距离的变化产生相互感应的磁感应器，可以精确的测量出导向杆301和导向连接件302在滑槽303上下移动的距离，从而达到精确定位。导向滑槽303与竖直移动汽缸20的活塞杆伸缩方向平行的侧面固定连接到机座10上。

第一旋转感应电机80内部设置有角度位置感应开关，因第一旋转感应电机80的尾部输出端固定连接在导向连接件302上，而导向滑槽303侧面固定连接到机座10上，使第一旋转感应电机80的尾部输出端固定，但第一旋转感应电机80的头部输出端可以旋转，并通过其内部设置的角度位置感应开关测量其旋转的角度，而第一旋转感应电机80的头部输出端固定在卡爪组件固定板60上，当第一旋转感应电机80的头部输出端旋转时，通过卡爪组件固定板60带动卡爪组件40同时旋转，如图1所示的表示卡爪组件40绕第一旋转感应电机80的输出中心旋转了45度，图2所示的表示卡爪组件40绕第一旋转感应电机80的输出中心旋转了90度；由于第一旋转感应电机80能进行360度旋转，在自动化设备的上料或下料时可根据实际需求实现任意角度的旋转，并且能将旋转的角度结果输出。

请参见图1至图4，卡爪组件活动汽缸50通过螺钉固定在卡爪组件固定板60的下表面，且卡爪组件活动汽缸50至少为1个，可根据工件的大小及重量来确定使用卡爪组件活动汽缸50的数量，本实施例中卡爪组件活动汽缸50为两个，对称安装在卡爪组件固定板60下表面的两侧。每个卡爪组件活动汽缸50安装四个卡爪组件40，四个卡爪组件40对称安装在卡爪组件活动汽缸50的四周。如图5所示，卡爪组件40包括固定块401、连接块402和夹持块403，固定块401通过螺纹连接固定到卡爪组件活动汽缸50的活塞杆上，连接块402通过螺钉固定连接到固定块401的下端，夹持块403通过螺钉固定连接到连接块402的下方，卡爪组件40组装完后整体呈“L”形状，这种形状可以使外表面不规整的工件在上料和下料时能被可旋转的装载机械手夹住，比如，工件是一头大，另一头小，就可以根据工件自身的情况，在工件的排布的时候使工件头大的在上方，头小的在下方，四个夹持块403夹住小头，然后将工件的大头卡在卡爪组件40的内部，从而可以使工件夹取更稳。

请参见图6，在夹持块403与工件相接触的表面设置为凹弧面，且在凹弧面上设置凹陷不平的牙4031，牙的形状是波纹状或螺旋状或锯齿状，以确保夹持块403夹持工件后工件不会掉落；在可旋转的装载机械手自动上料和下料时凹弧面的结构可以增加工件与夹持块403的接触面积，同时由于夹持块403的材质为POM或PP或PVC，都是塑料做的，有一定的塑性变形，从而可以使可旋转的装载机械手在自动上料和下料的过程中，既不会刮伤工件的表面，造成工件在外观上的损坏，也不会让可旋转的装载机械手夹住的工件掉下。

请参见图1-6，本实施例的可旋转的装载机械手还包括位置感应开关70、开关固定块701，开关固定块701的一端通过螺钉固定连接在卡爪组件固定板60上，位置感应开关70通过螺纹连接固定在开关固定块701的一端，当卡爪组件活动汽缸50的活塞杆向外伸出顶卡爪组件40时，此时在卡爪组件活动汽缸50的作用下卡爪组件40向外张开，当卡爪组件40张开的位置落入位置感应开关70感应的区域时，卡爪组件活动汽缸50暂停向外顶的动作，此时竖直移动汽缸20的活塞杆伸出，致使卡爪组件40向下滑动，而当卡爪组件40将工件包围在其内部时，竖直移动汽缸20的活塞杆停止伸出，此时卡爪组件活动汽缸50的活塞杆向内收缩，从而使卡爪组件40将工件夹住，最后竖直移动汽缸20的活塞杆收缩，致使卡爪组件40带动夹住的工件向上滑动。

本实施例的可旋转的装载机械手的工作原理：卡爪组件活动汽缸50通气后，作用于卡爪组件40上，然后卡爪组件活动汽缸50的活塞杆伸出将四个卡爪组件40同时向外打开，当卡爪组件40的位置感应开关70感应到张开到相应的位置时，会回馈一个信号给系统，表明卡爪组件40已张开至待取工件的状态。可旋转的装载机械手是用于对大批量且相同型号的工件进行移动装载，因此在工作前，待取工件的实际尺寸已经输入至可旋转的装载机械手移动过程所对应的参数中，比如根据工件位置以及工件的待放位置确定机座10沿竖直移动汽缸20垂直方向的横向移动距离，根据工件的高度确定竖直移动汽缸20的初始位置以及抓取工件时竖直移动汽缸20的活塞杆的伸缩距离，根据工件的宽度确定卡爪组件活动汽缸50的活塞杆抓取工件后的收缩距离。可旋转的装载机械手的工作过程为：首先可旋转的装载机械手移动到初始位置，接收到抓取工件的指令后，竖直移动汽缸20通气，使竖直移动汽缸20的活塞杆伸出，通过竖直移动汽缸20的头部和尾部的磁感应器测量出竖直移动汽缸20的活塞杆伸出的距离，使卡爪组件40将工件包裹在其内部，然后卡爪组件活动汽缸50的活塞杆收缩，从而拉动卡爪组件40收缩，当卡爪组件活动汽缸50的活塞杆收缩设定的距离时，此时卡爪组件40将工件夹住时，然后竖直移动汽缸20的活塞杆收缩，将夹有工件的卡爪组件40向上提升，通过竖直移动汽缸20的头部和尾部的磁感应器测量出竖直移动汽缸20的活塞杆收缩的距离，最后通过机座10沿竖直移动汽缸20垂直的方向上横向移动将工件移动至相应的设定的位置后，到达设定位置后，如果需要对工件调整角度，第一旋转感应电机80旋转通过卡爪组件固定板60带动卡爪组件40同时旋转至指定角度，然后竖直移动汽缸20的活塞杆伸出，卡爪组件活动汽缸50的活塞杆伸出，卡爪组件40张开，从而将工件以特定角度放置在设定的位置上，当卡爪组件40的位置感应开关70感应到张开到相应的位置时，会回馈一个信号给系统，此时竖直移动汽缸20的活塞杆收缩，致使卡爪组件40向上滑动，最后卡爪组件活动汽缸50的活塞杆收缩，从而拉动卡爪组件40，回到初始的位置或者继移装其他工件。

在同一条自动化线的上料和下料中，会出现摆放不一致的零件，为了解决这一问题，可以在卡爪组件固定板60与卡爪组件活动汽缸50之间设置有第二旋转感应电机，第二旋转感应电机的尾部输出端通过螺钉固定在卡爪组件固定板60的下表面，第二旋转感应电机的头部输出端通过螺钉固定连接在卡爪组件活动汽缸50的顶部；当第二旋转感应电机头部输出端旋转时，带动卡爪组件活动汽缸50旋转，从而使卡爪组件活动汽缸50四周的卡爪组件40旋转，从将卡爪组件40夹持的工件进行角度调整。

本发明可旋转的装载机械手结构简单，使用方便，在自动化设备的上料或下料的工序中，一次性可以抓举多个工件，节省了时间，同时提高了生产效率，因为是同一个机械手上不同的位置安装了卡爪组件，只要在特定的空间内工作，就相当于所有卡爪组件同时在相同的空间里不同的位置以相同的方式工作，就避免了在不同机械手同时工作时产生的机械碰撞，使设备或机械手损坏，本发明可旋转的装载机械手外观体积小，维护保养方便，操作简单。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种可旋转的装载机械手，其特征在于：包括机座(10)、竖直移动汽缸(20)、导向组件(30)、卡爪组件(40)、卡爪组件活动汽缸(50)、卡爪组件固定板(60)以及具有头部输出端和尾部输出端的第一旋转感应电机(80)，所述竖直移动汽缸(20)和所述卡爪组件活动汽缸(50)均带有活塞杆，所述导向组件(30)包括导向杆(301)、导向连接件(302)和导向滑槽(303)，所述导向杆(301)的头部固定连接在导向连接件(302)上，所述导向杆(310)的尾部穿过导向滑槽(303)上相匹配的通孔，且导向杆(301)的尾部外露于导向滑槽(303)上的通孔，所述竖直移动汽缸(20)竖直固定在导向滑槽(303)上，所述导向滑槽(303)与竖直移动汽缸(20)的活塞杆伸缩方向平行的侧面固定连接到机座(10)上；所述第一旋转感应电机(80)的尾部输出端通过螺钉固定连接在导向连接件(302)的下表面，第一旋转感应电机(80)的头部输出端通过螺钉固定在卡爪组件固定板(60)的上表面；所述卡爪组件活动汽缸(50)通过螺钉连接固定在卡爪组件固定板(60)的下表面，所述卡爪组件(40)通过螺纹连接固定在所述卡爪组件活动汽缸(50)的活塞杆上。

2.如权利要求1所述的一种可旋转的装载机械手，其特征在于：所述竖直移动汽缸(20)的头部和尾部的外表面相对应的位置处各安装一个磁感应器。

3.如权利要求1所述的一种可旋转的装载机械手，其特征在于：所述卡爪组件(40)包括固定块(401)、连接块(402)和夹持块(403)，所述固定块(401)通过螺纹连接固定到所述卡爪组件活动汽缸(50)的活塞杆上，所述连接块(402)固定连接到所述固定块(401)的下端，所述夹持块(403)通过螺钉固定连接到所述连接块(402)的下方。

4.如权利要求3所述的一种可旋转的装载机械手，其特征在于：所述夹持块(403)与工件相接触的表面为一凹弧面，在所述凹弧面上设置凹陷不平的牙(4031)。

5.如权利要求4所述的一种可旋转的装载机械手，其特征在于：所述夹持块(403)材质为POM或PP或PVC。

6.如权利要求2所述的一种可旋转的装载机械手，其特征在于：所述卡爪组件(40)整体呈“L”形状。

7.如权利要求1所述的一种可旋转的装载机械手，其特征在于：还包括第二旋转感应电机，所述第二旋转感应电机具有头部输出端和尾部输出端，第二旋转感应电机的尾部输出端通过螺钉固定在卡爪组件固定板(60)的下表面，第二旋转感应电机的头部输出端通过螺钉固定连接在卡爪组件活动汽缸(50)的顶部。