CN109352674B - 工字轮双夹爪机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工字轮双夹爪机构，包括：连接法兰，用于与桁架机械手固连；安装座，安装座上设置有旋转组件，旋转组件包括减速机，减速机的输出轴与连接法兰固连，以输出轴为旋转轴心安装座能够相对于连接法兰转动；夹爪组件，两个夹爪组件分别固定于安装座上且呈中心对称地位于旋转组件的两侧，用于切换抓取工字轮；视觉定位组件，每个夹爪组件的一侧设置有一个视觉定位组件，用于修正夹爪组件与工字轮的垂直度误差。上述机构采用旋转方式与双夹爪结构组合，同时采用视觉定位方式保证夹爪组件可靠定位，再由定位轴、复位弹簧和电磁铁等部件辅助对工字轮进行准确、稳定的夹取，搬料动作精准可靠、过程节能高效且简便、安全。

Description

工字轮双夹爪机构

技术领域

本发明涉及吊装机械装置技术领域，尤其涉及一种工字轮双夹爪机构。

背景技术

工字轮在金属丝生产中是一个重要的辅助备件，满卷的工字轮常常可达上百斤，在卷线、放线、存放等环节中，由人工搬运显然很费力且影响效率，故希望改由机械辅助转移。目前，一般采用机械手或夹爪对工字轮夹取并吊起转移，然而，这也对夹爪提出了高要求。

现有夹爪机构采用逐个抓取的方式进行工作，工作效率低下，机构往返过程多，且夹爪与工字轮的定位要求高，编程复杂，否则容易发生夹空、夹偏、夹漏等状况，无法满足使用需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工字轮双夹爪机构，提高机构工作效率，提高夹爪夹取动作准确性和稳定性。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种工字轮双夹爪机构，其包括：

连接法兰，用于与桁架机械手固连；

安装座，安装座上设置有旋转组件，旋转组件包括减速机，减速机的输出轴与连接法兰固连，以输出轴为旋转轴心安装座能够相对于连接法兰转动；

夹爪组件，两个夹爪组件分别固定于安装座上且呈中心对称地位于旋转组件的两侧，用于切换抓取工字轮；

视觉定位组件，每个夹爪组件的一侧设置有一个视觉定位组件，用于修正夹爪组件与工字轮的垂直度误差。

其中，旋转组件还包括交叉滚子轴承和旋转驱动电机，旋转驱动电机与减速机的输入端连接，安装座与连接法兰之间采用交叉滚子轴承铰接并承重。

其中，每个夹爪组件包括相对设置的上安装板和下安装板，上安装板的下表面设置有驱动转盘，下安装板的上表面设置有直线滑轨，直线滑轨上设置有滑块，两个滑块上分别设置有夹爪，两个夹爪对称地穿过下安装板并向下延伸，下安装板上对应夹爪开设有行程槽，两个滑块与驱动转盘之间分别铰接有连杆，两个连杆以驱动转盘的轴心呈中心对称设置。

其中，上安装板的上表面设置有步进电机，驱动转盘通过轴承安装并穿过于上安装板，步进电机通过联轴器与驱动转盘连接。

其中，任一滑块上设置有限位板，上安装板上对应限位板设置有两个限位开关。

其中，夹爪的端部设置有用于限位工字轮的接触块。

其中，两个夹爪的正中间设置有定位轴，下安装板上设置有轴套，定位轴滑动穿设于轴套中，定位轴的上端穿过下安装板且上端部固连有限位盘，定位轴的下端设置有凸起部，轴套和凸起部之间设置有复位弹簧，凸起部的下端设置有用于伸入工字轮的中心孔中的头部。

其中，凸起部上设置有环形块，环形块上设置有用于接触工字轮的电磁铁。

其中，限位盘上设置有上行程板，上安装板上对应上行程板设置有位移传感器。

其中，视觉定位组件包括视觉相机、光源、激光测距传感器和固定支架，固定支架固定于夹爪组件上，视觉相机、光源、激光测距传感器均安装于固定支架上。

综上，本发明的有益效果为，与现有技术相比，所述工字轮双夹爪机构采用旋转方式与双夹爪结构组合，使得两个夹爪切换抓取空轮和满轮进行高效搬料，同时采用视觉定位方式保证夹爪组件可靠定位，再由定位轴、复位弹簧和电磁铁等部件辅助对工字轮进行准确、稳定的夹取，避免夹偏、夹漏的情况发生，通过该机构使得搬料动作精准可靠、过程节能高效且简便、安全，满足了使用要求。

附图说明

图1是本发明实施例提供的工字轮双夹爪机构的整体结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图2中A-A处剖视图；

图4是图1中夹爪组件的结构示意图；

图5是图4的正视图；

图6是图5中B-B处剖视图；

图7是图4的侧视图；

图8是图7中C-C处剖视图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

请参阅图1至8所示，本实施例提供一种工字轮双夹爪机构，为钢丝帘线工字轮提供自动搬运解决方案，该双夹爪机构用于装配在桁架机械手上使用，主要包括连接法兰1、安装座2、夹爪组件以及视觉定位组件。

其中，连接法兰1用于与桁架机械手固连。

安装座2上设置有旋转组件，旋转组件包括减速机3、交叉滚子轴承4和旋转驱动电机5，减速机3的输出轴与连接法兰1固连，旋转驱动电机5与减速机3的输入端连接，安装座2与连接法兰1之间采用交叉滚子轴承4铰接并承重，通过控制旋转驱动电机5旋转，进而带动安装座2以输出轴为旋转轴心相对于连接法兰1转动。减速机3可以是行星减速机、谐波减速机等。

两个夹爪组件(夹爪组件A和夹爪组件B)分别固定于安装座2上且呈中心对称地位于旋转组件的两侧。每个夹爪组件包括相对设置的上安装板6和下安装板7，上安装板6和下安装板7之间通过支撑柱间隔固定。上安装板6的下表面设置有驱动转盘8，上安装板6的上表面设置有步进电机9，驱动转盘8通过轴承安装并穿过于上安装板6，步进电机9通过联轴器与驱动转盘8连接。下安装板7的上表面设置有直线滑轨10，直线滑轨10上设置有滑块11，两个滑块11上分别设置有夹爪12，夹爪12的端部设置有用于限位工字轮34的接触块13，接触块13优选采用尼龙类塑料材质，用于防止夹爪12直接接触工字轮34上的钢丝，避免对钢丝造成污染，保护产品。两个夹爪12对称地穿过下安装板7并向下延伸，下安装板7上对应夹爪12开设有行程槽，两个滑块11与驱动转盘8之间分别铰接有连杆14，两个连杆14以驱动转盘8的轴心呈中心对称设置，连杆14的长短距离可调，以控制夹爪12间距。通过驱动两个步进电机9转动，进而控制夹爪12的抓取和释放动作。

特别地，任一滑块11上设置有限位板15，上安装板6上对应限位板15设置有两个限位开关16，用于控制夹爪12的夹取、释放的行程量。任一滑块11的外侧设置有外限位挡块17，外限位挡块17固定于下安装板7上，任一夹爪12的内侧设置有内限位挡块18，内限位挡块18固定于下安装板7上，用于确保两个夹爪12外扩、内收动作不超过最大行程量。

另外，两个夹爪12的正中间设置有定位轴19，下安装板7上设置有轴套，定位轴19滑动穿设于轴套中，定位轴19的上端穿过下安装板7且上端部固连有限位盘20，限位盘20通过固定螺栓21与定位轴19轴向固连，固定螺栓21的正上方设置有上限位挡块22，以限制上行程极限位置，保护装置。另外，限位盘20上设置有上行程板23，上安装板6上对应上行程板23设置有位移传感器24，以便实时监测上位移量。定位轴19的下端设置有凸起部25，凸起部25的下端设置有用于伸入工字轮34的中心孔中的头部26，头部26、凸起部25、定位轴19依次同轴心固连。轴套和凸起部25之间设置有复位弹簧27，本实施例中，复位弹簧27为套设在定位轴19上的矩形弹簧。凸起部25上设置有环形块28，环形块28上设置有用于接触工字轮34的电磁铁29，电磁铁29的上表面与凸起部25的上表面齐平且均与环形块28固定，电磁铁29的下表面超出凸起部25的下表面。

头部26先与工字轮34的中心孔适配对齐，爪心下压，复位弹簧27吸收接触力，再由电磁铁29吸住工字轮34，确保工字轮34的对中性和稳定性，再由夹爪12抓取。

每个夹爪组件的一侧设置有一个视觉定位组件，用于修正夹爪组件与工字轮34的垂直度误差。视觉定位组件包括视觉相机30、光源31、激光测距传感器32和固定支架33，固定支架33固定于夹爪组件上，视觉相机30、光源31、激光测距传感器32均安装于固定支架33上。由视觉相机30于激光测距传感器32配合，计算出夹爪12与工字轮34的对心度偏差，进而控制桁架机械手移动修正。

下面，以夹爪组件A和夹爪组件B切换夹取满轮、空轮的情形为例，讲解动作流程：

1)桁架机械手带着整体机构移至满轮料架的上方，旋转驱动电机5控制安装座2旋转指定角度；

2)桁架机械手下移，夹爪组件A的视觉定位组件达到目标拍照位置，并记录工字轮的相对位置；

3)桁架机械手平移，使得夹爪组件A的爪心与工字轮的中心对齐，桁架机械手下降；

4)爪心接触工字轮并继续下降一段距离，期间由复位弹簧缓冲，电磁铁吸附工字轮端面，夹爪组件A的两个夹爪夹取住满轮的工字轮；

5)桁架机械手带着整体机构移至空轮料架的上方，旋转驱动电机5控制安装座2旋转指定角度；

6)桁架机械手下移，夹爪组件B的视觉定位组件达到目标拍照位置，并记录工字轮的相对位置；

7)桁架机械手平移，使得夹爪组件B的爪心与工字轮的中心对齐，桁架机械手下降；

8)爪心接触工字轮并继续下降一段距离，期间由复位弹簧缓冲，电磁铁吸附工字轮端面，夹爪组件B的两个夹爪夹取住空轮的工字轮；

9)桁架机械手上升一安全距离，旋转驱动电机5控制安装座2旋转180度，夹爪组件A带着满轮的工字轮到达原空轮的工字轮的位置，桁架机械手下降，夹爪组件A将满轮的工字轮释放；

10)桁架机械手带着整体机构移至满轮料架的上方，夹爪组件A与夹爪组件B重复夹取、释放、旋转切换动作。

该机构的特点在于：

①双夹爪切换结构，提高了单次行程的搬运效率；

②采用视觉定位方式，提高了夹爪动作的准确性，降低了编程要求；

③步进电机加连杆机构，保证了夹爪动作的稳定性；

④定位轴加复位弹簧和电磁铁的结构，使得夹爪与工字轮缓冲接触并可靠吸附。

综上，上述的工字轮双夹爪机构采用旋转方式与双夹爪结构组合，使得两个夹爪切换抓取空轮和满轮进行高效搬料，同时采用视觉定位方式保证夹爪组件可靠定位，再由定位轴、复位弹簧和电磁铁等部件辅助对工字轮进行准确、稳定的夹取，避免夹偏、夹漏的情况发生，通过该机构使得搬料动作精准可靠、过程节能高效且简便、安全，满足了使用要求。

以上实施例只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述事例限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种工字轮双夹爪机构，其特征在于，包括

连接法兰，用于与桁架机械手固连；

安装座，所述安装座上设置有旋转组件，所述旋转组件包括减速机，所述减速机的输出轴与所述连接法兰固连，以所述输出轴为旋转轴心所述安装座能够相对于所述连接法兰转动；

夹爪组件，两个所述夹爪组件分别固定于所述安装座上且呈中心对称地位于所述旋转组件的两侧，用于切换抓取工字轮；以及

视觉定位组件，每个夹爪组件的一侧设置有一个视觉定位组件，用于修正夹爪组件与工字轮的垂直度误差；

所述旋转组件还包括交叉滚子轴承和旋转驱动电机，所述旋转驱动电机与所述减速机的输入端连接，所述安装座与所述连接法兰之间采用交叉滚子轴承铰接并承重；

每个所述夹爪组件包括相对设置的上安装板和下安装板，所述上安装板的下表面设置有驱动转盘，所述下安装板的上表面设置有直线滑轨，所述直线滑轨上设置有滑块，两个所述滑块上分别设置有夹爪，两个所述夹爪对称地穿过所述下安装板并向下延伸，所述下安装板上对应所述夹爪开设有行程槽，两个所述滑块与所述驱动转盘之间分别铰接有连杆，两个所述连杆以所述驱动转盘的轴心呈中心对称设置。

2.根据权利要求1所述的工字轮双夹爪机构，其特征在于：所述上安装板的上表面设置有步进电机，所述驱动转盘通过轴承安装并穿过于所述上安装板，所述步进电机通过联轴器与所述驱动转盘连接。

3.根据权利要求1所述的工字轮双夹爪机构，其特征在于：任一所述滑块上设置有限位板，所述上安装板上对应所述限位板设置有两个限位开关。

4.根据权利要求1所述的工字轮双夹爪机构，其特征在于：所述夹爪的端部设置有用于限位工字轮的接触块。

5.根据权利要求1所述的工字轮双夹爪机构，其特征在于：两个所述夹爪的正中间设置有定位轴，所述下安装板上设置有轴套，所述定位轴滑动穿设于所述轴套中，所述定位轴的上端穿过所述下安装板且上端部固连有限位盘，所述定位轴的下端设置有凸起部，所述轴套和所述凸起部之间设置有复位弹簧，所述凸起部的下端设置有用于伸入工字轮的中心孔中的头部。

6.根据权利要求5所述的工字轮双夹爪机构，其特征在于：所述凸起部上设置有环形块，所述环形块上设置有用于接触工字轮的电磁铁。

7.根据权利要求5所述的工字轮双夹爪机构，其特征在于：所述限位盘上设置有上行程板，所述上安装板上对应所述上行程板设置有位移传感器。

8.根据权利要求1所述的工字轮双夹爪机构，其特征在于：所述视觉定位组件包括视觉相机、光源、激光测距传感器和固定支架，所述固定支架固定于所述夹爪组件上，所述视觉相机、光源、激光测距传感器均安装于固定支架上。