CN109292690B - 爪子货叉一体机构及其搬运货物的方法、具有爪子货叉一体机械手的机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及爪子货叉一体机构，包括机架、货叉组件、夹持组件；机架包括方管、角板；方管搭制成U形框架，U形框架前边方管的左右两端分别固定有两条竖向方管；角板将左右两边的方管和竖向方管固连；货叉组件包括抬升货物的货叉，货叉分别与两条竖向方管连接，安装在两条竖向方管之间；夹持组件包括夹持货物的爪子，夹持组件横跨U形框架的左右两边，安装在竖向方管后方的机架上。还涉及具有爪子货叉一体机械手的机器人以及爪子货叉一体机构搬运货物的方法。属于搬运机械技术领域。本发明兼备爪子夹持和货叉抬升两个功能，经济实用。

Description

爪子货叉一体机构及其搬运货物的方法、具有爪子货叉一体 机械手的机器人

技术领域

本发明涉及搬运机械技术领域，尤其涉及作为搬运器械前端装置的爪子货叉一体机构及其搬运货物的方法、以及具有爪子货叉一体机械手的机器人。

背景技术

如今，工业生产发展迅速，如此快的发展速度离不开各式各样的机械装置。正所谓“工欲善其事必先利器”。而物料、零件的传递是工业生产的一个必不可少的过程，它们被传递到各个工位进行加工处理，最后变成成品。物料、零件的传递就需要拾取它们，然而拾取的方式有很多种，夹持、从下往上的承载、吸附等等。不同的拾取方式适用于不用的对象。现在，大部分的搬运器械都是只配备有一种拾取方式，搬运不同的货物就需要不同的机器，这样大大增加了设备成本，也占用了空间。为解决这些问题,需要设计一种经济实用、多种拾取方式于一体的货物拾取装置。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供既能够夹持货物又具备货叉功能的爪子货叉一体机构及其搬运货物的方法、以及具有爪子货叉一体机械手的机器人。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

爪子货叉一体机构，包括机架、货叉组件、夹持组件；机架包括方管、角板；方管搭制成U形框架，U形框架前边方管的左右两端分别固定有两条竖向方管，并使用角板加固左右两边的方管与竖向方管的连接；货叉组件包括抬升货物的货叉，货叉分别与两条竖向方管连接，安装在两条竖向方管之间；夹持组件包括夹持货物的爪子，夹持组件横跨U形框架的左右两边，安装在竖向方管后方的机架上。采用这种结构后，该机构既能够夹持货物又具备货叉功能，适应性强，其爪子、货叉安装的相对位置有效保证了爪子与货叉各自正常工作。

货叉组件包括货叉、货叉限位板、货叉折叠气缸；货叉与机架前端的竖向方管转动连接；货叉折叠气缸一端转动安装在机架上，另一端与货叉转动连接；货叉折叠气缸伸缩驱动货叉转动展开或收起；竖向方管的下端固定有货叉限位板，货叉限位板包括安装部、伸出部，安装部固定在竖向方管上，伸出部在货叉下方顶住货叉。采用这种结构后，在不使用货叉的时候可以将其折叠，另外货叉限位板使货叉在伸展的状态下承载货物时，货物的压力由机架承受，避免由货叉折叠气缸去承受力，延长货叉折叠气缸的使用寿命。

货叉包括工作段、支撑段、控制段，货叉向前伸出的部分为工作段，工作段为L形，用以承载货物以对货物进行传递；支撑段连接工作段，支撑段的中间部分向上方曲折凸起；控制段从支撑段的两端向后伸出，控制段与机架左右的竖向方管铰链连接形成转动副。采用这种结构后，货叉搬运货物，工作段承载货物，支撑段凸起的部分更有利于阻止货叉上的货物向后方掉落；控制段使货叉可转动地安装在机架的前端的两竖向方管之间，以进一步实现折叠。

货叉组件还包括铰链板；铰链板对称安装在左右两边的机架上，作为货叉折叠气缸的支座；货叉折叠气缸安装在机架的左右两侧，货叉折叠气缸推杆端与货叉的控制段的尾部转动连接，另一端与铰链板转动连接；货叉折叠气缸的伸缩控制货叉的展开、折叠，货叉折叠气缸收缩，带动货叉的控制段转动，使货叉整体转动至货叉限位板所限定的位置,从而货叉展开；货叉折叠气缸伸长，带动货叉的控制段转动，从而折叠收起货叉。采用这种结构后，在不使用货叉的时候可以将其折叠，使整体机构占用的体积变小；另外货叉折叠气缸的安装方式也使其占用的空间会比较小。

夹持组件包括爪子梁、爪子、爪子承接件；爪子通过爪子承接件固定在爪子梁上；爪子梁穿过爪子，通过爪子承接件负载着爪子的重量，横跨左右两边安装在机架上。采用这种结构后，紧凑地安装在机架上，另外在爪子承接件支撑不住货物，而与爪子梁脱离的时候，爪子梁穿过爪子的设计能阻止其掉落而起到了保险的作用。

爪子包括爪子活动臂、爪子固定臂、爪子动力气缸；爪子活动臂每侧各两个对称地安装在左右两侧；爪子活动臂中部与爪子固定臂转动连接，左右相应对称的两个爪子活动臂的顶端分别与同一个爪子动力气缸的首尾两端铰链连接；爪子固定臂位于爪子梁的正下方，爪子承接件将爪子固定臂、爪子梁固定连接。采用这种结构后，结构简单紧凑，并能有效地夹取货物或松开。

爪子还包括有稳固件，同一侧的爪子活动臂的下部以稳固件连接；稳固件包括方铝管、玻璃夹，方铝管横放且相互平行安装，玻璃夹将方铝管和爪子活动臂连接。采用这种结构后，保证同一侧的爪子活动臂的运动同步，并且增大了爪子与所夹持的货物的接触面积，使夹持更平稳。

爪子活动臂与爪子固定臂转动连接的位置为爪子活动臂转动的支点；爪子动力气缸伸长时，左右两边对称的爪子活动臂上部的距离变大，下部的距离变小从而夹取货物；爪子动力气缸收缩，左右两边对称的爪子活动臂上部的距离变小，下部的距离变大从而松开货物。采用这种结构后，结构简单并能有效地实现爪子张开或夹紧。

具有爪子货叉一体机械手的机器人，爪子货叉一体机构作为机械手安装在行走机构上得到机器人。采用这种结构后，得到既能够夹持货物又具备货叉功能的适应性强的机器人。

爪子货叉一体机构搬运货物的方法，采用爪子货叉一体机构搬运货物时；按货物的特性选择货叉搬运或爪子夹持搬运；使用货叉时，控制系统控制货叉折叠气缸收缩，展开货叉，使用货叉抬升搬运货物；不使用货叉时，控制系统控制货叉折叠气缸伸长，收起货叉；使用爪子夹持搬运货物时，控制系统控制爪子动力气缸伸长或收缩，带动爪子活动臂转动，从而爪子夹持或松开货物。采用这种方法后，可以适用于多种货物，减少了设备成本和空间。

总的说来，本发明具有如下优点：兼备爪子夹持和货叉抬升两个功能，经济实用、折叠设计使爪子货叉一体机构所占空间小、质量轻、制造成本低。

附图说明

图1是爪子货叉一体机构的整体结构的立体图

图2是爪子货叉一体机构的机架结构的立体图

图3是爪子货叉一体机构的夹持组件结构的立体图

图4是爪子货叉一体机构的货叉展开的立体图

图5是爪子货叉一体机构的货叉折叠的立体图

示意图中零部件的标号说明：

图中所示：1-铰链板，2-方管，3-货叉限位板，4-角板，5-爪子动力气缸，6-爪子活动臂，7-货叉，8-货叉折叠气缸，9-爪子梁，10-爪子承接件，11-爪子固定臂，12-方铝管，13-玻璃夹。

具体实施方式

下面将结合具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。

爪子货叉一体机构,包括机架、夹持组件、货叉组件。

机架包括方管、角板、螺钉；用螺钉将方管搭制成U形框架，前边方管的左右两端分别固定有两条竖向方管，用角板将左右两边的方管和竖向方管连接，使结构更加稳固。

货叉组件包括：货叉、铰链板、货叉限位板、货叉折叠气缸。

货叉包括工作段、支撑段、控制段，货叉的工作段形如L形，支撑段连接工作段，支撑段的中间部分向上方曲折凸起，承载货物时，凸起的部分更有利于阻止货叉上的货物向后方掉落；控制段从支撑段的两端向后伸出，控制段与机架左右的竖向方管铰链连接形成转动副，进而使货叉可转动地安装在机架的前端的两竖向方管之间。

铰链板左右对称固定在机架的左右两边，作为货叉折叠气缸的支座。

货叉折叠气缸对称安装在机架的左右两边，推杆端与货叉控制段的尾部铰接构成转动副，另一端与铰链板铰接构成转动副。货叉折叠气缸为货叉的折叠提供动力，货叉折叠气缸伸长时，货叉收起；折叠气缸收缩时，货叉放下。这样，在不需要使用货叉的时候，可将货叉向上折叠收起，节省整体机构占用的空间。

货叉限位板固定在机架的前端的两竖向方管的下端，货叉限位板的安装位置在货叉控制段的下方，货叉限位板与货叉的控制段共同作用限制了货叉往下转动，在货叉承载货物的时候，承受货物的压力。这样避免了由货叉折叠气缸去承受力，可以延长货叉折叠气缸的使用寿命。

夹持组件包括：爪子梁、爪子、爪子承接件。

爪子梁穿过爪子，通过爪子承接件负载着爪子的重量，横跨左右两边安装在机架上。

爪子包括：爪子活动臂、爪子固定臂、爪子动力气缸、稳固件。

爪子活动臂对称安装在左右两侧各两个，同一侧的爪子活动臂的下部以稳固件连接并固定距离。其中稳固件包括方铝管、玻璃夹，方铝管横放且相互平行安装，玻璃夹分别与方铝管、爪子活动臂螺钉连接，以此将方铝管与爪子活动臂固连。

爪子固定臂位于爪子梁的正下方，爪子承接件固定连接爪子固定臂、爪子梁，固定了爪子相对爪子梁的位置，使爪子不会在爪子梁上任意滑动，工作稳定。

爪子活动臂中部为爪子活动臂转动的支点位置，在支点位置处，爪子活动臂与爪子固定臂铰链连接；爪子活动臂的顶端与爪子动力气缸的端部铰链连接，其中，左右相应对称的两个爪子活动臂的顶端分别与同一个爪子动力气缸的首尾两端铰链连接。

在控制系统的控制下，爪子动力气缸伸出，左右两个爪子活动臂顶端的距离变大，爪子活动臂下方就会相向移动，从而夹持物体；相反，爪子动力气缸收缩，则爪子松开物体。

当使用爪子夹持物体时，控制货叉折叠气缸伸出，使货叉收起；当需要使用货叉时，把货叉放下即可。

将爪子货叉一体机构作为机械手安装在行走机构上，可以得到一种可搬运多种货物的适应性强的机器人。例如：圆形的货物容易滚动,使用货叉不易运送圆形的货物，则使用爪子夹取搬运；体积较大的方形货物使用爪子难以夹取，则使用货叉抬升搬运。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.爪子货叉一体机构，包括机架、货叉组件、夹持组件；机架包括方管；方管搭制成U形框架，U形框架前边方管的左右两端分别固定有两条竖向方管；货叉组件包括承载货物以进行传递的货叉，货叉分别与两条竖向方管连接，安装在两条竖向方管之间；夹持组件包括夹持货物的爪子，夹持组件横跨U形框架的左右两边，安装在竖向方管后方的机架上；

夹持组件包括爪子梁、爪子、爪子承接件；爪子通过爪子承接件固定在爪子梁上；爪子梁穿过爪子，通过爪子承接件负载着爪子的重量，横跨左右两边安装在机架上；

爪子包括爪子活动臂、爪子固定臂、爪子动力气缸；爪子活动臂每侧各两个对称地安装在左右两侧；爪子活动臂中部与爪子固定臂转动连接，左右相应对称的两个爪子活动臂的顶端分别与同一个爪子动力气缸的首尾两端铰链连接；爪子固定臂位于爪子梁的正下方，爪子承接件将爪子固定臂、爪子梁固定连接；

货叉组件包括货叉、货叉限位板、货叉折叠气缸；货叉与机架前端的竖向方管转动连接；货叉折叠气缸一端转动安装在机架上，另一端与货叉转动连接；货叉折叠气缸伸缩驱动货叉转动展开或收起；货叉限位板固定在竖向方管的下端，货叉限位板包括安装部、伸出部，安装部固定在竖向方管上，伸出部在货叉下方顶住货叉。

2.按照权利要求1所述的爪子货叉一体机构，其特征在于：货叉包括工作段、支撑段、控制段，货叉的工作段为L形，支撑段连接工作段，支撑段的中间部分向上方曲折凸起；控制段从支撑段的两端向后伸出，控制段与机架左右的竖向方管铰链连接形成转动副，进而使货叉可转动地安装在机架的前端的两竖向方管之间。

3.按照权利要求2所述的爪子货叉一体机构，其特征在于：货叉组件还包括铰链板；铰链板对称安装在左右两边的机架上，作为货叉折叠气缸的支座；货叉折叠气缸安装在机架的左右两侧，货叉折叠气缸推杆端与货叉控制段的尾部转动连接，另一端与铰链板转动连接；货叉折叠气缸的伸缩控制货叉的展开、折叠，货叉折叠气缸收缩，带动货叉的控制段转动，使货叉整体转动至货叉限位板所限定的位置,从而货叉展开；货叉折叠气缸伸长，带动货叉的控制段转动，从而折叠收起货叉。

4.按照权利要求1所述的爪子货叉一体机构，其特征在于：爪子还包括稳固件，同一侧的爪子活动臂的下部以稳固件连接；稳固件包括方铝管、玻璃夹，方铝管横放且相互平行安装，玻璃夹将方铝管和爪子活动臂连接。

5.按照权利要求1所述的爪子货叉一体机构，其特征在于：爪子活动臂与爪子固定臂转动连接的位置为爪子活动臂转动的支点；爪子动力气缸伸长时，左右两边对称的爪子活动臂上部的距离变大，下部的距离变小从而夹取货物；爪子动力气缸收缩，左右两边对称的爪子活动臂上部的距离变小，下部的距离变大从而松开货物。

6.具有爪子货叉一体机械手的机器人，其特征在于：包括行走机构、权利要求1-5中任一项所述的爪子货叉一体机构；爪子货叉一体机构作为机械手安装在行走机构上。

7.爪子货叉一体机构搬运货物的方法，其特征在于：采用权利要求1-5中任一项所述的爪子货叉一体机构搬运货物时；按货物的特性选择货叉搬运或爪子夹持搬运；使用货叉时，控制系统控制货叉折叠气缸收缩，展开货叉，使用货叉抬升搬运货物；不使用货叉时，控制系统控制货叉折叠气缸伸长，收起货叉；使用爪子夹持搬运货物时，控制系统控制爪子动力气缸伸长或收缩，带动爪子活动臂转动，从而爪子夹持或松开货物。