CN110561481A - 一种圆形物料机械抓取系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种圆形物料机械抓取系统，属于固体废物处理技术领域。该装置包括钢桶传输辊道以及物料存储台，其上方装有带机械手的桁架，机械手具有下端装有圆形物料机械抓取装置的升降臂；该抓取装置安置可垂向伸缩直线执行器的执行器支架，执行器支架与环形的上圆盘固连，直线执行器的推杆穿过上圆盘与下圆盘的中央固连；下圆盘周向均布固定径向延伸的三个固定臂，固定臂的外端与夹紧臂的中部铰接，夹紧臂由连为一体的径向下倾臂和垂向抓手臂构成弯臂状，三个抓手臂围绕夹持圆，下倾臂的里端装有水平轴滚轮，滚轮位于上圆盘周圈滑槽中构成动配合。本发明结构紧凑，机构明显简化，而且可以有效避免卡滞，保证了夹持的稳妥可靠。

Description

一种圆形物料机械抓取系统

技术领域

本发明涉及一种机械抓取系统，尤其是一种圆形物料机械抓取系统，属于固体废物处理技术领域。

背景技术

为减少污染性废物对环境的影响，通常要对带污染性固体废物进行最小化处理，即在各个环节进行压实减容处理。例如，将装有可压实干污染物的钢桶超级压实后产生桶饼，再装入钢桶内二次包装进行水泥固定。在此过程中，为提高污染物填充率，减少需处置污染物的体积，需要通过桶饼优选系统抓取装置将几个重量和高度合适的桶饼放进一个钢桶，以优化钢桶内的空间使用率。

检索可知，申请号为201720862170 .X的中国专利公开了一种三爪气动机械手抓取机构，包括：立柱，安装抱箍，滑轨，滑块，纵向驱动机构，手爪安装板，三爪机构，所述立柱的数目为2个，呈龙门式固定在工作台面上，所述滑轨通过所述安装抱箍固连在所述立柱的上端部，所述滑块活动连接于所述滑轨，所述纵向驱动机构固连于所述滑块，所述手爪安装板固连于所述纵向驱动机构，所述三爪机构固连于所述手爪安装板。据介绍，该技术方案能够保证所述三爪机构在开合的过程中三个所述手指具有高度的同步性，从而具有良好的抓取性能。然而，尽管该专利文献的技术方案不清楚（例如没有说明气爪气缸如何驱动十字滑块），但可以看出其机构运动副的联接环节包括气爪气缸108与十字滑块109的水平移动副、十字滑块109与滑动杆110上表面滑槽的移动副、滑动杆110外端与手指111上端的第一铰链副、连接板114与勾型杆121中部的第二铰链副113。如此之多的机构环节不仅使得结构复杂，累计误差大，因此夹持不可靠，而且邻近动力源的移动副容易出现卡滞故障，在污染性固体废物转移过程中必须避免。此外，该技术方案还存在以下缺点：1）勾型杆抓取动作依靠十字滑块沿滑动杆的向心滑动驱动，因此需要留出径向驱动空间，结构不紧凑；2）勾型杆121的夹持范围固定，适应性差。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种机构简捷、结构紧凑、夹持稳妥可靠的圆形物料机械抓取系统，从而确保将污染性固体废物物料桶饼抓取及装入钢桶的安全。

为了达到上述目的，本发明圆形物料机械抓取系统的基本技术方案如下：包括彼此间隔的钢桶传输辊道以及物料存储台，所述传输辊道以及物料存储台的上方装有支撑在两端立柱上的导轨横梁构成的桁架，所述桁架上装有可水平移动的机械手，所述机械手具有下端装有圆形物料机械抓取装置的升降臂；

所述圆形物料机械抓取装置包括安置可垂向伸缩直线执行器的执行器支架，所述执行器支架与环形的上圆盘固连，所述直线执行器的推杆穿过上圆盘与下圆盘的中央固连；

所述下圆盘周向均布固定径向延伸的三个固定臂，所述固定臂的外端与夹紧臂的中部铰接，所述夹紧臂由连为一体的径向下倾臂和垂向抓手臂构成弯臂状，三个抓手臂组成围绕夹持圆的抓手，所述下倾臂的里端装有水平轴滚轮，所述滚轮位于上圆盘周圈滑槽中构成动配合。

工作时，桁架机械手的升降臂带着抓取装置向下移动，当驱动上圆盘和下圆盘相对垂向运动时，在上圆盘的上盘和下盘约束下，下倾臂将带动抓手臂绕中部的铰接点摆转，从而改变其下端距夹持圆圆心的距离：当夹持圆半径变小时夹紧、变大时松释。

与现有技术相比，本发明的夹持动作由上圆盘和下圆盘相对垂向运动实现，无需径向驱动，因此结构紧凑；且上盘和下盘约束夹持臂内端滚轮的结构不仅使移动副和铰链副合并，机构明显简化，而且可以有效避免卡滞，保证了夹持的稳妥可靠。

进一步，含有上支腿和下支腿的伸缩支架与上圆盘固连，所述上支腿与下支腿构成垂向移动副。

进一步，所述上支腿呈π形，两侧的垂向长槽分别与连接板上的导向销构成动配合，所述连接板的下部与下支腿固连。

进一步，所述伸缩支架的下支腿与上圆盘固连，所述执行器支架的上端铰装直线执行器座体，且下端与上圆盘固连。

进一步，所述上圆盘的下端具有朝下延伸的中央凸环，所述下圆盘的上端具有中央凹陷，所述中央凸环插入中央凹陷构成移动副。

进一步，所述下圆盘具有三个周向均布的径向板，所述径向板通过径向长槽固定径向延伸的固定臂。

进一步，所述上圆盘的下表面固定有通过螺纹可调锁紧的贯穿下圆盘的限位杆。

进一步，所述限位杆上设有传感器触发板；所述下圆盘上部装有闭合传感器，且下表面上装有物料就位传感器；所述上圆盘和下圆盘之间装有张开传感器。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案进一步说明。

图1是本发明一个实施例的结构示意图。

图2是图1实施例中抓取装置的结构示意图。

图3是图2的侧视图。

图4是图2 的俯视图。

图5是图2实施例的抓手结构示意图。

图6是图2实施例的抓取状态结构示意图。

图中：物料存储台60、桁架机械手70、钢桶80、控制柜90、圆形物料机械抓取装置100；限位杆1、就位传感器2、抓手3、伸缩支架4、抓取传感器5、电器接线箱6、直线执行器7、上圆盘8、执行器支架9、下圆盘10、张开传感器11、闭合传感器12；夹紧臂301、固定臂302、支撑销轴303、滚轮304、滚轮销轴305；下支腿401、连接板402、上支腿404。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本实施例的圆形物料机械抓取系统如图1所示，该系统包括彼此间隔的钢桶传输辊道80以及物料存储台60，传输辊道80以及物料存储台60的上方装有支撑在两端立柱上的导轨横梁构成的桁架，桁架上装有可水平移动的机械手70，机械手70具有下端装有圆形物料机械抓取装置100的升降臂。

圆形物料机械抓取装置100的具体结构如图2至图6所示，包括上端与升降臂固连的伸缩支架4，该伸缩支架4呈π形的上支腿404两侧的垂向长槽分别与连接板402上的导向销构成动配合，连接板402的下部与下支腿401借助紧固件固连，从而使上支腿404和下支腿401构成垂向移动副。伸缩支架4的上支腿404一侧安装抓取传感器5。

伸缩支架4的下支腿4-1下端固连在上圆盘上。执行器支架9的上端铰装直线执行器7（MOTECK公司IA5-230-20-B-102-B）座体的上端，下端与环形的上圆盘8固连，直线执行器7的推杆穿过上圆盘8后与下圆盘10的中央固连。上圆盘8的下端具有朝下延伸的中央凸环8-1，下圆盘10的上端具有中央凹陷10-1，中央凸环8-1插入中央凹陷10-1，构成移动副，因此可以保证上圆盘8和下圆盘10相对运动的稳定可靠。

下圆盘10的三个周向均布径向板306分别通过径向长槽固定径向延伸的三个固定臂302，固定臂302的外端与夹紧臂301的中部通过作为杠杆支点的支撑销轴303铰接，夹紧臂301由连为一体的径向下倾臂和垂向抓手臂构成弯臂状，三个抓手臂组成围绕夹持圆的抓手3，根据需要调节固定臂302的径向伸展位置，即可调节抓手臂3的夹持圆半径，从而适应不同规格的被抓取物。夹紧臂301的下倾臂里端通过水平的滚轮销轴305装有滚轮305，滚轮305位于上圆盘周圈滑槽中构成动配合。

此外，上圆盘8下表面固定有通过螺纹可调锁紧的三个贯穿下圆盘10的限位杆1，限位杆1上设有传感器触发板。下圆盘10上部装有闭合传感器12，下表面上装有物料就位传感器2。上圆盘8和下圆盘10之间装有张开传感器11。执行器支架9上安装有电气接线箱6，执行器上带有防滑制动器。

本实施例的抓取系统的污染性固体废物转移系统位于辊道上的钢桶以及可设置在物料存储台和钢桶上方的桁架机械手可以是具有自主导航的智能机器人或沿导轨移动的其它自动化机器。抓取装置由设置在桁架机械手上的驱动组件驱动。驱动组件的动力源自伺服电机减速机，采用齿轮齿条传动，以滚轮导轨作为导向件。为了保证安全，桁架机械手还装有防物体坠落的抱闸系统。这些与现有技术类同，故不展开详述。

工作时，抓取至释放的完整控制过程如下：

1）桁架机械手的升降臂带着抓取装置向下移动，直至物料就位传感器的安装螺杆碰触桶饼的上平面，触发物料就位传感器发出物料就位信号；

2）桁架机械手带动伸缩支架的上支腿继续下移，直至上支腿一侧的抓取传感器被触发发出停止信号，桁架机械手停止运动；

3）直线执行器的推杆产生伸出推动下圆盘的趋势，下圆盘因下方有物料不能移位，因而直线执行器的底座将带动上圆盘向上移动，上圆盘和下圆盘的垂直间距加大，被上圆盘约束的滚轮使夹紧臂绕其铰支点摆转，抓手闭合夹紧圆形物料（桶饼）；

4）闭合传感器发出夹紧到位信号，直线执行器停止动作；

5）桁架机械手带着抓取装置及物料上升，物料离开存储台后，在重力作用下支腿返回伸出状态，完成抓取；

6）桁架机械手带着被抓取的物料沿桁架水平移送到空着的钢桶上方后升降臂下降，物料进入空桶；

7）当物料碰触到空桶内底面时停止，桁架机械手带动伸缩支架的上支腿继续下移，直至上支腿一侧的抓取传感器被触发发出停止信号，桁架机械手停止运动；

8）直线执行器的推杆缩回，由于抓取装置处于夹紧圆形物料（桶饼）状态，下圆盘不能运动，在反作用力作用下，直线执行器底座带动上圆盘向下移动，上圆盘和下圆盘的垂直间距减小，被上圆盘约束的滚轮使夹紧臂绕其铰支点反向摆转，抓手展开释放圆形物料（桶饼）；

9）伸缩支架下支腿下移行程完成后，上圆盘停止不动，下圆盘开始上移，抓取臂继续张开，直至触发张开传感器，发出停止信号使直线执行器停止动作；

10）桁架机械手带着抓取装置移出空桶，完成抓取至释放的圆形物料转移装桶作业。

理论和试验表明，本实施例具有如下显著优点：

1、由直线执行器驱动可相对运动的上、下圆盘可以使夹紧臂产生所需的闭合、张开动作，可靠夹持圆形物料；

2、巧妙采用伸缩支架取代传统的整体支架，从而使上、下圆盘可以方便实现所需的相对运动；

3、直线执行器与桁架机械手的升降臂有机结合，当物料和抓取装置受限不再移动时，上部桁架机械手仍使上支腿向下运动提供的物料到位信号反馈，为控制系统实现不借助人眼或相机辅助的全自动控制奠定了基础；

4、科学设置的各传感器为控制系统实现抓取动作的全自动控制提供了保障；

5、结构紧凑，可以进行远程控制，显著提高工作效率，确保作业安全；

6、多处设置可调环节，可以适应不同规格大小的圆形物料，显著增强了适用性。

除上述实施例外，本发明还可以有其它实施方式。凡采取等同替换或等效变换得到的技术方案，均落在在本发明要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种圆形物料机械抓取系统，其特征在于：包括彼此间隔的钢桶传输辊道（80）以及物料存储台（60），所述传输辊道以及物料存储台的上方装有支撑在两端立柱上的导轨横梁构成的桁架，所述桁架上装有可水平移动的机械手（70），所述机械手具有下端装有圆形物料机械抓取装置（100）的升降臂；

所述圆形物料机械抓取装置包括安置可垂向伸缩直线执行器（7）的执行器支架（9），所述执行器支架（9）与环形的上圆盘（8）固连，所述直线执行器的推杆穿过上圆盘与下圆盘（10）的中央固连；

所述下圆盘周向均布固定径向延伸的三个固定臂（302），所述固定臂的外端与夹紧臂（301）的中部铰接，所述夹紧臂由连为一体的径向下倾臂和垂向抓手臂构成弯臂状，三个抓手臂组成围绕夹持圆的抓手（3），所述下倾臂的里端装有水平轴滚轮（304），所述滚轮位于上圆盘周圈滑槽中构成动配合。

2.根据权利要求1所述的圆形物料机械抓取系统，其特征在于：含有上支腿（404）和下支腿（401）的伸缩支架（4）与上圆盘固连，所述上支腿与下支腿构成垂向移动副。

3.根据权利要求2所述的圆形物料机械抓取系统，其特征在于：所述上支腿呈π形，两侧的垂向长槽分别与连接板上的导向销构成动配合，所述连接板的下部与下支腿固连。

4.根据权利要求3所述的圆形物料机械抓取系统，其特征在于：所述伸缩支架的下支腿与上圆盘固连，所述执行器支架的上端铰装直线执行器座体，且下端与上圆盘固连。

5.根据权利要求4所述的圆形物料机械抓取系统，其特征在于：所述上圆盘的下端具有朝下延伸的中央凸环，所述下圆盘的上端具有中央凹陷，所述中央凸环插入中央凹陷构成移动副。

6.根据权利要求5所述的圆形物料机械抓取系统，其特征在于：所述下圆盘具有三个周向均布的径向板，所述径向板通过径向长槽固定径向延伸的固定臂。

7.根据权利要求6所述的圆形物料机械抓取系统，其特征在于：所述上圆盘的下表面固定有通过螺纹可调锁紧的贯穿下圆盘的限位杆。

8.根据权利要求7所述的圆形物料机械抓取系统，其特征在于：所述限位杆上设有传感器触发板；所述下圆盘上部装有闭合传感器，且下表面上装有物料就位传感器；所述上圆盘和下圆盘之间装有张开传感器。