CN112743514A - 一种适用于声共振混合容器自动转运和翻转的设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于自动转运相关技术领域，其公开了一种适用于声共振混合容器自动转运和翻转的设备，所述设备包括机械手、机械臂、运动平台、固定机构及主机，所述固定机构及所述运动平台间隔固定在所述主机上，所述机械臂固定在所述运动平台上，所述机械手连接于所述机械臂；通过所述机械手对声共振混合容器进行夹紧操作，所述机械臂与所述运动平台相配合完成对所述声共振混合容器的转运和翻转操作，所述固定机构用于对所述声共振混合容器进行固定。所述设备将声共振混合容器的转运、翻转、固定集于一体，无需人工参与，即可全程自动化地实现对装载了混合物料的容器的固定、转运以及翻转操作流程。

Description

一种适用于声共振混合容器自动转运和翻转的设备

技术领域

本发明属于自动转运相关技术领域，更具体地，涉及一种适用于声共振混合容器自动转运和翻转的设备。

背景技术

声共振混合机作为一种新型无浆混合方式，工艺过程中没有桨叶等元件的介入，其通过机械共振原理产生高强度振动，从而在混合物料中产生低频高强度声波使物料均匀混合，具有独特的环保、高效和安全等优点。声共振混合机适用于超细材料、高粘度材料等的分散混合，已逐渐应用到医药、食品、生物、化妆品、含能材料等化工领域。

由于声共振混合机对混合容器的形状没有严格的要求，这使得直接应用产品外壳(如火箭发动机外壳、弹壳等)作用混合气成为可能。特别是对于大批量生产，若能以混合容器为主线构成生产线，实现混合容器(或产品外壳)的自动转运、原料的自动加料和物料的自动混合，将极大地提高生产效率和降低生产成本。但由于声共振混合机的混合容器需在高强度下振动，目前声共振混合机仅作为独立的含能材料混合单元，难以与其他系统直接对接来转接混合容器，混合过程需要多次进行人为转运，难以实现自动化和无人化生产，需要将大量操作人员暴露在危险的作业环境。同时，对于大批量生产(如大批量的小型炮弹)，需要人工多次转运、固定和拆卸混合容器(产品外壳)，极大地减小了生产效率，人工操作的安全性无法得到保障。这些缺点使得声共振混合技术在含能材料混合领域中的应用得到了极大地限制。迫切需要一种新型的容器自动转运和翻转装置来进一步提高罐装容器生产转运的效率，降低了工作人员的工作压力，降低了企业的用人成本和管理成本，提高了生产线的自动化水平和柔性水平。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种适用于声共振混合容器自动转运和翻转的设备，所述设备将声共振混合容器的转运、翻转、固定集于一体，无需人工参与，即可全程自动化地实现对装载了混合物料的容器的固定、转运以及翻转操作流程。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种适用于声共振混合容器自动转运和翻转的设备，所述设备包括机械手、机械臂、运动平台、固定机构及主机，所述固定机构及所述运动平台间隔固定在所述主机上，所述机械臂固定在所述运动平台上，所述机械手连接于所述机械臂；通过所述机械手对声共振混合容器进行夹紧操作，所述机械臂与所述运动平台相配合完成对所述声共振混合容器的转运和翻转操作，所述固定机构用于对所述声共振混合容器进行固定。

进一步地，所述机械臂包括四个机械手指、两个气缸及机械手背板，所述机械手背板呈矩型，两个所述气缸间隔设置在所述机械手背板上；四个所述机械手指分成两组，每组机械手指包括两个机械手指，两个所述机械手指分别设置在所述气缸相背的两端，其中一个所述机械手指垂直连接于所述气缸的输出轴，所述输出轴带动对应的该机械手指相对于另一个所述机械手指移动，以改变对应的两个所述机械手指之间的间距。

进一步地，所述机械手指包括手指支撑板及连接于所述手指支撑板的橡胶胶皮，所述橡胶胶皮通过螺纹连接的方式安装在所述手指支撑板朝向所述声共振混合容器的表面上；所述橡胶胶皮的弧形与所述声共振混合容器的弧形相对应。

进一步地，所述机械臂包括转盘轴、轴承端盖、机械手手臂、机械臂平台基体、第一步进电机、NRV蜗轮蜗杆减速器、第一伺服电机及机械臂驱动轴；所述NRV蜗轮蜗杆减速器连接所述第一步进电机及所述机械臂驱动轴；所述机械臂驱动轴与所述机械手手臂固定连接，且所述机械臂驱动轴安装在所述机械臂平台基体上；所述第一伺服电机固定安装在所述机械手手臂的内部，所述转盘轴通过轴承安装在所述机械手手臂远离所述机械臂驱动轴的一端，并与所述第一伺服电机的输出轴固定连接，同时所述转盘轴的末端与所述机械手背板固定连接。

进一步地，所述机械臂还包括机械手上臂前端盖板及机械臂检查盖板，所述机械手上臂前端盖板通过螺纹连接安装在所述机械手手臂上，所述机械臂检查盖板可拆卸地安装在所述机械手上臂前端盖板上。

进一步地，所述运动平台包括机械手工作台、两个导轨及四个滑块，两个所述导轨间隔设置在所述主机上，四个所述滑块间隔设置在所述机械手工作台的下部，且两个所述滑块为一组，一组内的两个所述滑块沿同一直线设置；两组所述滑块分别与两个所述导轨滑动连接。

进一步地，所述运动平台包括工作台座圈齿轮、第二伺服电机、第一直齿圆锥齿轮、座圈小齿轮、座圈驱动轴、座圈轴固定板、第二直齿圆锥齿轮、第三直齿圆锥齿轮、第二步进电机、第四直齿圆锥齿轮、丝杆及丝杆支撑；所述第二步进电机的输出轴与所述第三直齿圆锥齿轮固定连接，所述第三直齿圆锥齿轮与所述第四直齿圆锥齿轮相互啮合，所述第四直齿圆锥齿轮与所述丝杆固定连接；所述机械手工作台与所述导轨相背的上部固定安装了工作台座圈齿轮，所述工作台座圈齿轮的外圈固定安装在所述机械手工作台上，所述工作台座圈齿轮的内圈固定安装在所述机械臂平台基体上；所述第二伺服电机固定安装在所述机械手工作台上，其输出轴与所述第一直齿圆锥齿轮固定连接，所述第一直齿圆锥齿轮与所述第二直齿圆锥齿轮相互啮合，所述第二直齿圆锥齿轮与所述座圈驱动轴固定连接，所述座圈驱动轴的一端通过所述座圈轴固定板安装在所述机械手工作台上，另一端固定安装有所述座圈小齿轮，所述座圈小齿轮与所述工作台组座圈齿轮的内圈相互拟合。

进一步地，所述工作台座圈齿轮的内圈与外圈能够相对转动。

进一步地，所述第二伺服电机驱动所述座圈小齿轮转动，所述座圈小齿轮带动所述工作台座圈齿轮的内圈相对于外圈转动，进而驱动所述机械臂平台基体相对所述运动平台转动。

进一步地，所述固定机构包括两个桁架及两个转角缸，两个所述桁架的一端分别连接于所述主机，且两个所述桁架间隔设置；两个所述转角缸分别设置在两个所述桁架的另一端上；两个所述转角缸之间的连线与所述丝杆的轴线垂直。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提供的适用于声共振混合容器自动转运和翻转的设备主要具有以下有益效果：

1.所述设备将声共振混合容器的转运、翻转、固定集于一体，无需人工参与，即可全程自动化地实现对装载了混合物料的容器的固定、转运以及翻转操作流程。

2.所述橡胶胶皮的弧形与所述声共振混合容器的弧形相对应，使得所述橡胶胶皮可以较好的与所述声共振混合容器相贴合，增大了机械手指与所述声共振混合容器的接触面积，提高了抓取的稳定性。

3.由于所述NRV蜗轮蜗杆减速器具有自锁的功能，能够让机械臂在转至预定位置后电机停止工作而机械臂保持定位，故在此处可以选择功率较小的电机，避免电机与驱动轴直接连接，在机械臂需要定位时电机需要维持产生的额外能量消耗。

4.所述机械臂检查盖板可拆卸地安装在所述机械手上臂前端盖板上，可以在不用拆分所述机械臂的情况下检查所述第一伺服电机的工作情况。

附图说明

图1是本发明提供的适用于声共振混合容器自动转运和翻转的设备的示意图；

图2是图1中的适用于声共振混合容器自动转运和翻转的设备的机械手的示意图；

图3是图1中的适用于声共振混合容器自动转运和翻转的设备的机械臂的示意图；

图4是图3中的机械臂沿另一角度的示意图；

图5是图1中的适用于声共振混合容器自动转运和翻转的设备的运动平台的示意图；

图6是图5中的运动平台沿另一个角度的示意图；

图7是图1中的适用于声共振混合容器自动转运和翻转的设备的固定机构的装配示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-机械手，2-机械臂，3-运动平台，4-固定机构，5-主机，6-手指支撑板，7-气缸，8-橡胶胶皮，9-机械手背板，10-转盘轴，11-轴承端盖，12-机械手上臂前端盖板，13-机械臂检查盖板，14-机械手手臂，15-机械臂平台基体，16-第一步进电机，17-NRV蜗轮蜗杆减速器，18-第一伺服电机，19-机械臂驱动轴，20-机械手工作台，21-工作台座圈齿轮，22-第二伺服电机，23-第一直齿圆锥齿轮，24-座圈小齿轮，25-座圈驱动轴，26-座圈轴固定板，27-第二直齿圆锥齿轮，28-第三直齿圆锥齿轮，29-第二步进电机，30-第四直齿圆锥齿轮，31-导轨，32-滑块，33-丝杆，34-丝杆支撑，35-桁架，36-转角缸。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

请参阅图1，本发明提供的适用于声共振混合容器自动转运和翻转的设备，所述设备包括机械手1、机械臂2、运动平台3、固定机构4及主机5，所述固定机构4及所述运动平台3间隔固定在所述主机5上，所述机械臂2固定在所述运动平台3上，所述机械手1连接于所述机械臂2。通过所述机械手1对声共振混合容器进行夹紧操作，所述机械臂2与所述运动平台3相配合完成对所述声共振混合容器的转运和翻转操作，所述固定机构4用于对所述声共振混合容器进行固定，如此在对所述声共振混合容器进行转运、翻转及固定的过程中，无需人工干预，提高了设备运行的效率。

请参阅图2，所述机械臂2包括四个机械手指、两个气缸7及机械手背板9，所述机械手背板9呈矩型，两个所述气缸7间隔设置在所述机械手背板9上。四个所述机械手指分成两组，每组机械手指包括两个机械手指，两个所述机械手指分别设置在所述气缸7相背的两端，其中一个所述机械手指垂直连接于所述气缸7的输出轴，所述输出轴带动对应的该机械手指相对于另一个所述机械手指移动，以改变对应的两个所述机械手指之间的间距。所述机械手指包括手指支撑板6及连接于所述手指支撑板6上的橡胶胶皮8，所述橡胶胶皮8通过螺纹连接的方式安装在所述手指支撑板6朝向所述声共振混合容器的表面上。所述橡胶胶皮8的弧形与所述声共振混合容器的弧形相对应，使得所述橡胶胶皮可以较好的与所述声共振混合容器相贴合，增大了机械手指与所述声共振混合容器的接触面积，提高了抓取的稳定性。其中，主要受到所述气缸7的推动力和所述橡胶胶皮8弧形面受到的声共振混合容器的反作用力，利用由此产生的摩擦力完成对声共振混合容器的抓取动作。

请参阅图3及图4，所述机械臂2包括转盘轴10、轴承端盖11、机械手上臂前端盖板12、机械臂检查盖板13、机械手手臂14、机械臂平台基体15、第一步进电机16、NRV蜗轮蜗杆减速器17、第一伺服电机18及机械臂驱动轴19。

所述第一步进电机16的输出轴与所述NRV蜗轮蜗杆减速器17的输入口连接，所述NRV蜗轮蜗杆减速器17的输出口与所述机械臂驱动轴19连接。所述机械臂驱动轴19与所述机械手手臂14固定连接，且所述机械臂驱动轴19安装在所述机械臂平台基体15上。其中，所述第一步进电极16输出的动力通过所述NRV蜗轮蜗杆减速器17传递给所述机械臂驱动轴19，所述机械臂驱动轴19带动所述机械手手臂14转动，由此通过所述第一步进电机16控制所述机械手手臂14相对于所述机械臂平台基体15的转动。

由于所述NRV蜗轮蜗杆减速器17具有自锁的功能，能够让机械臂在转至预定位置后电机停止工作而机械臂保持定位，故在此处可以选择功率较小的电机，避免电机与驱动轴直接连接，在机械臂需要定位时电机需要维持产生的额外能量消耗。

所述第一伺服电机18固定安装在所述机械手手臂14的内部，所述转盘轴10通过轴承安装在所述机械手手臂14远离所述机械臂驱动轴19的一端，并与所述第一伺服电机18的输出轴固定连接，同时所述转盘轴10的末端与所述机械手背板9固定连接。通过所述第一伺服电机18控制所述机械手1以完成已被所述机械手1夹紧的声共振混合容器的翻转动作。

所述机械手上臂前端盖板12通过螺纹连接安装在所述机械手手臂14上，所述机械臂检查盖板13可拆卸地安装在所述机械手上臂前端盖板12上，可以在不用拆分所述机械臂2的情况下检查所述第一伺服电机18的工作情况。

请参阅图5及图6，所述运动平台3包括机械手工作台20、工作台座圈齿轮21、第二伺服电机22、第一直齿圆锥齿轮23、座圈小齿轮24、座圈驱动轴25、座圈轴固定板26、第二直齿圆锥齿轮27、第三直齿圆锥齿轮28、第二步进电机29、第四直齿圆锥齿轮30、两个导轨31、四个滑块32、丝杆33及丝杆支撑34。

两个所述导轨31间隔设置在所述主机5上，四个所述滑块32间隔设置在所述机械手工作台20的下部，且两个所述滑块32为一组，一组内的两个所述滑块32沿同一直线设置。两组所述滑块32分别与两个所述导轨31滑动连接，所述导轨31与所述滑块32通过移动副连接，所述导轨31承受来自所述运动平台3、所述机械臂2、所述机械手1及声共振混合容器的重量。

所述第二步进电机29的输出轴与所述第三直齿圆锥齿轮28固定连接，所述第三直齿圆锥齿轮28与所述第四直齿圆锥齿轮30相互啮合，所述第四直齿圆锥齿轮30与所述丝杆33固定连接。所述丝杆33通过所述丝杆支撑34连接于所述机械手工作台20的下部，以驱动所述运动平台3沿直线靠近或者远离所述固定机构4。

所述机械手工作台20与所述导轨31相背的上部固定安装了工作台座圈齿轮21，所述工作台座圈齿轮21的外圈固定安装在所述机械手工作台20上，所述工作台座圈齿轮21的内圈固定安装在所述机械臂平台基体15上。所述工作台座圈齿轮21的内圈与外圈可以相对转动，所述第二伺服电机22固定安装在所述机械手工作台20上，其输出轴与所述第一直齿圆锥齿轮23固定连接，所述第一直齿圆锥齿轮23与所述第二直齿圆锥齿轮27相互啮合，所述第二直齿圆锥齿轮27与所述座圈驱动轴25固定连接，所述座圈驱动轴25的一端通过所述座圈轴固定板26安装在所述机械手工作台20上，另一端固定安装有所述座圈小齿轮24，所述座圈小齿轮24与所述工作台组座圈齿轮21的内圈相互拟合。

所述第二伺服电机22工作时会驱动所述座圈小齿轮24转动，所述座圈小齿轮24带动所述工作台座圈齿轮21的内圈相对于外圈转动，进而驱动所述机械臂平台基体15相对所述运动平台3转动。

请参阅图7，所述固定机构4包括两个桁架35及两个转角缸36，两个所述桁架35的一端分别连接于所述主机5，且两个所述桁架35间隔设置。两个所述转角缸36分别设置在两个所述桁架35的另一端上。两个所述转角缸36之间的连线与所述丝杆33的轴线垂直，即与所述机械手1的进入方向垂直，故容易发生碰撞，需要结合所述机械手1张开状态的尺寸来布置两个所述转角缸36之间的间距，两个所述转角缸36都打开时顺时针旋转90°，夹紧时如图7所示。

所述设备工作时，总体流程从声共振混合容器结束一次振动加工，夹具放松再到重新放回夹紧，可以分为以下三步：第一步，所述机械手1先保持与所述主机5水平，并保持张开；所述第二步进电机29通过所述丝杆33推动所述运动平台3前进，使得所述机械手1逐渐靠近所述声共振混合容器，在所述机械手1到达夹取所述声共振混合容器的工位处，所述第二步进电机29停止转动，所述机械手1停止前进，此时所述气缸8工作，使得所述机械手1闭合以夹紧所述声共振混合容器，随后所述机械臂2上的第一步进电机16启动以使所述机械手主臂抬升，所述声共振混合容器离开所述主机5，所述第二步进电机29反向转动，拖动所述运动平台3向远离所述固定机构4的方向移动。

第二步，所述运动平台3上的第二伺服电机22驱动机械臂平台基体15相对所述运动平台3转动，使得所述机械手1转至所述设备的一侧，随后所述机械臂2上的第一步进电机16反向转动至所述机械臂2与所述运动平台3的台面平行，所述机械手1旋转180°，旋转到位后，所述气缸8的气压下降，使得夹紧力下降，机械手指上的滑动传感器在容器滑动时产生信号，此时气压保持，使得容器逐渐在所述机械手1上向下滑动，在容器到达预定位置时，触发光电传感器产生信号，所述气缸8立即重新恢复至工作气压，夹紧容器，此时容器下端已经根据光电传感器的位置定位，而光电传感器略高于所述桁架35的台面，故此时的容器底端应略高于所述桁架35的台面，在容器得到定位后，所述机械臂2再次抬升，到位后所述机械臂平台基体15旋转至所述机械手1正对所述固定机构4的位置处。

第三步，所述第二步进电机29推动所述运动平台3前进，在所述运动平台3到达预定位置停下，所述第一步进电机16转动使得所述机械臂2逐渐放下，至所述机械臂2与所述桁架35的台面平行，所述机械手1松开，放下容器，随后所述机械臂2抬起，所述运动平台3远离所述固定机构4，随后所述转角缸36工作，以将容器固定在所述桁架35的台面上。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于声共振混合容器自动转运和翻转的设备，其特征在于：

所述设备包括机械手、机械臂、运动平台、固定机构及主机，所述固定机构及所述运动平台间隔固定在所述主机上，所述机械臂固定在所述运动平台上，所述机械手连接于所述机械臂；通过所述机械手对声共振混合容器进行夹紧操作，所述机械臂与所述运动平台相配合完成对所述声共振混合容器的转运和翻转操作，所述固定机构用于对所述声共振混合容器进行固定。

2.如权利要求1所述的适用于声共振混合容器自动转运和翻转的设备，其特征在于：所述机械臂包括四个机械手指、两个气缸及机械手背板，所述机械手背板呈矩型，两个所述气缸间隔设置在所述机械手背板上；四个所述机械手指分成两组，每组机械手指包括两个机械手指，两个所述机械手指分别设置在所述气缸相背的两端，其中一个所述机械手指垂直连接于所述气缸的输出轴，所述输出轴带动对应的该机械手指相对于另一个所述机械手指移动，以改变对应的两个所述机械手指之间的间距。

3.如权利要求2所述的适用于声共振混合容器自动转运和翻转的设备，其特征在于：所述机械手指包括手指支撑板及连接于所述手指支撑板的橡胶胶皮，所述橡胶胶皮通过螺纹连接的方式安装在所述手指支撑板朝向所述声共振混合容器的表面上；所述橡胶胶皮的弧形与所述声共振混合容器的弧形相对应。

4.如权利要求2所述的适用于声共振混合容器自动转运和翻转的设备，其特征在于：所述机械臂包括转盘轴、轴承端盖、机械手手臂、机械臂平台基体、第一步进电机、NRV蜗轮蜗杆减速器、第一伺服电机及机械臂驱动轴；所述NRV蜗轮蜗杆减速器连接所述第一步进电机及所述机械臂驱动轴；所述机械臂驱动轴与所述机械手手臂固定连接，且所述机械臂驱动轴安装在所述机械臂平台基体上；所述第一伺服电机固定安装在所述机械手手臂的内部，所述转盘轴通过轴承安装在所述机械手手臂远离所述机械臂驱动轴的一端，并与所述第一伺服电机的输出轴固定连接，同时所述转盘轴的末端与所述机械手背板固定连接。

5.如权利要求4所述的适用于声共振混合容器自动转运和翻转的设备，其特征在于：所述机械臂还包括机械手上臂前端盖板及机械臂检查盖板，所述机械手上臂前端盖板通过螺纹连接安装在所述机械手手臂上，所述机械臂检查盖板可拆卸地安装在所述机械手上臂前端盖板上。

6.如权利要求4所述的适用于声共振混合容器自动转运和翻转的设备，其特征在于：所述运动平台包括机械手工作台、两个导轨及四个滑块，两个所述导轨间隔设置在所述主机上，四个所述滑块间隔设置在所述机械手工作台的下部，且两个所述滑块为一组，一组内的两个所述滑块沿同一直线设置；两组所述滑块分别与两个所述导轨滑动连接。

7.如权利要求6所述的适用于声共振混合容器自动转运和翻转的设备，其特征在于：所述运动平台包括工作台座圈齿轮、第二伺服电机、第一直齿圆锥齿轮、座圈小齿轮、座圈驱动轴、座圈轴固定板、第二直齿圆锥齿轮、第三直齿圆锥齿轮、第二步进电机、第四直齿圆锥齿轮、丝杆及丝杆支撑；所述第二步进电机的输出轴与所述第三直齿圆锥齿轮固定连接，所述第三直齿圆锥齿轮与所述第四直齿圆锥齿轮相互啮合，所述第四直齿圆锥齿轮与所述丝杆固定连接；所述机械手工作台与所述导轨相背的上部固定安装了工作台座圈齿轮，所述工作台座圈齿轮的外圈固定安装在所述机械手工作台上，所述工作台座圈齿轮的内圈固定安装在所述机械臂平台基体上；所述第二伺服电机固定安装在所述机械手工作台上，其输出轴与所述第一直齿圆锥齿轮固定连接，所述第一直齿圆锥齿轮与所述第二直齿圆锥齿轮相互啮合，所述第二直齿圆锥齿轮与所述座圈驱动轴固定连接，所述座圈驱动轴的一端通过所述座圈轴固定板安装在所述机械手工作台上，另一端固定安装有所述座圈小齿轮，所述座圈小齿轮与所述工作台组座圈齿轮的内圈相互拟合。

8.如权利要求7所述的适用于声共振混合容器自动转运和翻转的设备，其特征在于：所述工作台座圈齿轮的内圈与外圈能够相对转动。

9.如权利要求7所述的适用于声共振混合容器自动转运和翻转的设备，其特征在于：所述第二伺服电机驱动所述座圈小齿轮转动，所述座圈小齿轮带动所述工作台座圈齿轮的内圈相对于外圈转动，进而驱动所述机械臂平台基体相对所述运动平台转动。

10.如权利要求7所述的适用于声共振混合容器自动转运和翻转的设备，其特征在于：所述固定机构包括两个桁架及两个转角缸，两个所述桁架的一端分别连接于所述主机，且两个所述桁架间隔设置；两个所述转角缸分别设置在两个所述桁架的另一端上；两个所述转角缸之间的连线与所述丝杆的轴线垂直。

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