CN110745539A - 搬运装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种搬运装置，包括：驱动机构、升降机构、横移机构、以及抓手。驱动机构包括：电机。升降机构包括：连接电机的第一凸轮、抵接第一凸轮的第一杠杆、以及连接第一杠杆的第一随动件。第一随动件设有滑动连接第一杠杆的水平滑槽。升降机构还包括：第一弹性件。横移机构包括：连接电机的第二凸轮、抵接第二凸轮的第二杠杆、连接第二杠杆的第二随动件、以及滑动连接第二随动件的水平导轨。第二随动件设有滑动连接第一随动件的竖直滑槽。横移机构还包括：第二弹性件。抓手连接第一随动件。上述搬运装置，利用凸轮、杠杆、以及随动件构建传动结构，电机只需按照预设的方向持续转动，便可以带动抓手持续往复运动，响应时间短，工作效率高。

Description

搬运装置

技术领域

本发明涉及工业制造设备技术领域，特别是涉及一种搬运装置。

背景技术

在工业制造中，经常需要对原料或者工件进行转移，例如，通过驱动机构带动抓手(夹爪或者吸嘴)移动以抓取和转移工件。一般地，常见的驱动机构主要是气缸带动抓手往复动作，而气缸的动作需要利用电磁阀控制气体的进出，气缸在每个动作的缓冲时间或者响应时间会较长。若以电机为驱动，较为常见的是电机与丝杆或者齿条配合，其也是需要电机的正反转，同样地，响应时间较长。因此，现有的工件搬运机构的工作效率仍有提高的空间。

发明内容

基于此，本发明提供一种搬运装置，利用凸轮、杠杆、以及随动件构建传动结构，电机只需按照预设的方向持续转动，便可以带动抓手持续往复运动，响应时间短，工作效率高。

一种搬运装置，包括：

驱动机构；驱动机构包括：电机；

连接驱动机构的升降机构；升降机构包括：连接电机的第一凸轮、抵接第一凸轮的第一杠杆、以及连接第一杠杆的第一随动件；第一随动件设有滑动连接第一杠杆的水平滑槽；升降机构还包括：第一弹性件；第一弹性件为第一杠杆提供竖直方向的复位力以使得第一杠杆与第一凸轮保持抵接状态；

连接驱动机构的横移机构；横移机构包括：连接电机的第二凸轮、抵接第二凸轮的第二杠杆、连接第二杠杆的第二随动件、以及滑动连接第二随动件的水平导轨；第二随动件设有滑动连接第一随动件的竖直滑槽；横移机构还包括：第二弹性件；第二弹性件为第二杠杆提供水平方向的复位力以使得第二杠杆与第二凸轮保持抵接状态；以及

连接升降机构的抓手；抓手连接第一随动件。

上述搬运装置，工作时，驱动机构的电机带动升降机构的第一凸轮以及横移机构的第二凸轮转动。第一凸轮在转动时，推动第一杠杆摆动，第一杠杆带动第一随动件在第二随动件的竖直滑槽的限制下做升降移动。第二凸轮在转动时，推动第二杠杆摆动，第二杠杆带动第二随动件在水平导轨限制下作横向移动。第一随动件跟随第二随动件横移，并且第一随动件上设置了水平滑槽，使得第一随动件跟随第二随动件横移时，第一杠杆与第一随动件不分离。抓手跟随第一随动件一起升降和横移，达到抓料所需的位移。通过上述设计，利用凸轮、杠杆、以及随动件构建传动结构，电机只需按照预设的方向持续转动，便可以带动抓手持续往复运动，响应时间短，工作效率高。

在其中一个实施例中，第一杠杆设有第一滚轮和第二滚轮；第一滚轮抵接在第一凸轮的外周缘；第二滚轮滑动连接水平滑槽。设置第一滚轮和第二滚轮，可以减少第一杠杆与第一凸轮、第一随动件之间的摩擦系数，使得设备运转更加流畅和高效。

在其中一个实施例中，第二杠杆设有第三滚轮和第四滚轮；第三滚轮抵接在第二凸轮的外周缘；第四滚轮抵接第二随动件的外侧。设置第三滚轮和第四滚轮，可以减少第二杠杆与第二凸轮、第二随动件之间的摩擦系数，使得设备运转更加流畅和高效。

在其中一个实施例中，第一凸轮与第二凸轮共轴。采用共轴的方式，可以实现第一凸轮与第二凸轮之间的1:1转速比，更容易对第一凸轮和第二凸轮进行同步调节。

在其中一个实施例中，第一弹性件包括：弹簧、弹片、弹性胶块、扭簧中的一种或多种。根据设备的设计需求，可以选用不同的弹性件作为第一弹性件使用。

在其中一个实施例中，第二弹性件包括：弹簧、弹片、弹性胶块、扭簧中的一种或多种。根据设备的设计需求，可以选用不同的弹性件作为第二弹性件使用。

在其中一个实施例中，抓手包括：夹爪、真空吸嘴、电磁铁中的一种或多种。根据设备的设计需求，可以选用匹配的抓取器件作为抓手使用。

在其中一个实施例中，驱动机构还包括：连接电机的遮光板和用于检测遮光板的光电开关。利用光电开关检测遮光板，可以对电机的旋转次数进行统计，间接地统计出抓手往复动作的次数。

在其中一个实施例中，驱动机构还包括：手轮；手轮与第一凸轮、第二凸轮共轴。手轮可以在电机断电的时候作为临时的人工驱动工具，又或者是便于在调试阶段对第一凸轮和第二凸轮进行调整。

在其中一个实施例中，还包括：保护罩；保护罩设置于驱动机构、升降机构、以及横移机构的外侧。保护罩可以防止外物进入到驱动机构、升降机构、以及横移机构内，提高设备运行的稳定性和作业的安全性。

附图说明

图1为本发明的实施例一的搬运装置的示意图；

图2为图1所示的搬运装置的另一视角的示意图；

图3为图1所示的搬运装置的局部示意图；

图4为图3所示的搬运装置的另一视角的局部示意图；

图5为图1所示的搬运装置的动作原理图一；

图6为图1所示的搬运装置的动作原理图二；

图7为图1所示的搬运装置的动作原理图三；

图8为图1所示的搬运装置的动作原理图四；

图9为本发明的实施例二的搬运装置的示意图。

附图中各标号的含义为：

(100，100a)-搬运装置；

10-驱动机构，11-电机，12-遮光板，13-光电开关，14-手轮；

20-升降机构，21-第一凸轮，22-第一杠杆，221-第一滚轮，222-第二滚轮，23-第一随动件，231-水平滑槽，24-第一弹性件；

30-横移机构，31-第二凸轮，32-第二杠杆，321-第三滚轮，322-第四滚轮，33-第二随动件，331-竖直滑槽，34-水平导轨，35-第二弹性件；

40-抓手；

50-基准板；

60-保护罩。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

实施例一

如图1至图8所示，其为本发明的一种实施例的搬运装置100。

如图1和图2所示，该搬运装置100包括：驱动机构10、连接驱动机构10的升降机构20、连接驱动机构10的横移机构30、以及连接升降机构20的抓手40。其中，驱动机构10用于提供驱动力以带动升降机构20和横移机构30运转。升降机构20用于实现竖直方向的升降移动，横移机构30用于实现水平方向的横向移动，抓手40用于抓取产品。

此外，在本实施例中，该搬运装置100还包括：基准板50，该基准板50用于安装驱动机构10、升降机构20、以及横移机构30，起到支架的作用。

下文，在图1和图2的基础上，结合图3至图8，对上述的搬运装置100做进一步的说明。

如图1和图2所示，驱动机构10包括：电机11。在本实施例中，为了便于安装和调整设备的部件空间布局，电机11通过同步轮和同步带连接升降机构20和横移机构30。

如图3和图4所示，升降机构20包括：连接电机11的第一凸轮21、抵接第一凸轮21的第一杠杆22、以及连接第一杠杆22的第一随动件23。其中，第一随动件23设有滑动连接第一杠杆22的水平滑槽231。在本实施例中，第一杠杆22的一端设置作为可旋转的支撑点使用，第一杠杆22的另一端为自由端并且与第一随动件23的水平滑槽231连接。当第一凸轮21转动时，第一杠杆22随着第一凸轮21的外周缘的形状变化而摆动，进而带动第一随动件23移动。

在本实施例中，第一杠杆22设有第一滚轮221和第二滚轮222。第一滚轮221抵接在第一凸轮21的外周缘。第二滚轮222滑动连接水平滑槽231。设置第一滚轮221和第二滚轮222，可以减少第一杠杆22与第一凸轮21、第一随动件23之间的摩擦系数，使得设备运转更加流畅和高效。

如图3所示，升降机构20还包括：第一弹性件24。第一弹性件24为第一杠杆22提供竖直方向的复位力以使得第一杠杆22与第一凸轮21保持抵接状态。

进一步地，第一弹性件24可以包括：弹簧、弹片、弹性胶块、扭簧中的一种或多种。根据设备的设计需求，可以选用不同的弹性件作为第一弹性件24使用。在其他实施例中，可以选取不同类型的弹性件，并且对于第一弹性件24的安装位置也可以有不同的设置。例如，如图3所示，在本实施例中，第一弹性为连接第一杠杆22的弹簧，在其他实施例中，也可以将弹簧连接在随动件上。类似地，在不改变安装位置的前提下，可以将弹簧更换为弹片或者弹性胶块。而当第一弹性件24为扭簧时，可以将扭簧安装于第一杠杆22的支撑点上，随着第一杠杆22的摆动而迫使扭簧产生形变力。

如图3和图4所示，横移机构30包括：连接电机11的第二凸轮31、抵接第二凸轮31的第二杠杆32、连接第二杠杆32的第二随动件33、以及滑动连接第二随动件33的水平导轨34。其中，第二随动件33设有滑动连接第一随动件23的竖直滑槽331。

在本实施例中，第二杠杆32设有第三滚轮321和第四滚轮322。第三滚轮321抵接在第二凸轮31的外周缘。第四滚轮322抵接第二随动件33的外侧。设置第三滚轮321和第四滚轮322，可以减少第二杠杆32与第二凸轮31、第二随动件33之间的摩擦系数，使得设备运转更加流畅和高效。

如图4所示，横移机构30还包括：第二弹性件35。第二弹性件35为第二杠杆32提供水平方向的复位力以使得第二杠杆32与第二凸轮31保持抵接状态。

进一步地，第二弹性件35可以包括：弹簧、弹片、弹性胶块、扭簧中的一种或多种。根据设备的设计需求，可以选用不同的弹性件作为第二弹性件35使用。在其他实施例中，可以选取不同类型的弹性件，并且对于第二弹性件35的安装位置也可以有不同的设置。例如，如图4所示，在本实施例中，第二弹性为连接二随动件的弹簧，在其他实施例中，也可以将弹簧连接在第二杠杆32上。类似地，在不改变安装位置的前提下，可以将弹簧更换为弹片或者弹性胶块。而当第二弹性件35为扭簧时，可以将扭簧安装于第二杠杆32的支撑点上，随着第二杠杆32的摆动而迫使扭簧产生形变力。

此外，如图4所示，在本实施例中，第一凸轮21与第二凸轮31共轴。采用共轴的方式，可以实现第一凸轮21与第二凸轮31之间的1:1转速比，更容易对第一凸轮21和第二凸轮31进行同步调节。

如图3和图4所示，抓手40连接第一随动件23。抓手40的具体结构根据所需抓取的产品，可以做出相应的调整。

进一步地，抓手40可以包括：夹爪、真空吸嘴、电磁铁中的一种或多种。根据设备的设计需求，可以选用匹配的抓取器件作为抓手40使用。例如，图3和图4所示，在本实施例中，抓手40为真空吸嘴，其适用于表面光滑平整的产品，并且对产品的外观损伤很小。而对于金属制产品，则可以考虑采用电磁铁作为抓手40使用。而对于产品的外观保护要求较低的情况，则可以选用夹爪作为抓手40使用。

如图2所示，在本实施例中，驱动机构10还可以包括：连接电机11的遮光板12和用于检测遮光板12的光电开关13。利用光电开关13检测遮光板12，可以对电机11的旋转次数进行统计，间接地统计出抓手40往复动作的次数。

如图2所示，在本实施例中，驱动机构10还可以包括：手轮14。手轮14与第一凸轮21、第二凸轮31共轴。手轮14可以在电机11断电的时候作为临时的人工驱动工具，又或者是便于在调试阶段手动对第一凸轮21和第二凸轮31进行调整。

如图5至图8所示，其展示了该搬运装置100的工作原理。

抓手40在初始位置，第一凸轮21和第二凸轮31沿逆时针方向转动，第一杠杆22的第一滚轮221与第一凸轮21的中心点距离逐渐减小，抓手40在竖直方向上下移。第二杠杆32的第三滚轮321与第二凸轮31的中心点距离维持不变，抓手40在水平方向保持静止状态。抓手40向取料点移动以抓取产品。

如图5所示，抓手40到达取料点并且抓住产品。接着，第一凸轮21和第二凸轮31沿逆时针方向转动，第一杠杆22的第一滚轮221与第一凸轮21的中心点距离逐渐增大，抓手40在竖直方向上上移。第二杠杆32的第三滚轮321与第二凸轮31的中心点距离维持不变，抓手40在水平方向保持静止状态。抓手40带着产品竖直上移。

如图6所示，抓手40带着产品抬升至预设的最高点。接着，第一凸轮21和第二凸轮31沿逆时针转动，第一杠杆22的第一滚轮221与第一凸轮21的中心点开始保持不变，抓手40在竖直方向上保持静止。第二杠杆32的第三滚轮321与第二凸轮31的中心点距离逐渐增大，抓手40在水平方向上左移。抓手40带着产品水平左移。

如图7所示，抓手40到达放料位置的上方。接着，第一凸轮21和第二凸轮31沿逆时针转动，第一杠杆22的第一滚轮221与第一凸轮21的中心点距离逐渐变小，抓手40在竖直方向上下移。第二杠杆32的第三滚轮321与第二凸轮31的中心点距离保持不变，抓手40在水平方向保持静止。抓手40带着产品竖直下移。

如图8所示，抓手40带着产品达到放料位置并且将产品放下。接着，第一凸轮21和第二凸轮31沿逆时针转动，第一杠杆22的第一滚轮221与第一凸轮21的中心点距离逐渐减小，抓手40在竖直方向上上移。第二杠杆32的第三滚轮321与第二凸轮31的中心点距离维持不变，抓手40在水平方向保持静止状态。此时，抓手40在空载状态下抬升。

最后，抓手40抬升达到初始位置的高度。接着，第一凸轮21和第二凸轮31沿逆时针转动，第一杠杆22的第一滚轮221与第一凸轮21的中心点距离保持不变，抓手40在竖直方向上保持静止。第二杠杆32的第三滚轮321与第二凸轮31的中心点距离逐渐减小，抓手40在水平方向向右移动。此时，抓手40在空载状态下向右回缩直至回到初始位置，至此，完成一个工作周期。

补充说明的是，第一凸轮21和第二凸轮31的形状设置可以根据产品转移的高度位置、水平位置、升降周期、横移周期而进行设置，利用三维模拟软件进行模拟可得到第一凸轮21和第二凸轮31的形状，也可以利用实验测试调整得到。

此外，基于传动的需求，理论上可以利用第一凸轮21抵接第一随动件23，第二凸轮31抵接第二随动件33以直接驱动抓手40移动，这种设计的弊端在于，一方面，基于凸轮的外周缘的曲面设置，在凸轮与随动件相互作用时，凸轮给予随动件的作用力可分解为沿位移方向的作用力和垂直位移方向的作用力，而沿位移方向的作用力为随动件移动所需的驱动力，但是垂直位移方向的作用力则为多余的作用力并且由直线导轨(例如竖直滑槽331或者水平导轨34)承受，其会引起直线导轨损坏或者随动滑动不顺畅。另一方面，对于活动行程要求较大的抓手40，凸轮需要做的很大，才可以产生大行程的移位。针对上述的弊端，本方案在第一凸轮21与第一随动件23之间设置第一杠杆22传动，第二凸轮31与第二随动件33之间设置第二杠杆32传动，利用杠杆的转动来消减垂直位移方向的作用力，减少对直线导轨的负荷，并且，利用杠杆可以放大凸轮所产生的位移，在小凸轮的设置下，实现大行程。

上述搬运装置100，工作时，驱动机构10的电机11带动升降机构20的第一凸轮21以及横移机构30的第二凸轮31转动。第一凸轮21在转动时，推动第一杠杆22摆动，第一杠杆22带动第一随动件23在第二随动件33的竖直滑槽331的限制下做升降移动。第二凸轮31在转动时，推动第二杠杆32摆动，第二杠杆32带动第二随动件33在水平导轨34限制下作横向移动。第一随动件23跟随第二随动件33横移，并且第一随动件23上设置了水平滑槽231，使得第一随动件23跟随第二随动件33横移时，第一杠杆22与第一随动件23不分离。抓手40跟随第一随动件23一起升降和横移，达到抓料所需的位移。通过上述设计，利用凸轮、杠杆、以及随动件构建传动结构，电机11只需按照预设的方向持续转动，便可以带动抓手40持续往复运动，响应时间短，工作效率高。

实施例二

如图9所示，其为本发明的另一种实施例的搬运装置100a。

本实施例与实施例一的区别在于：在本实施例中，该搬运装置100a还包括：保护罩60。如图9所示，保护罩60设置于驱动机构10、升降机构20、以及横移机构30的外侧。保护罩60可以防止外物进入到驱动机构10、升降机构20、以及横移机构30内，提高设备运行的稳定性和作业的安全性。

本实施例的其他结构与实施例一相同，也能达到实施例一的有益效果。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种搬运装置，其特征在于：包括：

驱动机构；所述驱动机构包括：电机；

连接所述驱动机构的升降机构；所述升降机构包括：连接所述电机的第一凸轮、抵接所述第一凸轮的第一杠杆、以及连接所述第一杠杆的第一随动件；所述第一随动件设有滑动连接所述第一杠杆的水平滑槽；所述升降机构还包括：第一弹性件；所述第一弹性件为所述第一杠杆提供竖直方向的复位力以使得所述第一杠杆与所述第一凸轮保持抵接状态；

连接所述驱动机构的横移机构；所述横移机构包括：连接所述电机的第二凸轮、抵接所述第二凸轮的第二杠杆、连接所述第二杠杆的第二随动件、以及滑动连接所述第二随动件的水平导轨；所述第二随动件设有滑动连接所述第一随动件的竖直滑槽；所述横移机构还包括：第二弹性件；所述第二弹性件为所述第二杠杆提供水平方向的复位力以使得所述第二杠杆与所述第二凸轮保持抵接状态；以及

连接所述升降机构的抓手；所述抓手连接所述第一随动件。

2.根据权利要求1所述的搬运装置，其特征在于，所述第一杠杆设有第一滚轮和第二滚轮；所述第一滚轮抵接在所述第一凸轮的外周缘；所述第二滚轮滑动连接所述水平滑槽。

3.根据权利要求1所述的搬运装置，其特征在于，所述第二杠杆设有第三滚轮和第四滚轮；所述第三滚轮抵接在所述第二凸轮的外周缘；所述第四滚轮抵接所述第二随动件的外侧。

4.根据权利要求1所述的搬运装置，其特征在于，所述第一凸轮与所述第二凸轮共轴。

5.根据权利要求1所述的搬运装置，其特征在于，所述第一弹性件包括：弹簧、弹片、弹性胶块、扭簧中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的搬运装置，其特征在于，所述第二弹性件包括：弹簧、弹片、弹性胶块、扭簧中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的搬运装置，其特征在于，所述抓手包括：夹爪、真空吸嘴、电磁铁中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的搬运装置，其特征在于，所述驱动机构还包括：连接所述电机的遮光板和用于检测所述遮光板的光电开关。

9.根据权利要求1所述的搬运装置，其特征在于，所述驱动机构还包括：手轮；所述手轮与所述第一凸轮、所述第二凸轮共轴。

10.根据权利要求1至9任一项所述的搬运装置，其特征在于，还包括：保护罩；所述保护罩设置于所述驱动机构、所述升降机构、以及所述横移机构的外侧。

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