CN113211483B - 机械手的端拾器、机械手和商品分拣系统 - Google Patents

机械手的端拾器、机械手和商品分拣系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种机械手的端拾器、机械手和商品分拣系统，机械手的端拾器包括：抓具，包括柱状的接头和沿接头的径向凸出于接头的凸缘；锁头，包括允许接头和凸缘插入的安装腔，安装腔包括位于锁头的轴向的一端的开口和与开口相通的锁紧腔，锁紧腔的邻近开口的一侧设置有限制凸缘向开口移动的限位台阶，安装腔的沿锁头的径向的一端是开放的，以使凸缘在安装腔外由开口向锁紧腔移动，锁头被配置成可相对于抓具转动，以使凸缘可转动至锁紧腔内；以及限位件，被配置成可相对于锁头移动，以在将凸缘限定在锁紧腔内的第一位置和允许凸缘转入或转出锁紧腔的第二位置之间切换。

Description

机械手的端拾器、机械手和商品分拣系统
技术领域
本发明涉及自动化设备领域，具体而言，涉及一种机械手的端拾器、机械手和商品分拣系统。
背景技术
端拾器是各类机械手用于抓取需要搬运货物的组成部分，主要分为夹持抓取及真空吸附两种形式。本专利介绍的就是一种关于真空吸附形式端拾器的创新形式。
为了增大机械手投入的应用范围，抓取更多品类物品是目前机械手使用中的一种常规要求，通过抓取更多的品类的方式提高机械臂的使用效率增大投资回报率。在真空吸附类的端拾器中，目前常规的方式是在固定点设置一个吸盘架，通过端拾器前端的快换机构进行更换。更换的过程为机械手移动至放置不同吸盘的吸盘架处后，端拾器前端的快换机构放下现有的吸盘，然后移动至需要更换的吸盘处，通过快换机构抓取需要的吸盘后移开进行下一步抓取动作。
目前的快换技术多采用两种形式：一、端拾器头部有控制抓放的结构，通过气动或者电动的形式控制快换结构的开合对需要更换的吸盘抓具进行抓放实现更换；二、端拾器头部装有磁性部件，通过磁力对需要更换的吸盘抓具进行吸附，更换时用硬拉的方式强行分离端拾器和吸盘抓具。
两种形式一种需要一定机构控制运动，线路或气路需要从机械手控制柜或气源远距离连接至端拾器部分，需要更多的控制，增加控制难度，缠绕、扭曲等情况容易使气路连接处的寿命出现大幅缩短。另一种形式磁力吸附则存在磁力不好控制的问题，磁力过大，分离不易，磁力过小，吸盘抓具容易脱落。
发明内容
本发明旨在提供一种便于更换抓具的机械手的端拾器、机械手和商品分拣系统。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种机械手的端拾器，端拾器包括：
抓具，包括柱状的接头和沿接头的径向凸出于接头的凸缘；
锁头，包括允许接头和凸缘插入的安装腔，安装腔包括位于锁头的轴向的一端的开口和与开口相通的锁紧腔，锁紧腔的邻近开口的一侧设置有限制凸缘向开口移动的限位台阶，安装腔的沿锁头的径向的一端是开放的，以使凸缘在安装腔外由开口向锁紧腔移动，锁头被配置成可相对于抓具转动，以使凸缘可转动至锁紧腔内；以及
限位件，被配置成可相对于锁头移动，以在将凸缘限定在锁紧腔内的第一位置和允许凸缘转入或转出锁紧腔的第二位置之间切换。
在一些实施例中，限位件呈环状并可滑动地套设在锁头外，以在第一位置和第二位置之间切换。
在一些实施例中，还包括被配置成将限位件朝第一位置推压的弹性部件。
在一些实施例中，位于第一位置的限位件的一端沿锁头的轴向凸出于锁头设有开口的一端，限位件的另一端设置有限制凸缘转出锁紧腔的限位面。
在一些实施例中，锁紧腔的横截面的外轮廓包括对称且平行地布置在锁头的转动轴线的两侧的两条直线和连接两条直线的端部的弧线，弧线的以锁头的转动轴线为圆心。
在一些实施例中，凸缘与锁紧腔的形状相适配，凸缘具有沿锁紧腔的外边缘延伸的直边，限位件包括与凸缘的直边相贴合的限位面，以限制凸缘向锁紧腔外转动。
在一些实施例中，锁紧腔的靠近开口的一侧设置有允许凸缘插入的插入口，插入口的两侧形成有限位台阶。
在一些实施例中，插入口至开口之间的安装腔的至少一段的宽度渐增。
在一些实施例中，端拾器还包括用于限制限位件相对于锁头转动的限位部，限位部包括销轴和沿平行于锁头的轴向的方向延伸的条形孔，销轴被配置成随限位件相对于锁头移动而沿条形孔移动，销轴和条形孔中的一个设在锁头上，另一个设在限位件上。
根据本发明的另一方面，还提供了一种机械手，机械手包括：
机械臂；以及
上述的端拾器，端拾器的锁头和限位部件安装在机械臂的自由端，抓具和锁头可更换地连接。
根据本发明的另一方面，还提供了一种商品分拣系统，该分拣系统包括上述的机械手。
在一些实施例中，商品分拣系统还包括安装板，安装板包括：
斜坡，被配置成端拾器在沿水平方向运动时将限位件朝第二位置推压，以便于将抓具与锁头分离；或
安装槽，被配置成固定待安装的抓具，接头和凸缘位于安装板的一侧，以便于锁头朝接头移动的时候，安装板将限位件朝第二位置推压。
应用本发明的技术方案，在需要将抓具从端拾器上拆卸下来时，将限位件推压至第二位置后，机械手带动锁头转动即可将抓具的凸缘转出锁紧腔并使其位于安装腔的开放的位置，机械手再带动锁头沿锁头的轴向移动即可将锁头和抓具分离。
在需要将抓具安装在锁头上时，将限位件推压至第二位置后，机械手带动锁头朝抓具的接头移动，以将接头和凸缘插入安装腔中，在凸缘到达锁紧腔后，机械手带动锁头转动即可使凸缘转入到锁紧腔中，然后限位件回到第一位置，即可将抓具安装在锁头上。
由此可见，本实施例的端拾器仅靠机械手自身的动作就可以完成更换抓具，有利于简化机械手的结构、降低成本。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明的实施例的机械手的端拾器的结构示意图；
图2示出了本发明的实施例的机械手的端拾器(不包括限位件)的结构示意图；
图3示出了本发明的实施例的机械手的端拾器更换抓具时的结构示意图；
图4示出了本发明的实施例的机械手的端拾器的锁头的结构示意图；
图5示出了本发明的实施例的机械手的端拾器更换抓具时的另一状态的结构示意图；
图6示出了本发明的实施例的机械手的端拾器更换抓具时的另一状态的结构示意图；
图7示出了本发明的实施例的机械手的端拾器更换抓具时的另一状态的结构示意图；
图8示出了本发明的实施例的机械手的端拾器的锁环的结构示意图。
图中：
1、锁头；2、开口；3、限位腔；4、限位件；5、接头；6、凸缘；7、斜坡；8、安装槽；9、锁紧腔；10、销轴；11、容纳腔；12、弹性部件；13、条形孔；14、限位面；15、限位台阶。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
结合图1-4所示，本实施例的机械手的端拾器包括抓具、锁头1和限位件4。其中，抓具包括柱状的接头5和沿接头5的径向凸出于接头5的凸缘6。
锁头1包括允许接头5和凸缘6插入的安装腔，安装腔包括位于锁头1的轴向的一端的开口2和与开口2相通的锁紧腔9，锁紧腔9的邻近开口2的一侧设置有限制凸缘6向开口2移动的限位台阶15，安装腔的沿锁头1的径向的一端是开放的，以使凸缘6在安装腔外由开口2向锁紧腔9移动，锁头1被配置成可相对于抓具转动，以使凸缘6可转动至锁紧腔9内。
限位件4被配置成可相对于锁头1移动，以在将凸缘6限定在锁紧腔9内的第一位置和允许凸缘6转入或转出锁紧腔9的第二位置之间切换。
本实施例中，在需要将抓具从端拾器上拆卸下来时，将限位件4推压至第二位置后，机械手带动锁头1转动即可将抓具的凸缘6转出锁紧腔9并使其位于安装腔的开放的位置，机械手再带动锁头1沿锁头1的轴向移动即可将锁头1和抓具分离。
在需要将抓具安装在锁头1上时，将限位件4推压至第二位置后，机械手带动锁头1朝抓具的接头5移动，以将接头5和凸缘6插入安装腔中，在凸缘6到达锁紧腔9后，机械手带动锁头1转动即可使凸缘6转入到锁紧腔9中，然后限位件4回到第一位置，即可将抓具安装在锁头1上。
由此可见，本实施例的端拾器仅靠机械手自身的动作就可以完成更换抓具，有利于简化机械手的结构、降低成本。
如图7所示，端拾器还包括被配置成将限位件4朝第一位置推压的弹性部件12。
如图4所示，安装腔的底部还设置有用于安置接头5的容纳腔11，该容纳腔的形状与接头5的形状相适配。
在一些实施例中，限位件4呈环状并可滑动地套设在锁头1外，以在第一位置和第二位置之间切换。
如图1-4所示，锁头1包括套设有上述限位件4的配合部，该配合部的横截面的轮廓包括对称且平行地布置在锁头1的转动轴线的两侧的两条直线和连接两条直线的端部的弧线，弧线的以锁头1的转动轴线为圆心。
由于安装腔的侧面是开放的，因此锁紧腔9的外轮廓与锁头1的配合部的外形相似，锁紧腔9的横截面的外轮廓包括对称且平行地布置在锁头1的转动轴线的两侧的两条直线和连接两条直线的端部的弧线，弧线的以锁头1的转动轴线为圆心。
凸缘6与锁紧腔9的形状相适配，凸缘6具有沿锁紧腔9的外边缘延伸的直边，限位件4包括与凸缘6的直边相贴合的限位面14，以限制凸缘6向锁紧腔9外转动。
锁紧腔9的靠近开口2的一侧设置有允许凸缘6插入的插入口，插入口的两侧形成有限位台阶15。插入口至开口2之间的安装腔的至少一段的宽度渐增。
位于第一位置的限位件4的一端沿锁头1的轴向凸出于锁头1设有开口2的一端，限位件4的另一端设置有限制凸缘6转出锁紧腔9的限位面14。
限位件4包括与锁头1的配合部的外形相适配的限位腔3，限位腔3的腔壁构成限制凸缘6转出锁紧腔的限位面14。
如图8所示，限位件4还包括与限位腔相通的圆形腔室，该腔室允许凸缘6在其内沿锁头1的轴向移动，圆形腔室位于限位件4的凸出于锁头1的一端。
结合图5至8所示，在将锁头1与安置在安装板的抓具连接时，锁头1在机械手的带动下沿锁头1的轴向朝抓具的接头5移动，限位件4与安装板相抵接，并随着锁头1逐渐靠近安装板限位件4被推压至第二位置，在此同时，接头5被插入到安装腔11中，凸缘6移动到锁紧腔9，然后机械手带动锁头1转动以使凸缘6转入到锁紧腔9内，然后，限位件4在弹性部件12的推压下移动至第一位置，以将凸缘锁紧在锁紧腔中。
如图7和8所示，端拾器还包括用于限制限位件4相对于锁头1转动的限位部，限位部包括销轴10和沿平行于锁头1的轴向的方向延伸的条形孔13，销轴10被配置成随限位件4相对于锁头1移动而沿条形孔13移动，销轴10和条形孔13中的一个设在锁头1上，另一个设在限位件4上。
根据本发明的另一方面，本实施例还提供了一种机械手，该机械手包括机械臂以及端拾器，端拾器的锁头安装在机械臂的自由端。
根据本发明的另一方面，本实施例还提供了一种商品分拣系统，该分拣系统包括上述的机械手。
商品分拣系统还包括安装板，安装板包括斜坡7，斜坡7被配置成端拾器在沿水平方向运动时将限位件4朝第二位置推压，以便于将抓具与锁头1分离。
斜坡7上设置有与抓具的接头相适配的条形槽，该条形槽被配置成限制接头5转动。在一些实施例中，接头包括相对设置的两个平面，两个平面分别与条形槽的槽壁相抵，以限制接头转动。
在将抓具从锁头1上拆卸下来时，机械手带动端拾器沿条形槽水平移动，斜坡7将限位件4推压至第二位置，然后机械手转动锁头1以使凸缘6转出锁紧腔9，然后机械手带动锁头1沿锁头1的轴向移动以使锁头1与抓具相分离，即可完成拆卸抓具的作业。
安装板还包括安装槽8，被配置成固定待安装的抓具，接头5和凸缘6位于安装板的一侧，以便于锁头1朝接头5移动的时候，安装板将限位件4朝第二位置推压。
以上仅为本发明的示例性实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种机械手的端拾器，其特征在于，包括：
抓具，包括柱状的接头(5)和沿所述接头(5)的径向凸出于所述接头(5)的凸缘(6)；
锁头(1)，包括允许所述接头(5)和所述凸缘(6)插入的安装腔，所述安装腔包括位于所述锁头(1)的轴向的一端的开口(2)和与所述开口(2)相通的锁紧腔(9)，所述锁紧腔(9)的邻近所述开口(2)的一侧设置有限制所述凸缘(6)向所述开口(2)移动的限位台阶(15)，所述安装腔的沿所述锁头(1)的径向的一端是开放的，以使所述凸缘(6)在所述安装腔外由所述开口(2)向所述锁紧腔(9)移动，所述锁头(1)被配置成可相对于所述抓具转动，以使所述凸缘(6)可转动至所述锁紧腔(9)内；以及
限位件(4)，被配置成可相对于锁头(1)移动，以在将所述凸缘(6)限定在所述锁紧腔(9)内的第一位置和允许所述凸缘(6)转入或转出所述锁紧腔(9)的第二位置之间切换，
位于所述第一位置的所述限位件(4)的一端沿所述锁头(1)的轴向凸出于所述锁头(1)设有所述开口(2)的一端，所述限位件(4)的另一端设置有限制所述凸缘(6)转出所述锁紧腔(9)的限位面(14)，
所述凸缘(6)与所述锁紧腔(9)的形状相适配，所述凸缘(6)具有沿所述锁紧腔(9)的外边缘延伸的直边，所述限位件(4)包括与所述凸缘(6)的直边相贴合的限位面(14)，以限制所述凸缘(6)向所述锁紧腔(9)外转动，
所述机械手的端拾器还包括用于限制所述限位件(4)相对于锁头(1)转动的限位部，所述限位部包括销轴(10)和沿平行于所述锁头(1)的轴向的方向延伸的条形孔(13)，所述销轴(10)被配置成随所述限位件(4)相对于所述锁头(1)移动而沿所述条形孔(13)移动，所述销轴(10)和所述条形孔(13)中的一个设在所述锁头(1)上，另一个设在所述限位件(4)上。
2.根据权利要求1所述的端拾器，其特征在于，所述限位件(4)呈环状并可滑动地套设在所述锁头(1)外，以在所述第一位置和第二位置之间切换。
3.根据权利要求1所述的端拾器，其特征在于，还包括被配置成将所述限位件(4)朝所述第一位置推压的弹性部件(12)。
4.根据权利要求1所述的端拾器，其特征在于，所述锁紧腔(9)的横截面的外轮廓包括对称且平行地布置在所述锁头(1)的转动轴线的两侧的两条直线和连接两条直线的端部的弧线，所述弧线以所述锁头(1)的转动轴线为圆心。
5.根据权利要求1所述的端拾器，其特征在于，所述锁紧腔(9)的靠近所述开口(2)的一侧设置有允许所述凸缘(6)插入的插入口，所述插入口的两侧形成有所述限位台阶(15)。
6.根据权利要求5所述的端拾器，其特征在于，所述插入口至所述开口(2)之间的所述安装腔的至少一段的宽度渐增。
7.一种机械手，其特征在于，包括：
机械臂；以及
权利要求1至6中任一项所述的端拾器，所述端拾器的所述锁头(1)和所述限位件(4)安装在所述机械臂的自由端，所述抓具与所述锁头(1)可更换地连接。
8.一种商品分拣系统，其特征在于，包括权利要求7所述的机械手。
9.根据权利要求8所述的商品分拣系统，其特征在于，还包括安装板，所述安装板包括：
斜坡(7)，被配置成所述端拾器在沿水平方向运动时将所述限位件(4)朝所述第二位置推压，以便于将所述抓具与所述锁头(1)分离；或
安装槽(8)，被配置成固定待安装的抓具，所述接头(5)和凸缘(6)位于所述安装板的一侧，以便于所述锁头(1)朝所述接头(5)移动的时候，所述安装板将所述限位件(4)朝所述第二位置推压。
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