CN111452074A - 自旋转机械抓手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自旋转机械抓手，该自旋转机械抓手包括支架，支架上设有用于夹取物品的第一夹臂和第二夹臂，还包括通过第一转轴安装在第一夹臂上的第一抓取部件、用于驱动第一抓取部件转动的旋转驱动装置以及用于驱动第一夹臂和第二夹臂开合的夹持驱动机构。该自旋转机械抓手抓住包菜后，可操纵第一抓取部件转动，从而带动包菜旋转一定角度，使包菜的根部面向便于切割的方位。另外，通过设置夹持驱动机构，使得第一夹臂和第二夹臂的对夹压力固定，只有包菜施加给第一夹臂和第二夹臂的反作用力与对夹压力大小相同，该夹持驱动机构才停止驱动，因此，在第一夹臂和第二夹臂的行程范围内，该自旋转机械抓手能够夹取大小不同的包菜。

Description

自旋转机械抓手

技术领域

本发明涉及食品加工设备技术领域，具体涉及一种自旋转机械抓手。

背景技术

包菜又名甘蓝，其包含优质蛋白、纤维素、矿物质、维生素等，营养丰富且口感清脆，非常适合用于制作包子、水饺等速冻食品的馅料。包菜靠近根部及其上方部分硬质茎口感较粗糙，不适合食用，所以刚采购的包菜需要进行去根茎处理，对去根之后的部分进行清洗、打碎后用于拌合馅料。

对于食品厂来说，以包菜为馅料的相关速冻食品产量大，每天需要将大量的包菜加工成馅料，如思念食品郑州工厂每天就需要使用上百吨包菜制作馅料。目前，食品厂中是采用人工砍剁的方式去除包菜根茎，由于包菜用量大，需要组织多名工人专门砍剁包菜根，工作量巨大。

一种可替代人工的方式是，采用机械手将包菜抓起，送到具有切刀的设备上进行根茎切除，这样能在一定程度上降低劳动强度、提高效率。但是，由于采购来的包菜大批量堆积在一起，每一个包菜的根部朝向不同方向，导致机械手抓起包菜后，各包菜的根部朝向不同方向，而设备上的切刀位置固定，所以难以将全部包菜逐个抓起送到切刀处去根，故此仍然需要人工进行整理码放，无法实现全程的机械化生产。

发明内容

本发明旨在提供一种自旋转机械抓手，解决现有技术中抓取物品后不方便转动角度的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

设计一种自旋转机械抓手，包括支架，所述支架上设有用于夹取物品的第一夹臂和第二夹臂，还包括：

第一抓取部件，其通过第一转轴安装在所述第一夹臂上，以使得所述第一夹臂通过所述第一抓取部件抓在物品上；

旋转驱动装置，用于驱动所述第一抓取部件转动；

夹持驱动机构，用于驱动所述第一夹臂和第二夹臂开合，以实现对物品的夹持或松开。

优选的，在所述支架上设有导轨，所述第一夹臂和第二夹臂分别通过滑块安装在所述导轨两侧；所述夹持驱动机构为恒压气缸，所述恒压气缸一端安装在所述支架上，另一端与所述第一夹臂连接。

优选的，在所述第一夹臂和第二夹臂之间设有联动机构，以用于带动所述第一夹臂和第二夹臂同步移动。

优选的，所述联动机构包括第一连杆、第二连杆和第三连杆，所述第一连杆中间部位铰接在所述支架上，所述第二连杆和第三连杆长度相等，所述第二连杆一端铰接在所述第一连杆相应端部，另一端铰接在所述第一夹臂上，所述第三连杆一端铰接在所述第一连杆相应端部，另一端铰接在所述第二夹臂上。

优选的，所述旋转驱动装置包括第二转轴，所述第二转轴的两端分别穿设在所述第一夹臂和第二夹臂上，且所述第一夹臂在所述第二转轴之间设有限位部件，以使所述第一夹臂沿轴向固定，所述第二夹臂能够在所述第二转轴上沿轴向移动；

在所述支架上设有用于驱动所述第二转轴的动力机构，并在所述第二转轴和第一转轴之间设有连接组件，使得所述第二转轴能够带动所述第一转轴旋转一定角度。

优选的，所述连接组件包括沿径向设于所述第一转轴端部的第一转臂，以及沿径向设于所述第二转轴端部的第二转臂，所述第一转臂和第二转臂之间铰接有连杆。

优选的，所述第一转臂和第二转臂的中部分别固定在所述第一转轴和第二转轴端部，所述连杆包括第四连杆和第五连杆，所述第四连杆和第五连杆的上下端部分别铰接在所述第二转臂和第一转臂的两端。

优选的，所述动力机构包括从动齿轮，在所述第二转轴上设有花键段，所述从动齿轮安装在所述花键段上，在所述支架上设有限位支座，以用于限定所述从动齿轮的轴向位置；

在所述支架上还设有与所述从动齿轮相啮合的主动齿轮。

优选的，所述第一抓取部件包括设于所述第一夹臂内侧的转动支座，在所述转动支座内侧设有多根插针。

优选的，在所述第二夹臂内侧设有与所述第一抓取部件相对的第二抓取部件，所述第二抓取部件通过第三转轴安装在所述第二夹臂上。

本发明的有益技术效果在于：

1.本发明提供的自旋转机械抓手设有第一夹臂和第二夹臂，并在第一夹臂上设有第一抓取部件，以及用于驱动第一抓取部件转动的旋转驱动装置，当抓住包菜后，可操纵第一抓取部件转动，从而带动包菜旋转一定角度，使包菜的根部面向便于切割的方位。

2.由于第一夹臂和第二夹臂之间设有夹持驱动机构，该夹持驱动机构为恒力驱动第一夹臂和第二夹臂对夹，使得对夹压力固定，只有包菜施加给第一夹臂和第二夹臂的反作用力与对夹压力大小相同，该夹持驱动机构才停止对第一夹臂和第二夹臂的驱动，因此，在第一夹臂和第二夹臂的行程范围内，该自旋转机械抓手能够夹取大小不同的包菜。

3.由于第一夹臂和第二夹臂之间设有联动机构，使得第一夹臂和第二夹臂相向移动或反向移动时，能够沿导轨移动相同的距离，在夹取包菜时，第一夹臂和第二夹臂的抓取部件上的插针同时受力刺入包菜，防止包菜在抓取过程中，两边夹紧力不同而发生滚动造成抓取不能；而当释放包菜时，第一抓取部件上的插针和第二抓取部件上的插针能够同时从包菜中拔出，防止只有一个抓取部件上的插针受力从包菜中拔出导致该自旋转机械抓手不能释放包菜。

4.该自旋转机械抓手上的第一抓取部件通过第四连杆和第五连杆这两个连杆在两侧分别反向带动旋转，使第一抓取部件转动过程中十分稳定，从而该自旋转机械抓手所抓取的包菜能够稳定旋转一定角度。

5.本发明结构设计精巧，生产制造成本低，使用维护简单，易于推广使用。

附图说明

图1为本发明自旋转机械抓手一实施例的立体结构示意图。

图2为显示图1中支架内部结构的示意图之一。

图3为显示图1中支架内部结构的示意图之二。

图4为本发明自旋转机械抓手一实施例的分解图。

图5为本发明自旋转机械抓手一实施例的右视图。

图6为本发明自旋转机械抓手一实施例抓取包菜时的示意图。

图中，各标号示意为：支架1、法兰11、导轨12、滑块13、恒压气缸14、托板15、第一夹臂2、第一抓取部件21、第一转轴211、转动支座212、插针213、第一连接块22、第二夹臂3、第二抓取部件31、第二连接块32、第一连杆41、第二连杆42、第三连杆43、第二转轴51、耐磨挡片511、花键段512、从动齿轮52、主动齿轮53、第一转臂54、第二转臂55、第四连杆56、第五连杆57、限位支座58。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本申请涉及的“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

实施例1：

一种自旋转机械抓手，请一并参阅图1至图5。

本实施例中自旋转机械抓手用于抓取包菜。

如图1所示，本发明实施例提供的自旋转机械抓手包括支架1，支架1主要用于支撑、安装其余的各部件，在支架1顶部设有法兰11，以用于将该自旋转机械抓手整体安装在机械手臂上，通过机械手臂可带动该自旋转机械抓手在空间移动抓取包菜。

在支架1上设有用于夹取包菜的第一夹臂2和第二夹臂3，支架1内侧设有两根导轨12，第二夹臂3上端安装有两个滑块13，使第二夹臂3通过滑块13安装在导轨12上，同样的，第一夹臂2通过滑块安装在导轨12另一侧。

在支架1上设有用于驱动第一夹臂2和第二夹臂3开合的夹持驱动机构，使得第一夹臂2和第二夹臂3相向移动或反向移动，当第一夹臂2和第二夹臂3相向移动可夹住包菜，反向移动可将夹住的包菜释放。

该夹持驱动机构使得第一夹臂2和第二夹臂3夹取物品时施加在包菜上的对夹压力固定，当包菜施加给第一夹臂2和第二夹臂3的反作用力与对夹压力大小相同，该夹持驱动机构可停止对第一夹臂2和第二夹臂3的驱动，防止第一夹臂2和第二夹臂3将包菜夹碎。

同时，由于第一夹臂2和第二夹臂3的对夹压力固定，只有包菜施加给第一夹臂2和第二夹臂3的反作用力与对夹压力大小相同，该夹持驱动机构才停止对第一夹臂2和第二夹臂3的驱动，因此，在第一夹臂2和第二夹臂3的行程范围内，该自旋转机械抓手能够夹取大小不同的包菜。

本实施例中的夹持驱动机构为恒压气缸14，恒压气缸14一端安装在支架1上，另一端与第一夹臂2上端连接，恒压气缸14的驱动力根据包菜的硬度选取，防止驱动力过大夹碎包菜，或驱动力过小导致夹取不紧。

在其他实施例中，夹持驱动机构也可采用由恒转矩电机驱动的丝杠机构。

进一步的，在第一夹臂2和第二夹臂3之间设有联动机构，以用于带动第一夹臂2和第二夹臂3同步移动。

结合图2所示，本实施例中的联动机构包括第一连杆41、第二连杆42和第三连杆43，且第二连杆42和第三连杆43长度相等，支架1包括底部的托板15，第一连杆41的中间部位铰接在托板15上，在第一夹臂2顶部内侧设有第一连接块22，第二夹臂3的顶部内侧设有第二连接块32，第二连杆42的一端铰接在第一连杆41相应端部，另一端铰接在第一夹臂2内侧的第一连接块22上，第三连杆43一端铰接在第一连杆41相应端部，另一端铰接在第二夹臂3内侧的第二连接块32上。

当恒压气缸14推动第一夹臂2沿着导轨12移动，在联动机构的带动下，第二夹臂3也反向或同向移动，使第一夹臂2和第二夹臂3同时动作，便于抓取包菜。

进一步的，在第一夹臂2上设有第一抓取部件21，以使得第一夹臂2通过第一抓取部件21抓在包菜上，第一抓取部件21通过第一转轴211可转动的安装在第一夹臂2底端。

本实施例中的第一抓取部件21包括设于第一夹臂2底端内侧的转动支座212，第一夹臂2底端对应设有轴孔，第一转轴211穿设在该轴孔中，转动支座212固定在第一转轴211里端，在转动支座212内侧设有三根插针213，这三根插针213呈三角形布局，以用于插在包菜中稳固的抓取包菜。

在第二夹臂3的内侧也设有与第一抓取部件21相对的第二抓取部件31，第二抓取部件31包括设于第二夹臂3底端内侧的转动支座，该转动支座通过第三转轴安装在第三夹臂上，在该转动支座内侧也设有三根插针，以用于插在包菜中稳固的抓取包菜。

在其他实施例中，也可采用吸盘、弧面形盘作为第一抓取部件或第二抓取部件，只要能够抓取主包菜即可。另外，也可仅设置第一抓取部件，抓取包菜时，第二夹臂下端直接顶紧包菜，用于起到支撑夹持包菜的作用。

由于第一夹臂2和第二夹臂3之间设有联动机构，且第二连杆42和第三连杆43长度相等，使得第一夹臂2和第二夹臂3相向移动或反向移动时，能够沿导轨12移动相同的距离，这样，当夹取包菜时，第一抓取部件21上的插针和第二抓取部件31上的插针能够同时插入包菜，防止只有一个抓取部件上的插针插入包菜导致的抓取不稳；当释放包菜时，第一抓取部件21上的插针和第二抓取部件31上的插针能够同时从包菜中拔出，防止只有一个抓取部件上的插针从包菜中拔出导致该自旋转机械抓手不能释放包菜。

进一步的，该自旋转机械抓手还设有用于驱动第一抓取部件21转动的旋转驱动装置，当抓住包菜后，可操纵第一抓取部件21转动，从而带动包菜旋转一定角度，使包菜的根部面向便于切割的方位。

结合图3所示，旋转驱动装置包括第二转轴51，在第一夹臂2和第二夹臂3上端分别设有与第二转轴51相应的通孔，第二转轴51的两端分别穿设在第一夹臂2和第二夹臂3上，第二转轴51能够相对于第一夹臂2和第二夹臂3旋转。

在第一夹臂2和第二转轴51之间设有限位部件，本实施例中，该限位部件为分别设置在第一夹臂2上的通孔两侧的耐磨挡片511，以使第一夹臂2沿轴向固定，而第二夹臂3能够在第二转轴51上沿轴向移动。

在支架1上设有用于驱动第二转轴51的动力机构，并在第二转轴51和第一转轴211之间设有连接组件，使得第二转轴51能够带动第一转轴211旋转一定角度。

具体的，动力机构包括从动齿轮52，在第二转轴51上设有花键段512，从动齿轮52中部设有相应的花键孔，从动齿轮52安装在花键段512上，在支架1上还设有与从动齿轮52相啮合的主动齿轮53，可在支架1内侧设置连接到主动齿轮53的电机，通过电机带动主动齿轮53驱动第二转轴51转动。

结合图4和图5所示，第二转轴51和第一转轴211之间的连接组件包括沿径向设于第一转轴211端部的第一转臂54，以及沿径向设于第二转轴51端部的第二转臂55，第一转臂54和第二转臂55之间铰接有连杆，当第二转轴51转动，可通过第二转臂55、连杆和第一转臂54带动第一转轴211转动，从而整个第一抓取部件21旋转。

本实施例中，第一转臂54和第二转臂55的中部分别固定在第一转轴211和第二转轴51端部，第一转臂54和第二转臂55之间的连杆包括第四连杆56和第五连杆57， 第四连杆56和第五连杆57的上下端部分别铰接在第二转臂51和第一转臂211的两端。

由于第一转臂54的两端分别通过第四连杆56和第五连杆57带动，两侧都具有转动扭力，使得第一转轴211转动过程中比较稳定，从而该自旋转机械抓手所抓取的包菜能够稳定旋转一定角度。

图中第四连杆56顶端和第五连杆57顶端设有弯向第二转臂55的弯曲部，第五连杆57的底端设有弯向第一转臂54的弯曲部，这样的设计，使得第一转臂54能够带动第一转轴211在正反90度内旋转。

由于第一夹臂2在第二转轴51的轴向上通过耐磨挡片511挡住，而连接组件中的第一转臂54、第二转臂55、第四连杆56顶端和第五连杆57也相对于第一夹臂2固定，这样，当第一夹臂2沿导轨12移动，第二转轴51和连接组件也会沿导轨方向移动。

在第二转轴51移动位置后，为了使从动齿轮52依然能够驱动第二转轴51，如图3所示，在支架1的托板15上设有限位支座58，以用于限定从动齿轮52的轴向位置，当第二转轴51轴向移动时，第二转轴51上花键段512沿着从动齿轮52移动，而不会带动从动齿轮52移位，使从动齿轮52与主动齿轮53始终保持啮合状态。

本实施例中的自旋转机械抓手安装在四轴机器人的机械臂上，即可各方向抓取包菜。如图6所示，该自旋转机械抓手所抓取的包菜6的根部61朝外，利用第一抓取部件可带动包菜6转动，使其根部61转到合适方位，以方便对根部61及其上方茎部进行切割。

当然，本发明提供的自旋转机械抓手不限于抓取包菜，还可用于抓取南瓜、萝卜等各种能够抓取的蔬菜，以及用于其他领域可抓取的物品。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明技术构思的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，或者对相关部件及结构进行等同替代，从而形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (10)

1.一种自旋转机械抓手，包括支架，所述支架上设有用于夹取物品的第一夹臂和第二夹臂，其特征在于，还包括：

第一抓取部件，其通过第一转轴安装在所述第一夹臂上，以使得所述第一夹臂通过所述第一抓取部件抓在物品上；

旋转驱动装置，用于驱动所述第一抓取部件转动；

夹持驱动机构，用于驱动所述第一夹臂和第二夹臂开合，以实现对物品的夹持或松开。

2.根据权利要求1所述的自旋转机械抓手，其特征在于，在所述支架上设有导轨，所述第一夹臂和第二夹臂分别通过滑块安装在所述导轨两侧；所述夹持驱动机构为恒压气缸，所述恒压气缸一端安装在所述支架上，另一端与所述第一夹臂连接。

3.根据权利要求2所述的自旋转机械抓手，其特征在于，在所述第一夹臂和第二夹臂之间设有联动机构，以用于带动所述第一夹臂和第二夹臂同步移动。

4.根据权利要求3所述的自旋转机械抓手，其特征在于，所述联动机构包括第一连杆、第二连杆和第三连杆，所述第一连杆中间部位铰接在所述支架上，所述第二连杆和第三连杆长度相等，所述第二连杆一端铰接在所述第一连杆相应端部，另一端铰接在所述第一夹臂上，所述第三连杆一端铰接在所述第一连杆相应端部，另一端铰接在所述第二夹臂上。

5.根据权利要求3所述的自旋转机械抓手，其特征在于，所述旋转驱动装置包括第二转轴，所述第二转轴的两端分别穿设在所述第一夹臂和第二夹臂上，且所述第一夹臂在所述第二转轴之间设有限位部件，以使所述第一夹臂沿轴向固定，所述第二夹臂能够在所述第二转轴上沿轴向移动；

在所述支架上设有用于驱动所述第二转轴的动力机构，并在所述第二转轴和第一转轴之间设有连接组件，使得所述第二转轴能够带动所述第一转轴旋转一定角度。

6.根据权利要求5所述的自旋转机械抓手，其特征在于，所述连接组件包括沿径向设于所述第一转轴端部的第一转臂，以及沿径向设于所述第二转轴端部的第二转臂，所述第一转臂和第二转臂之间铰接有连杆。

7.根据权利要求6所述的自旋转机械抓手，其特征在于，所述第一转臂和第二转臂的中部分别固定在所述第一转轴和第二转轴端部，所述连杆包括第四连杆和第五连杆，所述第四连杆和第五连杆的上下端部分别铰接在所述第二转臂和第一转臂的两端。

8.根据权利要求5所述的自旋转机械抓手，其特征在于，所述动力机构包括从动齿轮，在所述第二转轴上设有花键段，所述从动齿轮安装在所述花键段上，在所述支架上设有限位支座，以用于限定所述从动齿轮的轴向位置；

在所述支架上还设有与所述从动齿轮相啮合的主动齿轮。

9.根据权利要求1所述的自旋转机械抓手，其特征在于，所述第一抓取部件包括设于所述第一夹臂内侧的转动支座，在所述转动支座内侧设有多根插针。

10.根据权利要求1所述的自旋转机械抓手，其特征在于，在所述第二夹臂内侧设有与所述第一抓取部件相对的第二抓取部件，所述第二抓取部件通过第三转轴安装在所述第二夹臂上。

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