CN108638033A - 一种存取样机械手装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种存取样机械手装置，包括机械手和用于驱动机械手于存瓶工位处移动的驱动装置，所述机械手包括第一存取组件和样瓶仓组件，所述样瓶仓组件设有移仓驱动件和多个样瓶仓，所述移仓驱动件驱动多个样瓶仓于第一存取组件与存瓶工位之间依次移动、以用于通过第一存取组件将存瓶工位处存储的多个样瓶依次取入样瓶仓内、或者将多个样瓶仓内的样瓶依次存入存瓶工位。本发明结构简单紧凑、运行方便灵活、存取样时间短、取送过程安全高效。

Description

一种存取样机械手装置

技术领域

本发明主要涉及到煤样存取设备领域，具体涉及一种存取样机械手装置。

背景技术

对于物料（如矿石、煤炭）样品的采样、制样、化验工作，各个国家均有强制标准，必须遵照标准进行样品的采制化工作。样品的采样、制样、化验工作过程的准则是在不破坏样品代表性的前提下，把采集到的样品粒度逐渐减小，质量也逐步减少，直到符合实验室化验对样品的粒度和质量（重量）精度要求，然后对符合要求的样品进行相关的化验分析。

如以煤炭的样品采制化为例，实际上是一种抽样分析的过程，煤炭采样和制样的目的，是为了获得一个其实验结果能代表整批被采样煤的实验煤样。煤炭是一种不均匀的物质（粒度、质量特性分布等），被采样煤的质量一般都比较大（几十吨到几万吨不等），从被采样煤中采取具有代表性的一部分煤的过程叫“采样”，目前有机械采样、人工采样、半机械采样等多种方式方法。按标准采到样品后，下一过程是“制样”，制样过程一般有破碎、混合、缩分、干燥等过程。样品制好后即开展下一步的样品“化验”，对样品进行分析。不论是“采样”、“制样”还是“化验”， 这一过程中不能够有样本的损失，不能够令样本发生一些物理或化学变化，否则将会对最终的试验结果造成影响。

在物料（如矿石、煤炭）样品的采样、制样、化验工作中，被采集的样品通常包括分析样、全水分样、存查样、弃样等，其中样品被采集后需要存放于存瓶工位处（样品存储柜系统）中，以备再查取。如图1所示，存瓶工位处（样品存储柜系统）具有多个横设的样瓶存放仓，每个样瓶存放仓内均可以依次存放多个样瓶（现有最多可以存放7个样瓶）。样品在存放或查取时，再使用存取样机械手装置进行取送样。存在以下技术问题：

1、现有机械手上只带有一个样瓶缓冲仓，用户存样时，先读卡，然后将样瓶放入放瓶工位、机械手带着样瓶移动至存瓶工位处（样品存储柜系统），存样后再返回。但是当有多个样瓶需要存储时，由于机械手每次只能存放一个瓶，机械手需要不断在放瓶工位与存瓶工位处（样品存储柜系统）来回移动，用户每次都需要读卡并放瓶，以7个样瓶需要存入存瓶工位处（样品存储柜系统）为例，假设单个样瓶存样时间为1分钟，7个样瓶就需要7分钟，用户就需要花费7分钟并不断地进行读卡与放瓶操作，用户等待时间太长。

2、现有存瓶工位处（样品存储柜系统）具有多个横设的样瓶存放仓，每个样瓶存放仓内的样瓶具有先进后出、后进先出的特性，即最后放入仓中的样瓶总是最先被取出来，最先放入仓中的样瓶总是最后被取出来。而由于现有取瓶机械手只带有一个样瓶缓冲仓，使得当某个样瓶存放仓内的目标样瓶如果要取出，需要把靠近机械手侧的样瓶先全部取出存入其他的空的样瓶存放仓（即空仓位），再将目标样瓶取出，最后再将原先取出的多个非目标样瓶重新一个一个地送入样瓶存放仓。比如当前每个样瓶存放仓内均可以依次存放7个样瓶，如果要将最里面的第7个样瓶进行取出，机械手需要先将前面6个瓶子取出存入其他的空的样瓶存放仓，才能取出最里面的目标样瓶。此种情形下存在的缺陷有：1）取样时间过长，机械手需要来回移动找空仓位并进行存取瓶，假设取一个样瓶并存储好需要时间为40秒,7个样瓶需要5分钟左右；2）机械手动作频繁，对定位精度及使用寿命可能产生影响。3）数据库操作过于频繁，由于每个样瓶仓样瓶信息存储于独立的数据表中，例如取最后1个样瓶，则需要对7个数据表进行操作，数据库操作存在时延问题、同时样瓶存储算法过于复杂。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于：针对现有技术存在的问题，提供一种结构简单紧凑、运行方便灵活、存取样时间短、取送过程安全高效的存取样机械手装置。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种存取样机械手装置，包括机械手和用于驱动机械手于存瓶工位处移动的驱动装置，所述机械手包括第一存取组件和样瓶仓组件，所述样瓶仓组件设有移仓驱动件和多个样瓶仓，所述移仓驱动件驱动多个样瓶仓于第一存取组件与存瓶工位之间依次移动、以用于通过第一存取组件将存瓶工位处存储的多个样瓶依次取入样瓶仓内、或者将多个样瓶仓内的样瓶依次存入存瓶工位。

作为本发明的进一步改进，每个所述样瓶仓均呈卧式的中空筒状，所述样瓶仓的前端口用于与存瓶工位对接，所述样瓶仓的后端口用于与第一存取组件对接。

作为本发明的进一步改进，所述第一存取组件包括第一负压生产组件，当样瓶仓与存瓶工位密封对接后，所述第一负压生产组件抽取样瓶仓内空气形成真空负压以使存瓶工位处的样瓶被吸取至样瓶仓内。

作为本发明的进一步改进，所述第一存取组件包括第一推板组件，所述第一推板组件于样瓶仓内移动、以用于将样瓶仓内的样瓶推送至存瓶工位存储。

作为本发明的进一步改进，所述样瓶仓的前端口设有弹性密封件以用于与存瓶工位形成密封对接。

作为本发明的进一步改进，所述机械手设有平移组件、用于驱动时使样瓶仓朝存瓶工位移动以形成对接。

作为本发明的进一步改进，多个所述样瓶仓合围成一圈，所述移仓驱动件包括可正反向旋转驱动的旋转驱动件、以用于驱动一圈样瓶仓于第一存取组件与存瓶工位之间依次旋转运动。

作为本发明的进一步改进，多个所述样瓶仓合围形成一圈的中心区域还设有一个样瓶仓，所述机械手上还设有一个与中心区域样瓶仓相配合第二存取组件。

作为本发明的进一步改进，所述驱动装置包括上轨道、下轨道、垂直轨道和定位驱动组件，所述垂直轨道的上下两端分别与上轨道、下轨道连接，所述机械手设于垂直轨道上、以用于在上轨道、下轨道、垂直轨道和定位驱动组件的作用下实现上下左右方向的移动。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

（1）本发明的存取样机械手装置，通过设置相配合的第一存取组件和样瓶仓组件，使得机械手能够一次同时存入和取出多个样瓶，机械手不需要不断在放瓶工位与存瓶工位处来回移动，将用户的平均取瓶时间减少一半，大大缩短了存取作业时间，极大提高了作业效率。

（2）本发明的存取样机械手装置，机械手整体无需频繁移动，大大减少了机械手来回行走定位次数，极大保证了机械手的定位精度及使用寿命。

（3）本发明的存取样机械手装置，利用可循环移动的样瓶仓组件的特殊设计，使得在需要取出其中某一个样瓶时，机械手能够整体保持在原地不动，完全规避了现有的需要把其他样瓶先全部取出存入其他的空的样瓶存放仓后、再将目标样瓶取出、再恢复其他样瓶的繁琐操作模式，大大减少了机械手来回行走定位次数，也大大减少了数据库操作次数、减少了程序时延，极优的简化了样瓶信息存储算法，很好的提升了软件的稳定性和设备的整体可靠性。

（4）本发明的存取样机械手装置，呈卧式的中空筒状的样瓶仓能够对样瓶形成很好的保护，使得在存取操作的移动过程中，样瓶能够实现安全平稳的过度，有效提高了样瓶（样品）的安全性，可靠保证了采制样工作的精度要求。

（5）本发明的存取样机械手装置，弹性密封件既可以实现密封对接，同时也起到了对接支撑过渡的作用，有效保证了样瓶的顺畅进出。当平移组件驱动样瓶仓朝存瓶工位移动以形成对接时，弹性密封件还起到了缓冲的作用，使得样瓶仓和存瓶工位不会硬接触，有效延长了设备的使用寿命。

（6）本发明的存取样机械手装置，合围成一圈的特殊设计形式，既保证了多个样瓶仓的数量要求，同时了大大降低了样瓶仓组件的整体体积和占用空间，使得机械手移动更为灵活，更适应存取样系统的体积紧凑高效的需求。二是一圈加上旋转驱动的配合形式，使得操作更加方便快捷，例如上述实施例中所称的当取出排名第7的样瓶时，旋转驱动件只需要驱动多个样瓶仓反方向旋转一下，即可将排名第6的样瓶旋转至存瓶工位以快速推回，以此循环，即可快速的将排名1至6的样瓶均顺利推回，并且样瓶顺序不会发生错乱，大大缩短了存取作业时间，极大提高了作业效率。

附图说明

图1是现有样品存储柜系统的侧视结构原理示意图。

图2是本发明的存取样机械手装置的正视结构原理示意图。

图3是图2中A-A剖视结构原理示意图。

图4是图3中B-B剖视结构原理示意图。

图例说明：

1、机械手；11、第一存取组件；111、第一负压生产组件；112、第一推板组件；12、样瓶仓组件；121、移仓驱动件；122、样瓶仓；13、平移组件；14、第二存取组件；2、驱动装置；21、上轨道；22、下轨道；23、垂直轨道；24、定位驱动组件。

具体实施方式

以下结合具体实施例和附图对本发明作进一步详细说明。

如图2至图4所示，本发明提供一种存取样机械手装置，包括机械手1和用于驱动机械手1于存瓶工位处移动的驱动装置2，还设有控制模块（图中未示出；当然，在其他实施例中，控制模块也可以由整套存取样系统来提供控制支持，非而单独配置在存取样机械手装置上）。机械手1包括第一存取组件11和样瓶仓组件12，样瓶仓组件12设有移仓驱动件121和多个样瓶仓122，移仓驱动件121驱动多个样瓶仓122于第一存取组件11与存瓶工位之间依次移动、以用于通过第一存取组件11将存瓶工位处存储的多个样瓶依次取入样瓶仓122内、或者将多个样瓶仓122内的样瓶依次存入存瓶工位。

本实施例的存瓶工位以图1所示的样品存储柜系统为例，样品存储柜系统设有多个样瓶存放仓，每个样瓶存放仓内依次存有7个样瓶，驱动装置2驱动机械手1于放样工位和存瓶工位（样品存储柜系统）之间移动、以实现取送样。具体实施原理如下：

当需要存入多个样瓶时，驱动装置2在控制模块的控制下驱动机械手1移动至放样工位，操作人员（或其他的放样自动化装备）将多个样瓶依次的存入至多个样瓶仓122内。然后驱动装置2驱动机械手1移动至存瓶工位（样品存储柜系统）的目标仓位（即某个样瓶存放仓）前，使得其中一个样瓶仓122和目标仓位形成对接（按照图1箭头方向对接），然后第一存取组件11将该样瓶仓122内的样瓶存入目标仓位内；此时机械手1整体保持不动，只需要移仓驱动件121驱动样瓶仓122移动、使得下一个装有样瓶的样瓶仓122移动至目标仓位前，然后第一存取组件11再同样将该样瓶仓122内的样瓶又存入目标仓位内，依次循环，直至将所有的样瓶全部存入至该目标仓位内，机械手1再撤回。

当需要取出所有的样瓶时，驱动装置2驱动空载的机械手1移动至存瓶工位（样品存储柜系统）的目标仓位（即某个样瓶存放仓）前，使得其中一个样瓶仓122和目标仓位形成对接，然后第一存取组件11将该目标仓位内的首个样瓶取出移动至样瓶仓122内；此时机械手1整体保持不动，只需要移仓驱动件121驱动样瓶仓122移动，使得装有样瓶的样瓶仓122移开、并使得下一个空载的样瓶仓122移动至目标仓位前，然后第一存取组件11再同样将该目标仓位内的第二个样瓶取出移动至样瓶仓122内，依次循环，直至将所有的样瓶全部取出移动至机械手1上，然后驱动装置2驱动机械手1移动至放样工位。

当需要取出某一个样瓶时（例如某个样瓶存放仓内一共存有7个样瓶，此时需要取出最靠里面的第7个样瓶），驱动装置2驱动空载的机械手1移动至存瓶工位（样品存储柜系统）的目标仓位（即该样瓶存放仓）前，使得其中一个样瓶仓122和目标仓位形成对接，然后第一存取组件11将该目标仓位内的首个样瓶取出移动至样瓶仓122内；此时机械手1整体保持不动，只需要移仓驱动件121驱动样瓶仓122移动，使得装有样瓶的样瓶仓122移开、并使得下一个空载的样瓶仓122移动至目标仓位前，然后第一存取组件11再同样将该目标仓位内的第二个样瓶取出移动至样瓶仓122内，依次循环，直至将所有的7个样瓶全部取出移动至机械手1上。此时机械手1依然整体保持不动，移仓驱动件121继续驱动样瓶仓122移动，使得装有排名第6的样瓶的样瓶仓122再次移动至目标仓位前，然后第一存取组件11将该样瓶仓122内的样瓶存入目标仓位内；然后移仓驱动件121再次驱动样瓶仓122移动、使得下一个装有排名第5的样瓶的样瓶仓122移动至目标仓位前，然后第一存取组件11再同样将该样瓶仓122内的样瓶又存入目标仓位内，依次循环，直至将所有的排名第1至第6的样瓶全部存入至该目标仓位内，使得只有排名第7的样瓶存放在机械手1上，此时驱动装置2驱动机械手1移动至放样工位，完成该样瓶的取样。通过以上特殊的科学设计，具有如下优点：

一是本发明的存取样机械手装置，通过设置相配合的第一存取组件11和样瓶仓组件12，使得机械手1能够一次同时存入和取出多个样瓶，机械手1不需要不断在放瓶工位与存瓶工位处（样品存储柜系统）来回移动，将用户的平均取瓶时间减少一半，大大缩短了存取作业时间，极大提高了作业效率。二是本发明的存取样机械手装置，机械手1整体无需频繁移动，大大减少了机械手1来回行走定位次数，极大保证了机械手1的定位精度及使用寿命。三是本发明的存取样机械手装置，利用可循环移动的样瓶仓组件12的特殊设计，使得在需要取出其中某一个样瓶时，机械手1能够整体保持在原地不动，完全规避了现有的需要把其他样瓶先全部取出存入其他的空的样瓶存放仓后、再将目标样瓶取出、再恢复其他样瓶的繁琐操作模式，大大减少了机械手1来回行走定位次数，也大大减少了数据库操作次数、减少了程序时延，极优的简化了样瓶信息存储算法，很好的提升了软件的稳定性和设备的整体可靠性。

进一步，在较佳实施例中，每个样瓶仓122均呈卧式的中空筒状，样瓶仓122的前端口用于与存瓶工位对接，样瓶仓122的后端口用于与第一存取组件11对接。呈卧式的中空筒状的样瓶仓122能够对样瓶形成很好的保护，使得在存取操作的移动过程中，样瓶能够实现安全平稳的过度，有效提高了样瓶（样品）的安全性，可靠保证了采制样工作的精度要求。

进一步，在较佳实施例中，第一存取组件11包括第一负压生产组件111，当样瓶仓122与存瓶工位密封对接后，第一负压生产组件111抽取样瓶仓122内空气形成真空负压以使存瓶工位处的样瓶被吸取至样瓶仓122内。在本实施例中，第一存取组件11包括第一推板组件112，第一推板组件112于样瓶仓122内移动、以用于将样瓶仓122内的样瓶推送至存瓶工位存储。一吸一推的形式，使得机械手1能够十分顺畅的取放样瓶，解决了传统夹持机械手的夹持过程中易发生样瓶损坏的问题，可靠保证了采制样工作的精度要求。当然，在其他实施例中，也可以采用其他的形式，例如第一存取组件11包括磁吸组件，利用磁吸将样瓶吸附过来。

进一步，在较佳实施例中，样瓶仓122的前端口设有弹性密封件以用于与存瓶工位形成密封对接。机械手1设有平移组件13、用于驱动时使样瓶仓122朝存瓶工位移动以形成对接。弹性密封件既可以实现密封对接，同时也起到了对接支撑过渡的作用，有效保证了样瓶的顺畅进出。当平移组件13驱动样瓶仓122朝存瓶工位移动以形成对接时，弹性密封件还起到了缓冲的作用，使得样瓶仓122和存瓶工位不会硬接触，有效延长了设备的使用寿命。

进一步，在较佳实施例中，多个样瓶仓122合围成一圈，移仓驱动件121包括可正反向旋转驱动的旋转驱动件、以用于驱动一圈样瓶仓122于第一存取组件11与存瓶工位之间依次旋转运动。合围成一圈的特殊设计形式，既保证了多个样瓶仓122的数量要求，同时了大大降低了样瓶仓组件12的整体体积和占用空间，使得机械手1移动更为灵活，更适应存取样系统的体积紧凑高效的需求。二是一圈加上旋转驱动的配合形式，使得操作更加方便快捷，例如上述实施例中所称的当取出排名第7的样瓶时，旋转驱动件只需要驱动多个样瓶仓122反方向旋转一下，即可将排名第6的样瓶旋转至存瓶工位以快速推回，以此循环，即可快速的将排名1至6的样瓶均顺利推回，并且样瓶顺序不会发生错乱，大大缩短了存取作业时间，极大提高了作业效率。

当然，在其他实施例中，也可以采用其他的形式，例如将多个样瓶仓122排成一个横排，利用移仓驱动件121移动多个样瓶仓122水平横向移动以进行对接；或许排成一个竖排；或者多排组合的形式，在上述实施例公开的技术特征前提下的简单变换，都应属于本发明的保护范围。

进一步，在较佳实施例中，多个样瓶仓122合围形成一圈的中心区域还设有一个样瓶仓122，机械手1上还设有一个与中心区域样瓶仓122相配合第二存取组件14。多个样瓶仓122合围形成一圈势必会在中心留有空间，此时在中心区域再设有一个样瓶仓122，同时再设置一个第二存取组件14，大大提高了空间利用率，例如当前一般为7个样瓶存储的需求情况下，将6个样瓶仓122合围形成一圈，在中间再设一个样瓶仓122即可正好满足7个样瓶的存取需求。以取瓶作业为例，如图2所示，具体实施原理如下：

当6个一圈的样瓶仓122全部取了样瓶时，机械手整体向左侧移动一个工位，使得中心的样瓶仓122和目标仓位形成对接，然后第二存取组件14作业使得排名第7的样瓶取入至中心的样瓶仓122内，然后机械手1上整体移动完成全部取瓶作业。

进一步，在较佳实施例中，驱动装置2包括上轨道21、下轨道22、垂直轨道23和定位驱动组件24，垂直轨道23的上下两端分别与上轨道21、下轨道22连接，机械手1设于垂直轨道23上、以用于在上轨道21、下轨道22、垂直轨道23和定位驱动组件24的作用下实现上下左右方向的移动。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种存取样机械手装置，包括机械手（1）和用于驱动机械手（1）于存瓶工位处移动的驱动装置（2），其特征在于，所述机械手（1）包括第一存取组件（11）和样瓶仓组件（12），所述样瓶仓组件（12）设有移仓驱动件（121）和多个样瓶仓（122），所述移仓驱动件（121）驱动多个样瓶仓（122）于第一存取组件（11）与存瓶工位之间依次移动、以用于通过第一存取组件（11）将存瓶工位处存储的多个样瓶依次取入样瓶仓（122）内、或者将多个样瓶仓（122）内的样瓶依次存入存瓶工位。

2.根据权利要求1所述的存取样机械手装置，其特征在于，每个所述样瓶仓（122）均呈卧式的中空筒状，所述样瓶仓（122）的前端口用于与存瓶工位对接，所述样瓶仓（122）的后端口用于与第一存取组件（11）对接。

3.根据权利要求2所述的存取样机械手装置，其特征在于，所述第一存取组件（11）包括第一负压生产组件（111），当样瓶仓（122）与存瓶工位密封对接后，所述第一负压生产组件（111）抽取样瓶仓（122）内空气形成真空负压以使存瓶工位处的样瓶被吸取至样瓶仓（122）内。

4.根据权利要求2所述的存取样机械手装置，其特征在于，所述第一存取组件（11）包括第一推板组件（112），所述第一推板组件（112）于样瓶仓（122）内移动、以用于将样瓶仓（122）内的样瓶推送至存瓶工位存储。

5.根据权利要求3所述的存取样机械手装置，其特征在于，所述样瓶仓（122）的前端口设有弹性密封件以用于与存瓶工位形成密封对接。

6.根据权利要求2所述的存取样机械手装置，其特征在于，所述机械手（1）设有平移组件（13）、用于驱动时使样瓶仓（122）朝存瓶工位移动以形成对接。

7.根据权利要求1所述的存取样机械手装置，其特征在于，多个所述样瓶仓（122）合围成一圈，所述移仓驱动件（121）包括可正反向旋转驱动的旋转驱动件、以用于驱动一圈样瓶仓（122）于第一存取组件（11）与存瓶工位之间依次旋转运动。

8.根据权利要求7所述的存取样机械手装置，其特征在于，多个所述样瓶仓（122）合围形成一圈的中心区域还设有一个样瓶仓（122），所述机械手（1）上还设有一个与中心区域样瓶仓（122）相配合第二存取组件（14）。

9.根据权利要求1所述的存取样机械手装置，其特征在于，所述驱动装置（2）包括上轨道（21）、下轨道（22）、垂直轨道（23）和定位驱动组件（24），所述垂直轨道（23）的上下两端分别与上轨道（21）、下轨道（22）连接，所述机械手（1）设于垂直轨道（23）上、以用于在上轨道（21）、下轨道（22）、垂直轨道（23）和定位驱动组件（24）的作用下实现上下左右方向的移动。