CN109850585A - 一种纤维丝饼抓取夹具、自动化丝饼码垛系统以及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纤维丝饼抓取夹具及自动化丝饼码垛系统。该方案的抓取夹具包括夹具底板，夹具底板上设置有至少一夹爪组；每一夹爪组包括间隔设置的两个夹具组件，夹具组件包括一夹具底座以及取丝组件，取丝组件设置于夹具底座上；夹具底板上对应每一夹具组设置一驱动组件，驱动组件驱动同一夹爪组中的两个夹具组件相互靠近或相互远离，抓取夹具中对应每一夹爪组设置一驱动组件，驱动组件可同时驱动夹爪组中的两个夹具组件相互靠近或相互远离，方便调节夹具组件之间的间距以适应取、放丝饼过程中丝饼之间间距变化的需求，有利于提高丝饼码垛的效率，提供一种自动化丝饼码垛系统及码垛方法，有效提高码垛效率，可靠性高，降低劳动强度。

Description

一种纤维丝饼抓取夹具、自动化丝饼码垛系统以及方法

技术领域

本发明涉及物流包装领域，具体涉及一种纤维丝饼抓取夹具、自动化丝饼码垛系统以及方法。

背景技术

现阶段纤维制造包装行业，大多企业在成品丝饼包装或者转运过程中都是采用人工方式进行，具体过程如下，丝饼先下机纺织在丝车上，然后经过切头，抽丝，检验，分级等环节，最后转运至包装区进行包装出售。

传统的包装方式都是手工进行包装，在自动化技术飞速发展的今天，机器人码垛包装方式正成为趋势取代传统的人工包装方式。

现有技术中，公告号为CN205097181U的中国实用新型专利公开了一种自动抓取装置，包括两根一定间距设置的承重立柱，所述承重立柱上端连有导轨，所述导轨上设有可沿其左右滑动的机械臂，所述机械臂上设有可沿其上下滑动的机械手，所述机械手末端设有抓丝器，所述抓丝器与固设在机械手上的气缸相连，从而使抓丝器可抓住或松开丝饼。通过抓丝器、机械手以及机械臂实现自动抓取或松开丝饼，无需人力抓取。

这种自动抓取装置满足单次进行单个丝饼的抓取、搬运操作，但是运用于工作量较大的码垛过程中，效率较低，现有技术中的码垛方法是：首先，将放置在丝车上的丝饼从丝车上取下，然后，转移到指定的码垛区域一层层码放成垛，相邻的两侧间用隔板(硬瓦楞纸)隔离。

在实际码垛搬运过程中，丝车上放置的丝饼之间的间距与码垛时隔板上码置丝饼定位孔的间距不同，因此，需要一套能够解决此运用问题的丝饼抓取夹具、一种便于丝饼码垛的系统和方法。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的第一目的在于提供一种纤维丝饼抓取夹具，其包括至少一夹爪组、驱动组件以及隔板取放组件，该纤维丝饼抓取夹具能调节同一夹爪组中两个夹具组件的间距以适应码垛的需要，并且能够取、放隔板，具有调节方便、便于码垛的优点。

为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种纤维丝饼抓取夹具，包括夹具底板，其中，所述夹具底板上设置有至少一夹爪组；每一所述夹爪组包括间隔设置的两个夹具组件，所述夹具组件包括一夹具底座以及取丝组件，所述取丝组件设置于夹具底座上；

所述夹具底板上对应每一夹具组设置一驱动组件，所述驱动组件驱动同一所述夹爪组中的两个夹具组件相互靠近或相互远离。

通过这样设置，一夹爪组包括两个夹具组件，通过驱动组件驱动两个夹具组件相互靠近或相互远离，从而调整同一组夹爪组中两个夹具组件的间距，从而适应取丝饼与码放丝饼时丝饼之间的间距的不同，便于调节，取放便捷，因设置至少一夹爪组，有利于提高丝饼码垛的效率。

作为优选，所述驱动组件包括一驱动电机、一正向丝杆螺母传动组件以及一反向丝杆螺母传动组件，同一夹爪组中，其中一所述夹具组件由所述正向丝杆螺母传动组件驱动移动，另一所述夹具组件由所述反向丝杆螺母传动组件驱动移动，所述驱动电机同步驱动所述正向丝杆螺母传动组件与所述反向丝杆螺母传动组件。

通过这样设置，通过一驱动电机同步驱动一正向丝杆螺母传动组件与一反向丝杆螺母传动组件，从而，驱动电机沿一个方向转动时，可驱动同一夹爪组中两个夹具组件同时靠近(或远离)，驱动电机沿另一个方向转动时，可驱动同一夹爪组中两个夹具组件同时远离(或靠近)，达到同步驱动同一夹爪组中两个夹具组件的目的，调节方便、快捷，有利于降低纤维丝饼抓取夹具整体的自重，使整体的结构紧凑。

作为优选，所述驱动组件还包括一减速机，所述减速机为RV减速机。

通过这样设置，通过减速机对驱动电机进行减速增矩，提高驱动电机的驱动能力，并降低转速，有利于精确调节同一夹爪组中两个夹具组件之间的间距。

作为优选，所述正向丝杆螺母传动组件与所述反向丝杆螺母传动组件均为滚珠丝杆副。

通过这样设置，使用滚珠丝杆副不仅提高夹爪的定位精度，又可延长纤维丝饼抓取夹具整体的使用寿命。

作为优选，所述夹具底板上对应每一所述夹具组件设置一导向组件，所述导向组件包括一导杆，所述导杆沿所述夹具组件的移动方向设置，所述导杆与所述夹具组件的夹具底座滑动连接。

通过这样设置，驱动组件驱动夹具组件移动过程中，导向组件使得夹具组件的移动更加稳定、可靠，有利于提高调节的精度。

作为优选，所述导杆采用45号中碳钢并做镀硬铬表面处理。

通过这样设置，可提高导杆的耐磨、抗腐蚀性能，极大延长导杆的使用寿命。

作为优选，所述取丝组件包括一平行开闭型三爪气爪以及三个夹爪，三爪气爪包括一气爪座以及三个设置于气爪座上同时向气爪座中心靠拢或同时远离气爪座中心的气爪，三个所述夹爪分别固定于三个所述气爪上。

通过这样设置，取丝饼前，使平行开闭型三爪气爪上三个气爪同时向气爪座中心靠拢，使得三个夹爪收拢，从而三个夹爪可插接于丝饼的中心孔中，接着，使平行开闭型三爪气爪上三个气爪同时远离向气爪座中心，使得三个夹爪呈张开的运动趋势，三个夹爪与丝饼的中心孔壁抵接，夹住丝饼，从而实现夹取丝饼的动作；放置丝饼时，使平行开闭型三爪气爪上三个气爪同时向气爪座中心靠拢，使得三个夹爪收拢，从而，松开三个夹爪对丝饼的夹紧作用，完成松开丝饼的动作。

作为优选，所述夹爪包括本体，所述本体的横截面为弧形，所述本体的外侧面上设置有若干防滑槽。

通过这样设置，防滑槽可增加夹爪与丝饼中心孔内壁之间的接触摩擦，使得夹爪夹持的稳定性与可靠性增强。

作为优选，所述防滑槽的深度为0.5mm～1mm。

作为优选，所述夹具底板上还设置有隔板取放组件，所述隔板取放组件包括吸盘架、若干设置于吸盘架上的气动吸盘以及与气动吸盘连接的抽真空组件，所述吸盘架与所述夹具底板固定。

通过这样设置，通过抽真空组件对气动吸盘进行抽真空处理，从而气动吸盘可将隔板吸附，完成去隔板的动作，当抽真空组件停止对气动吸盘进行抽真空时，气动吸盘的盘内外气压一致，完成放置隔板的动作。

作为优选，所述夹具底板以及吸盘架均为铝合金材质。

通过这样设置，降低纤维丝饼抓取夹具整体的重量，减小驱动纤维丝饼抓取夹具移动的机器人的载荷。

基于同一发明构思，本发明的第二目的在于提供一种自动化丝饼码垛系统，包括码垛机器人以及上述的一种纤维丝饼抓取夹具。

通过这样设置，由于该自动化丝饼码垛系统运用了上述的纤维丝饼抓取夹具，因此，相应地，该自动化丝饼码垛系统也具有上述的技术效果，在此不再赘述。

基于同一发明构思，本发明的第三目的在于提供一种自动化丝饼码垛方法，运用于上述的自动化丝饼码垛系统，包括：

S1：复位，码垛机器人带动纤维丝饼抓取夹具回到初始零位；

S2：判断隔板上是否已放满丝饼，若隔板上未放满丝饼，则执行S5、S6，否则执行S3、S4；

S3：取隔板，码垛机器人带动纤维丝饼抓取夹具移动，使得气动吸盘与待取的隔板抵接，启动抽真空组件，对气动吸盘抽真空，将隔板吸附于气动吸盘上；

S4：放置隔板，码垛机器人将纤维丝饼抓取夹具转移至待放置的区域，抽真空组件解除对真空吸盘的真空吸力，将隔板放置到指定区域，指定区域是指指定的空白区域或已码置的丝饼层上方，执行S5、S6；

S5：取丝饼，码垛机器人驱动抓取组件移动，使得各夹具组件的取丝组件均插接于丝饼的孔内，三爪气爪驱动夹具组件的三个夹爪远离气爪座中心，将丝饼夹紧，然后码垛机器人将纤维丝饼抓取夹具移动至待放置丝饼的区域；

S6：放置丝饼，驱动电机驱动正向丝杆螺母传动组件以及反向丝杆螺母传动同步转动，调整夹具底板上的取丝组件适应隔板上用于定位丝饼的定位孔之间的间距，码垛机器人驱动各夹具组件插接于隔板上的定位孔，接着，使三爪气爪驱动三个夹爪向气爪座中心靠拢，解除对纤维丝饼的夹紧作用，将纤维丝饼放置于隔板上。

通过这样设置，采用纤维丝饼抓取夹具的码垛方法，能一次抓取多个丝饼进行码垛，并根据需要取、放隔板，有效提高码垛的效率，有利于自动化码垛。

相对于现有技术，本发明取得了有益的技术效果：

1、提供一种纤维丝饼抓取夹具，对应每一夹爪组设置一驱动组件，驱动组件可同时驱动夹爪组中的两个夹具组件相互靠近或相互远离，方便调节夹具组件之间的间距以适应取、放丝饼过程中丝饼之间间距变化的需求，有利于提高丝饼码垛的效率。

2、丝饼抓起组件的驱动电机通过一驱动电机同时驱动一正向丝杆螺母传动组件以及一反向丝杆螺母传动组件，实现同步驱动两个夹具组件同时靠近或同时远离的动作。

3、使用滚珠丝杆副不仅提高夹爪的定位精度，又可延长纤维丝饼抓取夹具整体的使用寿命。

4、使用平行开闭型三爪气爪实现夹取丝饼或松开放置丝饼的动作，快速、便捷，且造价低，重量小，有利于降低与之配套的码垛机器人负荷。

5、设置隔板取放组件，自动化实现对隔板的取、放，进一步有利于提高码垛效率。

6、提供一种自动化丝饼码垛系统以及码垛方法，有效提高码垛效率，可靠性高，降低劳动强度。

附图说明

图1是本发明实施例1的整体结构示意图；

图2是图1中A部的放大图。

其中，各附图标记所指代的技术特征如下：

1、夹具底板；2、夹爪组；21、夹具组件；211、夹具底座；212、取丝组件；2121、三爪气爪；21211、气爪座；21212、气爪；2122、夹爪；21221、本体；21222、防滑槽；3、驱动组件；31、驱动电机；32、正向丝杆螺母传动组件；321、正旋向丝杆；33、反向丝杆螺母传动组件；331、反旋向丝杆；34、减速机；4、导向组件；41、导杆；5、隔板取放组件；51、吸盘架；52、气动吸盘。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明，但本发明要求保护的范围并不局限于下述具体实施例。

实施例1

参考图1，本实施例公开了一种纤维丝饼抓取夹具，包括夹具底板1，夹具底板1上设置有至少一夹爪组2以及对应每一夹爪组2设置的驱动组件3，夹爪组2包括两个间隔设置的夹具组件21，驱动组件3驱动两夹具组件21同时靠近或同时远离，本实施例中，夹爪组2设置两组。

每一夹具组件21均包括一夹具底座211以及一取丝组件212，取丝组件212设置于夹具底座211上。

参考图1与图2，每一取丝组件212包括一个三爪气爪2121以及三个夹爪2122，三爪气爪2121为平行开闭型三爪气爪2121，三爪气爪2121包括一气爪座21211以及三个设置于气爪座21211的气爪21212，气爪座21211为圆柱体状，三个气爪21212绕气爪座21211的轴心均匀分布，三爪气爪2121还包括驱动三个气爪21212同时向气爪座21211中心靠近或同时远离气爪座21211中心的驱动件(图中未示出)，三个夹爪2122分别固定于三个气爪21212上。

三爪气爪2121和夹爪2122都采用了铝合金材料，大大降低了纤维丝饼抓取夹具自重。

参考图2，夹爪2122包括本体21221，本体21221为截面为弧形的板体，本体21221的圆心角α为30°～45°，本实施例中，本体21221的圆心角α为60°，三个夹爪2122靠拢后，三个本体21221弧形的内壁相互抵接，避免了相互干涉的情况，使得纤维丝饼抓取夹具的可靠性增强。

本体21221的外侧面上设置有若干防滑槽21222，防滑槽21222沿本体21221的外侧表面设置，呈弧形，防滑槽21222的深度为0.5mm～1mm，本实施例中，防滑槽21222的深度为0.5mm。

参考图1，本实施例中，驱动组件3包括一驱动电机31、一正向丝杆螺母传动组件32以及一反向丝杆螺母传动组件33，正向丝杆螺母传动组件32包括一正旋向丝杆321以及一正向螺母(图中未示出)，正向螺母与正旋向丝杆321螺纹连接，反向丝杆螺母传动组件33包括一反旋向丝杆331以及一反向螺母(图中未示出)，反向螺母与反旋向丝杆331螺纹连接，同一夹爪组2中，正旋向丝杆321与其中一夹具组件21的夹具底座211固定，反旋向丝杆331与另一夹具组件21的夹具底座211固定，驱动电机31同步驱动正旋向丝杆321与反旋向丝杆331转动。

优选的，驱动组件3还可包括一减速机34，本实施例中，减速机34为双输出轴的RV减速机，RV减速机是蜗轮蜗杆减速机家族中比较常见的减速机之一，它由蜗杆和蜗轮组成，具有结构紧凑，传动比大，以及在一定条件下具有自锁功能的传动机械，是最常用的减速机之一而且振动小，噪音低，能耗低。

驱动电机31的转轴与减速机34的动力输入端连接，正旋向丝杆321、反旋向丝杆331分别与减速机34的两输出端固定，同一组夹爪组2中的两个夹具组件21对称设置于一减速机34的两侧，从而驱动电机31将动力输入至减速机34，减速机34经过减速增矩后同步驱动正旋向丝杆321和反旋向丝杆331转动。

因正旋向丝杆321与反旋向丝杆331的旋向相反，当驱动电机31沿一方向(如正向)转动时，正旋向丝杆321与反旋向丝杆331同步转动，从而驱动同一夹爪组2中两个夹具底座211同时靠近；驱动电机31沿另一个方向(反向)转动时，可驱动同一夹爪组2中两个夹具底座211同时远离，达到同步驱动同一夹爪组2中两个夹具组件21的目的。

本实施例中，正向丝杆螺母传动组件32与反向丝杆螺母传动组件33均为滚珠丝杆副。

本实施例中，驱动电机31采用伺服电机，一方面，可提高控制夹具底座211移动距离的精确性，另一方面，可以在一定范围内自由调节夹具组件21的移动速度。

夹具底板1上对应每一夹具组件21设置一导向组件4，导向组件4包括一导杆41，本实施中，导杆41采用45号中碳钢并做镀硬铬表面处理，导杆41沿夹具组件21中夹具底座211的移动方向设置，导杆41与该夹具底座211滑动连接，为夹具底座211的移动提供导向，增强夹具底座211滑移的稳定性。

夹具底板1还设置有隔板取放组件5，隔板取放组件5包括吸盘架51、气动吸盘52以及抽真空组件(图中未示出)，吸盘架51与夹具底板1固定连接，气动吸盘52设置若干个且固定于吸盘架51上，抽真空组件与气动吸盘52连通，用于对气动吸盘52抽真空，本实施中，抽真空组件为气泵，气泵对气动吸盘52抽真空时，气动吸盘52的盘内、外产生气压差，从而可吸住隔板进行转移，当气泵停止对气动吸盘52抽真空时，气动吸盘52的盘内、外的气压差相等，从而解除对隔板的吸力，进行码放隔板的操作。

本实施例中，抓取的隔板为现有技术中常用的隔板，隔板上有用于放置丝饼的定位孔。

本实施例中，夹具底板1以及吸盘架51均为铝合金材质。

实施例2

基于实施例1，本实施例公开了另一种纤维丝饼抓取夹具，与实施例1区别的特征在于，本实施例的驱动组件为伸缩件，伸缩件为液压伸缩缸或气动伸缩缸，每一夹具组件对应设置一伸缩件，伸缩件的伸缩方向与夹具组件的移动方向平行。

实施例3

基于上述实施例，本实施例公开一种自动化丝饼码垛系统，包括码垛机器人以及上述任一实施例中的一种纤维丝饼抓取夹具。

实施例4

本实施例公开了一种运用于实施例3中自动化丝饼码垛系统的码垛方法，包括以下步骤：

S1：复位，码垛机器人带动纤维丝饼抓取夹具回到初始零位，各夹具组件中取丝组件之间的间距对应丝车上丝饼之间的间距，取丝组件中的夹爪处于缩回状态；

S2：判断隔板上是否已放满丝饼，此判断过程可采用计数的方式进行，假设隔板上可容纳的纤维丝饼总数为M，隔板上已放置的总数为Y，抓取夹具一次抓取放置的数量为X，每放置一次，系统计数一次，将结果进行叠加，即Y＝nX，n为放置次数，若Y＜M，则隔板上未放满丝饼，则执行S5、S6，若Y＝M，则隔板上已放满纤维丝饼，将Y清零，执行S3、S4；

S3：取隔板，码垛机器人带动纤维丝饼抓取夹具移动，使得气动吸盘与待取的隔板抵接，启动抽真空组件，对气动吸盘抽真空，将隔板吸附于气动吸盘上；

S4：放置隔板，码垛机器人将纤维丝饼抓取夹具转移至待放置的区域，抽真空组件解除对真空吸盘的真空吸力，将隔板放置到指定区域，指定区域是指指定的空白区域或已码置的丝饼层上方，执行S5、S6；

S5：取丝饼，码垛机器人驱动抓取组件移动，使得各夹具组件的取丝组件均插接于丝饼的孔内，三爪气爪驱动夹具组件的三个夹爪远离气爪座中心，将丝饼夹紧，然后码垛机器人将纤维丝饼抓取夹具移动至待放置丝饼的区域；

S6：放置丝饼，驱动电机驱动正向丝杆螺母传动组件以及反向丝杆螺母传动同步转动，调整夹具底板上的取丝组件适应隔板上用于定位丝饼的定位孔之间的间距，码垛机器人驱动各夹具组件插接于隔板上的定位孔，接着，使三爪气爪驱动三个夹爪向气爪座中心靠拢，解除对纤维丝饼的夹紧作用，将纤维丝饼放置于隔板上。

以上完成一次循环，重复上述S2～S6，可自动化进行丝饼码垛过程。

此外，S2中，系统可以设置断电保存模块，用于保存断电前一个状态隔板上已放置的丝饼量，保持系统运行的稳定性。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对发明构成任何限制。

Claims (9)

1.一种纤维丝饼抓取夹具，包括夹具底板，其特征在于，所述夹具底板上设置有至少一夹爪组；每一所述夹爪组包括间隔设置的两个夹具组件，所述夹具组件包括一夹具底座以及取丝组件，所述取丝组件设置于夹具底座上；

所述夹具底板上对应每一夹具组设置一驱动组件，所述驱动组件驱动同一所述夹爪组中的两个夹具组件相互靠近或相互远离。

2.根据权利要求1所述的一种纤维丝饼抓取夹具，其特征在于，所述驱动组件包括一驱动电机、一正向丝杆螺母传动组件以及一反向丝杆螺母传动组件，同一夹爪组中，其中一所述夹具组件由所述正向丝杆螺母传动组件驱动移动，另一所述夹具组件由所述反向丝杆螺母传动组件驱动移动，所述驱动电机同步驱动所述正向丝杆螺母传动组件与所述反向丝杆螺母传动组件。

3.根据权利要求2所述的一种纤维丝饼抓取夹具，其特征在于，所述正向丝杆螺母传动组件与所述反向丝杆螺母传动组件均为滚珠丝杆副。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种纤维丝饼抓取夹具，其特征在于，所述夹具底板上对应每一所述夹具组件设置一导向组件，所述导向组件包括一导杆，所述导杆沿所述夹具组件的移动方向设置，所述导杆与所述夹具组件的夹具底座滑动连接。

5.根据权利要求2或3所述的一种纤维丝饼抓取夹具，其特征在于，所述取丝组件包括一平行开闭型三爪气爪以及三个夹爪，三爪气爪包括一气爪座以及三个设置于气爪座上同时向气爪座中心靠拢或同时远离气爪座中心的气爪，三个所述夹爪分别固定于三个所述气爪上。

6.根据权利要求5所述的一种纤维丝饼抓取夹具，其特征在于，所述夹爪包括本体，所述本体的横截面为弧形，所述本体的外侧面上设置有若干防滑槽。

7.根据权利要求5所述的一种纤维丝饼抓取夹具，其特征在于，所述夹具底板上还设置有隔板取放组件，所述隔板取放组件包括吸盘架、若干设置于吸盘架上的气动吸盘以及与气动吸盘连接的抽真空组件，所述吸盘架与所述夹具底板固定。

8.一种自动化丝饼码垛系统，其特征在于，包括码垛机器人以及根据权利要求7所述的一种纤维丝饼抓取夹具。

9.一种自动化丝饼码垛方法，其特征在于，运用于权利要求8的自动化丝饼码垛系统，包括：

S1：复位，码垛机器人带动纤维丝饼抓取夹具回到初始零位；

S2：判断隔板上是否已放满丝饼，若隔板上未放满丝饼，则执行S5、S6，否则执行S3、S4；

S3：取隔板，码垛机器人带动纤维丝饼抓取夹具移动，使得气动吸盘与待取的隔板抵接，启动抽真空组件，对气动吸盘抽真空，将隔板吸附于气动吸盘上；

S4：放置隔板，码垛机器人将纤维丝饼抓取夹具转移至待放置的区域，抽真空组件解除对真空吸盘的真空吸力，将隔板放置到指定区域，指定区域是指指定的空白区域或已码置的丝饼层上方，执行S5、S6；

S5：取丝饼，码垛机器人驱动抓取组件移动，使得各夹具组件的取丝组件均插接于丝饼的孔内，三爪气爪驱动夹具组件的三个夹爪远离气爪座中心，将丝饼夹紧，然后码垛机器人将纤维丝饼抓取夹具移动至待放置丝饼的区域；

S6：放置丝饼，驱动电机驱动正向丝杆螺母传动组件以及反向丝杆螺母传动同步转动，调整夹具底板上的取丝组件适应隔板上用于定位丝饼的定位孔之间的间距，码垛机器人驱动各夹具组件插接于隔板上的定位孔，接着，使三爪气爪驱动三个夹爪向气爪座中心靠拢，解除对纤维丝饼的夹紧作用，将纤维丝饼放置于隔板上。