CN109499927A - 一种流水线输送机分拣装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及流水线输送机领域，具体的说是应用在需要在不同输送机或者交叉流水线之间移送连续的不同大小的物件的流水线输送机分拣装置，特别是被输送物品形状不统一的输送线，一种流水线输送机分拣装置,包括基体，所述基体包括底座，底座的上部均匀固定有四个承重架，四个承重架的上固定设置圆环座，承重架支撑圆环座，圆环座的中间设置有环状口；底座的上面对称设置有四个直角架，四个直角架的上端用螺栓安装有支撑座，四个直角架固定支撑座，支撑座的下面通过电机座安装有转动电机，转动电机的通过连轴器与输出轴相连。

Description

一种流水线输送机分拣装置

技术领域

本发明涉及流水线输送机领域，可以是配备了信息识别系统如RFID读取器与卡片的流水西安，具体的说是应用在需要在不同输送机或者交叉流水线之间移送连续的不同大小的物件的流水线输送机分拣装置，特别是被输送物品形状或重量不统一的输送线。

背景技术

目前不论是物流流水线还是自动化生产车间流水线还是其他涉及自动化输送机的场合，普遍都配备了与之相适应的机械手或者抓取装置，但是普遍适用于规则物体，遇到不规则物体时，或者形状虽类似但是大小不尽相同的物品时，需要配备多种不同型号的机械手，这样增加了成本，降低了效率，不规则的物品流，需要机械手能够连续地变换不同的空间角度，通常结构复杂，制造难度大，而且这类机械手在工作时容易出现干涉和失稳，一旦控制不当将出现工作事故，目前也没有适应不规则物品的机械手，也没有相应的控制方法，虽然流水线上的RFID技术已经广泛地应用到分拣装置对物品的识别和物品信息提取上，可以避免分拣装置提前避开其没有能力分拣的物品，但是实际操作中仍然会出现错误。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种流水线输送机领域，可以解决上述的技术问题，本发明应用在流水线上，流水线可以是皮带，板带或者输送链，配备了现有技术中常见的RFID读取装置和卡片，或者二维码扫面装置，能够提取预置的被输送物品的重量和体积信息。

一种流水线输送机分拣装置,包括基体，所述基体包括底座，底座的上部均匀固定有四个承重架，四个承重架的上固定设置圆环座，承重架支撑圆环座，圆环座的中间设置有环状口；底座的上面对称设置有四个直角架，四个直角架的上端用螺栓安装有支撑座，四个直角架固定支撑座，支撑座的下面通过电机座安装有转动电机，转动电机的通过连轴器与输出轴相连，输出轴的下面用轴承安装在底座上；输出轴设置有主动齿，主动齿分别与四个升降柱相配合，通过转动电机带动输出轴转动，输出轴带动主动齿转动，主动齿带动四个升降柱运动，所述升降柱包括与主动齿相啮合的从动齿，从动齿设置在从动轴上，从动轴的下面用轴承安装在底座上，从动轴的上端固定有丝杆，丝杆的顶部用轴承设置在圆环座的底下，丝杆的中间用螺纹设置滑动块，滑动块的外面设置线性导轨，线性导轨的外面用螺栓安装在承重架上，线性导轨用来限制滑动块的方向，使得滑动块能平稳的在丝杆移动；所述四个升降柱的四个滑动块内侧分别设置四个联动杆，四个联动杆的上部设置有操作台；所述联动杆包括固定在滑动块内侧上的第一支撑耳，第一支撑耳之间用销设置有第一气缸，第一气缸的顶部通过销轴设置在第二支撑耳上，第二支撑耳安装在操作台的底面，第一支撑耳、第一气缸与第二支撑耳各自的旋转副构成了联动杆，基体、联动杆和操作台形成并联结构，稳定性好，刚性好；所述操作台的顶端设置四个夹紧杆组，四个夹紧杆组之间用于抓取需要输送的物品。

所述夹紧杆组包括设置在操作台顶面的两个第一固定座，两个第一固定座之间通过销设置有第一连杆，第一连杆的底端安装有两个第一吊座，两个第一吊座之间通过销设置有第二吊座，第二吊座固定在第二连杆上，第二连杆的底端固定有抓手底座，抓手底座中间用轴承设置抓物轴，旋转轴的右面用联轴器安装有抓手电动机，抓手电动机设置固定板，固定板固定抓手底座的右侧；所述抓物轴上固定有五指抓手，通过抓手电动机驱动抓物轴转动，抓物轴带动五指抓手转动，通过五指抓手来夹紧被输送物；所述第一连杆背部与操作台之间设置有第一浮动杆，通过第一浮动杆来改变第一连杆在第一固定座上的转动角度；所述第一连杆内壁与第二连杆之间安装有第二浮动杆，通过第二浮动杆来调节第二连杆在第一吊座上的角度。

所述第一浮动杆包括设置在操作台顶端的第一支撑角耳，第一支撑角耳之间用销设置有第二气缸，第二气缸顶端用销设置在第二支撑角耳上，第二支撑角耳设置在第一连杆的背部，通过第二气缸来第一连杆在第一固定座上的旋转角度；所述第二浮动杆包括设置在第一连杆内壁上的第三角耳，第三角耳之间用销设置有第三气缸，第三气缸的上面用销设置在第四角耳上，第四角耳设置在第二连杆的内壁上，通过第三气缸来改变第二连杆在第一吊座上的扭转角度。

在四个丝杠上都设置角速度传感器，角速度传感器与控制器相连，控制器与电源连接，测得的角速度分别是v1，v2，v3，v4，控制器每隔0.5秒提取依次角速度值，计算最快值与最慢值的差值为x1，另外两个的差值为x2，如果x1大于x2的2倍，则控制器控制转动最快的丝杠减速，直到x1小于x2的倍；为了气缸产生动作时整个装置的可控，在四个第一气缸，四个第二气缸和四个第三气缸的伸出端设置唯一传感器，四个第一气缸的位移是a1，a2，a3，a4，四个第二气缸的位移是b1，b2，b3，b4，四个第三气缸的位移是c1，c2，c3，c4；控制器每隔0.2秒提取一次上述的位移值，保证时刻处于(a1+a2+a3+a4)>(b1+b2+b3+b4)>(c1+c2+c3+c4)并且((a1+a2+a3+a4)-(b1+b2+b3+b4))>((b1+b2+b3+b4)-(c1+c2+c3+c4))，如果控制器通过计算发现气缸位移不满足上述条件，则暂停并减小第二或者第三气缸的位移。

转动电机的质量小于第一气缸质量的3倍。第三气缸缸筒部分的直径为第一气缸伸出端部分的0.8-1.3倍。

本发明的有益效果是：

第二气缸、第三气缸来调节第一连杆与第二连杆的转动角度，并通过抓手电动机控制五指抓手抓取并锁紧配送物品，控制方法合理，稳定，操作便利；本发明通过主动齿带动四个从动齿运动的行星齿轮机构，从而带动四个联动杆在滑动块上稳定的上下移动，从而来实现本发明升降抓取配送物品的动作，各个连杆和电动机，齿轮，五指抓手，气缸组成一个复杂的抓取机构，相互协同，工作效率高，刚性好。提供了整个抓取装置稳定控制的关键方法，可以保证在连续的抓取动作中保持平稳。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的剖视图；

图3是本发明图2的A-A向剖视图；

图4是本发明五指抓手控制结构的结构示意图。

具体实施例

如图1至图4所示，一种流水线输送机分拣装置,包括基体1，所述基体1包括底座11，底座11的上部均匀固定有四个承重架12，四个承重架12的上固定设置圆环座13，承重架12支撑圆环座13，圆环座13的中间设置有环状口；底座11的上面对称设置有四个直角架14，四个直角架14的上端用螺栓安装有支撑座15，四个直角架14固定支撑座15，支撑座15的下面通过电机座安装有转动电机16，转动电机16的通过连轴器与输出轴17相连，输出轴17的下面用轴承安装在底座11上；输出轴17设置有主动齿18，主动齿18分别与四个升降柱19相配合，通过转动电机16带动输出轴17转动，输出轴17带动主动齿18转动，主动齿18带动四个升降柱19运动，所述升降柱19包括与主动齿18相啮合的从动齿191，从动齿191设置在从动轴192上，从动轴192的下面用轴承安装在底座11上，从动轴192的上端固定有丝杆193，丝杆193的顶部用轴承设置在圆环座13的底下，丝杆193的中间用螺纹设置滑动块194，滑动块194的外面设置线性导轨195，线性导轨195的外面用螺栓安装在承重架12上，线性导轨195用来限制滑动块194的方向，使得滑动块194能平稳的在丝杆193移动；所述四个升降柱19的四个滑动块194内侧分别设置四个联动杆2，四个联动杆2的上部设置有操作台3；所述联动杆2包括固定在滑动块194内侧上的第一支撑耳21，第一支撑耳21之间用销设置有第一气缸22，第一气缸22的顶部通过销轴设置在第二支撑耳23上，第二支撑耳23安装在操作台3的底面，第一支撑耳21、第一气缸22与第二支撑耳23各自的旋转副构成了联动杆2，基体1、联动杆2和操作台3形成并联结构，稳定性好，刚性好；所述操作台3的顶端设置四个夹紧杆组4，四个夹紧杆组4之间用于抓取需要输送的物品。

所述夹紧杆组4包括设置在操作台3顶面的两个第一固定座41，两个第一固定座41之间通过销设置有第一连杆42，第一连杆42的底端安装有两个第一吊座43，两个第一吊座43之间通过销设置有第二吊座44，第二吊座44固定在第二连杆45上，第二连杆45的底端固定有抓手底座46，抓手底座46中间用轴承设置抓物轴47，旋转轴47的右面用联轴器安装有抓手电动机48，抓手电动机48设置固定板49，固定板49固定抓手底座46的右侧；所述抓物轴47上固定有五指抓手410，通过抓手电动机48驱动抓物轴47转动，抓物轴47带动五指抓手410转动，通过五指抓手410来夹紧被输送物；所述第一连杆42背部与操作台3之间设置有第一浮动杆411，通过第一浮动杆411来改变第一连杆42在第一固定座41上的转动角度；所述第一连杆42内壁与第二连杆45之间安装有第二浮动杆412，通过第二浮动杆412来调节第二连杆45在第一吊座43上的角度。

所述第一浮动杆411包括设置在操作台3顶端的第一支撑角耳4111，第一支撑角耳4111之间用销设置有第二气缸4112，第二气缸4112顶端用销设置在第二支撑角耳4113上，第二支撑角耳4113设置在第一连杆42的背部，通过第二气缸4112来第一连杆42在第一固定座41上的旋转角度；所述第二浮动杆412包括设置在第一连杆42内壁上的第三角耳4121，第三角耳4121之间用销设置有第三气缸4122，第三气缸4122的上面用销设置在第四角耳4123上，第四角耳4123设置在第二连杆45的内壁上，通过第三气缸4122来改变第二连杆45在第一吊座43上的扭转角度。

底座11与操作台3均为圆盘形，且底座11与操作台3有相同的中心轴线，借助并联机构使底座11与操作台3保持相对位置稳定，从而使得在搬运输送机上物品时保持平稳。

五指抓手410包括固定在抓物轴47上的两个抓手耳4101，两个抓手耳4101固定在抓指安装台4102上，抓指安装台4102上设置有抓指4103，通过抓指4103来扣紧并移动送物品。运行时不规则的物品如不同大小的球，不同大小的箱子，通常最大尺寸不超过50cm，最大质量不超过5kg的，运行在单个输送带或者交叉的输送带上，先调整四个夹紧杆组4使其收缩至足够与输送带上的物品不干涉的位置，先启动转动电机16动作，转动电机16带动输出轴17转动，输出轴17带动主动齿18转动，主动齿18通过从动齿191带动四个升降柱19运动，从动齿191先带动丝杆193运动，丝杆193的转动带动滑动块194移动，滑动块194在线性导轨195的帮助下带动联动杆2运动，四个联动杆2带动操作台3上的四个夹紧杆组4平稳动作，当接近即将可以抓取的位置后转动电机16暂停；夹紧杆组4开始动作，先通过第二气缸4112来第一连杆42在第一固定座41上转动和通过第三气缸4122来调节第二连杆45在第一吊座43上转动，当第一连杆42和第二连杆45的位置到达指定位置时开启抓取程序，抓手电动机48开始工作，抓手电动机48带动抓物轴47转动，抓物轴47带动五指抓手410摆动，通过五指抓手410来抓取并固定被输送的物品，然后整个装置移动(在输送带上方的导轨或者丝杠等装置上移动，图中未示出，导轨和丝杠等平移装置本身属于现有技术)到所需的位置，由于基体1、联动杆2和操作台3形成了稳定的联合机构，通过这个具有抓取灵活、抓取稳定，多方向位移角度可控等好处的机构，使得输送机或者自动化生产线上的不规则物品能够通过顺利拾取，从而避免了一条生产线上配置多个不同类型机械手的尴尬，而且还能灵活地在不同方向拾取物品。

由于分拣装置的动态工作部件较多，因此需要在工作时设置严谨的工作控制方法，综合考虑各主要动作端的速度和位移，否则会导致各部件工作不协调而无法工作稳定甚至对整个生产线造成损害，工作时，在四个丝杠上都设置角速度传感器，角速度传感器与控制器相连，控制器与电源连接，测得的角速度分别是v1，v2，v3，v4，控制器每隔0.5秒提取依次角速度值，计算同一时刻四个角速度最快值与最慢值的差值为x1，另外两个的差值为x2，如果x1大于x2的2倍，则控制器控制转动最快的丝杠减速，直到x1小于x2的倍；为了气缸产生动作时整个装置能够保持动态平衡，在四个第一气缸，四个第二气缸和四个第三气缸的伸出端设置位移传感器，四个第一气缸的位移是a1，a2，a3，a4，四个第二气缸的位移是b1，b2，b3，b4，四个第三气缸的位移是c1，c2，c3，c4；控制器每隔0.2秒提取一次上述的位移值，保证时刻处于(a1+a2+a3+a4)>(b1+b2+b3+b4)>(c1+c2+c3+c4)并且((a1+a2+a3+a4)-(b1+b2+b3+b4))>((b1+b2+b3+b4)-(c1+c2+c3+c4))，如果控制器通过计算发现气缸位移不满足上述条件，则暂停整个分拣装置的动作并减小第二或者第三气缸的位移。

圆环座与操作台之间的夹角β最大为15°，且流水线输送机分拣装置所能承载的最大载荷的计算方法为((90-β)/90)*α*W，W为分拣装置本身的质量，α为载荷控制系数，α＝N/M，M＝[(1.2(a1+a2+a3+a4)-0.8(b1+b2+b3+b4))/(2(b1+b2+b3+b4)-1.6(c1+c2+c3+c4))]，N＝(2x1+3x2)/(4x1+3x2)，这样，当需要以一定的姿态和速度抓取某物体时，控制器可以先根据需要的姿态和RFID传感器上的物品信息判断出能否安全抓取此物品，确保每一次抓取都是安全稳定的，如果不能，则通知工作人员将没有被抓取的物品另作处理。本发明在使用时通常位于输送线上方的横向导轨上，或者横臂上，或者位于上下移动的导轨上。

本发明的结构以及控制方法是综合考虑了输送机上不规则物品抓取的难度，风险，效率，成本，物品的大小等因素综合得出的结构和运行控制方案，是针对特殊工况场合得出的有针对性的解决方案，不是通过简单的传统连杆，机械手等知识可以得出的。

Claims (6)

1.一种流水线输送机分拣装置,包括基体，所述基体包括底座，底座的上部均匀固定有四个承重架，四个承重架的上固定设置圆环座，承重架支撑圆环座，圆环座的中间设置有环状口；底座的上面对称设置有四个直角架，四个直角架的上端用螺栓安装有支撑座，四个直角架固定支撑座，支撑座的下面通过电机座安装有转动电机，转动电机的通过连轴器与输出轴相连，输出轴的下面用轴承安装在底座上；输出轴设置有主动齿，主动齿分别与四个升降柱相配合，通过转动电机带动输出轴转动，输出轴带动主动齿转动，主动齿带动四个升降柱运动，所述升降柱包括与主动齿相啮合的从动齿，从动齿设置在从动轴上，从动轴的下面用轴承安装在底座上，从动轴的上端固定有丝杆，丝杆的顶部用轴承设置在圆环座的底下，丝杆的中间用螺纹设置滑动块，滑动块的外面设置线性导轨，线性导轨的外面用螺栓安装在承重架上，线性导轨用来限制滑动块的方向，使得滑动块能平稳的在丝杆移动；所述四个升降柱的四个滑动块内侧分别设置四个联动杆，四个联动杆的上部设置有操作台；所述联动杆包括固定在滑动块内侧上的第一支撑耳，第一支撑耳之间用销设置有第一气缸，第一气缸的顶部通过销轴设置在第二支撑耳上，第二支撑耳安装在操作台的底面，第一支撑耳、第一气缸与第二支撑耳各自的旋转副构成了联动杆，基体、联动杆和操作台形成并联结构，稳定性好，刚性好；所述操作台的顶端设置四个夹紧杆组，四个夹紧杆组之间用于抓取需要输送的物品；

所述夹紧杆组包括设置在操作台顶面的两个第一固定座，两个第一固定座之间通过销设置有第一连杆，第一连杆的底端安装有两个第一吊座，两个第一吊座之间通过销设置有第二吊座，第二吊座固定在第二连杆上，第二连杆的底端固定有抓手底座，抓手底座中间用轴承设置抓物轴，旋转轴的右面用联轴器安装有抓手电动机，抓手电动机设置固定板，固定板固定抓手底座的右侧；所述抓物轴上固定有五指抓手，通过抓手电动机驱动抓物轴转动，抓物轴带动五指抓手转动，通过五指抓手来夹紧被输送物；所述第一连杆背部与操作台之间设置有第一浮动杆，通过第一浮动杆来改变第一连杆在第一固定座上的转动角度；所述第一连杆内壁与第二连杆之间安装有第二浮动杆，通过第二浮动杆来调节第二连杆在第一吊座上的角度；

所述第一浮动杆包括设置在操作台顶端的第一支撑角耳，第一支撑角耳之间用销设置有第二气缸，第二气缸顶端用销设置在第二支撑角耳上，第二支撑角耳设置在第一连杆的背部，通过第二气缸来变化第一连杆在第一固定座上的旋转角度；所述第二浮动杆包括设置在第一连杆内壁上的第三角耳，第三角耳之间用销设置有第三气缸，第三气缸的上面用销设置在第四角耳上，第四角耳设置在第二连杆的内壁上，通过第三气缸来改变第二连杆在第一吊座上的扭转角度。

2.根据权利要求1所述的流水线输送机分拣装置：其特征在于，五指抓手包括固定在抓物轴上的两个抓手耳，两个抓手耳固定在抓指安装台上，抓指安装台上设置有抓指，通过抓指来扣紧并移动送物品；底座与操作台均为圆盘形，且底座与操作台有相同的中心轴线，借助并联机构使底座与操作台保持相对位置稳定，从而使得在搬运输送机上物品时保持平稳。

3.根据权利要求1所述的流水线输送机分拣装置，其特征在于，转动电机的质量小于第一气缸质量的3倍。

4.根据权利要求1所述的流水线输送机分拣装置，其特征在于，第三气缸缸筒部分的直径为第一气缸伸出端部分的0.8-1.3倍。

5.根据权利要求1所述的流水线输送机分拣装置的稳态保持方法：其特征在于：在四个丝杠上都设置角速度传感器，角速度传感器与控制器相连，控制器与电源连接，测得的角速度分别是v1，v2，v3，v4，控制器每隔0.5秒提取依次角速度值，计算同一时刻四个角速度最快值与最慢值的差值为x1，另外两个的差值为x2，如果x1大于x2的2倍，则控制器控制转动最快的丝杠减速，直到x1小于x2的倍；为了气缸产生动作时整个装置能够保持动态平衡，在四个第一气缸，四个第二气缸和四个第三气缸的伸出端设置位移传感器，四个第一气缸的位移是a1，a2，a3，a4，四个第二气缸的位移是b1，b2，b3，b4，四个第三气缸的位移是c1，c2，c3，c4；控制器每隔0.2秒提取一次上述的位移值，保证时刻处于(a1+a2+a3+a4)>(b1+b2+b3+b4)>(c1+c2+c3+c4)并且((a1+a2+a3+a4)-(b1+b2+b3+b4))>((b1+b2+b3+b4)-(c1+c2+c3+c4))，如果控制器通过计算发现气缸位移不满足上述条件，则暂停整个分拣装置的动作并减小第二或者第三气缸的位移。

6.根据权利要求5所述的稳态保持方法：其特征在于：圆环座与操作台之间的夹角β最大为15°，且流水线输送机分拣装置所能承载的最大载荷的计算方法为((90-β)/90)*α*W，W为分拣装置本身的质量，α为载荷控制系数，α＝N/M，M＝[(1.2(a1+a2+a3+a4)-0.8(b1+b2+b3+b4))/(2(b1+b2+b3+b4)-1.6(c1+c2+c3+c4))]，N＝(2x1+3x2)/(4x1+3x2)。