CN109018996A - 一种气动翻转取料机械手 - Google Patents

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陆谦
王新宇
张泊宁
何雨
陈庆武
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    • B65G47/00—Article or material-handling devices associated with conveyors; Methods employing such devices
    • B65G47/74—Feeding, transfer, or discharging devices of particular kinds or types
    • B65G47/90—Devices for picking-up and depositing articles or materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

本发明公开了一种气动翻转取料机械手，包括U形安装板、旋转组件、双向气缸、两个气缸组件和两个夹手组件；其中两个气缸组件对称平行固定于U形安装板的两个内侧壁上，且两者之间留有空隙，旋转组件设置于两个气缸组件之间，且分别与两个气缸组件连接；其中双向气缸包括固定筒和两根活动杆，固定筒设置于两根活动杆的之间，并套在两根活动杆的外侧限制活动杆的行程和自由度，使其在行程范围内运动，双向气缸通过固定筒固定于旋转组件上，两个夹手组件分别与双向气缸的两根活动杆固定，使得两个夹手组件可随双向气缸的两根活动杆在行程范围内运动。本发明解决了机械手夹取速度过慢、夹取力不足和定位不精确条件下，机械手难以抓取的问题。

Description

一种气动翻转取料机械手
技术领域
本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种气动翻转取料机械手。
背景技术
随着人类活动领域的不断提升，机器人在探索，救援，运输等领域所起的作用日益明显。这些领域的主要特点是工作环境的复杂性和不确定性，在这些环境中执行运输任务往往十分困难，且伴随着极高的风险，时刻威胁着运输人员的生命安全。在这样的背景下气动翻转取料机械手作为联系和调节离散型物流管理系统使其作业连续化的必要自动化搬运装卸手段，其应用范围和技术水平得到了迅猛的发展。气动翻转取料机械手主要搭载于移动平台上，随移动平台移动工作，可在不同轨迹下的高效作业，在探索、运输等方面有极高的价值。
2015年，陈茂明等公开了《用于运输钢管的机械手》，提供了一种带有锁定杆的机械手，可以减少用户操作机械手的次数，使用较为方便，但该机械手使用的是纯机械结构实现操作，需要手动提供动力，费时费力，且不具备自动翻转取料的能力。使用环境有限。
2016年，张金景等提出了《一种混合型气动机械手》，该发明设有旋转台和旋转层，旋转台可随着旋转层旋转，使得该机械手的工作范围得到进一步的扩大，机械手上设有防滑橡胶垫，提高了机械手的防滑性能。但结构使用弹簧复位不可靠，使用了电驱动和气缸驱动结合的方式，使结构更加复杂，且抓手操作需要定位精确，不适宜搭载移动平台的使用。2018年，陈建万等公开了《一种气动机械手》，只需要开发出新的手爪形式就可以适应新的工件的抓取，而控制系统基本可以保持不变，通用性强，但依旧需要准确定位，不适宜搭载移动平台的使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种气动翻转取料机械手，解决了机械手夹取速度过慢、夹取力不足和定位不精确条件下，机械手难以抓取的问题。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种气动翻转取料机械手，包括U形安装板、旋转组件、双向气缸、两个气缸组件和两个夹手组件；其中两个气缸组件对称平行固定于U形安装板的两个内侧壁上，且两者之间留有空隙，旋转组件设置于两个气缸组件之间，且分别与两个气缸组件连接；其中双向气缸为标准件，包括固定筒和两根活动杆，固定筒设置于两根活动杆的之间，并套在两根活动杆的外侧限制活动杆的行程和自由度，使其在行程范围内运动，双向气缸通过固定筒固定于旋转组件上，两个夹手组件分别与双向气缸的两根活动杆固定，使得两个夹手组件可随双向气缸的两根活动杆在行程范围内运动。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于： （1）夹取全过程采用气动驱动，动作瞬间完成，相比电机驱动减少了电机运行时间；（2）夹取力大；（3）驱动方式简单可靠，相比于电机驱动，成本更低；（4）结构轻便、紧凑，体积小，适用于移动平台，便于拆装、运输和维修。
附图说明
图1为本发明的一种气动翻转取料机械手工作场景结构示意图。
图2为本发明的一种气动翻转取料机械手总体结构示意图。
图3为本发明的双向气缸结构示意图。
图4为本发明的气缸组件结构示意图。
图5为本发明的旋转组件结构示意图。
图6为本发明的抓手组件结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
本发明的气动翻转取料机械手1的工作场景如图1所示，气动翻转取料机械手1固定于移动平台2上，并随移动平台2运动工作，物料箱3放置于物料架4顶面，且物料箱3的顶面高度与移动平台2上的气动翻转取料机械手1平齐。
结合图2，本发明的气动翻转取料机械手1包括U形安装板1-2、旋转组件1-3、双向气缸1-4、两个气缸组件1-1和两个夹手组件1-5。其中两个气缸组件1-1对称平行固定于U形安装板1-2的两个内侧壁上，且两者之间留有空隙，旋转组件1-3设置于两个气缸组件1-1之间，且分别与两个气缸组件1-1连接。其中双向气缸1-4为标准件，其结构示意图如图3所示，包括固定筒和两根活动杆，固定筒设置于两根活动杆的之间，并套在两根活动杆的外侧限制活动杆的行程和自由度，使其在行程范围内运动，双向气缸1-4通过固定筒固定于旋转组件1-3上，两个夹手组件1-5分别与双向气缸1-4的两根活动杆固定，使得两个夹手组件1-5可随双向气缸1-4的两根活动杆在行程范围内运动。
气缸组件1-1的结构示意图如图4所示，包括180°旋转气缸1-1-1和旋转连接件1-1-2，其中180°旋转气缸1-1-1为标准件，侧面设有旋转盘，旋转连接件1-1-2为圆柱体，圆柱体的圆柱面设有一个方形通孔，其轴线垂直穿过圆柱体的轴线，旋转连接件1-1-2通过螺钉与旋转盘固连，使得旋转连接件1-1-2可随180°旋转气缸1-1-1的旋转盘旋转。
旋转组件1-3的结构示意图如图5所示，包括U形导轨1-3-1、方形直线轴承1-3-2、安装板1-3-3和两个安装座1-3-4。其中U形导轨1-3-1采用方管，U形导轨1-3-1的两端分别插入两个旋转连接件1-1-2的方形通孔，两者配合固定，U形导轨1-3-1上套有一个方形直线轴承1-3-2，使得方形直线轴承1-3-2在U形导轨1-3-1上有一定的活动行程。安装板1-3-3为一块长方形薄板，方形直线轴承1-3-2沿安装板1-3-3的一个侧面中心轴固定，使安装板1-3-3随方形直线轴承1-3-2在U形导轨1-3-1上滑动，位于方形直线轴承1-3-2两侧的安装板1-3-3上沿其中心轴分别开有一个长方形通孔，所述长方形通孔向安装板1-3-3侧边延伸。安装板1-3-3另一个侧面上对称固定两个安装座1-3-4，双向气缸1-4固定筒的两端分别与两个安装座1-3-4通过螺纹连接，两根活动杆分别穿过安装座1-3-4。
夹手组件1-5的结构示意图如图6所示，包括导向块1-5-2和两个夹手板1-5-1，其中夹手板1-5-1的内侧壁为锯齿状，用于提高抓取效率，导向块1-5-2用于连接两个平行上下设置的夹手板1-5-1，导向块1-5-2的前端面设有一个凸起，用于与安装板1-3-3的长方形通孔配合，导向块1-5-2上设有一个安装孔，双向气缸1-4的活动杆通过螺纹与上述安装孔固连。
当气动翻转取料机械手1工作时，首先移动平台承载气动翻转取料机械手1到达指定工作位置，接着180°旋转气缸1-1-1正向进气，气压推动旋转组件1-3、双向气缸1-4和两个夹手组件1-5翻转向外，同时双向气缸1-4正向进气，气压推动两个夹手组件1-5向外运动，平台挪动位置使两个夹手组件1-5对准物料箱3，此时双向气缸1-4反向进气，使两个夹手组件1-5随双向气缸1-4的两根活动杆向内运动并夹紧物料箱3，最后180°旋转气缸1-1-1反向进气，物料箱3随之发生翻转，并将内部物料倾倒于移动平台2的内仓。

Claims (4)

1.一种气动翻转取料机械手，其特征在于：包括U形安装板（1-2）、旋转组件（1-3）、双向气缸（1-4）、两个气缸组件（1-1）和两个夹手组件（1-5）；其中两个气缸组件（1-1）对称平行固定于U形安装板（1-2）的两个内侧壁上，且两者之间留有空隙，旋转组件（1-3）设置于两个气缸组件（1-1）之间，且分别与两个气缸组件（1-1）连接；其中双向气缸（1-4）为标准件，包括固定筒和两根活动杆，固定筒设置于两根活动杆的之间，并套在两根活动杆的外侧限制活动杆的行程和自由度，使其在行程范围内运动，双向气缸（1-4）通过固定筒固定于旋转组件（1-3）上，两个夹手组件（1-5）分别与双向气缸（1-4）的两根活动杆固定，使得两个夹手组件（1-5）可随双向气缸（1-4）的两根活动杆在行程范围内运动。
2.根据权利要求1所述的气动翻转取料机械手，其特征在于：所述气缸组件（1-1）包括180°旋转气缸（1-1-1）和旋转连接件（1-1-2），其中180°旋转气缸（1-1-1）侧面设有旋转盘，旋转连接件（1-1-2）为圆柱体，圆柱体的圆柱面设有一个方形通孔，其轴线垂直穿过圆柱体的轴线，旋转连接件（1-1-2）与旋转盘固连，使得旋转连接件（1-1-2）可随180°旋转气缸（1-1-1）的旋转盘旋转。
3.根据权利要求1所述的气动翻转取料机械手，其特征在于：所述旋转组件（1-3）包括U形导轨（1-3-1）、方形直线轴承（1-3-2）、安装板（1-3-3）和两个安装座（1-3-4）；其中U形导轨（1-3-1）采用方管，U形导轨（1-3-1）的两端分别插入两个旋转连接件（1-1-2）的方形通孔，两者配合固定，U形导轨（1-3-1）上套有一个方形直线轴承（1-3-2），使得方形直线轴承（1-3-2）在U形导轨（1-3-1）上有一定的活动行程；安装板（1-3-3）为一块长方形薄板，方形直线轴承（1-3-2）沿安装板（1-3-3）的一个侧面中心轴固定，使安装板（1-3-3）随方形直线轴承（1-3-2）在U形导轨（1-3-1）上滑动，位于方形直线轴承（1-3-2）两侧的安装板（1-3-3）上沿其中心轴分别开有一个长方形通孔，所述长方形通孔向安装板（1-3-3）侧边延伸；安装板（1-3-3）另一个侧面上对称固定两个安装座（1-3-4），双向气缸（1-4）固定筒的两端分别与两个安装座（1-3-4）连接，两根活动杆分别穿过安装座（1-3-4）。
4.根据权利要求1所述的气动翻转取料机械手，其特征在于：所述夹手组件（1-5）包括导向块（1-5-2）和两个夹手板（1-5-1），其中夹手板（1-5-1）的内侧壁为锯齿状，导向块（1-5-2）用于连接两个平行上下设置的夹手板（1-5-1），导向块（1-5-2）的前端面设有一个凸起，用于与旋转组件（1-3）配合，导向块（1-5-2）上设有一个安装孔，双向气缸（1-4）与上述安装孔固连。
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