CN109433640A - 一种水果重量分选机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水果重量分选机，包括送料输送模块、电子秤、三自由度机械手、可编程装置和固定支架，所述电子秤设在所述送料输送模块的一端，所述送料输送模块和三自由度机械手安装在所述固定支架上，所述电子秤、三自由度机械手与所述可编程装置之间电信号连接，所述三自由度机械手包括X轴运动模块、Y轴运动模块和Z轴运动模块。本发明体积小且分选精准。

Description

一种水果重量分选机

技术领域

本发明属于农业机具技术领域，进一步属于水果分拣工具技术领域，尤其涉及一种水果重量分选机。

背景技术

目前，传统的水果重量分选机，包括送料输送模块、电子秤、分选执行组件、出料输送模块和固定支架，分选效果不理想，容易错误分类。此外，水果重量分选机的电子秤需设定多个称重水果托盘，多个称重水果托盘的设计会使送料输送带的长度增加，而分级执行机构采取转动的方式将分级后水果推送到出料输送机上，所以此种水果重量分选机在水果称重和分级执行机构之间相应地设置一定长度的输送带以便有足够的空间使分级执行机构转动以推送分选水果，导致送料输送带和分级执行机构转动占用的输送带过长，加上带有传输功能的出料模块设置使水果重量分选机的体积也较大，难以移动，不适合小型生产基地使用。当减少水果重量分选机的结构以减少体积时，又会出现分选精度不稳定，分选效果差的问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是针对上述技术缺陷，提供一种体积更小且分选精准的水果重量分选机。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种水果重量分选机包括送料输送模块、电子秤、三自由度机械手、可编程装置和固定支架，所述电子秤设在所述送料输送模块的一端，所述电子秤内设有压力传感器，所述送料输送模块和三自由度机械手安装在所述固定支架上，所述电子秤、三自由度机械手与所述可编程装置之间电信号连接，所述三自由度机械手包括X轴运动模块、Y轴运动模块和Z轴运动模块，所述Y轴运动模块、Z轴运动模块与X轴运动模块连接。所述三自由度机械手可实现X轴、Y轴、Z轴三个方向往复直线运动。三自由度机械手能够根据可编程装置指令将不同重量的水果进行分选。

优选的，所述三自由度机械手为空间直角坐标系机械手，所述X轴运动模块、Y轴运动模块和Z轴运动模块之间呈直角。便于传输水果以及分选水果后运输。

优选的，所述Z轴运动模块的两端分别设有笔型气缸和夹爪，所述笔型气缸与夹爪之间设有第一直线导轨，所述第一直线导轨上设有第一滑块，所述Z轴运动模块上还设有与夹爪连接的气动手指气缸。

所述Z轴运动模块还设有固定平台，所述固定平台设在第一直线导轨的上端，所述笔型气缸内设有活塞杆，还设有浮动接头使笔型气缸与第一滑块连接，所述夹爪位于Z轴运动模块另一端，所述气动手指气缸设在夹爪的一端，所述固定平台与第一滑块、气动手指气缸之间螺栓连接，所述笔型气缸推动第一滑块沿着第一直线导轨作往复直线运动，所述第一滑块推动气动手指气缸进行取料和放料动作。浮动接头用来减轻笔型气缸或气动手指气缸的偏心、平行精度不足的问题，故不需要笔型气缸或气动手指气缸和第一滑块完全对中。

优选的，所述X轴运动模块包括X轴导轨安装座、设在X轴导轨安装座上的第二直线导轨和设在第二直线导轨上的第二滑块，所述第二直线导轨的两端分别设有第一极限开关和第二极限开关，所述第二直线导轨上设有第一原点传感器，所述第二滑块上设有第一固定平台U型座，所述第一固定平台U型座分别连接第二滑块与Z轴运动模块。所述X轴运动模块包括第一伺服电机和第一滚珠丝杠，所述第一伺服电机设在X轴运动模块的一端，所述第二直线导轨上设有第一原点传感器和极限开关，所述第一滚珠丝杠设在第二直线导轨内，所述X轴运动模块可使Z轴运动模块在第二直线导轨上运动，即在X轴方向进行往复直线运动。第一原点传感器能够让第一伺服电机判断三自由度机械手所处的位置，以及快速回到原点，实现三自由度机械手的精确取料和放料。第一极限开关和第二极限开关可以防止抓取Z轴运动模块超出行程，当第二滑块触动第一极限开关或第二极限开关，则切断电路，使伺服电机停止运转。

优选的，所述Y轴运动模块上设有第三直线导轨、设在第三直线导轨上的第三滑块以及安装在第三滑块上的第二固定平台U型座，所述第二固定平台U型座与X轴运动模块连接，所述第三直线导轨上设有第二原点传感器、第三极限开关和第四极限开关，所述第三极限开关和第四极限开关分别设在第三直线导轨的两端。所述第三直线导轨设在Y轴运动模块的侧方或上方。所述Y轴运动模块能够使X轴运动模块和Z轴运动模块在Y轴方向进行往复直线运动，所述第三极限开关和第四极限开关可以防止X轴运动模块超出行程。

优选的，所述第二固定平台U型座上设有固定支座和导轨安装板，所述固定支座安装在第二固定平台U型座上，所述导轨安装板连接固定支座与X轴运动模块。所述Y轴运动模块还包括第二伺服电机、第二滚珠丝杠，所述第二伺服电机设在Y轴运动模块的一端，所述第二滚珠丝杠设在第三直线导轨内。便于X轴运动模块与Y轴运动模块形成稳定的连接。

优选的，所述三自由度机械手包括与Y轴运动模块平行的支撑架，所述X轴运动模块的另一端安装在支撑架上，所述支撑架包括Y轴直线导轨支撑板、设在Y轴直线导轨支撑板上的第四直线导轨、设在第四直线导轨上的第四滑块，所述第四滑块与X轴运动模块连接，所述X轴运动模块沿第三直线导轨和第四直线导轨运动。所述支撑架能够支撑X轴运动模块，从而提高三自由度机械手的刚性和稳定性。

优选的，所述Z轴运动模块的两侧设有第一放料区域和第二放料区域。便于收集分选后的水果。

优选的，所述送料输送模块包括输送带、传送滚筒和托架、减速电机，所述传送滚筒设在送料输送模块的另一端，所述托架高于输送带的表面，所述减速电机与传送滚筒连接并设在输送带的下方。

优选的，所述可编程装置为PLC控制器或单片机。通过可编程装置控制机械手，PLC控制器或单片机体积较小，且精准，便于实现精准分选。

优选的，所述固定支架包括输送机支架、导向型轴支座和机械手支架，所述输送机支架用于支撑送料输送模块，所述三自由度机械手安装在所述导向型轴支座上，所述导向型轴支座安装在机械手支架上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过在电子秤上方设置分选执行组件可以缩短分选执行组件占据的送料输送带长度，缩短了水果重量分选机的长度，从而缩小了重量分选机的体积，使其便于移动，方便小型生产基地使用；设置三自由度机械手，从而实现对水果进行自由分类且分选精准的效果。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的三自由度机械手之右视图。

图3为图2的主视图。

图4为Y轴运动模块的右视图。

附图标记说明：

1.输送机支架；2.机械手支架；3.减速电机；4.传动滚筒；5.托架；6.送料输送模块；7.第一导向型轴支座；8.第一出料输送机；9.滚筒固定架；10.三自由度机械手；10A.X轴运动模块；10B.Y轴运动模块；10C.Z轴运动模块；10D.支撑架；11.电子秤；12.输送带；13.第二出料输送机；14.同步带；15.同步带轮；16.第二导向型轴支座；17.Y轴直线导轨支撑板；18.第四直线导轨；19.第一滑块；20.固定板；21.保护盖；22.第一原点传感器；23.第一极限开关；24.第三极限开关；25.第二滑块；25A.第一固定平台U型座;26.第二极限开关；27.第一伺服电机；28.第四极限开关；29.第二原点传感器；30.第二伺服电机；31.X轴导轨安装座；32.第二直线导轨；33.第一滚珠丝杠；34.第一滑块；35.连接块；36.笔型气缸；36A.浮动接头；37.第一直线导轨；38.固定平台；39.气动手指气缸；40.夹爪；41.联轴器；42.第二滚珠丝杠；43.导轨安装板；44.固定支座；45.第二固定平台U型座；46.第三滑块；47.第三直线导轨。

具体实施方式

实施例1

如图1、图2所示，一种水果重量分选机包括送料输送模块6、电子秤11、三自由度机械手10、可编程装置（图中未示出）和固定支架。所述固定支架包括输送机支架1、导向型轴支座和机械手支架2，所述输送机支架1用于支撑送料输送模块6，所述三自由度机械手10安装在所述导向型轴支座上，所述导向型轴支座安装在机械手支架2上。所述导向型轴支座包括第一导向型轴支座7和第二导向型轴支座16。

所述电子秤11设在所述送料输送模块6的一端，所述送料输送模块6和三自由度机械手10安装在所述固定支架上，所述电子秤11、三自由度机械手10与所述可编程装置之间电信号连接，所述电子秤11内设有压力传感器（图中未示出），所述电子秤11上设有通讯接口（图中未示出），电子秤11通过通讯接口与可编程装置连接，所述三自由度机械手10包括X轴运动模块10A、Y轴运动模块10B和Z轴运动模块10C。所述Y轴运动模块10B、Z轴运动模块10C与X轴运动模块10A连接，所述三自由度机械手10可实现X轴、Y轴、Z轴三个方向往复直线运动，所述Z轴为垂直轴。电子秤11采集水果的重量信息，可编程装置接收到重量信息并对三自由度机械手10发出指令，三自由度机械手10根据可编程装置指令将不同重量的水果进行分选。

如图1所示，所述送料输送模块6包括输送带12、传送滚筒4、托架5和减速电机3，所述传送滚筒4设在送料输送模块6的另一端，所述托架5高于输送带12的表面，所述减速电机3与所述传送滚筒4连接，所述减速电机3设在输送带12的下方。

如图2所示，所述三自由度机械手10为空间直角坐标系机械手，所述X轴运动模块10A、Y轴运动模块10B和Z轴运动模块10C之间呈直角。

如图3所示，所述Z轴运动模块10C的两端分别设有笔型气缸36和夹爪40，所述笔型气缸36与夹爪40之间设有第一直线导轨37，所述第一直线导轨37上设有第一滑块34，所述Z轴运动模块10C上还设有与夹爪40的一端连接的气动手指气缸39。所述Z轴运动模块10C上还设有连接块35使笔型气缸36固定在Z轴运动模块10C上，所述笔型气缸36内设有活塞杆，设有浮动接头36A使活塞杆与第一滑块34连接，所述第一滑块34上设有固定平台38，所述固定平台38分别与第一滑块34、气动手指气缸39螺栓连接，所述笔型气缸36推动第一滑块34沿着第一直线导轨37作往复直线运动，第一滑块34推动气动手指气缸39、夹爪40进行取料和放料动作。浮动接头36A用来减轻笔型气缸36或气动手指气缸39的偏心、平行精度不足的问题，故不需要笔型气缸36或气动手指气缸39和第一滑块34完全对中。

如图1、图2、图3所示，所述X轴运动模块10A包括X轴导轨安装座31、设在X轴导轨安装座31上的第二直线导轨32、第一伺服电机27和设在第二直线导轨32上的第二滑块25，所述第一伺服电机27设在X轴导轨安装座31的一侧，所述第二直线导轨32的两端分别设有第一极限开关23和第二极限开关26，所述第二直线导轨32上设有第一原点传感器22，所述第一原点传感器22设在第一极限开关23的一侧，所述第二滑块25上设有第一固定平台U型座25A，所述第一固定平台U型座25A分别连接第二滑块25与Z轴运动模块10C。所述第二直线导轨32内设有第一滚珠丝杠33，所述X轴运动模块10A的侧方设有保护盖21，X轴运动模块10A能够使Z轴运动模块10C朝X轴方向进行往复直线运动。第一原点传感器22能够让第一伺服电机27判断三自由度机械手10所处的位置，并快速回到原点，实现三自由度机械手10的精确取料和放料。第一极限开关23和第二极限开关26可以防止抓取Z轴运动模块10C超出行程，当第二滑块25触动第一极限开关23或第二极限开关26，则切断电路，使伺服电机停止运转。

如图2、图4所示，所述Y轴运动模块10B上设有第二伺服电机30、联轴器41、第三直线导轨47、设在第三直线导轨47上的第三滑块46以及安装在第三滑块46上的第二固定平台U型座45，所述第二固定平台U型座45与X轴运动模块10A连接，所述第三直线导轨47上设有第二原点传感器29、所述第三直线导轨47的两端分别设有第三极限开关24和第四极限开关28。所述第二原点传感器29设在第四极限开关28的一侧，并位于第四极限开关28与第二伺服电机30之间。所述第二伺服电机30设在Y轴运动模块10B的一端，所述第三直线导轨47内设有第二滚珠丝杠42，所述联轴器41设在第二伺服电机30与第二滚珠丝杠42之间，所述第三直线导轨47设在Y轴运动模块10B的侧方或上方。本实施例中，第三直线导轨47设在Y轴运动模块10B的侧方。Y轴运动模块10B能够使X轴运动模块10A和Z轴运动模块10C在Y轴方向往复直线运动。所述第二固定平台U型座45上设有固定支座44和导轨安装板43，所述固定支座44安装在第二固定平台U型座45上，所述导轨安装板43连接固定支座44与X轴运动模块10A。

如图2所示，所述三自由度机械手10包括与Y轴运动模块10B平行的支撑架10D，所述X轴运动模块10A的另一端安装在支撑架10D上,所述支撑架10D上包括Y轴直线导轨支撑板17、设在Y轴直线导轨支撑板17上的第四直线导轨18以及设在第四直线导轨18上的第四滑块19，所述第四滑块19上设有固定板20,所述第四滑块19通过固定板20连接X轴运动模块10A，所述X轴运动模块10A沿第三直线导轨47和第四直线导轨18运动。所述支撑架10D能够支撑X轴运动模块10A，从而提高三自由度机械手10的刚性和稳定性。

所述可编程装置为PLC控制器或单片机。本实施例中，分选执行组件中的可编程装置为单片机。

实施例2

如图1所示，所述X轴运动模块10A的下方设有相向运动的第一出料输送机8和第二出料输送机13，用来传送经过三自由度机械手分选的水果，同步带轮15、同步轮和滚筒固定架9，同步带轮15通过同步带14与同步轮连接，第一出料输送机8和第二出料输送机13与X轴运动模块10A平行。

实施例3

所述Z轴运动模块10C的两侧设有第一放料区域和第二放料区域，所述第一放料区域设在第一出料输送机8的下方，所述第二放料区域设在第二出料输送机13的下方。

实施例4

固定支架底部设有至少4个滑轮，其中4个滑轮中至少有2个滑轮为固定滑轮，通过控制底部滑轮，水果重量分选机可滑动和固定。

实施例5

所述可编程装置为PLC控制器。

工作过程和工作原理

伺服电机包括第一伺服电机27和第二伺服电机30。首先通过设置伺服电机的原点位置可确定三自由度机械手10取料的位置，待分选水果从送料输送模块6向前传送，输送模块通过输送带12将水果传送到电子秤上11。电子秤11上设有通讯接口，电子秤11通过通讯接口与可编程装置连接，电子秤11内的压力传感器将水果的重量信息转换为电信号传送给可编程装置，可编程装置对电信号信息进行分析处理，从而指令三自由度机械手10将不同重量水果分选到相对应的分选放料区域。根据不同的重量范围划分放料区域，例如第一放料区域内的水果重量要求为0.2kg～0.4kg，不符合0.2kg～0.4kg重量的水果将由三自由度机械手10分选至第二放料区域。三自由度机械手10包括气动电磁阀，气动手指气缸39运动时可通过可编程装置控制气动电磁阀，气动电磁阀可以改变气动手指气缸39的进气排气顺序，从而使气动手指气缸39的活塞杆伸出或缩回并进行轴向对心移动，从而实现夹爪40执行取料和放料动作。三自由度机械手10完成一次水果分选后，又重新回到原点，继续下一次的水果分选动作。

Claims (10)

1.一种水果重量分选机，包括送料输送模块、电子秤、三自由度机械手、可编程装置和固定支架，所述电子秤设在所述送料输送模块的一端，所述送料输送模块和三自由度机械手安装在所述固定支架上，其特征在于，所述电子秤、三自由度机械手与所述可编程装置之间电信号连接，所述三自由度机械手包括X轴运动模块、Y轴运动模块和Z轴运动模块。

2.根据权利要求1所述的一种水果重量分选机，其特征在于，所述三自由度机械手为空间直角坐标系机械手，所述X轴运动模块、Y轴运动模块和Z轴运动模块之间呈直角。

3.根据权利要求2所述的一种水果重量分选机，其特征在于，所述Z轴运动模块的两端分别设有笔型气缸和夹爪，所述笔型气缸与夹爪之间设有第一直线导轨，所述第一直线导轨上设有第一滑块，所述Z轴运动模块上还设有与夹爪连接的气动手指气缸。

4.根据权利要求2所述的一种水果重量分选机，其特征在于，所述X轴运动模块包括X轴导轨安装座、设在X轴导轨安装座上的第二直线导轨和设在第二直线导轨上的第二滑块，所述第二直线导轨的两端分别设有第一极限开关和第二极限开关，所述第二直线导轨上设有第一原点传感器，所述第二滑块上设有第一固定平台U型座，所述第一固定平台U型座分别连接第二滑块与Z轴运动模块。

5.根据权利要求2所述的一种水果重量分选机，其特征在于，所述Y轴运动模块上设有第三直线导轨、设在第三直线导轨上的第三滑块以及安装在第三滑块上的第二固定平台U型座，所述第二固定平台U型座与X轴运动模块连接，所述第三直线导轨上设有第二原点传感器、第三极限开关和第四极限开关，所述第三极限开关和第四极限开关分别设在第三直线导轨的两端。

6.根据权利要求5所述的一种水果重量分选机，其特征在于，所述第二固定平台U型座上设有固定支座和导轨安装板，所述固定支座安装在第二固定平台U型座上，所述导轨安装板连接固定支座与X轴运动模块的一端。

7.根据权利要求6所述的一种水果重量分选机，其特征在于，所述三自由度机械手包括与Y轴运动模块平行的支撑架，所述X轴运动模块的另一端安装在支撑架上，所述支撑架包括Y轴直线导轨支撑板、设在Y轴直线导轨支撑板上的第四直线导轨、设在第四直线导轨上的第四滑块，所述第四滑块与X轴运动模块连接，所述X轴运动模块沿第三直线导轨和第四直线导轨运动。

8.根据权利要求1所述的一种水果重量分选机，其特征在于，所述Z轴运动模块的两侧设有第一放料区域和第二放料区域。

9.根据权利要求1所述的一种水果重量分选机，其特征在于，所述送料输送模块包括输送带、传送滚筒、托架和减速电机，所述传送滚筒设在送料输送模块的另一端，所述托架高于输送带的表面，所述减速电机与传送滚筒连接。

10.根据权利要求1所述的一种水果重量分选机，其特征在于，所述固定支架包括输送机支架、导向型轴支座和机械手支架，所述输送机支架支撑送料输送模块，所述三自由度机械手安装在所述导向型轴支座上，所述导向型轴支座安装在机械手支架上。