CN112621186A - 一种自动更换夹头的集装箱锁钮拆装夹具系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自动更换夹头的集装箱锁钮拆装夹具系统，包括一个固定模块和若干个快换模块，所述固定模块包括用于与机械臂连接的法兰盘、用于提供动力源的动力传动机构以及用于与所述快换模块连接的第一气动快换接头，所述快换模块包括用于与动力传动机构连接的旋转传动机构、用于与第一气动快换接头连接的固定机构以及夹紧机构，所述夹紧机构安装于固定机构上，该夹具系统使用时，若干个快换模块之一与所述固定模块连接。与现有技术相比，本发明具有自动化程度高、拆装稳定快速等优点。

Description

一种自动更换夹头的集装箱锁钮拆装夹具系统
技术领域
本发明涉及集装箱运输技术领域，涉及一种集装箱拆装系统，尤其是涉及一种自动更换夹头的集装箱锁钮拆装夹具系统。
背景技术
在港口自动化改造进程中，集装箱锁钮的自动化拆装一直是应用痛点及实施难点。原因在于集装箱锁钮种类较多，且同种类型锁钮各厂家无统一的尺寸标准。要实现高效的拆装集装箱锁钮需要一套适用性广，覆盖锁钮种类多的拆装夹具。
集装箱锁钮可粗分为一体式结构和分体式结构两类，一体式结构锁钮在拆、装时，锁扣进入上层集装箱角座后，需要整体旋转实现锁钮悬挂；分体时锁钮在拆装时，锁钮整体外部结构固定，需要内部锁芯旋转，实现锁钮在集装箱的悬挂或拆除。因此，位覆盖两种不同类型锁钮的自动化拆装需要两套以上的夹具，如何稳定且低成本的提供夹具的快换成了制约自动化推广的问题。
现有的集装箱锁钮大部分依靠工人手动拆卸，工作量大，人工成本高。在自动化拆装设备方面，如专利CN207874246U公开一种用于装卸集装箱锁具的高可靠性夹具，包括夹持旋锁装置，且固定设于机器人的机械手上，该夹具还包括防过载补偿装置；防过载补偿装置包括固定机架、弹性浮动装置，弹性浮动装置的自然伸长状态为夹持旋锁装置不受外力作用下对弹性浮动装置的自然受力状态；弹性浮动装置上设有两个位置传感器，位置传感器分别与机器人的控制装置通讯相连。该夹具能及时发现装卸锁作业过程中的意外情况，减少甚至避免发生机器人过载。但该夹具只能适用于单一种类锁钮的拆装。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种自动化程度高、拆装稳定快速的自动更换夹头的集装箱锁钮拆装夹具系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种自动更换夹头的集装箱锁钮拆装夹具系统，包括一个固定模块和若干个快换模块，所述固定模块包括用于与机械臂连接的法兰盘、用于提供动力源的动力传动机构以及用于与所述快换模块连接的第一气动快换接头，所述快换模块包括用于与动力传动机构连接的旋转传动机构、用于与第一气动快换接头连接的固定机构以及夹紧机构，所述夹紧机构安装于固定机构上，该夹具系统使用时，若干个快换模块之一与所述固定模块连接。
进一步地，所述法兰盘包括用于安装所述动力传动机构和第一气动快换接头的地板和安装于该地板上的连接法兰。
进一步地，所述动力传动机构包括依次连接的同步带轮、同步带和伺服电机，所述同步带轮与快换模块的旋转传动机构连接。
进一步地，所述伺服电机通过电机安装件固定。
进一步地，所述固定模块还包括相机安装板。
进一步地，所述第一气动快换接头通过支撑件固定。
进一步地，所述快换模块包括一体式锁钮快换模块或分体式锁钮快换模块，所述一体式锁钮快换模块中，夹紧机构通过一与所述旋转传动机构连接的连接件设置于固定机构上，所述分体式锁钮快换模块中，夹紧机构直接设置于固定机构上。
进一步地，所述夹紧机构包括气缸和与气缸连接的气缸夹持件，所述气缸通过气缸安装件固定。
进一步地，所述旋转传动机构包括依次连接的锁接头、传动件和键块，所述锁接头通过弹簧与传动件连接，所述键块与动力传动机构连接。
进一步地，在所述一体式锁钮快换模块中，锁接头包括具有若干个托片的锁托；在所述分体式锁钮快换模块中，锁接头包括具有若干个托片及若干个传动销的锁托。
进一步地，所述锁接头处还设有限位盖。
进一步地，所述固定机构包括相连接的安装板和第二气动快换接头，所述夹紧机构位于安装板一侧，所述第二气动快换接头位于安装板另一侧，所述安装板上设有穿过所述旋转传动机构的通孔，所述第二气动快换接头与第一气动快换接头连接。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明可与机械臂连接，实现了集装箱锁钮的自动拆装，且采用固定模块和快装模块分体的方式，可通过机械臂实现不同快装模块的自动更换，针对不同种类的集装箱锁钮拆装时，可快速自动响应，相比于不可更换的夹具，可以自动拆装多种类型集装箱锁钮，缩短了人工更换夹具或人工拆装集装箱锁钮的时间，实现拆装锁流程的全自动化，有益于于实现无人码头的建设；
2、本发明采用气动快换接头连接固定侧与更换侧的连接，更换侧所需的气源由快换接头对接提供，有效提高到更换侧的更换效率；
3、本发明创新性地采用键块传递运动，每一个被替换的快装模块均利用固定模块的电机驱动，采用机械传动实现锁钮的夹紧和脱离，避免了更换夹手时伺服电气接头的对接，提高了快换稳定性，降低了成本；
4、本发明用于支撑锁钮的锁托采用浮动式结构，可满足于不同尺寸系列锁钮的轴向定位，扩大适用范围。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明固定模块的俯视图；
图3为本发明固定模块的仰视图；
图4为本发明固定模块的结构示意图；
图5为本发明固定模块的剖视图；
图6为本发明一体式锁钮快换模块的结构示意图；
图7为本发明一体式锁钮快换模块的俯视图；
图8为本发明一体式锁钮快换模块的仰视图；
图9为本发明一体式锁钮快换模块的侧视图；
图10为图9的A-A剖视图；
图11为一体式锁钮的结构示意图；
图12为一体式锁钮的夹持示意图；
图13为本发明分体式锁钮快换模块的结构示意图；
图14为本发明分体式锁钮快换模块的俯视图；
图15为本发明分体式锁钮快换模块的仰视图；
图16为分体式锁钮的结构示意图；
图17为分体式锁钮的夹持示意图；
图中，1、固定模块，2、第一快换模块，3、第二快换模块，4、锁钮，101、同步带轮，102、第一气动快换接头，103、同步带，104、连接法兰，105、伺服电机，106、支撑件，107、电机安装件，108、相机安装板，201、气缸，202、气缸安装件，203、安装板，204、传动件，205、第二气动快换接头，206、锁接头，207、气缸夹持件，208、键块，209、连接件，210、锁托，211、弹簧，212、滑动轴承，213、限位盖，301、气缸，302、气缸安装件，303、安装板，304、传动件，305、第二气动快换接头，306、锁接头，307、气缸夹持件，308、键块，309、连接件。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本实施例提供一种自动更换夹头的集装箱锁钮拆装夹具系统，包括一个固定模块1(固定侧)和若干个快换模块(更换侧)，快换模块可拆卸地安装于固定模块1上，该夹具系统使用时，若干个快换模块之一与固定模块1连接，快换模块用于对锁钮4进行拆装。
如图2-图5所示，固定模块1包括用于与机械臂连接的法兰盘、用于提供动力源的动力传动机构以及用于与快换模块连接的第一气动快换接头102。法兰盘包括用于安装动力传动机构和第一气动快换接头102的地板和安装于该地板上的连接法兰104，连接法兰104可连接机械臂或其他底座。动力传动机构包括依次连接的同步带轮101、同步带103和伺服电机105，同步带轮101与快换模块的旋转传动机构连接，同步带轮101的轴端开有键槽。伺服电机105可通过电机安装件107固定于地板上，为拆装旋转运动提供动力源。
在优选的实施方式中，固定模块1还包括防护盖。
在另一实施例中，固定模块1还包括相机安装板108，用于安装3D相机，通过视觉技术定位锁钮的拆装位置。防护盖上设有露出所述3D相机的开孔。
快换模块可根据需要拆装的锁钮类型进行更换。锁钮类型通常包括一体式锁钮(如全自动中锁等)及分体式锁钮(如辫式半自动角锁、部分舱内锁等)，本实施例中，快换模块包括一体式锁钮快换模块2和分体式锁钮快换模块3，可根据需求将对应的快换模块连接至固定模块。
如图6-图9所示，一体式锁钮快换模块2包括用于与动力传动机构连接的旋转传动机构、用于与第一气动快换接头102连接的固定机构以及夹紧机构，夹紧机构通过一与旋转传动机构连接的连接件209设置于固定机构上。
夹紧机构包括用于提供夹持动力的气缸201和与气缸201连接的气缸夹持件207，气缸201通过气缸安装件202固定。
旋转传动机构包括依次连接的锁接头206、传动件204和键块208，键块208与动力传动机构的键槽匹配连接。锁接头206包括具有若干个托片的锁托210，托片用于支撑定位锁钮。如图10所示，本实施例的锁接头206通过弹簧211与传动件204连接，锁托210与传动件204之间具有滑动轴承212，使锁托210成为一浮动式托板，能满足不同尺寸锁钮的轴向定位。锁接头206处还设有限位盖，该限位盖通过连接件209固定。传动件204包括轴承、传动块等，将动力传动机构的旋转动力源传递给锁接头206和气缸201，进而带动锁钮转动，同时传动件204与连接件209连接，进而带动连接件209上的夹紧机构转动，进而实现锁钮的全自动化拆装。
固定机构包括相连接的安装板203和第二气动快换接头205，夹紧机构位于安装板203一侧，第二气动快换接头205位于安装板203另一侧，安装板203上设有穿过旋转传动机构的通孔，第二气动快换接头205与第一气动快换接头102连接，连接件209与安装板203具有相同的通孔。
一体式锁钮如图11所示，上述一体式锁钮快换模块2拆装一体式锁钮时，将夹具系统通过连接法兰104连接至机械臂，由机械臂引导到集装箱角件下方夹取位，锁托210带有弹簧结构，针对不同尺寸锁钮通过柔性伸缩进行定位，两侧气缸201推出，夹紧锁体并在左右侧定位锁钮，如图12所示。固定模块1的伺服电机105旋转，夹紧机构安装于与旋转传动机构连接的连接件209上，故同步带动锁接头206和气缸201旋转90°，在锁钮的上侧固定杆与集装箱锁孔横向平行后，取出锁钮并放入锁钮库，完成拆锁，松开锁钮，锁托复位至贴合限位盖。将锁钮安装至集装箱时，机械臂带动夹具系统从锁钮库取锁，在夹持状态下将锁钮运送至集装箱锁孔下侧，伺服电机105旋转使锁钮与角件条槽平行，装入锁钮，伺服电机105旋转90°使锁钮挂于集装箱角件内，松开气缸201完成装锁。
如图13-图15所示，分体式锁钮快换模块3包括用于与动力传动机构连接的旋转传动机构、用于与第一气动快换接头102连接的固定机构以及夹紧机构，夹紧机构直接设置于固定机构上。
夹紧机构包括用于提供夹持动力的气缸301和与气缸301连接的气缸夹持件307，气缸301通过气缸安装件302固定。
旋转传动机构包括依次连接的锁接头306、传动件304和键块308，键块308与动力传动机构的键槽匹配连接。锁接头306包括具有若干个托片及若干个传动销的锁托，托片用于支撑定位锁钮，传动销与锁钮传动连接。锁托与上述一体式锁钮快换模块2类似，为浮动式锁托。锁接头306处同样也设有限位盖，限位盖通过一连接件309固定。传动件包括轴承、传动块等，传动件也与连接件309连接，传动件将动力传动机构的旋转动力源传递给锁接头306，进而带动锁钮转动，进而实现锁钮的全自动化拆装。
固定机构包括相连接的安装板303和第二气动快换接头305，夹紧机构位于安装板303一侧，第二气动快换接头305位于安装板303另一侧，安装板303上设有穿过旋转传动机构的通孔，第二气动快换接头305与第一气动快换接头102连接，连接件309与安装板303具有相同的通孔。
分体式锁钮如图16所示，由固定体和中心轴组成，气缸夹持固定体且保持固定不旋转，中心轴由传动部分带动旋转，使锁钮装入或从集装箱脱离。从集装箱拆锁时，夹具系统由机械臂引导夹具到集装箱角件下方夹取位，底部托板带弹簧结构柔性伸缩定位，两侧气缸301推出，夹紧锁体，如图17所示，伺服电机105旋转带动中心轴转动，使锁钮上侧与集装箱角件条槽平行，取下锁钮。将锁钮安装至集装箱时，机械臂带动夹具系统从锁钮库取锁，在夹持状态下将锁钮运送至集装箱锁孔下侧，伺服电机105旋转使锁钮与角件条槽平行，装入锁钮，电机进一步旋转使锁钮挂于集装箱角件内，松开气缸301完成装锁。由于气缸301直接安装于固定机构的安装板303上，拆装过程中气缸301与固定侧相对静止，不旋转。
本实施例中，上述第一气动快换接头102和第二气动快换接头205、305采用桥田快换接头。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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申请和简化描述，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申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种自动更换夹头的集装箱锁钮拆装夹具系统，其特征在于，包括一个固定模块(1)和若干个快换模块，所述固定模块(1)包括用于与机械臂连接的法兰盘、用于提供动力源的动力传动机构以及用于与所述快换模块连接的第一气动快换接头(102)，所述快换模块包括用于与动力传动机构连接的旋转传动机构、用于与第一气动快换接头(102)连接的固定机构以及夹紧机构，所述夹紧机构安装于固定机构上，该夹具系统使用时，若干个快换模块之一与所述固定模块(1)连接。
2.根据权利要求1所述的自动更换夹头的集装箱锁钮拆装夹具系统，其特征在于，所述法兰盘包括用于安装所述动力传动机构和第一气动快换接头(102)的地板和安装于该地板上的连接法兰(104)。
3.根据权利要求1所述的自动更换夹头的集装箱锁钮拆装夹具系统，其特征在于，所述动力传动机构包括依次连接的同步带轮(101)、同步带(103)和伺服电机(105)，所述同步带轮(101)与快换模块的旋转传动机构连接。
4.根据权利要求3所述的自动更换夹头的集装箱锁钮拆装夹具系统，其特征在于，所述伺服电机(105)通过电机安装件(107)固定。
5.根据权利要求1所述的自动更换夹头的集装箱锁钮拆装夹具系统，其特征在于，所述固定模块(1)还包括相机安装板(108)。
6.根据权利要求1所述的自动更换夹头的集装箱锁钮拆装夹具系统，其特征在于，所述第一气动快换接头(102)通过支撑件(106)固定。
7.根据权利要求1所述的自动更换夹头的集装箱锁钮拆装夹具系统，其特征在于，所述快换模块包括一体式锁钮快换模块(2)或分体式锁钮快换模块(3)，所述一体式锁钮快换模块(2)中，夹紧机构通过一与所述旋转传动机构连接的连接件(209)设置于固定机构上，所述分体式锁钮快换模块(3)中，夹紧机构直接设置于固定机构上。
8.根据权利要求1或7所述的自动更换夹头的集装箱锁钮拆装夹具系统，其特征在于，所述夹紧机构包括气缸(201、301)和与气缸(201、301)连接的气缸夹持件(207、307)，所述气缸(201、301)通过气缸安装件(202、302)固定。
9.根据权利要求1或7所述的自动更换夹头的集装箱锁钮拆装夹具系统，其特征在于，所述旋转传动机构包括依次连接的锁接头(206、306)、传动件(204、304)和键块(208、308)，所述锁接头(206、306)通过弹簧与传动件(204、304)连接，所述键块(208、308)与动力传动机构连接。
10.根据权利要求1或7所述的自动更换夹头的集装箱锁钮拆装夹具系统，其特征在于，所述固定机构包括相连接的安装板(203、303)和第二气动快换接头(205、305)，所述夹紧机构位于安装板(203、303)一侧，所述第二气动快换接头(205、305)位于安装板(203、303)另一侧，所述安装板(203、303)上设有穿过所述旋转传动机构的通孔，所述第二气动快换接头(205、305)与第一气动快换接头(102)连接。
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