CN108706361B - 集装箱锁钮夹取装置及其使用方法 - Google Patents

集装箱锁钮夹取装置及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种集装箱锁钮夹取装置及其使用方法，该夹取装置安装于机械臂上，包括基座、拨锁机构和两个夹手机构。能满足全部型号锁钮尺寸的装置；实现自动化解锁和扣锁的智能解决方式，达到在夹住锁钮环节之动作对于全部型号锁钮的全适应性；免于更换夹具，提高效率，增强环境适应性，减少故障。

Description

集装箱锁钮夹取装置及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种集装箱锁钮夹取装置及其使用方法。
背景技术
海运集装箱在港口码头进行装箱上船和下船落箱时，需要把集装箱底部四个角部位置的集装箱锁钮解锁和扣锁，用于集装箱的箱与箱之间的紧扣与分离。在码头自动化背景下，集装箱锁钮的解锁和扣锁，需要非人工的自动化方式替代人工作业。但由于各大船公司锁钮的型号没有统一，更是由于锁钮的功能更迭，造成锁钮型号多至几百种；而每种型号的锁钮，其外观和尺寸又不相同。在现有技术中，自动化解锁和扣锁因为锁钮的类别繁多，无法用一种夹具对全部所有的锁钮完成夹取动作，必须根据锁钮的型号更换不同的锁钮夹具；由此造成效率低下，更换夹具时的故障率高。故而自动化系统在锁钮解锁和扣锁的工作流程中，需要一种智能夹具能够符合各类型号锁钮的解锁和扣锁之工作；提高自动化工作的工作效率，克服一般夹具需多次更换才能完成应对多型号锁钮夹取工作的缺陷；以及因夹具更换而造成的环境适应性差，故障频发的问题。
集装箱用锁钮结构示意图见图1～2，锁钮1包括上锁舌11、上锁销12、锁肩13、下锁销14、下锁舌15和设有锁肩13一侧边上的锁尾16；存放锁钮1的锁孔17的结构示意图见图3，锁孔17包括开口17a和腔体17b；上锁舌11可以通过下锁舌15拨动旋转，当锁钮1置于锁孔17中时上锁销12与开口17a适配，上锁舌11卡于腔体17b内，但锁钮1需要从锁孔17中取出时，拨动下锁舌15使上锁舌11旋转实现锁钮1解锁。
发明内容
本发明的目的，就是为了解决上述问题而提供了一种集装箱锁钮夹取装置，能满足全部型号锁钮尺寸的装置；实现自动化解锁和扣锁的智能解决方式，达到在夹住锁钮环节之动作对于全部型号锁钮的全适应性；免于更换夹具，提高效率，增强环境适应性，减少故障。
本发明的目的是这样实现的：
本发明的一种集装箱锁钮夹取装置，该夹取装置安装于机械臂上，夹取装置包括基座、拨锁机构和两个夹手机构；基座为内设腔体的结构，基座的底部设有机械臂连接件，基座的顶部设有夹手机构安装板，该夹手机构安装板的左右两端设有凸起的安装部；拨锁机构包括安装于基座的腔体一侧边上的第一电机、通过第一电机传动并可作水平旋转的转轴、安装于转轴上端的拨锁叉安装块以及安装于该拨锁叉安装块上的拨锁叉；转轴的下端安装于基座的腔体底部上端穿过基座的腔体顶部以及夹手机构安装部；拨锁叉与拨锁叉间设有第一压力传感器；两个夹手机构对称相向地安装于夹手机构安装部上，夹手机构包括水平滑动组件、安装于水平滑动组件的滑块上的压片和安装于压片顶部的锁叉，水平滑动组件通过第二电机传动，水平滑动组件的滑块与压片之间设有上下方向测力的第二压力传感器，压片上设有水平方向测力的第三压力传感器；锁叉为一边设有叉口的板状且两个夹手机构的锁叉的叉口相对；两个夹手机构可通过第二电机提供动力沿水平方向相向运动并利用锁叉的叉口将锁钮的锁肩托住，压片夹紧锁钮的下锁舌。
上述的集装箱锁钮夹取装置中夹手机构安装部的底部为圆形且位于基座的腔体内的部分设有齿轮，第一电机的相对侧安装有第三电机，第三电机通过一个设置与基座的腔体内的轴传动带动夹手机构安装板作水平方向的转动。夹取装置将锁钮夹持状态下通过第三电机传动夹手机构安装板水平旋转调整锁钮的角度。
上述的集装箱锁钮夹取装置中拨锁叉包括拨锁叉基板、位于拨锁叉基板顶部的两个叉齿和位于拨锁叉基板底部的两个安装杆并通过该两个安装杆安装于拨锁叉安装块上。
上述的集装箱锁钮夹取装置中拨锁叉的两个安装杆上分别设有弹簧组件，通过该弹簧组件拨锁叉可以上下缓冲受力。
上述的集装箱锁钮夹取装置中压片还包括弹簧组件，弹簧组件可沿水平方向伸缩，压片和弹簧组件间设有一个可调节受力角度的连接件，通过该连接件改变受力角度可以避免锁钮外形磨损或尺寸大小轻微差异造成压片无法夹紧的情况，第三压力传感器设于该连接件和压片间。优选的，压片的受力面为高附着度的材料制成。
上述的集装箱锁钮夹取装置中还包括控制器，第一电机和第二电机通过该控制器控制，第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器与该控制器连接。
上述的集装箱锁钮夹取装置中两个夹手机构可独立运动。
本发明还提供集装箱锁钮夹取装置的解锁操作方法，包括以下实现步骤：
(1)利用机械臂连接件将夹取装置安装于机械臂上并移动至待解锁锁钮下方；
(2)利用机械臂将夹取装置向上移动至锁钮，通过第一压力传感器和第二压力传感器反馈的压力值，该压力值大于设定值时机械臂向下回收h厘米，通常回收距离通过程序控制，通过回收H厘米避免夹取装置和锁钮在后续操作中的磨损，随后第三电机启动，两个水平滑动组件带动两个压片对锁钮锁钮的下锁舌夹紧，第三压力传感器的反馈压力值大于设定值时第二电机停止工作，此时锁叉的叉口将锁钮的锁肩托住，即完成对锁钮的定位夹紧；
(3)第一电机启动并传动拨锁叉旋转实现对锁钮解锁，锁钮脱落，根据第一压力传感器和第二压力传感器的反馈值变化判断解锁是否成功；
(4)机械臂启动向下将锁钮取出。
本发明还提供一种集装箱锁钮夹取装置的扣锁操作方法，包括以下实现步骤：
(1)利用机械臂连接件将夹取装置安装于机械臂上并夹取待扣锁锁钮；
(2)利用机械臂将夹取装置向上移动至锁孔，通过第二压力传感器和第一压力传感器反馈的压力值变化判断锁钮是否进入锁孔，当判断锁钮进入锁孔后机械臂停止运动，第一电机启动并传动拨锁叉实现对锁钮扣锁，第二电机启动，两个水平滑动组件带动两个压片松开锁钮；
机械臂向下移动h厘米，该值可以根据现实情况测试后设定，通过移动一定距离后第一压力传感器和第二压力传感器压力变化判断是否扣锁工作完成；
当判断锁钮未进入锁孔时，机械臂向下运动后调整夹取装置上升位置后重复本步骤操作；
(4)机械臂启动向下运动。
本发明集装箱锁钮夹取装置能满足全部型号锁钮尺寸的装置；实现自动化解锁和扣锁的智能解决方式，达到在夹住锁钮环节之动作对于全部型号锁钮的全适应性；免于更换夹具，提高效率，增强环境适应性，减少故障。
附图说明
图1是集装箱用锁钮的结构示意图；
图2图1的左视图；
图3是锁孔的结构示意图；
图4是本发明集装箱锁钮夹取装置的一种实施方式剖视图；
图5是图4中A处局部放大图；
图6是本发明集装箱锁钮夹取装置中拨锁叉及拨锁叉安装块结构示意图；
图7是本发明集装箱锁钮夹取装置的锁叉结构示意图；
图8是本发明的锁孔、锁钮、夹取装置就位状态图；
图9是本发明的锁孔、锁钮、夹取装置脱位状态图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明作进一步说明。
请参阅图4-6，图中示出了本发明集装箱锁钮夹取装置的一种实施方式的结构，本发明的夹取装置安装于机械臂上，包括基座2、拨锁机构3、两个夹手机构4和控制器5。
基座2为顶部设有圆形开口的腔体结构，基座2的底部设有用于机械臂连接的法兰盘21，基座2的顶部设有夹手机构安装板22，该夹手机构安装板22的底部安装于基座2的顶部的圆形开口处且位于基座2的腔体内的部分设有齿轮，夹手机构安装版22并可水平方向旋转，该夹手机构安装板22左右两端分别设有一个凸起的安装部22a。
拨锁机构3包括安装于基座2的两侧边上的第一电机31和第三电机32的，通过第一电机31传动可作水平旋转的转轴33，转轴33的下端安装于基座1的腔体底部上端穿过基座1的腔体顶部以及夹手机构安装部22，转轴33上端的拨锁叉安装块34和拨锁叉35之间设有第一压力传感器36，拨锁叉34的两个叉齿36a向上，拨锁叉36包括两个叉齿36a位于拨锁叉基板36b顶部，拨锁叉基板36b底部有两个安装杆36c并通过该两个安装杆36c安装于拨锁叉安装块34上，拨锁叉36的两个安装杆36c上分别设有弹簧组件37；基座2的腔体内安装一个转轴38，转轴38下端设有通过第三电机32传动的齿轮，上端安装齿轮与夹手机构安装板22底部的齿轮啮合，通过第三电机提供动力，夹手机构安装板22可以水平方向旋转。
两个夹手机构4对称相向地安装于夹手机构安装板22两个凸起的安装部22a上，图5中示出了两个夹手机构4中位于右侧的一个夹手机构4，夹手机构从下向上依次为第二电机41、安装于该第二电机41上方并通过第二电机41传动的水平滑动组件42，该水平滑动组件42的滑块42a上从下向上依次安装有第二压力传感器43、压片44和锁叉45，压片44安装处从外侧向内依次为弹簧组件46、可调节受力角度的连接件47和第三压力传感器48，压片44的受力面为高附着度的材料制成，锁叉45为一边设有叉口44a的板状且两个夹手机构4的锁叉45的叉口45a相对。
控制器5安装于基座2外，也设于基座2腔体内，第一电机31、第三电机32、第二电机41通过该控制器5控制，第一压力传感器36、第二压力传感器43和第三压力传感器48与该控制器5。
本发明的夹取装置使用前，利用法兰盘21将夹取装置固定安装于机械臂上。请参阅图7-8，图7中示出了本发明的锁孔17、锁钮1、夹取装置就位状态结构，图8中示出了本发明的锁孔17、锁钮1、夹取装置脱位状态结构。
本发明的夹取装置完成集装箱解锁动作操作如下，机械臂带动夹取装置到达锁钮1工作位下方并上升，夹取装置在上升运动时，夹取装置顶部一对锁叉47与锁钮1的锁肩13接触，两个第二压力传感器43在受压后反馈压力数据至控制器5，通过控制器5反馈至机械臂，机械臂向下作一点距离的回收动作；然后一对水平滑动组件42相向作收紧运动，一对压片46受力，第二压力传感器48向控制器5反馈压力数据，控制器5根据第三压力传感器48的反馈数据，可以判断夹具是否夹住锁钮1。如控制器5获取压力数据分析，判断压片没有夹住锁钮1，控制器5会向机械臂发出调整预设运动位置的信号，便于夹具第二次进行夹锁动作。当控制器5判断夹具已经将锁钮1均匀受力的夹牢，控制器5指令第一电机31启动，传动拨锁叉35转动，下锁舌15的转动，下锁舌15的转动带动上锁舌11的转动，上锁舌11转动之后锁钮1处于脱离锁孔17的脱位状态，锁钮1可依据自重脱离锁孔17；锁钮1脱锁状态下的自重会导致第二压力传感器43和第一压力传感器36的受力产生变化并反馈至向控制器5，控制器5再向机械臂发出向下移动将锁钮1拔出锁孔17的指令。当机械臂将锁钮1放入存放处时，锁尾16的位置如不调整会影响后续机械装置对锁钮的操作，通过第三电机32启动，带动夹手机构安装板22旋转调整锁尾16位置使锁尾存放时方向统一，减少因锁尾16方向不一导致操作机械效率降低和故障情况。
本发明的夹取装置完成集装箱扣锁动作操作如下，机械臂根据运动轨迹预设，机械臂带动夹取装置向锁钮1的锁孔16的扣锁工作位下方移动并按预设位置上升夹取装置，机械臂的上升的力和两个第二压力传感器43和第一压力传感器36反馈上升过程的压力值变化，控制器5根据反馈的压力的值的变化，可以判定锁钮1的上锁舌11是否进入锁孔17，如果判定上锁舌11已插入锁孔17，控制器5指令拨锁叉35转动，将下锁舌15按预设位置转动后带动上锁舌11转动至扣入锁孔17的动作。上锁舌11扣入锁孔17后，控制器5指令一对水平滑动组件42反向运动松开锁钮1，拨锁叉36向下运动，机械臂根据设定向下稍微移动，控制器5根据两个第二压力传感器43和第一压力传感器36的数据分析，控制器5判定是否完成扣锁动作，如无法将锁钮1的上锁舌11插入锁孔17时，控制器5指令机械臂调整夹取装置的上升位置，进行第二次扣锁动作操作。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (9)

1.一种集装箱锁钮夹取装置，该夹取装置安装于机械臂上，其特征在于，所述夹取装置包括基座、拨锁机构和两个夹手机构；
所述基座为内设腔体的结构，所述基座的底部设有机械臂连接件，所述基座的顶部设有夹手机构安装板，该夹手机构安装板的左右两端设有凸起的夹手机构安装部；
所述拨锁机构包括安装于所述基座的腔体一侧边上的第一电机、通过第一电机传动并可作水平旋转的转轴、安装于所述转轴上端的拨锁叉安装块以及安装于该拨锁叉安装块上的拨锁叉；
所述转轴的下端安装于所述基座的腔体底部上端穿过所述基座的腔体顶部以及所述夹手机构安装部；所述拨锁叉安装块与所述拨锁叉间设有第一压力传感器；
所述两个夹手机构对称相向地安装于所述夹手机构安装部上，所述夹手机构包括水平滑动组件、安装于所述水平滑动组件的滑块上的压片和安装于所述压片顶部的锁叉，所述水平滑动组件通过第二电机传动，所述水平滑动组件的滑块与所述压片之间设有上下方向测力的第二压力传感器，所述压片上设有水平方向测力的第三压力传感器；所述锁叉为一边设有叉口的板状且两个夹手机构的锁叉的叉口相对；所述两个夹手机构可通过所述第二电机提供动力沿水平方向相向运动并利用所述锁叉的叉口将锁钮的锁肩托住，所述压片夹紧所述锁钮的下锁舌；
所述夹手机构安装板的底部为圆形且位于所述基座的腔体内的部分设有齿轮，所述第一电机的相对侧安装有第三电机，所述第三电机通过一个设置与所述基座的腔体内的轴传动带动所述夹手机构安装板作水平方向的转动,所述夹取装置将锁钮夹持状态下通过所述第三电机传动所述夹手机构安装板水平旋转调整所述锁钮的角度；
所述第三压力传感器的反馈压力值以判断夹具是否夹住所述锁钮以控制所述第二电机的工作状态；
所述第一压力传感器和第二压力传感器的压力值变化反馈至一与所述第一压力传感器和第二压力传感器连接的控制器，所述控制器判断解锁或扣锁是否完成。
2.一种如权利要求1所述的集装箱锁钮夹取装置，其特征在于，所述拨锁叉包括拨锁叉基板、位于所述拨锁叉基板顶部的两个叉齿和位于所述拨锁叉基板底部的两个安装杆并通过该两个安装杆安装于所述拨锁叉安装块上。
3.一种如权利要求2所述的集装箱锁钮夹取装置，其特征在于，所述拨锁叉的两个安装杆上分别设有弹簧组件，通过该弹簧组件所述拨锁叉可以上下缓冲受力。
4.一种如权利要求1所述的集装箱锁钮夹取装置，其特征在于，所述压片还包括弹簧组件，所述弹簧组件可沿水平方向伸缩，所述压片和所述弹簧组件间设有一个可调节受力角度的连接件，该连接件和所述压片间设有第三压力传感器。
5.一种如权利要求3所述的集装箱锁钮夹取装置，其特征在于，所述压片的受力面为高附着度的材料制成。
6.一种如权利要求1所述的集装箱锁钮夹取装置，其特征在于，还包括控制器，所述第一电机和所述第二电机通过该控制器控制，所述第一压力传感器、所述第二压力传感器和所述第三压力传感器与该控制器连接。
7.一种如权利要求1所述的集装箱锁钮夹取装置，其特征在于，所述两个夹手机构可独立运动。
8.一种如权利要求1所述的集装箱锁钮夹取装置的解锁操作方法，其特征在于，包括以下实现步骤：
(1)利用所述机械臂连接件将所述夹取装置安装于所述机械臂上并移动至待解锁锁钮下方；
(2)利用所述机械臂将所述夹取装置向上移动至锁钮，通过所述第一压力传感器和所述第二压力传感器反馈的压力值，该压力值大于设定值时所述机械臂向下回收H厘米，所述第三电机启动，所述两个水平滑动组件带动两个压片对锁钮的下锁舌夹紧，所述第三压力传感器的反馈压力值大于设定值时所述第二电机停止工作，此时所述锁叉的叉口将所述锁钮的锁肩托住，即完成对锁钮的定位夹紧；
(3)所述第一电机启动并传动所述拨锁叉旋转实现对锁钮解锁，所述锁钮脱落，根据所述第一压力传感器和所述第二压力传感器的反馈值变化判断解锁是否成功；
(4)所述机械臂启动向下将所述锁钮取出。
9.一种如权利要求1所述的集装箱锁钮夹取装置的扣锁操作方法，其特征在于，包括以下实现步骤：
(1)利用所述机械臂连接件将所述夹取装置安装于所述机械臂上并夹取待扣锁锁钮；
(2)利用所述机械臂将所述夹取装置向上移动至锁孔，通过所述第二压力传感器和所述第一压力传感器反馈的压力值变化判断锁钮是否进入锁孔，当判断锁钮进入锁孔后所述机械臂停止运动，所述第一电机启动并传动所述拨锁叉实现对锁钮扣锁，所述第二电机启动，所述两个水平滑动组件带动两个压片松开锁钮；机械臂向下运动h厘米，所述第一压力传感器和第二压力传感器的压力值变化反馈至一与所述第一压力传感器和第二压力传感器连接的控制器，所述控制器判断扣锁是否完成；
当判断锁钮未进入锁孔时，所述机械臂向下运动后调整所述夹取装置上升位置后重复本步骤操作；
(4)所述机械臂启动向下运动。
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