CN112873183A - 一种码垛机械手及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
一种码垛机械手及其使用方法，码垛机械手包括控制中心和依次传动连接的机架、旋转底座、前倾立臂、前伸直臂、抓取头，所述抓取头包括连接前伸直臂的伸缩杆和固定连接伸缩杆下端的真空吸盘装置，所述真空吸盘装置包括外壳体、固定板、第一气控装置、第二气控装置和多个吸盘单体，所述第一气控装置和第二气控装置均连接控制中心，所述吸盘单体包括依次连接的主体部、囊性连接部、底部连接件、底盘，主体部具有上环腔和囊性连接部具有下环腔，所述上环腔与下环腔对应连通，所述上环腔与下环腔内设有与两者构成密封滑移配合的弹性活塞管，所述上环腔连通第二气孔装置。
Description
技术领域
本发明涉及码垛机器人领域，具体涉及一种码垛机械手及其使用方法。
背景技术
码垛机是将已装入容器的纸箱，按一定排列码放在托盘、栈板木质、塑胶上，进行自动堆码，可堆码多层，然后推出，便于叉车运至仓库储存。本设备采用 PLC+触摸屏控制，实现智能化操作管理，简便、易掌握。可大大地减少劳动力和降低劳动强度。码垛机是输送机输送来的料袋、纸箱或是其它包装材料按照客户工艺要求的工作方式自动堆叠成垛，并将成垛的物料进行输送的设备。传统的码垛机用吸盘在日常使用时，经常由于机械手在移动过程中容易产生一定偏差导致吸盘下端与纸箱造成撞击，进而导致吸盘的损坏。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种码垛机械手及其使用方法：
一种码垛机械手，包括控制中心和依次传动连接的机架、旋转底座、前倾立臂、前伸直臂、抓取头，所述抓取头包括连接前伸直臂的伸缩杆和固定连接伸缩杆下端的真空吸盘装置，所述真空吸盘装置包括外壳体、固定板、第一气控装置、第二气控装置和多个吸盘单体，所述外壳体和固定板相互卡位配合构成用于容纳多个吸盘单体、第一气控装置、第二气控装置的壳内空腔，所述第一气控装置和第二气控装置均连接控制中心；多个所述吸盘单体均可拆卸式安装于固定板上，所述吸盘单体包括依次连接的主体部、囊性连接部、底部连接件、底盘，所述主体部的顶部设有第一进气口，所述第一进气口连通设有的第一气流通道，所述第一气流通道连通第一气控装置，所述第一气流通道依次沿主体部、囊性连接部、底部连接件、底盘的中心轴轴向贯穿，所述主体部的径向设置有进气端，所述进气端连通设有的第二气流通道上端，所述第二气流通道连通第二气控装置，所述第二气流通道和第一气流通道相互隔绝，所述第二气流通道包括位于主体部的上环腔和位于囊性连接部的下环腔，所述上环腔与下环腔对应连通，所述上环腔与下环腔内设有与两者构成密封滑移配合的弹性活塞管，所述上环腔的轴向长度长于或等于弹性活塞管的轴向长度，所述下环腔的轴向长度小于弹性活塞管的轴向长度，所述下环腔的底部设有连通外界的出气孔。
优选的，所述上环腔外侧设有轴向延伸的导向槽，所述导向槽的上壁低于进气端，所述导向槽的下壁高于进气端囊性连接部，所述弹性活塞管外侧设有与弹性活塞管固定连接的导向块，所述导向块与导向槽构成导轨配合，当导向块紧贴导向槽底部内壁时，所述弹性活塞管底部紧贴下环腔底部。导向槽的设置既可以使得进气端进入的气流可以直接冲击在弹性活塞管上端，提高弹性活塞管的移动速度，又可以避免弹性活塞管脱离主体部。
优选的，所述主体部整体或底部采用铁质材质，所述底部连接件整体或上部采用磁性材料，当弹性活塞管完全位于上环腔内时，所述主体部与底部连接件构成磁吸配合。
优选的，所述第一气控装置包括第一空气压缩机和多个第一控制阀，所述第一空气压缩机分别连接每个第一控制阀，所述第一控制阀分别连通对应吸盘单体的第一气流通道；所述第二气控装置包括第二空气压缩机和多个第二控制阀，所述第二空气压缩机分别对应连接每个第二控制阀，所述第二控制阀分别连通对应吸盘单体的第二气流通道；多个所述吸盘单体方形阵列或圆形阵列安装于固定板。第二气控装置控制囊性连接部是否挺直，囊性连接部挺直则处于工作状态，而囊性连接部萎缩则处于非工作状态，此时所述主体部与底部连接件磁吸，从而使得底盘上移。由此控制中心通过控制第二气控装置进而便可控制固定板上吸盘单体处于工作状态的数量和阵列方式。比如吸合方形纸箱时便可根据纸箱的重量和形状尺寸控制处于工作状态的吸盘单体数量和阵列方式，从面极大的提高工作效率，避免出现吸盘单体过多导致可吸合的面积大于纸箱上表面面积的情况或实际吸合作用力远大于纸箱重量的情况。
优选的，还包括依次铰接的第一连接杆、三角连接件、第二连接杆，所述第一连接杆对应前倾立臂且底部铰接旋转底座，所述三角连接件位于前倾立臂和前伸直臂之间，所述三角连接件分别连接前倾立臂的端部和前伸直臂的端部，所述第二连接杆对应前伸直臂，所述第二连接杆外端活动连接前伸直臂的外端，所述前倾立臂与旋转底座的连接处设有用于控制前倾立臂转动的第一步进电机，所述前伸直臂与三角连接件的连接处设有用于控制前伸直臂转动的第二步进电机，所述第一步进电机与第二步进电机均连接控制中心。
优选的，所述三角连接件与第一连接杆的铰接处设有凸起的限位柱，所述三角连接件与前伸直臂的连接处设有卡位端，所述卡位端包括固定连接前伸直臂的固定部和对应限位柱的弧形挡板，当前倾立臂与前伸直臂的夹角大于或等于设定值时，所述弧形挡板与限位柱构成顶靠限位配合。从而避免前倾立臂与前伸直臂的夹角过大，防止设备发生损坏。
优选的，所述卡位端还包括两端分别连接弧形挡板和固定部的S型弹性部，所述S型弹性部为S型弹性结构，从而能够极大的缓冲弧形挡板与限位柱撞击时的冲击力。
优选的，所述弧形挡板相对限位柱的外侧面设有弹性橡胶层，所述弹性橡胶层表面设有防滑纹。弹性橡胶层能够起到良好的缓冲和降噪作用。
一种码垛机械手的使用方法，其步骤为：控制中心先通过第二气控装置控制与纸箱对应的吸盘单体数量和阵列排布方式，当纸箱上表面为方形结构，所述吸盘单体为方形阵列，当纸箱上表面为圆形结构，所述吸盘单体为圆形阵列，然后再通过控制第一步进电机、第二步进电机和伸缩杆的协调配合控制真空吸盘装置接触纸箱上表面，最后通过控制第一气控装置控制真空吸盘装置的吸盘单体吸合纸箱，最后将纸箱移动并放置至设定位置。
有益效果：第一气控装置通过第一气流通道从而控制底盘对纸箱吸合或分离，第一气控装置与第一气流通道构成了实际的吸盘吸放控制系统。当第二气控装置对上环腔进行充气时，弹性活塞管向下滑移插入下环腔中，囊性连接部的下环腔内填充有弹性活塞管，从面使得囊性连接部处于挺直但是具有弹性的状态。此时，无论底盘受到底部向上的冲击还是受到侧边的冲击，囊性连接部内的弹性活塞管均可以缓冲对应的冲击力，有效避免硬性冲击对吸盘单体或纸箱的冲击。此外弹性活塞管自身的弹性结构也有效提高了对应的密封性。
附图说明
图1为实施例的结构示意图。
图2为实施例的正面示意图。
图3为实施例的工作示意图。
图4为吸盘单体的结构示意图。
图5为吸盘单体的剖面示意图。
图6为真空吸盘装置的内部图。
1、机架；2、旋转底座；3、前倾立臂；4、前伸直臂；5、抓取头；6、伸缩杆；7、真空吸盘装置；8、外壳体；9、固定板；10、吸盘单体；11、主体部； 12、囊性连接部；13、底部连接件；14、底盘；15、第一进气口；16、进气端； 17、上环腔；18、下环腔；19、弹性活塞管；20、导向槽；21、导向块；22、第一连接杆；23、三角连接件；24、第二连接杆；25、限位柱；26、固定部；27、 S型弹性部；28、弧形挡板；29、弹性橡胶层；30、第一控制阀；31、第二控制阀。
具体实施方式
下面结合附图1-6与实施例对本发明进行进一步说明。
实施例：一种码垛机械手，包括控制中心、机架1、旋转底座2、前倾立臂 3、前伸直臂4、抓取头5、第一连接杆22、三角连接件、第二连接杆24，所述机架1、旋转底座2、前倾立臂3、三角连接件、前伸直臂4、抓取头5依次铰接，所述第一连接杆22、三角连接件、第二连接杆24依次铰接。所述第一连接杆22 对应前倾立臂3且底部铰接旋转底座2，所述三角连接件位于前倾立臂3和前伸直臂4之间，所述三角连接件分别连接前倾立臂3的端部和前伸直臂4的端部，所述第二连接杆24对应前伸直臂4，所述第二连接杆24外端活动连接前伸直臂 4的外端，所述前倾立臂3与旋转底座2的连接处设有用于控制前倾立臂3转动的第一步进电机，所述前伸直臂4与三角连接件的连接处设有用于控制前伸直臂 4转动的第二步进电机，所述第一步进电机与第二步进电机均连接控制中心。
所述三角连接件与第一连接杆22的铰接处设有凸起的限位柱25，所述三角连接件与前伸直臂4的连接处设有卡位端。所述卡位端包括依次固定连接的固定部26、S型弹性部27、弧形挡板28，所述固定部26固定连接前伸直臂4的内端度，所述弧形挡板28对应限位柱25。当前倾立臂3与前伸直臂4的夹角大于或等于设定值时，所述弧形挡板28与限位柱25构成顶靠限位配合。从而避免前倾立臂3与前伸直臂4的夹角过大，防止设备发生损坏。所述S型弹性部27为S 型弹性结构，从而能够极大的缓冲弧形挡板28与限位柱25撞击时的冲击力。所述弧形挡板28相对限位柱25的外侧面设有弹性橡胶层29，所述弹性橡胶层29 表面设有防滑纹。弹性橡胶层29能够起到良好的缓冲和降噪作用。
所述抓取头5包括连接前伸直臂4的伸缩杆6和固定连接伸缩杆6下端的真空吸盘装置7，所述真空吸盘装置7包括外壳体8、固定板9、第一气控装置、第二气控装置和多个吸盘单体10。所述外壳体8和固定板9相互卡位配合构成用于容纳多个吸盘单体10、第一气控装置、第二气控装置的壳内空腔，所述第一气控装置和第二气控装置均连接控制中心。多个所述吸盘单体10均可拆卸式安装于固定板9上，所述吸盘单体10包括依次连接的主体部11、囊性连接部12、底部连接件13、底盘14。图4相对图5增加了吸盘单体10安装在固定板9上所需的螺母。所述主体部11的顶部设有第一进气口15，所述第一进气口15连通设有的第一气流通道，所述第一气流通道连通第一气控装置，所述第一气流通道依次沿主体部11、囊性连接部12、底部连接件13、底盘14的中心轴轴向贯穿。所述主体部11的径向设置有进气端16，所述进气端16连通设有的第二气流通道上端，所述第二气流通道连通第二气控装置，所述第二气流通道和第一气流通道相互隔绝。所述第二气流通道包括位于主体部11的上环腔和位于囊性连接部 12的下环腔，所述上环腔与下环腔对应连通。所述上环腔与下环腔内设有与两者构成密封滑移配合的弹性活塞管19，所述上环腔的轴向长度长于或等于弹性活塞管19的轴向长度，所述下环腔的轴向长度小于弹性活塞管19的轴向长度，所述下环腔的底部设有连通外界的出气孔。所述上环腔外侧设有轴向延伸的导向槽20，所述导向槽20的上壁低于进气端16，所述导向槽20的下壁高于进气端 16囊性连接部12，所述弹性活塞管19外侧设有与弹性活塞管19固定连接的导向块21，所述导向块21与导向槽20构成导轨配合，当导向块21紧贴导向槽20 底部内壁时，所述弹性活塞管19底部紧贴下环腔底部。导向槽20的设置既可以使得进气端16进入的气流可以直接冲击在弹性活塞管19上端，提高弹性活塞管19的移动速度，又可以避免弹性活塞管19脱离主体部11。
如图4-6所示，所述主体部11整体或底部采用铁质材质，所述底部连接件 13整体或上部采用磁性材料，当弹性活塞管19完全位于上环腔内时，所述主体部11与底部连接件13构成磁吸配合。所述第一气控装置包括第一空气压缩机和多个第一控制阀30，所述第一空气压缩机分别连接每个第一控制阀30，所述第一控制阀30分别连通对应吸盘单体10的第一气流通道。所述第二气控装置包括第二空气压缩机和多个第二控制阀31，所述第二空气压缩机分别对应连接每个第二控制阀31，所述第二控制阀31分别连通对应吸盘单体10的第二气流通道。图6中各个多个所述吸盘单体10分别通过通气管对应连接各自的第一控制阀30 和第二控制阀31，由于通气管连通的方式是现有技术因此并不多做赘述，其中的各个通气管并未详绘，以便于吸盘单体10、第一控制阀30和第二控制阀31 的排布清晰。
多个所述吸盘单体10方形阵列或圆形阵列安装于固定板9。第二气控装置控制囊性连接部12是否挺直，囊性连接部12挺直则处于工作状态，而囊性连接部12萎缩则处于非工作状态，此时所述主体部11与底部连接件13磁吸，从而使得底盘14上移。由此控制中心通过控制第二气控装置进而便可控制固定板9 上吸盘单体10处于工作状态的数量和阵列方式。比如吸合方形纸箱时便可根据纸箱的重量和形状尺寸控制处于工作状态的吸盘单体10数量和阵列方式，从而极大的提高工作效率，避免出现吸盘单体10过多导致可吸合的面积大于纸箱上表面面积的情况或实际吸合作用力远大于纸箱重量的情况。
使用方法：针对不同形状尺寸和重量的纸箱，控制中心先通过第二气控装置控制与纸箱对应的吸盘单体10数量和阵列排布方式，当纸箱上表面为方形结构，所述吸盘单体10为方形阵列，当纸箱上表面为圆形结构，所述吸盘单体10为圆形阵列，然后再通过控制第一步进电机、第二步进电机和伸缩杆6的协调配合控制真空吸盘装置7接触纸箱上表面，最后通过控制第一气控装置控制真空吸盘装置7的吸盘单体10吸合纸箱，最后将纸箱移动并放置至设定位置。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了说明本发明所作的举例，而并非对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷例。而这些属于本发明的实质精神所引申出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种码垛机械手，包括控制中心和依次传动连接的机架(1)、旋转底座(2)、前倾立臂(3)、前伸直臂(4)、抓取头(5)，其特征在于：所述抓取头(5)包括连接前伸直臂(4)的伸缩杆(6)和固定连接伸缩杆(6)下端的真空吸盘装置(7)，所述真空吸盘装置(7)包括外壳体(8)、固定板(9)、第一气控装置、第二气控装置和多个吸盘单体(10)，所述外壳体(8)和固定板(9)相互卡位配合构成用于容纳多个吸盘单体(10)、第一气控装置、第二气控装置的壳内空腔，所述第一气控装置和第二气控装置均连接控制中心；多个所述吸盘单体(10)均可拆卸式安装于固定板(9)上，所述吸盘单体(10)包括依次连接的主体部(11)、囊性连接部(12)、底部连接件(13)、底盘(14)，所述主体部(11)的顶部设有第一进气口(15)，所述第一进气口(15)连通设有的第一气流通道，所述第一气流通道连通第一气控装置，所述第一气流通道依次沿主体部(11)、囊性连接部(12)、底部连接件(13)、底盘(14)的中心轴轴向贯穿，所述主体部(11)的径向设置有进气端(16)，所述进气端(16)连通设有的第二气流通道上端，所述第二气流通道连通第二气控装置，所述第二气流通道和第一气流通道相互隔绝，所述第二气流通道包括位于主体部(11)的上环腔和位于囊性连接部(12)的下环腔，所述上环腔与下环腔对应连通，所述上环腔与下环腔内设有与两者构成密封滑移配合的弹性活塞管(19)，所述上环腔的轴向长度长于或等于弹性活塞管(19)的轴向长度，所述下环腔的轴向长度小于弹性活塞管(19)的轴向长度，所述下环腔的底部设有连通外界的出气孔。
2.根据权利要求1所述的一种码垛机械手，其特征在于：所述上环腔外侧设有轴向延伸的导向槽(20)，所述导向槽(20)的上壁低于进气端(16)，所述导向槽(20)的下壁高于进气端(16)囊性连接部(12)，所述弹性活塞管(19)外侧设有与弹性活塞管(19)固定连接的导向块(21)，所述导向块(21)与导向槽(20)构成导轨配合，当导向块(21)紧贴导向槽(20)底部内壁时，所述弹性活塞管(19)底部紧贴下环腔底部。
3.根据权利要求1所述的一种码垛机械手，其特征在于：所述主体部(11)整体或底部采用铁质材质，所述底部连接件(13)整体或上部采用磁性材料，当弹性活塞管(19)完全位于上环腔内时，所述主体部(11)与底部连接件(13)构成磁吸配合。
4.根据权利要求3所述的一种码垛机械手，其特征在于：所述第一气控装置包括第一空气压缩机和多个第一控制阀(30)，所述第一空气压缩机分别连接每个第一控制阀(30)，所述第一控制阀(30)分别连通对应吸盘单体(10)的第一气流通道；所述第二气控装置包括第二空气压缩机和多个第二控制阀(31)，所述第二空气压缩机分别对应连接每个第二控制阀(31)，所述第二控制阀(31)分别连通对应吸盘单体(10)的第二气流通道；多个所述吸盘单体(10)方形阵列或圆形阵列安装于固定板(9)。
5.根据权利要求1所述的一种码垛机械手，其特征在于：还包括依次铰接的第一连接杆(22)、三角连接件、第二连接杆(24)，所述第一连接杆(22)对应前倾立臂(3)且底部铰接旋转底座(2)，所述三角连接件位于前倾立臂(3)和前伸直臂(4)之间，所述三角连接件分别连接前倾立臂(3)的端部和前伸直臂(4)的端部，所述第二连接杆(24)对应前伸直臂(4)，所述第二连接杆(24)外端活动连接前伸直臂(4)的外端，所述前倾立臂(3)与旋转底座(2)的连接处设有用于控制前倾立臂(3)转动的第一步进电机，所述前伸直臂(4)与三角连接件的连接处设有用于控制前伸直臂(4)转动的第二步进电机，所述第一步进电机与第二步进电机均连接控制中心。
6.根据权利要求5所述的一种码垛机械手，其特征在于：所述三角连接件与第一连接杆(22)的铰接处设有凸起的限位柱(25)，所述三角连接件与前伸直臂(4)的连接处设有卡位端，所述卡位端包括固定连接前伸直臂(4)的固定部(26)和对应限位柱(25)的弧形挡板(28)，当前倾立臂(3)与前伸直臂(4)的夹角大于或等于设定值时，所述弧形挡板(28)与限位柱(25)构成顶靠限位配合。
7.根据权利要求6所述的一种码垛机械手，其特征在于：所述卡位端还包括两端分别连接弧形挡板(28)和固定部(26)的S型弹性部(27)，所述S型弹性部(27)为S型弹性结构。
8.根据权利要求6所述的一种码垛机械手，其特征在于：所述弧形挡板(28)相对限位柱(25)的外侧面设有弹性橡胶层(29)，所述弹性橡胶层(29)表面设有防滑纹。
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