CN111791258A - 一种自动抓取机械手及自动化生产线的自动上料系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动抓取机械手及自动化生产线的自动上料系统，机械手包括第一半体与第二半体，两者分别具备U形的第一侧壁以及U形的第二侧壁；第一侧壁的两端分别与第二侧壁的两端铰接；第一侧壁上形成有多个第一对接部；第二侧壁上形成有多个第二对接部；第一半体与第二半体之间设置有弹性件。本发明的机械手设置有可在相对打开状态与相对闭合状态之间切换的第一半体与第二半体，两者的相对状态可由弹性件保持，自动上下料系统具备可使第一半体与第二半体切换状态的机械手开合辅助组件，使得机械手的开合不需要用到电机、气缸等执行元件，节约成本且避免了走线麻烦。
Description
技术领域
本发明涉及机械手及生产线技术领域，特别是涉及一种自动抓取机械手及自动化生产线的自动上料系统。
背景技术
机械手在自动化生产线中很常用，其一般安装在工业机械手的末端执行抓取作业。现有的机械手一般需要利用气缸或电机等执行元件来驱动开合，不仅成本较高，且需要对气管或电线进行走线，在复杂的系统中，可能无法进行走线。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种成本低、不需要执行元件驱动开合的自动抓取机械手及自动化生产线的自动上料系统。
技术方案：为实现上述目的，本发明的自动抓取机械手，其包括第一半体与第二半体，两者分别具备U形的第一侧壁以及U形的第二侧壁；所述第一侧壁的两端分别与所述第二侧壁的两端铰接，以使得所述第一侧壁与第二侧壁拼合为一中空的方形框；
所述第一侧壁上形成有多个第一对接部；所述第二侧壁上形成有多个与所述第一对接部等数量且一一对应设置的第二对接部；
所述第一半体与第二半体之间设置有弹性件；所述第一半体与第二半体可在相对打开状态与相对闭合状态之间切换，所述弹性件使得所述第一半体与第二半体可保持在相对打开状态或相对闭合状态。
进一步地，所述所述第一侧壁的两端均具备铰接域，所述铰接域包括活动槽以及置于活动槽底部的铰接孔，所述铰接孔与所述活动槽连通；
所述第二半体具备伸出其主体之外的铰接臂，所述铰接臂的端部具备铰接端；所述铰接端与所述铰接孔转动配合，且所述铰接臂置于所述活动槽内。
进一步地，所述第一对接部与第二对接部均为通孔。
进一步地，所述第一侧壁与第二侧壁的上侧分别连接第一操纵板与第二操纵板；当所述第一半体与第二半体处于相对闭合状态时，所述第一操纵板与第二操纵板处于外张状态；当所述第一半体与第二半体处于相对打开状态时，所述第一操纵板与第二操纵板相互平行。
进一步地，所述第一操纵板与第二操纵板的上端分别具备第一挡部与第二挡部；所述第一侧壁与第二侧壁的下边沿分别具备第三挡部与第四挡部。
进一步地，所述弹性件由弹性钢丝制成，其具备U形本体部，所述U形本体部两端各具有垂直延伸部，所述垂直延伸部的延伸方向垂直于所述U形本体部整体所在的平面；
所述第一侧壁与第二侧壁上分别具备具备供所述垂直延伸部嵌入的嵌入槽，所述弹性件的两个所述垂直延伸部分别嵌入在第一侧壁与第二侧壁上的嵌入槽内；
当所述第一半体与第二半体处于相对闭合状态，所述U形本体部沿着所述方形框的外轮廓延伸；
当所述第一半体与第二半体处于相对打开与相对闭合状态时，同时穿过两个所述垂直延伸部的中心轴的平面分别位于所述第一半体与第二半体相对转动轴的两侧。
一种自动化生产线的自动上料系统，其包括上述的自动抓取机械手、物料治具以及机械手开合辅助组件；
所述物料治具上可容置多个被抓取元件，可容置的被抓取元件的数量与所述第一对接部的数量一致；
所述机械手开合辅助组件包括组件座，所述组件座上安装有可相对其升降的升降座；所述升降座上设置有两个平行设置的挡杆；
所述组件座的上、下两侧各安装有保持组件，上、下两侧的所述保持组件分别可使得所述升降座在所述组件座的上、下两侧临时固定。
进一步地，所述保持组件包括阻挡件以及置于所述阻挡件与所述组件座之间的弹簧。
有益效果：本发明的自动抓取机械手及自动化生产线的自动上料系统，机械手设置有可在相对打开状态与相对闭合状态之间切换的第一半体与第二半体，两者的相对状态可由弹性件保持，自动上下料系统具备可使第一半体与第二半体切换状态的机械手开合辅助组件，使得机械手的开合不需要用到电机、气缸等执行元件，节约成本且避免了走线麻烦。
附图说明
附图1为自动抓取机械手的第一状态图；
附图2为自动抓取机械手的第二状态图；
附图3为第一半体的结构图；
附图4为第二半体的结构图；
附图5为自动化生产线的自动上料系统的结构图；
附图6为机械手开合辅助组件的结构图；
附图7为自动化生产线的自动上料系统的第二状态结构图；
附图8为自动化生产线的自动上料系统的第三状态结构图；
附图9为优选实施例之自动抓取机械手的结构图；
附图10为同步机构的结构图；
附图11为同步机构的爆炸图。
图中：1-第一半体；11-第一侧壁；12-第一对接部；13-铰接孔；14-活动槽；15-第一操纵板；16-第一挡部；17-第三挡部；2-第二半体；21-第二侧壁；22-第二对接部；23-铰接端；24-铰接臂；25-第二操纵板；26-第二挡部；27-第四挡部；3-弹性件；31-U形本体部；32-垂直延伸部；4-物料治具；5-机械手开合辅助组件；51-组件座；511-滑槽；52-升降座；521-滑动部；53-挡杆；54-保持组件；541-阻挡件；542-弹簧；6-多轴机械臂；7-同步机构；71-机构座体；72-同步齿轮；721-副齿轮部；73-过渡齿轮；74-同步齿条。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如附图1所示的自动抓取机械手，其包括第一半体1与第二半体2，两者分别具备U形的第一侧壁11以及U形的第二侧壁21；所述第一侧壁11的两端分别与所述第二侧壁21的两端铰接，以使得所述第一侧壁11与第二侧壁21拼合为一中空的方形框；所述第一侧壁11上形成有多个直线阵列排列的第一对接部12；所述第二侧壁21上形成有多个与所述第一对接部12等数量且一一对应设置的第二对接部22；第一对接部12与第二对接部22用于与被抓取的工件对接1以实现对被抓取工件的抓取，所述第一半体1与第二半体2之间设置有弹性件3；所述第一半体1与第二半体2可在相对打开状态(如附图2所示)与相对闭合状态(如附图1所示)之间切换，所述弹性件3使得所述第一半体1与第二半体2可保持在相对打开状态或相对闭合状态。当第一半体1与第二半体2处于相对打开状态，两者之间形成一定的夹角，使得方形框中间的中空部上窄下宽，如此，被抓取的工件可进入第一半体1与第二半体2之间，等第一半体1与第二半体2切换至相对闭合状态，两者之间的中空部上下等宽，此时第一对接部12与第二对接部22均与被抓取工件对接，机械手完成了抓取操作。本是实力中，被抓取工件两侧均具有外凸的嵌入部，第一对接部12与第二对接部22均为通孔，当第一半体1与第二半体2切换至相对闭合状态，被抓取工件两侧的嵌入部分别嵌入第一对接部12与第二对接部22。由于第一半体1与第二半体2上分别形成有多个第一对接部12与第二对接部22，因此，机械手可一次批量抓取多个被抓取工件。
优选的，所述所述第一侧壁11的两端均具备铰接域，所述铰接域包括活动槽14以及置于活动槽14底部的铰接孔13，所述铰接孔13与所述活动槽14连通；所述第二半体2具备伸出其主体之外的铰接臂24，所述铰接臂24的端部具备铰接端23；所述铰接端23与所述铰接孔13转动配合，且所述铰接臂24置于所述活动槽14内。采用该结构，通过将铰接孔13设置在活动槽14底部，并将铰接端23设置在铰接臂24的端部，使得铰接端23与铰接孔13转动配合的同时，铰接臂24的活动范围被限制在活动槽14内，使得第一半体1及第二半体2只能在设定的角度内相对开合，该结构简单，不需要另外设置限位结构限制第一半体1与第二半体2的相对转动角度，成本大大降低，且结构紧凑。
所述弹性件3由弹性钢丝制成，其具备U形本体部31，所述U形本体部31两端各具有垂直延伸部32，所述垂直延伸部32的延伸方向垂直于所述U形本体部31整体所在的平面；所述第一侧壁11与第二侧壁21上分别具备具备供所述垂直延伸部32嵌入的嵌入槽，所述弹性件3的两个所述垂直延伸部32分别嵌入在第一侧壁11与第二侧壁21上的嵌入槽内；当所述第一半体1与第二半体2处于相对闭合状态，所述U形本体部31沿着所述方形框的外轮廓延伸；当所述第一半体1与第二半体2处于相对打开与相对闭合状态时，同时穿过两个所述垂直延伸部32的中心轴的平面分别位于所述第一半体1与第二半体2相对转动轴的两侧。由于弹性件3的U形本体部31沿着方形框的外轮廓延伸，且其两个垂直延伸部32均嵌入在嵌入槽内，因此，弹性件3整体为隐藏式设计，其不会占用多余的空间，保证了夹爪结构的紧凑性，且弹性件3结构简单、安装方便，可节省成本。
为了方便使第一半体1与第二半体2相对开合，所述第一侧壁11与第二侧壁21的上侧分别连接第一操纵板15与第二操纵板25，第一操纵板15与第一侧壁11之间形成的夹角为钝角，第二操纵板25与第二侧壁21之间形成的夹角也为钝角；当所述第一半体1与第二半体2处于相对闭合状态时，所述第一操纵板15与第二操纵板25处于外张状态，此时，第一操纵板15与第二操纵板25之间的空间上宽下窄，若对两个操纵板施加使两者相对靠近的力可使第一半体1与第二半体2向相对打开状态切换；当所述第一半体1与第二半体2处于相对打开状态时，所述第一操纵板15与第二操纵板25相互平行，此时，若对第一侧壁11与第二侧壁21施加使两者相对靠近的力可使第一半体1与第二半体2向相对闭合状态转换。通过设置上述第一操纵板15与第二操纵板25，每个操纵板与其连接的侧板之间形成翘板效应，方便两者的相对开合。
此外，如附图3与附图4所示，所述第一操纵板15与第二操纵板25的上端分别具备第一挡部16与第二挡部26；所述第一侧壁11与第二侧壁21的下边沿分别具备第三挡部17与第四挡部27。
在优选的实施例中，第一半体1与第二半体2均安装在爪手座体上，为了使两者相对于爪手座体的开合角度一致，如附图9所示，两者与爪手座体之间设置有同步机构7，如附图10与附图11所示，所述同步机构7包括相对于爪手座体固定的机构座体71，所述机构座体71上安装有两个同步齿轮72，两个同步齿轮72分别置于机构座体71的两侧；每个同步齿轮72均具有副齿轮部721，所述机构座体71上安装有两个分别与两个副齿轮部721啮合的过渡齿轮73，所述机构座体71上设置有用于容置两个过渡齿轮73的容置腔，且两个过渡齿轮73均相对于机构座体71转动安装；两个过渡齿轮73在机构座体71内的部分相互啮合，且两个过渡齿轮73分别具有从机构座体71的两侧伸出的伸出部分，且两者的伸出部分分别与两个同步机构7的副齿轮部721啮合；第一半体1与第二半体2均铰接有同步齿条74，两个同步齿条74分别与两个过渡齿轮73啮合。上述结构结构紧凑，体积小，可实现两个同轴设置的同步齿轮72等速反向转动，以实现第一半体1与第二半体2相对于爪手座体同步转动。
本发明还提供了一种自动化生产线的自动上料系统，如附图5所示，其包括上述的自动抓取机械手、多轴机械臂6、物料治具4以及机械手开合辅助组件5；
所述自动抓取机械手安装在多轴机械臂6的末端。
其中所述物料治具4上可容置多个被抓取元件，可容置的被抓取元件的数量与所述第一对接部12的数量一致；多个被抓取元件直线阵列排列在物料治具4上。
如附图6所示，所述机械手开合辅助组件5包括组件座51，所述组件座51上安装有可相对其升降的升降座52；所述升降座52上设置有两个平行设置的挡杆53；两个挡杆53之间的间距与处于相对闭合状态的方形框(即第一侧壁11与第二侧壁12两者整体)的外轮廓宽度一致。
所述组件座51的上、下两侧各安装有保持组件54，上、下两侧的所述保持组件54分别可使得所述升降座52在所述组件座51的上、下两侧临时固定。具体地，所述组件座51上具备上下延伸的滑槽511，升降座52上具备置于滑槽511内并与滑槽511滑动配合的滑动部521；所述保持组件54包括阻挡件541以及置于所述阻挡件541与所述组件座51之间的弹簧542。阻挡件541具备可伸入滑槽511以阻挡滑动部521运动的部分，弹簧542使得阻挡件541具有向滑槽511内进给的趋势。当滑动部521被保持组件54保持在滑槽511的顶端或底端，且升降座52受到的外力小于设定值，升降座52不会脱出保持组件54的限制，只有当升降座52受到的外力超出设定值，升降座52可挤压阻挡件541使弹簧542压缩，将阻挡件541完全挤出滑槽511，从而脱出保持组件54的限制向滑槽511的另一端滑动。
上述自动化生产线的自动上料系统的工作方法如下：
初始状态下，第一半体1与第二半体2处于相对闭合状态；物料治具4上载满被抓取元件，当需要上料时，执行如下步骤：
步骤1)，多轴机械臂6载着自动抓取机械手运动至机械手开合辅助组件5的正前方，使得方形框正对两个挡杆53之间的空隙；其状态如附图5所示；
步骤2)，多轴机械臂6驱使自动抓取机械手水平平移，使得由第一侧壁11与第二侧壁21构成的方形框进入两个挡杆53之间；其状态如附图7所示；
步骤3)，多轴机械臂6驱使自动抓取机械手下降，当两个挡杆53分别到达第一操纵板15与第一侧壁11的交界处以及第二操纵板25与第二侧壁21的交界处，随着方形框继续下降，两个挡杆53对第一操纵板15与第二操纵板25施加挤压力使两者相对靠近直至两者相对平行，此时第一半体1与第二半体2切换至相对打开状态；随着自动抓取机械手继续下降，第一半体1与第二半体2上的第一挡部16与第二挡部26分别与两个挡杆53接触并带动两个挡杆53及升降座52向下运动，升降座52脱出在上保持组件54的限制并随着自动抓取机械手下降，直至自动抓取机械手下降到位使得物料治具4上的被抓取工件置于第一半体1与第二半体2之间，此时，升降座52到达滑槽511的下端并被在下的保持组件54保持在滑槽511的下端，其状态如附图8所示；
步骤4)，多轴机械臂6驱使自动抓取机械手上升，自动抓取机械手上升一段距离，两个挡杆53分别到达第一操纵板15与第一侧壁11的交界处以及第二操纵板25与第二侧壁21的交界处，随着自动抓取机械手继续上升，两个挡杆53对第一侧壁11及第二侧壁21施加挤压力使两者相对靠近直至两者切换回相对闭合状态以将物料治具4上的所有被抓取工件夹持；随着自动抓取机械手继续上升，第一半体1与第二半体2上的第三挡部17与第四挡部27分别与两个挡杆53接触，并带动两个挡杆53及升降座52向上运动，升降座52脱出在下的保持组件54的限制并随着自动抓取机械手上升，直至升降座52到达滑槽511的上端并被在上的保持组件54保持在滑槽511的上端，此时方形框置于两个挡杆53之间；
步骤5)，多轴机械臂6驱使自动抓取机械手水平平移，使得自动抓取机械手整体脱离机械手开合辅助组件5。
上述步骤1)-步骤5)可实现仅通过多轴机械臂6一个动力源实现自动抓取机械手的开合抓取、传送动作，无需外置的动力源，且通过设置机械手开合辅助组件5，一方面可使得自动抓取机械手的第一半体1与第二半体2在高点(升降座52处于滑槽511的上端时)切换至相对打开状态，使得机械手继续下降时，第一半体1与第二半体2不会与物料治具4及物料治具4上的被抓取工件干涉，第一半体1与第二半体2可顺利到达被抓取工件的两侧；另一方面可使得自动抓取机械手从低点(升降座52处于滑槽511的下端时)上升时可马上切换至相对闭合状态以马上将物料治具4上的被抓取工件抓取然后再上升，结构及运转方式巧妙。
本发明的自动抓取机械手及自动化生产线的自动上料系统，机械手设置有可在相对打开状态与相对闭合状态之间切换的第一半体与第二半体，两者的相对状态可由弹性件保持，自动上下料系统具备可使第一半体与第二半体切换状态的机械手开合辅助组件，使得机械手的开合不需要用到电机、气缸等执行元件，节约成本且避免了走线麻烦。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种自动抓取机械手，其特征在于，其包括第一半体(1)与第二半体(2)，两者分别具备U形的第一侧壁(11)以及U形的第二侧壁(21)；所述第一侧壁(11)的两端分别与所述第二侧壁(21)的两端铰接，以使得所述第一侧壁(11)与第二侧壁(21)拼合为一中空的方形框；
所述第一侧壁(11)上形成有多个第一对接部(12)；所述第二侧壁(21)上形成有多个与所述第一对接部(12)等数量且一一对应设置的第二对接部(22)；
所述第一半体(1)与第二半体(2)之间设置有弹性件(3)；所述第一半体(1)与第二半体(2)可在相对打开状态与相对闭合状态之间切换，所述弹性件(3)使得所述第一半体(1)与第二半体(2)可保持在相对打开状态或相对闭合状态。
2.根据权利要求1所述的自动抓取机械手，其特征在于，所述所述第一侧壁(11)的两端均具备铰接域，所述铰接域包括活动槽(14)以及置于活动槽(14)底部的铰接孔(13)，所述铰接孔(13)与所述活动槽(14)连通；
所述第二半体(2)具备伸出其主体之外的铰接臂(24)，所述铰接臂(24)的端部具备铰接端(23)；所述铰接端(23)与所述铰接孔(13)转动配合，且所述铰接臂(24)置于所述活动槽(14)内。
3.根据权利要求1所述的自动抓取机械手，其特征在于，所述第一对接部(12)与第二对接部(22)均为通孔。
4.根据权利要求1所述的自动抓取机械手，其特征在于，所述第一侧壁(11)与第二侧壁(21)的上侧分别连接第一操纵板(15)与第二操纵板(25)；当所述第一半体(1)与第二半体(2)处于相对闭合状态时，所述第一操纵板(15)与第二操纵板(25)处于外张状态；当所述第一半体(1)与第二半体(2)处于相对打开状态时，所述第一操纵板(15)与第二操纵板(25)相互平行。
5.根据权利要求4所述的自动抓取机械手，其特征在于，所述第一操纵板(15)与第二操纵板(25)的上端分别具备第一挡部(16)与第二挡部(26)；所述第一侧壁(11)与第二侧壁(21)的下边沿分别具备第三挡部(17)与第四挡部(27)。
6.根据权利要求1所述的自动抓取机械手，其特征在于，所述弹性件(3)由弹性钢丝制成，其具备U形本体部(31)，所述U形本体部(31)两端各具有垂直延伸部(32)，所述垂直延伸部(32)的延伸方向垂直于所述U形本体部(31)整体所在的平面；
所述第一侧壁(11)与第二侧壁(21)上分别具备具备供所述垂直延伸部(32)嵌入的嵌入槽，所述弹性件(3)的两个所述垂直延伸部(32)分别嵌入在第一侧壁(11)与第二侧壁(21)上的嵌入槽内；
当所述第一半体(1)与第二半体(2)处于相对闭合状态，所述U形本体部(31)沿着所述方形框的外轮廓延伸；
当所述第一半体(1)与第二半体(2)处于相对打开与相对闭合状态时，同时穿过两个所述垂直延伸部(32)的中心轴的平面分别位于所述第一半体(1)与第二半体(2)相对转动轴的两侧。
7.一种自动化生产线的自动上料系统，其特征在于，其包括如权利要求5所述的自动抓取机械手、物料治具(4)以及机械手开合辅助组件(5)；
所述物料治具(4)上可容置多个被抓取元件，可容置的被抓取元件的数量与所述第一对接部(12)的数量一致；
所述机械手开合辅助组件(5)包括组件座(51)，所述组件座(51)上安装有可相对其升降的升降座(52)；所述升降座(52)上设置有两个平行设置的挡杆(53)；
所述组件座(51)的上、下两侧各安装有保持组件(54)，上、下两侧的所述保持组件(54)分别可使得所述升降座(52)在所述组件座(51)的上、下两侧临时固定。
8.根据权利要求7所述的自动化生产线的自动上料系统，其特征在于，所述保持组件(54)包括阻挡件(541)以及置于所述阻挡件(541)与所述组件座(51)之间的弹簧(542)。
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