CN109093608A - 一种取盒机械手 - Google Patents
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Abstract
一种取盒机械手，属于酒类包装设备技术领域，包括桁架机器人本体和末端抓手，末端抓手包括抓手安装板和多个抓取单元，抓手安装板固定在桁架人本体的输出端，多个抓取单元并排安装在抓手安装板上；抓取单元包括连接法兰、手指气缸和两个夹爪，连接法兰与抓手安装板具有两种连接位置关系，手指气缸安装在连接法兰的下端，两个夹爪相对安装在手指气缸的输出端，在两种连接位置关系中，两个夹爪的相对运动方向相互垂直，抓手安装板与连接法兰中不同安装孔进行可拆卸连接时，手指气缸带动夹爪的运动方向相互垂直，仅通过改变抓手安装板与连接法兰的安装关系即可以改变夹爪能够对酒盒的夹持位置，从而以适应不同的取盒方式。
Description
技术领域
本发明涉及到酒类包装设备技术领域，具体涉及一种从纸箱中取盒的机械手。。
背景技术
在现代酒类产生中，酒瓶罐装密封及进行一系列的检测后，需要将该酒瓶装入单独的包装盒中，在酒瓶需要装入单独的包装盒之前，为了节约空间，包装盒放置在纸箱中，包装盒的底部密封，包装盒的上部敞口，盒盖竖直立起放在包装盒内，包装盒装在纸箱内可以对包装盒进行保护，同时保证盒盖不会丢失，现代的酒瓶除去瓶身局部凸出部分，酒瓶多为中心对称结构， 受酒瓶结构的影响，包装盒的横截面为正方形，人工按照包装盒对应面朝向相同的方式将其放置在纸箱中，纸箱与包装盒的底部接触的面称为纸箱底部，人工将纸箱底部朝上的顺序放置到输送线，封箱位对纸箱底部进行打钉将纸箱底部封上。
在现在的酒瓶生产，通常将装有包装盒的且底部打钉后的纸箱部放置到输送线上，人工翻转纸箱，然后打开纸箱的上部取出包装盒，人工取包装盒的效率较低。
在传统的高中档白酒生产中，需要将酒盒按照一定的组合方式装入纸箱中，常见的酒盒装箱规格为一字排开的四瓶装、两行三列的六瓶装，应市场销售需要，在不同的时间段需要对同一流水线上的酒盒进行两种不同方式的装，相应地，要针对两种不同方式的纸箱进行取盒，使用传统的机械手进行取盒，采用单一末端抓手不同同时满足两种不同方式的取盒需求，需要进行取盒方式切换时，需要更换末端抓手，然后进行运动路径切换和调试，两种取盒方式之间的切换时间较长，同时需要就要专业的设备维护人员进行切换和试调，不能适应现在的柔性生产需求。
发明内容
本发明针对上述技术问题，设计一种取盒机械手，该装置能够对多四盒或者六盒的纸箱进行取盒且两种取盒方式之间切换简单。
本发明采用的技术方案如下：一种取盒机械手，包括桁架机器人本体和末端抓手，桁架机器人本体和末端抓手桁架人本体为竖直平面内的两自由度机器人，桁架机器人本体包括第一轴水平移动部件和两个第二轴竖直移动部件，第一轴水平移动部件安装在安装框架上，第二轴竖直移动部件安装在第一轴水平移动部件的输出端；末端抓手包括抓手安装板和多个抓取单元，抓手安装板固定在第二轴竖直移动部件的输出端，多个抓取单元并排安装在抓手安装板上；抓取单元包括连接法兰、手指气缸和两个夹爪，连接法兰与抓手安装板具有两种连接位置关系，手指气缸安装在连接法兰的下端，两个夹爪相对安装在手指气缸的输出端，在两种连接位置关系中，两个夹爪的相对运动方向相互垂直。
一种取盒机械手，包括桁架人本体和两个末端抓手，桁架机器人本体包括第一轴水平移动部件和两个第二轴竖直移动部件，第一轴水平移动部件安装在安装框架上，第一轴水平移动部件通过同步带将动力输出，两个第二轴竖直移动部件均安装在第一轴水平移动部件的同步带上，两个第二轴竖直移动部件设置在第一轴水平移动部件中同步带的两侧，第一轴水平移动部件带动两个第二轴竖直移动部件水平运动，两个末端抓手的结构相同，末端抓手包括抓手安装板、第一滑动气缸和多个抓取单元，第一滑动气缸安装在第二轴竖直移动部件的输出端，抓手安装板固定在第一滑动气缸的缸杆上，多个抓取单元并排安装在抓手安装板上；抓取单元包括连接法兰、手指气缸和两个夹爪，连接法兰与抓手安装板具有两种连接位置关系，手指气缸安装在连接法兰的下端，两个夹爪相对安装在手指气缸的输出端，在两种连接位置关系下，两个夹爪的相对运动方向相互垂直。
进一步的，连接法兰中设有四个安装孔，四个安装孔分布在同一个圆周上，四个安装孔中相对安装孔的中心连线相互垂直，连接法兰中安装孔与抓手安装板中安装孔通过螺纹可拆卸连接，通过改变抓手安装板与连接法兰中安装孔的连接关系以改变夹爪的取盒方向。
进一步的，桁架机器人本体的输出端与型材连接架固定连接从而将动力输出，末端抓手安装在型材连接架的下端。
进一步的，还包括第二滑行气缸，第二滑行气缸安装在安装框架上，第二滑行气缸用于带动桁架机器人本体相对安装机架水平移动，第二滑行气缸的运动方向与第一轴滑动部件的运动方向相互垂直。
进一步的，尤其适应于六盒装或四盒装的纸箱，六盒装的纸箱中酒盒按照两行三列放置，四盒装的纸箱中酒盒一字排列，抓取单元的数量为三个。
进一步的，该装置尤其适应于六盒装和四盒装的纸箱，六盒装的纸箱中酒盒按照两行三列放置，四盒装的纸箱中酒盒一字排列，抓取单元的数量为三个。
本发明的有益效果：（1）抓手安装板与连接法兰中不同安装孔进行可拆卸连接时，手指气缸带动夹爪的运动方向不同，连接法兰中四个安装孔中相对安装孔的中心连线相互垂直，从而得出连接法兰具有两种不同的安装方式，两种安装方式下，夹爪的运动方式相互垂直，仅通过改变抓手安装板与连接法兰的安装关系即可以改变夹爪能够对酒盒的夹持位置，从而以适应不同的取盒方式，两种取盒方式之间切换简单；
（2）采用两个第二轴竖直移动部件，第一轴水平移动部件带动两个第二轴竖直移动部件交替运动到待取盒纸箱的上方，滑动气缸带动抓取单元沿垂直于第一轴水平移动部件的运动到酒盒带夹持部位的正上方，两个末端抓手交替作用提高了取盒的效果，两个滑动气缸相对设置在第二轴竖直移动部件的输出端中，抓取酒盒后，滑动气缸带动抓取单元回位，设置滑动气缸使得两个末端抓手的运动不会发生干涉；
（3）酒盒随输送线运动，在对四盒装纸箱进行取盒时，定位机构对纸箱进行定位，在对六盒装纸箱进行取盒时，当定位机构对纸箱的定位位置不改变的情况下，两种情况下酒盒的一侧面重合，纸箱沿垂直于输送线的运动方向的中心轴线错开一段距离，第一直行气缸的行程根据该段距离设置，第一直行气缸带动桁架机器人运动，使得两种情况下，桁架机械人相对定位后纸箱的位置相同，从而不需要调节桁架机器人的运动轨迹。
附图说明
图1 为本发明装置中实施例1的结构示意图。
图2 为本发明装置中实施例2的结构示意图。
图3为本发明装置中实施例1中末端抓手的结构示意图。
图4 为本发明装置中实施例2中末端抓手的结构示意图。
图5 为本发明装置中抓手安装板的立体结构示意图。
图6为本发明装置中抓取单元的立体结构示意图。
图7 为本发明装置中抓取单元与抓手安装板的两种连接位置关系结构示意图。
图8 为本发明装置中酒盒的两种组合示意图。
图中：1.安装框架；2.第一轴水平移动部件；3. 第二轴竖直移动部件；4. 型材连接架；5.末端抓手；501.连接板；502.连接法兰；503.手指气缸；504.夹爪；505. 抓手安装板；506.第一滑轨滑块组件；507.第一滑动气缸；508.气缸连接块；6.第二滑动气缸。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，一种取盒机械手，包括桁架人本体和末端抓手5，所述桁架人本体为竖直平面内的两自由度机器人，桁架机器人本体包括第一轴水平移动部件2和第二轴竖直移动部件3，第一轴水平移动部件2安装在安装框架1上，所述第二轴竖直移动部件3安装在第一轴水平移动部件2的输出端；所述末端抓手5包括抓手安装板505和多个抓取单元，所述抓手安装板505安装在第二轴竖直移动部件3的输出端，多个抓取单元并排安装在抓手安装板505上；如图3所示，所述抓取单元包括连接法兰502、手指气缸503和两个夹爪504，所述连接法兰502与抓手安装板505具有两种连接位置关系，手指气缸503安装在连接法兰502的下端，两个夹爪504相对安装在手指气缸503的输出端，在两种连接位置关系下，两个夹爪的相对运动方向相互垂直。
如图5所示，抓手安装板505开有两个安装孔，抓手安装板505中安装孔与连接法兰502中安装孔通过螺钉可拆卸连接。
如图6所示，连接法兰502沿圆周方向开有四个安装孔，四个安装孔分布在同一个圆周上，四个安装孔中相对安装孔的中心连线相互垂直，所述连接法兰502中安装孔与抓手安装板505中安装孔通过螺纹可拆卸连接。
如图7所示，抓手安装板505中安装孔与连接法兰502中任意一对相对安装孔通过螺旋可拆卸连接，图7中左侧表示抓手安装板505与连接法兰502的第一种连接位置关系，如图8所示，图中箭头的方向标识纸箱的运动方向，在纸箱左侧定位位置不变的情况下，图7中第一种连接位置关系适应于对六盒纸箱进行取盒，即为图8中上部所示的组合方式，图7中右侧表示抓手安装板505与连接法兰502的第二种连接位置关系，如图8所示，图中箭头的方向标识纸箱的运动方向，在纸箱左侧定位位置不变的情况下，图7中第二种连接位置关系适应于对四盒纸箱进行取盒，从而通过改变抓手安装板505与连接法兰502中安装孔的连接关系以改变夹爪的取盒方向，能够对双排或者单排的纸箱进行取盒。
如图3所示，优选的，还包括连接板501，连接板501的中心安装在第二轴竖直移动部件3的输出端，抓手安装板505通过连接杆以偏置在连接板501的前端，抓取单元设置在抓手安装板505远离连接板的一端，从而方便对改变抓手安装板与连接法兰的连接位置关系。
纸箱放置在输送线上，输送线上具有定位机构用于对被取盒的纸箱进行定位，输送线的两侧具有可调节的导向杆，纸箱沿导向杆在输送线上运动，导向杆对纸箱的运动进行导向，两种取盒方式中，通过调节两侧的导向杆，能够保证两种取盒方式中两侧导向杆的中心重合，进一步两种取盒方式中纸箱沿输送线运动方向的中心轴线重合。
为了减轻第二轴竖直移动部件3的长度，还包括型材连接架4，型材连接架4的上下两端分为与第二轴竖直移动部件3的输出端、抓手安装板505固定连接，从而桁架机器人本体的输出端经型材连接架4将动力输出抓手安装板505上。
在对四盒装的纸箱进行取盒时，抓取单元中两个夹爪504的相对运动方向与纸箱的运动方向相互平行，连接法兰502中两个相对安装孔与抓手安装板505中安装孔通过螺钉固定连接，所述抓取单元的数量为3个，所述桁架机器人本体带动末端抓手5运动，夹爪504在手指气缸503的带动下夹持纸箱中酒盒的相邻侧面，三个抓取单元一次抓取纸箱中四个酒盒。
桁架机器人本体带动抓取单元在对六盒装的纸箱进行取盒时，连接法兰502旋转90度与抓手安装板505的安装孔通过螺钉固定连接，即连接法兰502的另两个安装孔与抓手安装板505的安装孔通过螺钉固定连接，抓取单元中两个夹爪504的相对运动方向与纸箱的运动方向相互垂直，所述抓取单元的数量为3个，所述桁架机器人本体带动末端抓手5运动，夹爪504在手指气缸503的带动下夹持纸箱中酒盒的另一相邻侧面，三个抓取单元一次抓取纸箱中六个酒盒。
如图1所示，还包括第二滑动气缸6，所述第二滑动气缸6安装在安装框架1上，所述第二滑动气缸6带动桁架机械人本体相对安装框架1水平移动，第二滑动气缸6的运动方向与桁架机械人本体中第一轴滑动部件2的运动方向相互垂直，即第二滑动气缸6的运动方向与纸箱运动方向平行，用于调整两种取盒方式中桁架机器人本体相对已定位纸箱位置相同。
在对两种纸箱进行取盒时，定位机构与纸箱的前后端面或者有左右侧面接触，在定位机构相同的安装位置相同的情况下，两种纸箱与定位机构的接触面重合，纸箱沿垂直于输送线运动方向的中心轴线错开一段距离，第二滑动气缸6的行程根据该段距离设置，第二滑动气缸6带动桁架机器人本体运动，使得两种情况下，桁架机械人本体相对定位后纸箱的位置相同，从而不需要调节桁架机器人的运动轨迹，仅需要控制第二滑动气缸6中缸杆的两种位置，进可以实现对双排和单排的纸箱进行取盒。
如图1所示，为了第二滑动气缸6的运动进行导向，还包括第二滑轨滑块组件，第二滑轨滑块组件中滑轨安装在安装框架的上端面，第二滑轨滑块组件中滑块与第二滑动气缸6的缸杆固定连接。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案类似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
实施例2
如图2所示，一种取盒机械手，包括桁架人机器人本体和两个末端抓手5，所述桁架机器人本体包括第一轴水平移动部件2和两个第二轴竖直移动部件3，所述第一轴水平移动部件2通过同步带将动力输出，两个所述第二轴竖直移动部件3均安装在第一轴水平移动部件2的同步带上，两个所述第二轴竖直移动部件3设置在第一轴水平移动部件2中同步带的两侧，从而第一轴水平移动部件带动2两个第二轴竖直移动部件3水平运动，两个所述末端抓手5的结构相同且相对安装在第二轴竖直移动部件3的输出端，如图4所示，所述末端抓手5包括均抓手安装板505、第一滑动气缸507和多个抓取单元，连接板501固定在第二轴竖直移动部件3的输出端，第一滑动气缸507安装在连接板501上，第一滑动气缸507的缸杆与气缸连接块508固定连接，气缸连接块508固定在抓手安装板505上，多个抓取单元并排安装在抓手安装板505上。
所述抓取单元包括连接法兰502、手指气缸503和两个夹爪504，所述连接法兰502与抓手安装板505具有两种连接位置关系，手指气缸503安装在连接法兰502的下端，两个夹爪504相对安装在手指气缸503的输出端，在两种连接位置关系下，两个夹爪的相对运动方向相互垂直。
如图5所示，抓手安装板505开有两个安装孔，抓手安装板505中安装孔与连接法兰502中安装孔通过螺钉可拆卸连接。
如图6所示，连接法兰502沿圆周方向开有四个安装孔，四个安装孔分布在同一个圆周上，四个安装孔中相对安装孔的中心连线相互垂直，所述连接法兰502中安装孔与抓手安装板505中安装孔通过螺纹可拆卸连接。
如图7所示，抓手安装板505中安装孔与连接法兰502中任意一对相对安装孔通过螺旋可拆卸连接，图7中左侧表示抓手安装板505与连接法兰502的第一种连接位置关系，如图8所示，图中箭头的方向标识纸箱的运动方向，在纸箱左侧定位位置不变的情况下，图7中第一种连接位置关系适应于对六盒纸箱进行取盒，即为图8中上部所示的组合方式，图7中右侧表示抓手安装板505与连接法兰502的第二种连接位置关系，如图8所示，图中箭头的方向标识纸箱的运动方向，在纸箱左侧定位位置不变的情况下，图7中第二种连接位置关系适应于对四盒纸箱进行取盒，从而通过改变抓手安装板505与连接法兰502中安装孔的连接关系以改变夹爪的取盒方向，能够对双排或者单排的纸箱进行取盒。
纸箱放置在输送线上，输送线上具有定位机构用于对被取盒的纸箱进行定位，输送线的两侧具有可调节的导向杆，纸箱沿导向杆在输送线上运动，两种取盒方式中，输送线上两侧导向杆的中心重合。
第一轴水平移动部件2通过同步带带动两个第二轴竖直移动部件3同步运动，第二轴竖直移动部件3交替运动到待取盒纸箱的上方，第一滑动气缸507带动抓取单元沿输送线的运动方向运动，抓取单元运动到酒盒相邻侧面的正上方，抓取单元抓取纸箱中酒盒后，第一滑动气缸507回位，从而在两个第二轴竖直移动部件3相遇的过程中，两个第二轴竖直移动部件3的运动不会发生干涉，采用两个第二轴竖直移动部件3分别带动两个末端抓手5交替进行取盒提高了取盒的效率。
为了减轻第二轴竖直移动部件3的长度，还包括型材连接架4，型材连接架4的上下两端分为与第二轴竖直移动部件3的输出端、抓手安装板505固定连接，从而桁架机器人本体的输出端经型材连接架4将动力输出抓手安装板505上；优选的，两个型材连接架4相对设置在第二轴竖直移动部件3的外侧，在两个型材连接架4之间为末端抓手5的安装预留了较多的空间。
在对四盒装的纸箱进行取盒时，抓取单元中两个夹爪504的相对运动方向与纸箱的运动方向相互平行，连接法兰502中两个相对安装孔与抓手安装板505中安装孔通过螺钉固定连接，所述抓取单元的数量为3个，所述桁架机器人本体带动末端抓手5运动，夹爪504在手指气缸503的带动下夹持纸箱中酒盒的相邻侧面，三个抓取单元一次抓取纸箱中四个酒盒。
桁架机器人本体带动抓取单元在对六盒装的纸箱进行取盒时，连接法兰502旋转90度与抓手安装板505的安装孔通过螺钉固定连接，即连接法兰502的另两个安装孔与抓手安装板505的安装孔通过螺钉固定连接，抓取单元中两个夹爪504的相对运动方向与纸箱的运动方向相互垂直，所述抓取单元的数量为3个，所述桁架机器人本体带动末端抓手5运动，夹爪504在手指气缸503的带动下夹持纸箱中酒盒的另一相邻侧面，三个抓取单元一次抓取纸箱中六个酒盒。
如图2所示，还包括第二滑动气缸6，所述第二滑动气缸6安装在安装框架1上，所述第二滑动气缸6带动桁架机械人本体相对安装框架1水平移动，第二滑动气缸6的运动方向与桁架机械人本体中第一轴滑动部件2的运动方向相互垂直，即第二滑动气缸6的运动方向与纸箱运动方向平行，用于调整两种取盒方式中桁架机器人本体相对已定位纸箱位置相同。
在对两种纸箱进行取盒时，定位机构与纸箱的前后端面或者有左右侧面接触，在定位机构相同的安装位置相同的情况下，两种纸箱与纸箱的接触面重合，纸箱沿垂直于输送线的运动方向的中心轴线错开一段距离，第二滑动气缸6的行程根据该段距离设置，第二滑动气缸6带动桁架机器人本体运动，使得两种情况下，桁架机械人本体相对定位后纸箱的位置相同，从而不需要调节桁架机器人的运动轨迹，仅需要控制第二滑动气缸6中缸杆的两种位置，进可以实现对双排和单排的纸箱进行取盒。
如图1所示，为了第二滑动气缸6的运动进行导向，还包括第二滑轨滑块组件，第二滑轨滑块组件中滑轨安装在安装框架的上端面，第二滑轨滑块组件中滑块与第二滑动气缸6的缸杆固定连接。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案类似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种取盒机械手，包括桁架机器人本体和末端抓手（5），所述桁架机器人本体和末端抓手（5）所述桁架人本体为竖直平面内的两自由度机器人，所述桁架机器人本体包括第一轴水平移动部件（2）和两个第二轴竖直移动部件（3），所述第一轴水平移动部件（2）安装在安装框架（1）上，所述第二轴竖直移动部件（3）安装在第一轴水平移动部件（2）的输出端；所述末端抓手（5）包括抓手安装板（505）和多个抓取单元，所述抓手安装板（505）固定在第二轴竖直移动部件（3）的输出端，多个抓取单元并排安装在抓手安装板（505）上；其特征在于，所述抓取单元包括连接法兰（502）、手指气缸（503）和两个夹爪（504），所述连接法兰（502）与抓手安装板（505）具有两种连接位置关系，手指气缸（503）安装在连接法兰（502）的下端，两个夹爪（504）相对安装在手指气缸（503）的输出端，在两种连接位置关系中，两个夹爪的相对运动方向相互垂直。
2.一种取盒机械手，包括桁架人本体和两个末端抓手（5），所述桁架机器人本体包括第一轴水平移动部件（2）和两个第二轴竖直移动部件（3），所述第一轴水平移动部件（2）安装在安装框架（1）上，所述第一轴水平移动部件（2）通过同步带将动力输出，两个所述第二轴竖直移动部件均（3）安装在第一轴水平移动部件（2）的同步带上，两个所述第二轴竖直移动部件（3）设置在第一轴水平移动部件（2）中同步带的两侧，第一轴水平移动部件（2）带动两个第二轴竖直移动部件（3）水平运动，两个所述末端抓手（5）的结构相同，所述末端抓手（5）包括抓手安装板（505）、第一滑动气缸（507）和多个抓取单元，第一滑动气缸（507）安装在第二轴竖直移动部件（3）的输出端，抓手安装板（505）固定在第一滑动气缸（507）的缸杆上，多个抓取单元并排安装在抓手安装板（505）上；其特征在于，所述抓取单元包括连接法兰（502）、手指气缸（503）和两个夹爪（504），所述连接法兰（502）与抓手安装板（505）具有两种连接位置关系，手指气缸（503）安装在连接法兰（502）的下端，两个夹爪（504）相对安装在手指气缸（503）的输出端，在两种连接位置关系下，两个夹爪（504）的相对运动方向相互垂直。
3.根据权利要求1或者2所述的取盒机械手，其特征在于，所述连接法兰（502）中设有四个安装孔，四个安装孔分布在同一个圆周上，四个安装孔中相对安装孔的中心连线相互垂直，所述连接法兰（502）中安装孔与抓手安装板（505）中安装孔通过螺纹可拆卸连接，通过改变抓手安装板（505）与连接法兰（502）中安装孔的连接关系以改变夹爪（504）的取盒方向。
4.根据权利要求1或者2所述的取盒机械手，其特征在于，所述桁架机器人本体的输出端与型材连接架（4）固定连接从而将动力输出，末端抓手安装在型材连接架（4）的下端。
5.根据权利要求1或者2所述的取盒机械手，其特征在于，还包括第二滑行气缸（6），所述第二滑行气缸（6）安装在安装框架（1）上，所述第二滑行气缸（6）用于带动桁架机器人本体相对安装机架（1）水平移动，第二滑行气缸（6）的运动方向与第一轴滑动部件（2）的运动方向相互垂直。
6.根据权利要求1或者2所述的取盒机械手，其特征在于，尤其适应于六盒装或四盒装的纸箱，六盒装的纸箱中酒盒按照两行三列放置，四盒装的纸箱中酒盒一字排列，所述抓取单元的数量为三个。
7.根据权利要求5所述的取盒机械手，其特征在于，尤其适应于六盒装和四盒装的纸箱，六盒装的纸箱中酒盒按照两行三列放置，四盒装的纸箱中酒盒一字排列，所述抓取单元的数量为三个。
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