CN107471193A - 一种移动式外抓盖机械手 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种移动式外抓盖机械手，其特征在于，包括移动装置、第一导轨、推动装置、第一导向杆、第一滑块、第二导轨、滑槽条、四边形铰接框、支撑框架、用于完成抓取动作的手爪机构；其中移动装置通过驱动四边形铰接框带动所述滑槽条；所述滑槽条带动第一滑块在第一方向上移动，推动装置通过推动所述第一导向杆带动第一滑块在第二方向上移动；第一滑块带动手爪机构实现空间内自由移动抓取物件；该机械手设计结构简单、结构紧凑，能够使用最简单的结构实现水平面内的多自由度滑动，便于拆卸，只要拆除出故障的滑动装置即可实现维护，无需把整个的机械手全部拆卸；能够精确定位瓶子位置，节省动力、安全可靠。

Description

一种移动式外抓盖机械手
技术领域
本发明涉及智能制造装备技术领域，更具体的说，是涉及一种移动式外抓盖机械手。
背景技术
当前国内正处于产品生产智能装备从无到有的发展过程，目前智能装备主要是将已有的产品生产线中的装备加以利用，实现智能化生产，提高生产效率的同时节约生产成本。
目前针对快速消费品行业里的酒类、日化、调味品等液态商品越来越注重产品的个性化包装，采用各式各样的异形瓶(非规则的方形、圆形瓶)，为便于产品的搬运的，需要将产品进行装箱，在产品生产后进行包装生产线中，应用工业机器人进行产品装箱的工作已日益广泛。实现产品装箱功能的机器人类型基本是相同的，但针对不同的产品、不同的装箱形式，机器人需配套不同的机械手，才能顺利抓取产品，并按规定形式进行装箱。然而异形瓶的装箱给包装行业提出了新的要求，便于智能化生产与便于人工操作的机械手结构存在本质上的差距，当前的设备很难做到这一点。
发明内容
有鉴于此，有必要针对上述提出的问题，提供一种移动式外抓盖机械手。
一种移动式外抓盖机械手，包括移动装置、第一导轨、推动装置、第一导向杆、第一滑块、第二导轨、滑槽条、四边形铰接框、支撑框架、用于完成抓取动作的手爪机构；
所述第一导轨与第二导轨相互平行地沿着第一方向分别固定安装在所述支撑框架的两端，所述第一导轨上设有与其滑动连接的第一推动板，所述第二导轨上设有与其滑动连接的第二推动板，所述第一推动板与第二推动板之间设有沿第二方向设置的第一导向杆，所述第一导向杆上设有与其滑动配合的第一滑块；所述滑槽条沿着第一方向设置在所述支撑框架上，其中所述滑槽条在第二方向上与所述支撑架滑动设置，所述第一滑块在第一方向上与所述滑槽条滑动配合，所述四边形铰接框连接在所述移动装置和所述滑槽条之间，所述移动装置通过驱动所述四边形铰接框来带动所述滑槽条在所述第二方向上移动，所述滑槽条带动所述第一滑块在所述第一导向杆上沿着第二方向滑动；
所述推动装置与所述第一推动板对应设置，所述推动装置驱动所述第一推动板和所述第一导向杆在所述第一导轨上沿着第一方向滑动，从而所述第一导向杆带动所述第一滑块在第一方向上移动；
所述手爪机构沿着第三方向设置在所述第一滑块上。
进一步地，其中所述滑槽条上设有沿着所述第一方向开设的带凸缘的凹槽。
进一步地，所述四边形铰接框铰接端点上安装有滑轮，所述滑轮与所述凹槽滑动配合。
进一步地，所述推动装置包括第一驱动电机、与所述第一驱动电机的转轴相连的第一丝杠；所述第一推动板内设有与所述第一丝杠对应匹配的丝母，所述第一驱动电机通过驱动旋转所述第一丝杠，从而带动所述第一推动板在所述第一导轨上滑动，所述第一推动板通过带动所述第一导向杆从而带动所述第二推动板在所述第二导轨上滑动。
进一步地，所述移动装置包括第二驱动电机、用于固定安装所述第二驱动电机的电机座、与所述第二驱动电机的转轴相连的第二丝杠、沿着第二方向设置的第二导向杆，所述第二丝杠上设有通过丝母与其对应设置的移动板，所述第二导向杆的两端分别固定设置于所述电机座和设置于所述支撑框架的支撑板上，所述移动板设有与所述第二导向杆滑动配合的滑动孔，使得所述移动板在所述第二驱动电机的驱动下在所述第二导向杆上移动；所述移动板与所述四边形铰接框连接，所述移动板带动所述四边形铰接框进行收放动作。
进一步地，所述手爪机构包括推动机构、联动机构、末端机构，所述推动机构包括推动转盘和推动装置，所述联动机构在所述推动装置的传动下做升降运动，在所述推动转盘的传动下水平方向上自由旋转；所述末端机构固定在所述联动机构上，所述末端机构包括夹紧机构和抓头机构；其中所述夹紧机构包括第一夹紧机构和第二夹紧机构，所述抓头机构包括第一抓头机构和第二抓头机构；所述第一抓头机构和第二抓头机构为内嵌齿型环形槽结构；所述末端机构与所述联动机构直接相连，所述联动机构的动作传导至所述末端机构，完成所述末端机构瓶子夹紧工序。
本发明设计结构简单、结构紧凑，能够使用最简单的结构实现水平面内的多自由度滑动，可以广泛应用于各种异形瓶的装箱过程中；便于拆卸，多轨滑动结构可以让维护更加方便，只要拆除出故障的手爪机构即可实现维护，无需把整个设备全部拆卸；能够精确定位瓶子位置，节省动力、安全可靠。
附图说明
图1为本发明实施例立体结构示意图；
图2为本发明实施例俯视示意图；
图3为本发明实施例手爪机构示意图；
图中标记：1-移动装置、11-第二驱动电机、12-电机座、13-第二丝杠、14- 第二导向杆、15-移动板、16-支撑板、5-第一导轨、51-第二导轨、52-第一推动板、53-第二推动板、6-推动装置、61-第一丝杠、62-第一驱动电机、7-第一导向杆、71-第一滑块、8-滑槽条、81-凹槽、9-四边形铰接框、91-滑轮、10-支撑框架、100-手爪机构、2-推动机构、3-联动机构、4-末端机构、211-推动转盘、222- 推动装置、421-夹紧机构、422-抓头机构。
具体实施方式
下面结合附图说明本发明的具体实施方式。
参见图1、图2、图3所示，本发明的一种实施例，一种移动式外抓盖机械手，包括移动装置1、第一导轨5、推动装置6、第一导向杆7、第一滑块71、第二导轨51、滑槽条8、四边形铰接框9、支撑框架10、用于完成抓取动作的手爪机构；
所述第一导轨5与第二导轨51相互平行地沿着第一方向分别固定安装在所述支撑框架10的两端，所述第一导轨5上设有与其滑动连接的第一推动板52，所述第二导轨51上设有与其滑动连接的第二推动板53，所述第一推动板52与第二推动板53之间设有沿第二方向设置的第一导向杆7，所述第一导向杆7上设有与其滑动配合的第一滑块71；所述滑槽条8沿着第一方向设置在所述支撑框架10上，其中所述滑槽条8在第二方向上与所述支撑架滑动设置，所述第一滑块71在第一方向上与所述滑槽条8滑动配合，所述四边形铰接框9连接在所述移动装置1和所述滑槽条8之间，所述移动装置1通过驱动所述四边形铰接框9来带动所述滑槽条8在所述第二方向上移动，所述滑槽条8带动所述第一滑块71在所述第一导向杆7上沿着第二方向滑动；
所述推动装置6与所述第一推动板52对应设置，所述推动装置6驱动所述第一推动板52和所述第一导向杆7在所述第一导轨5上沿着第一方向滑动，从而所述第一导向杆7带动所述第一滑块71在第一方向上移动；
所述手爪机构沿着第三方向设置在所述第一滑块71上。
进一步地，其中所述滑槽条8上设有沿着所述第一方向开设的带凸缘的凹槽81。
进一步地，所述四边形铰接框9铰接端点上安装有滑轮91，所述滑轮91与所述凹槽81滑动配合。
进一步地，所述推动装置6包括第一驱动电机62、与所述第一驱动电机62 的转轴相连的第一丝杠61；所述第一推动板52内设有与所述第一丝杠61对应匹配的丝母，所述第一驱动电机62通过驱动旋转所述第一丝杠61，从而带动所述第一推动板52在所述第一导轨5上滑动，所述第一推动板52通过带动所述第一导向杆7从而带动所述第二推动板53在所述第二导轨51上滑动。
进一步地，所述移动装置1包括第二驱动电机11、用于固定安装所述第二驱动电机11的电机座12、与所述第二驱动电机11的转轴相连的第二丝杠13、沿着第二方向设置的第二导向杆14，所述第二丝杠13上设有通过丝母与其对应设置的移动板15，所述第二导向杆14的两端分别固定设置于所述电机座12和设置于所述支撑框架10的支撑板16上，所述移动板15设有与所述第二导向杆 14滑动配合的滑动孔，使得所述移动板15在所述第二驱动电机11的驱动下在所述第二导向杆14上移动；所述移动板15与所述四边形铰接框9连接，所述移动板15带动所述四边形铰接框9进行收放动作。
进一步地，如图3所示，手爪机构100包括推动机构2、联动机构3、末端机构4。所述推动机构2包括推动转盘211和推动装置222，所述联动机构3能够在所述推动装置222的传动下竖直方向上做往复升降运动，在所述推动转盘 221的传动下水平方向上自由旋转；
所述末端机构4固定在所述联动机构3上，包括夹紧机构421和抓头机构 422；所述夹紧机构包括第一夹紧机构和第二夹紧机构，所述抓头机构包括第一抓头机构和第二抓头机构；所述第一抓头机构和第二抓头机构为内嵌齿型环形槽结构，实现水平面内的外抓盖以及在竖直方向的升降运动；
所述末端机构4与所述联动机构3直接相连，所以所述联动机构3的动作最终会传导至所述末端机构4，完成所述末端机构4瓶子夹紧工序；
所述第一抓头机构和第二抓头机构受力抓瓶时，其夹紧力：
F＝(FtL1sina)/2L2
其中：Ft为所述推动机构的推动力，α为夹紧时所述第一联动机构的与水平线的夹角；L1为所述第一联动机构两端分别与所述第一推动机构和所述第一夹紧机构连接的连接点之间的距离；L2为所述第一夹紧机构支点与所述第一抓头机构支点之间的距离。
所述第一抓头机构和第二抓头机构的夹紧力必须克服本身重力所产生的静载荷跟在装箱过程中移动瓶子到装箱位置时动作变化所产生的惯性力或惯性力矩，以保证瓶子的夹紧状态。
μG≤Ft＜Fp
其中：μ为内嵌齿型环形槽结构与瓶盖之间的摩擦系数；G为瓶子的重力； Fp为瓶盖即将破碎的最大应力。
本发明设计结构简单、结构紧凑，能够使用最简单的结构实现水平面内的多自由度滑动，可以广泛应用于各种异形瓶的装箱过程中；便于拆卸，多轨滑动结构可以让维护更加方便，只要拆除出故障的手爪机构即可实现维护，无需把整个设备全部拆卸；能够精确定位瓶子位置，节省动力、安全可靠。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种移动式外抓盖机械手，其特征在于：包括移动装置、第一导轨、推动装置、第一导向杆、第一滑块、第二导轨、滑槽条、四边形铰接框、支撑框架、用于完成抓取动作的手爪机构；
所述第一导轨与第二导轨相互平行地沿着第一方向分别固定安装在所述支撑框架的两端，所述第一导轨上设有与其滑动连接的第一推动板，所述第二导轨上设有与其滑动连接的第二推动板，所述第一推动板与第二推动板之间设有沿第二方向设置的第一导向杆，所述第一导向杆上设有与其滑动配合的第一滑块；所述滑槽条沿着第一方向设置在所述支撑框架上，其中所述滑槽条在第二方向上与所述支撑架滑动设置，所述第一滑块在第一方向上与所述滑槽条滑动配合，所述四边形铰接框连接在所述移动装置和所述滑槽条之间，所述移动装置通过驱动所述四边形铰接框来带动所述滑槽条在所述第二方向上移动，所述滑槽条带动所述第一滑块在所述第一导向杆上沿着第二方向滑动；
所述推动装置与所述第一推动板对应设置，所述推动装置驱动所述第一推动板和所述第一导向杆在所述第一导轨上沿着第一方向滑动，从而所述第一导向杆带动所述第一滑块在第一方向上移动；
所述手爪机构沿着第三方向设置在所述第一滑块上。
2.根据权利要求1所述一种移动式外抓盖机械手，其特征在于：其中所述滑槽条上设有沿着所述第一方向开设的带凸缘的凹槽。
3.根据权利要求2所述一种移动式外抓盖机械手，其特征在于：所述四边形铰接框铰接端点上安装有滑轮，所述滑轮与所述凹槽滑动配合。
4.根据权利要求1所述一种移动式外抓盖机械手，其特征在于：所述推动装置包括第一驱动电机、与所述第一驱动电机的转轴相连的第一丝杠；所述第一推动板内设有与所述第一丝杠对应匹配的丝母，所述第一驱动电机通过驱动旋转所述第一丝杠，从而带动所述第一推动板在所述第一导轨上滑动，所述第一推动板通过带动所述第一导向杆从而带动所述第二推动板在所述第二导轨上滑动。
5.根据权利要求1所述一种移动式外抓盖机械手，其特征在于：所述移动装置包括第二驱动电机、用于固定安装所述第二驱动电机的电机座、与所述第二驱动电机的转轴相连的第二丝杠、沿着第二方向设置的第二导向杆，所述第二丝杠上设有通过丝母与其对应设置的移动板，所述第二导向杆的两端分别固定设置于所述电机座和设置于所述支撑框架的支撑板上，所述移动板设有与所述第二导向杆滑动配合的滑动孔，使得所述移动板在所述第二驱动电机的驱动下在所述第二导向杆上移动；所述移动板与所述四边形铰接框连接，所述移动板带动所述四边形铰接框进行收放动作。
6.根据权利要求1所述一种移动式外抓盖机械手，其特征在于：所述手爪机构包括推动机构、联动机构、末端机构，所述推动机构包括推动转盘和推动装置，所述联动机构在所述推动装置的传动下做升降运动，在所述推动转盘的传动下水平方向上自由旋转；所述末端机构固定在所述联动机构上，所述末端机构包括夹紧机构和抓头机构；其中所述夹紧机构包括第一夹紧机构和第二夹紧机构，所述抓头机构包括第一抓头机构和第二抓头机构；所述第一抓头机构和第二抓头机构为内嵌齿型环形槽结构；所述末端机构与所述联动机构直接相连，所述联动机构的动作传导至所述末端机构，完成所述末端机构瓶子夹紧工序。
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