CN112454409A - 矿山设备用电液阀抓取的柔性手爪 - Google Patents

Abstract

本发明属于矿山电液阀夹取技术领域，具体涉及一种矿山设备用电液阀抓取的柔性手爪。本发明包括包括安装板、安装在安装板上的机器人连接法兰以及安装在安装板上的主阀夹持机构和辅阀夹持机构；主阀夹持机构包括安装在安装板上的固定夹爪和与固定夹爪对应设置的活动夹爪组件；活动夹爪组件包括安装在安装板上的伺服电机、与伺服电机输出轴同轴设置传动组件、安装在传动组件输出端的丝杆螺母副、设置在安装板上的滑轨、与滑轨滑动连接的滑块以及设置在滑块上的活动夹爪。本发明能够适用不同型号、不同尺寸的电液阀的搬运或安装，解决了电磁铁吸取对阀体磁化，导致装配精度不高，产品密封性差的问题。

Description

矿山设备用电液阀抓取的柔性手爪

技术领域

本发明属于矿山电液阀夹取技术领域，具体涉及矿山设备用电液阀抓取的柔性手爪。

背景技术

电液阀以其体积小、重量轻、易安装、易拆卸等优点彻底解决了普通闸阀的重量大、安装难、占地面积大等难题，因此近年来在矿山行业得到广泛的应用。矿山电液阀行业内阀体上下料主要依靠人工进行操作，其人工劳动强度大，操作动作单一，单件主阀体重量重，其最大阀体重量100KG左右。人工搬取存在安全隐患。另外电液阀装配属于高精度产品，磁铁吸取容易使阀体有剩磁，易吸附杂质，使装配精度大大降低。

目前市场上将机器人抓手安装在工业机器人的工具端，以实现产品的自动化抓取、移动及搬运，其机器人抓手结构简单，一般采用气缸元器件或者电磁吸盘，不能实现自动检测且根据检测结果自动适应调节来抓取不同形状、不同型号的电液阀，使用电磁铁吸取易对阀体磁化，导致装配精度不高，产品密封性差等缺点。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不能适用多种电液阀抓取、易磁化的缺陷，提供一种可以自检测、调节来适应目标位置的不确定情况，实现阀体的高精度定位的矿山设备用电液阀抓取的柔性手爪。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种矿山设备用电液阀抓取的柔性手爪，包括安装板、安装在所述安装板上的机器人连接法兰以及安装在所述安装板上的主阀夹持机构和辅阀夹持机构；

所述主阀夹持机构包括安装在所述安装板上的固定夹爪和与所述固定夹爪对应设置的活动夹爪组件；所述活动夹爪组件包括安装在所述安装板上的伺服电机、与所述伺服电机输出轴同轴设置传动组件、安装在所述传动组件输出端的丝杆螺母副、设置在所述安装板上的滑轨、与所述滑轨滑动连接的滑块以及设置在所述滑块上的活动夹爪；所述滑块与所述丝杆螺母副的螺母固定连接，所述活动夹爪与所述固定夹爪之间的安装板上设置有用于检测待夹取电液阀的主阀型号的视觉系统组件。

进一步地，所述辅阀夹持机构设置在所述固定夹爪与所述活动夹爪之间；所述辅阀夹持机构包括安装在所述安装架上的气动装置、相对安装在所述气动装置上的气动夹爪以及安装在两所述气动夹爪之间的弹簧调节装置；两所述气动夹爪的夹持方向与所述活动夹爪的夹持方向垂直。

进一步地，所述传动组件包括与所述伺服电机输出轴同轴设置主动带轮和与所述主动带轮通过带传动的从动带轮；所述从动带轮与所述丝杆螺母副的螺杆同轴连接。

进一步地，所述视觉系统组件包括视觉支架、安装在所述视觉支架上的第二光源、安装在所述视觉支架上的第二光源以及安装在所述辅阀夹持机构上的第一光源。

进一步地，所述固定夹爪上安装有限位装置。

进一步地，所述安装板上安装有用来检测夹取物的光电感应器。

进一步地，所述固定夹爪与所述活动夹爪均采用高强度材料。

更进一步地，所述固定夹爪和所述活动夹爪上均安装有加强筋。

本发明的一种矿山设备用电液阀抓取的柔性手爪的有益效果是：

1、本发明采用主阀夹持机构和辅阀夹持机构，能够适用不同型号、不同尺寸的电液阀的搬运或安装，兼容性强，有效的避免了人工搬运而形成的劳动强度大，存在安全隐患的问题，且采用带传动和丝杆螺母副传动的方式实现对阀体的夹取，解决了电磁铁吸取对阀体磁化，导致装配精度不高，产品密封性差的问题。

2、本发明增加了视觉系统组件，能够识别需要夹取的阀体的型号及尺寸，伺服电机根据产品的型号来调整两夹爪之间的合适的夹持力，同时通过限位装置，增强了手爪抓取的的安全性。

3、本发明的活动夹爪和固定夹爪采用高强度材料，增加接触阀体的材料强度及耐磨性，有效的增加了本发明的使用寿命。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例的立体图；

图2是本发明实施例的主阀夹持机构的结构示意图；

图3是本发明实施例的辅阀夹持机构的结构示意图；

图4是本发明实施例的视觉系统组件的结构示意图。

图中:1、安装板，2、机器人连接法兰，31、固定夹爪，32、伺服电机，33、减速机，34、传动组件，341、主动带轮，342、从动带轮，35、丝杆螺母副，36、滑轨，37、滑块，38、加强筋，39、活动夹爪，4、辅阀夹持机构，41、气动装置，42、气动夹爪，43、弹簧调节装置，5、光电感应器，6、限位装置，7、视觉系统组件，71、视觉支架，72、2D相机，73、第一光源，74、第二光源。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1-图4所示的本发明的一种矿山设备用电液阀抓取的柔性手爪的具体实施例，包括安装板1、安装在安装板1上的机器人连接法兰2以及安装在安装板1上的主阀夹持机构和辅阀夹持机构4；主阀夹持机构包括安装在安装板1上的固定夹爪31和与固定夹爪31对应设置的活动夹爪组件；活动夹爪组件包括安装在安装板1上的伺服电机32、与伺服电机32输出轴同轴设置传动组件34、安装在传动组件34输出端的丝杆螺母副35、设置在安装板1上的滑轨36、与滑轨36滑动连接的滑块37以及设置在滑块37上的活动夹爪39；滑块37与丝杆螺母副35的螺母固定连接，活动夹爪39与固定夹爪31之间的安装板1上设置有用于检测待夹取电液阀的主阀型号的视觉系统组件7；辅阀夹持机构4设置在固定夹爪31与活动夹爪39之间。

辅阀夹持机构4包括安装在安装架1上的气动装置41、相对安装在气动装置41上的气动夹爪42以及安装在两气动夹爪42之间的弹簧调节装置43；两气动夹爪42的夹持方向与活动夹爪39的夹持方向垂直。

本发明采用主阀夹持机构和辅阀夹持机构4，能够适用不同型号、不同尺寸的电液阀的搬运或安装，有效的避免了人工搬而形成的劳动强度大，存在安全隐患的问题，兼容性较强，且采用带传动和丝杆螺母副35传动的方式实现对电液阀的夹取，解决了电磁铁吸取对电液阀阀体磁化，导致装配精度不高，产品密封性差的问题。

如图1和图4所示的视觉系统组件7包括视觉支架71、安装在视觉支架71上的2D相机72、安装在视觉支架71上的第二光源74以及安装在辅阀夹持机构4上的第一光源73。其中第一光源73与第二光源74为2D相机72提供光源，避免在光线不足的情况下，2D相机无法准确识别电液阀的主阀型号的问题。

本发明的柔性手爪有两套夹持机构，一套主阀夹持机构；一套辅阀夹持机构4。主阀夹持机构采用伺服电机32驱动丝杆螺母副35螺母副35的丝杆螺母副35转动，实现丝杆螺母副35螺母副的螺母运动，进而实现固定在滑块37上的活动夹爪39运动，活动夹爪39与其主阀夹持机构的一端固定安装的固定夹爪31实现对电液阀主阀的夹取和放置，通过视觉系统组件7的2D相机72根据产品特征来识别产品型号及尺寸，伺服电机32根据产品的型号来调整活动夹爪39与固定夹爪31之间的夹持力，通过安装在固定夹爪31上的限位装置6来增强手爪抓取的安全性，本发明实施例中限位装置6为定位销。

伺服电机32通过减速机33与丝杆螺母副35传动，增强扭矩。主阀夹持机构根据不同尺寸兼容常规煤层和薄煤层两大系列，280多种不同尺寸及重量的产品。辅阀夹持机构4根据不同尺寸兼容7种辅阀，根据产品的最大尺寸及最小尺寸，选择气动夹爪42的行程范围在最大和最小内，使气爪兼容多种产品，采用气动夹爪42方式抓取不同的产品。在两气动夹爪42之间的气动装置41上安装有弹簧调节装置43，在夹取电液阀时，电液阀的辅阀可以根据自身的尺寸和位置压缩弹簧调节装置43的弹簧，实现辅阀相对于气动装置41距离的调节，其气动装置41为现有技术，此处不做详细阐述。

参照图1和图2所示，本发明实施例的传动组件34包括与减速机33输出轴同轴设置的主动带轮341和与主动带轮341通过带传动的从动带轮342；从动带轮342与丝杆螺母副35的螺杆同轴连接。采用带传动，保证了传动过程的平稳，且结构简单易维护。

本发明实施例中固定夹爪31与活动夹爪39均采用高强度材料。经过材料的硬度处理，使接触阀体的材料增加了强度及耐磨性，有效的增加了本发明的使用寿命。固定夹爪31和活动夹爪39上均安装有加强筋38，加强筋38用来增大固定夹爪31的强度。

在使用时，将本发明的柔性手爪通过机器人连接法兰2装载在六关节工业机器人的工具端，将待夹取电液阀的主阀放置在固定的托盘上，机器人通过视觉系统组件7判别主阀型号，根据主阀的型号机器人进行运动到指定的位置。伺服电机32根据待夹取的电液阀的主阀的不同尺寸，做出适合主阀的运动范围，通过传动组件34，丝杆螺母副35及滑块37夹取主阀，定位销增加活动手爪39和固定手爪31对电液阀的主阀抓取的安全保障。启动气动装置41调节辅阀夹持机构4的气动夹爪42，实现气动夹爪42对待夹取电液阀的辅阀进行夹取，机器人通过主阀夹持机构和辅阀夹持机构4夹取电液阀后，根据装配需求把电液阀放到装配位置。安装板1上安装有用来检测夹取物的光电感应器5，在夹取过程中如果光电感应器5没有检测到物体，表明物体在夹取或移动过程中掉落，光电感应器5会发送信号并报警，及时的提醒工作人员夹取的电液阀在移动过程中掉落，尽可能的降低损失。

应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种矿山设备用电液阀抓取的柔性手爪，其特征在于：包括安装板(1)、安装在所述安装板(1)上的机器人连接法兰(2)以及安装在所述安装板(1)上的主阀夹持机构和辅阀夹持机构(4)；

所述主阀夹持机构包括安装在所述安装板(1)上的固定夹爪(31)和与所述固定夹爪(31)对应设置的活动夹爪组件；所述活动夹爪组件包括安装在所述安装板(1)上的伺服电机(32)、与所述伺服电机(32)输出轴同轴设置传动组件(34)、安装在所述传动组件(34)输出端的丝杆螺母副(35)、设置在所述安装板(1)上的滑轨(36)、与所述滑轨(36)滑动连接的滑块(37)以及设置在所述滑块(37)上的活动夹爪(39)；所述滑块(37)与所述丝杆螺母副(35)的螺母固定连接，所述活动夹爪(39)与所述固定夹爪(31)之间的安装板(1)上设置有用于检测待夹取电液阀的主阀型号的视觉系统组件(7)。

2.根据权利要求1所述的一种矿山设备用电液阀抓取的柔性手爪，其特征在于：所述辅阀夹持机构(4)设置在所述固定夹爪(31)与所述活动夹爪(39)之间；所述辅阀夹持机构(4)包括安装在所述安装架(1)上的气动装置(41)、相对安装在所述气动装置(41)上的气动夹爪(42)以及安装在两所述气动夹爪(42)之间的弹簧调节装置(43)；两所述气动夹爪(42)的夹持方向与所述活动夹爪(39)的夹持方向垂直。

3.根据权利要求1所述的一种矿山设备用电液阀抓取的柔性手爪，其特征在于：所述传动组件(34)包括与所述伺服电机(32)输出轴同轴设置主动带轮(341)和与所述主动带轮(341)通过带传动的从动带轮(342)；所述从动带轮(342)与所述丝杆螺母副(35)的螺杆同轴连接。

4.根据权利要求1所述的一种矿山设备用电液阀抓取的柔性手爪，其特征在于：所述视觉系统组件(7)包括视觉支架(71)、安装在所述视觉支架(71)上的第二光源(72)、安装在所述视觉支架(71)上的第二光源(74)以及安装在所述辅阀夹持机构(4)上的第一光源(73)。

5.根据权利要求1所述的一种矿山设备用电液阀抓取的柔性手爪，其特征在于：所述固定夹爪(31)上安装有限位装置(6)。

6.根据权利要求1所述的一种矿山设备用电液阀抓取的柔性手爪，其特征在于：所述安装板(1)上安装有用来检测夹取物的光电感应器(5)。

7.根据权利要求1所述的一种矿山设备用电液阀抓取的柔性手爪，其特征在于：所述固定夹爪(31)与所述活动夹爪(39)均采用高强度材料。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种矿山设备用电液阀抓取的柔性手爪，其特征在于：所述固定夹爪(31)和所述活动夹爪(39)上均安装有加强筋(38)。

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