CN113291680A - 多规格单元物料柔性分拣中心 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多规格单元物料柔性分拣中心，其包括：一个用于拣货的机器人，在所述机器人的附近设有一个或多个用于存储货物的退台式立体仓储系统、其进一步在所述机器人附近设有一个爪库，所述爪库内设有若干个不同规格的手爪，且所述爪库可以做循环运动使得手爪可以换爪位置和非换爪位置之间转换，用于向机器人提供不同规格手爪；所述机器人的末端设置有手爪更换结构。所述柔性分拣中心是将一定范围内的多规格单元物料跺摆放在对应的多个退台式立体仓储系统上，由机器人完成自动分拣货物，并通过自动换爪机构在爪库中更换手爪，可以实现多规格单元物料的自动化分拣。

Description

多规格单元物料柔性分拣中心

技术领域

本发明涉及一种物料分拣中心，具体涉及一种多规格的单元物料柔性分拣 中心，属于物流配送中心自动化分拣设备技术领域。

背景技术

目前，随着我国现代流通体系的建立，物流产业发展非常迅速，对现代技 术的应用也越来越普及，追求集光、机、电、信息技术为一体的、高柔性、高 效率的自动化分拣系统成为现代化物流配送中心建设的基础。物流配送中心的 建设，实现了物流业务的高效率，也实现了物流成本的有效降低。

一般一个货物订单，通常包含多种物品，各种物品的形状、规格、状态均 不相同，因此，一般物流分拣系统只能针对一种规格的货物进行分拣，因此， 对于一个订单中的多种物品一般采用分别包装、分别配送，而不能将一个订单 的物品进行最终一次包装进行配送。例如：专利号为201920065518.1的实用新 型公开了一种仓储分拣系统，该系统在普通货架下面设有模块化的支撑架，支 撑架上设有若干层缓存输送带装置供物品停靠，在货架的两侧分别设有堆高车 巷道和自动引导小车巷道，小车上设有侧移平台、侧向输送装置和可选的升降 平台。实施物品分拣时，堆高车进到目标货架，将物品取出，然后将物品放置在缓存输送带装置上，小车经小车专用巷道行进目标货架，将侧移平台向货架 探出，小车侧向输送装置和缓存输送带装置同向转动，将物品转移到小车侧向 输送装置上，小车再经小车专用巷道行驶送达分拣工作站。其存在的问题是:一 个分拣中心只能分拣同一规格、大小、同一形状的一种包装物，并打包配送。

因此，一种适于形状大小规格不同的特别是适合于复杂包装的单元物料配 送订单的柔性分拣中心成为本领域技术人员追求的目标。

发明内容

本发明的目的在于解决物流现有技术中分拣中心不适合大小不同、形状不 同、状态不同、规格不同的复杂产品的分拣的问题。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种多规格单元物料柔 性分拣中心，其特征在于，其包括：一个用于拣货的机器人，在所述机器人的 附近设有一个或多个用于存储货物的退台式立体仓储系统、其进一步在所述机 器人附近设有一个爪库，所述爪库内设有若干个不同规格的手爪，且所述爪库 可以做循环运动使得手爪可以换爪位置和非换爪位置之间转换，用于向机器人 提供不同规格手爪；所述机器人的末端设置有手爪更换结构。

其进一步包括一个输送装置，所述机器人通过安装平台设置在所述输送装 置的上方或侧面。

为了使机器人能够适合多规格、多尺寸、多形状的货物的抓取，其中，所述 机器人包括工业机器人，设在工业机器人末端的手爪更换结构以及设在手爪更 换结构上的手爪；

所述手爪包括前端的爪部和后端的手爪柄，所述手爪柄包括从前之后依次连 为一体且同轴设置的呈圆盘状的夹盘、柄部和拉钉。

其中，该手爪更换结构包括：设在工业机器人末端的连接件；一个设在所述 连接件上的外套管，所述外套管呈中空管状，所述手爪的柄部与外套管前端配 合，一个拉杆设在所述外套管中，所述拉杆的前端具有一个弹性开合拉爪机构， 用于夹紧和松开手爪的拉钉；所述外套管的尾端设有一个液压机构，用于推动 拉杆在松开和拉紧两个位置之间转换。

作为优选方案，其中，所述外套管的前端具有与所述手爪锥状的柄部配合的 锥孔，锥孔的后端具有五个阶梯孔：第一孔、第二孔、第三孔、第四孔和第五 孔，靠近锥孔的第一孔的直径大于第二孔；在所述拉杆上套设有碟簧，所述第 三孔与所述拉杆适配；所述弹性开合拉爪机构位于所述第二孔时，其呈拉紧状 态，所述弹性开合拉爪机构位于所述第一孔时，其呈松开状态；所述第四孔的 直径大于所述第三孔，用于容纳所述碟簧；在所述碟簧的前端设有一个与所述 第四孔适配的挡垫；所述第五孔直径大于所述第四孔，一个压垫位于所述碟簧 后端且与所述第五孔适配；在所述拉杆上设有用于锁紧并止挡所述压垫的锁母； 所述第五孔的里端形成一个前端止口，所述液压缸与所述外套管尾端对接处具 有止挡压垫外圆的后端止口；

当所述弹性开合拉爪机构在所述液压机构的作用下，所述压垫移动至前端止 口，所述弹性开合拉爪机构停留在第一孔的位置，所述弹性开合拉爪机构的前 端的爪部呈张开状；所述压垫在碟簧的弹力作用下移动至后端止口时，所述弹 性开合拉爪机构回退至第二孔的位置，所述弹性开合拉爪机构的前端的爪部呈 收拢状，并使得所述弹性开合拉爪机构内的钢球嵌入到所述手爪的拉钉的环槽 内。由此，实现更换手爪的目的。

作为优选方案，其中，所述液压机构包括：一个连接于外套管尾端的液压缸， 所述液压缸具有一个隔板将液压缸分为前端的第一空腔和后端的液压腔，在所 述液压腔的尾端设有液压缸盖，一个活塞设在所述液压腔内，活塞的前端前活 塞杆自所述隔板伸出与所述拉杆的尾端连接，在所述液压缸上设有油进出孔。

作为优选方案，其中，所述活塞的后端具有第二活塞杆，第二活塞杆具有自 所述液压缸盖伸出的延伸部，且在所述延伸部上设有检测环；一个拉紧位置检 测传感器和一个松开位置检测传感器通过传感器支架一设在液压缸盖的外端 面；当弹性开合拉爪机构处于第一孔的位置且呈张开状时，所述松开位置检测 传感器检测到检测环；当弹性开合拉爪机构处于第二孔的位置且呈收拢状时， 所述拉紧位置检测传感器检测到检测环。

本发明所述的一种多规格单元物料柔性分拣系统，作为优选方式，其中，所 述爪库包括：一个旋转装置，数个手爪弹性夹持机构设在旋转装置上，在所述 手爪弹性夹持机构上设有手爪；一个驱动装置与所述旋转装置连接，用于带动 旋转装置转动，使得手爪转至换爪位置和转动离开换爪位置。

作为优选方案，其中，所述旋转装置包括一个爪库旋转盘，一个主传动轴呈 垂向地通过上、下轴承座和轴承安装于一个支架上，所述爪库旋转盘设在主传 动轴的顶端，并由驱动装置带动主传动轴转动；

数个所述手爪弹性夹持机构均匀地以环形形式设在所述爪库旋转盘上；所述 手爪弹性夹持机构具有半圆形、开口朝外的弹性夹口；所述手爪的夹盘的外周 设有一个环状的凹槽；所述手爪弹性夹持机构的弹性夹口夹持在所述凹槽处。 当旋转装置的旋转部件为爪库旋转盘时，该爪库为圆盘状爪库。

其中，所述爪库旋转盘包括一个与所述主传动轴上端配合的中心套筒，沿中 心套筒径向均匀布置的数个旋转臂，以及设在旋转臂端部、将旋转臂连为一体 的外环板，所述手爪弹性夹持机构设在所述旋转臂的端部，且弹性夹口位于所 述爪库旋转盘的同心圆上。

作为另一种优选方案，其中所述爪库为链式爪库，所述旋转装置包括一个传 动链，一个主传动轴和至少一个与所述主传动轴平行间隔的从动轴分别通过上 下轴承座、轴承以及从动轴上轴承座安装于支架上；所述主传动轴和从动轴的 顶端设有主动链轮和从动链轮，所述传动链与所述主动链轮和从动链轮连接；

在所述传动链上均匀间隔、水平向外延伸设有数个手爪弹性夹持机构，所述 手爪弹性夹持机构具有半圆形、开口朝外的弹性夹口；所述手爪的夹盘的外周 设有一个环状的凹槽；所述手爪弹性夹持机构的弹性夹口夹持在所述凹槽处。

其中，在所述支架的顶板上设有用于支撑所述传动链的传动链支撑机构，所 述传动链支撑机构包括内外侧间隔设置的支柱和连接于内外侧支柱之间的横 梁、在所述支柱的顶部设有呈板状的耐磨支撑件。

所述驱动装置包括一个设在支架上的驱动电机，一个与驱动电机输出轴连接 的蜗杆，一个设在所述主传动轴上的蜗轮，所述蜗杆与蜗轮啮合，用于将驱动 电机的动力传递给所述主传动轴。

其中，其进一步包括一个传感器组件，所述传感器组件包括一个传感器，所 述传感器通过一个传感器支架二设在所述支架上表面且位于机器人换爪位置。

本发明所述的多规格单元物料柔性分拣中心，是一种多种配送分拣领域的 新的自动化设备，在使用时，可以设置若干个多规格单元物料柔性分拣中心， 从而形成一个多规格单元物料柔性分拣系统，每一个分拣中心配置一个可换爪 的机器人和一个爪库，采用圆盘式爪库或链式爪库，进行换爪，可以实现多规 格、多尺寸、多形状、多品种的货物(产品)的高柔性自动分拣。其可以根据 多种规格单元物料的分拣需要，设计多种功能的手爪，在机器人的末端设置手 爪更换结构，并通过输送系统，自动地完成物流配送中心单元物料的全自动化 生产。

因此，由于本发明所述的多规格单元物料柔性分拣中心，通过在机械人的 末端设置有手爪更换结构，并在机器人附近设置存储有若干型号的不同规格不 同形状和不同尺寸的手爪的爪库，从而可以向机器人提供不同的手爪，从而可 以使得机器人的拣货范围大大拓宽，可以适合不同形状、不同规格、不同尺寸 的货物的分拣，显然其可以根据订单数据分析，在一个分拣中心的退台式立体 仓储系统配置不同规格、不同品种的货物，使得一个分拣中心具有更宽广的货 物存储和分拣范围。即，多规格单元物料柔性分拣中心将多规格单元物料/货物 跺摆放在对应的多个退台式立体仓库上，由机器人完成自动分拣取料/货；该可 换爪的机器人装备有自动换爪机构和机器人手爪库，能够根据分拣需要，自动 更换分拣物料用的手爪；本发明可以实现多规格单元物料的自动化分拣。

因此，本发明所述的柔性是指其分拣货物的范围广阔。

本发明进一步，本发明所述的爪库具有旋转装置，通过旋转装置使其存储 的手爪可以循环转至更换手爪的位置，进行手爪更换，该爪库通过配置爪库旋 转盘或者传动链，形成圆盘式爪库和链式爪库，以适合不同的分拣中心对于手 爪的数量的需求，链式爪库其存储手爪的数量更多，但是占地面积较大，圆盘 式爪库小巧是其优点，因此，本发明通过退台式立体仓库存储货物的需求，可 以配置适应的爪库。

本发明结构简单，自动化程度高，可广泛应用到卷烟、医药、日用消费品、 洗涤用品等多种单元物料物流配送中心的订单生产领域。

附图说明

图1是本发明所述的多规格单元物料柔性分拣中心实施例一的俯视图；

图2是本发明所述的多规格单元物料柔性分拣中心实施例二的俯视图；

图3是本发明所述的多规格单元物料柔性分拣中心实施例三的侧视图；

图4是本发明所述的多规格单元物料柔性分拣中心实施例三的俯视图；

图5是本发明所述的多规格单元物料柔性分拣中心实施例四的俯视图；

图6是本发明所述的多规格单元物料柔性分拣中心的末端手爪更换结构的 剖视图；

图7是本发明所述的多规格单元物料柔性分拣中心的爪库实施例一的俯视 图；

图8是本发明所述的多规格单元物料柔性分拣中心的爪库实施例一的剖视 图；

图9是本发明所述的多规格单元物料柔性分拣中心的爪库实施例二的俯视 图；

图10是本发明所述的多规格单元物料柔性分拣中心的爪库实施例二的主动 轴侧的剖视图；

图11是本发明所述的多规格单元物料柔性分拣中心的爪库实施例二的从动 轴侧的剖视图；

图12(a)-12(f)是本发明所述的多规格单元物料柔性分拣中心的手爪的 示意图；

图13是本发明所述的多规格单元物料柔性分拣中心的手爪柄的示意图；

图14是本发明所述的多规格单元物料柔性分拣中心的末端手爪更换结构以 及手爪组合的剖视图；

图15是发明所述的末端手爪更换结构的外套管的剖视图；

图16是发明所述的末端手爪更换结构的液压机构的剖视图；

图17是本所述的多规格单元物料柔性分拣中心的应用实施例；

图18是本所述的多规格单元物料柔性分拣中心的应用实施例中输送系统的 示意图。

附图标记说明：输送装置11，退台式立体仓储系统21，取货站台211，自 动滚珠链板输送机212，安装平台22，爪库23，手爪弹性夹持机构231，弹性 夹口2311，夹持臂2312；旋转装置232，爪库旋转盘2321：旋转臂23211，中 心套筒23212，加强筋23213，外环板23214；主传动轴2322，传动链2323，从 动轴2324，主动链轮2325，从动链轮2326，下轴承座2327，上轴承座2328， 从动轴上轴承座2328’，端盖2329；驱动装置233，驱动电机2331，蜗杆2332，蜗轮2333；支架234，顶板2342，底板2341，立板2343；传感器组件235，传 感器2351，传感器支架二2352；传动链支撑机构236；机器人24，工业机器人 241，手爪更换结构242，连接件2420，外套管2421，锥孔24211，第一孔24212， 第二孔24213，第三孔24214、第四孔24215、第五孔24216；拉杆2422，弹性 开合拉爪机构24221，锁母24222；液压机构2423，液压缸24231，隔板24232， 第一空腔24233，液压腔24234，液压缸盖24235，活塞24236，油进出孔24237；碟簧2424，拉紧位置检测传感器24251，松开位置检测传感器24252，传感器支 架一24253；挡垫2326，压垫2427，检测环2428；手爪243，爪部2431，手 爪柄2432，夹盘24321，柄部24322，拉钉24323；商品合流输送机12，包件整 理工作台3，订单商品包装装置4，商品码垛装置5，商品缓存装置6。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的举例说明，但并不能使 用该优选实施例来限定本发明的保护范围。

实施例一，参见图1，图中展示了本发明所述的多规格单元物料柔性分拣中 心，其包括：一个退台式立体仓储系统21、一个机器人24以及一个爪库23， 退台式立体仓储系统21用于存储货物，机器人24邻近退台式立体仓储系统21 设置，用于从退台式立体仓储系统21上拣货；爪库23邻近所述机器人24设置， 在爪库23上设有适合不同规格、不同形状、不同种类货物抓取的手爪243，其 用于向机器人24提供不同规格手爪243；每一个柔性分拣中心配置有一个输送 装置11，输送装置11用于将本发明所述的柔性分拣中心的捡取的货物输送至总 输送系统中。本实施例中，所述机器人24通过安装平台22设置在所述输送装 置11和退台式立体仓储系统21之间。

参见图7、8，本实施例中，用于向机器人24提供手爪243的爪库23采用圆 盘式爪库，该爪库23包括：一个旋转装置232，6个手爪弹性夹持机构231设 在旋转装置232上，在所述手爪弹性夹持机构231上夹持有手爪243；一个驱动 装置233与所述旋转装置232连接，用于带动手爪243转至换爪位置和转动离 开换爪位置。旋转装置232包括：一个爪库旋转盘2321，用于安装存储手爪243， 一个支架234用于支撑爪库旋转盘2321，一个主传动轴2322呈垂向地通过上、 下轴承座和轴承安装于支架234上，爪库旋转盘2321设在主传动轴2322的顶 端，并由驱动装置233带动主传动轴2322转动；

6个所述手爪弹性夹持机构231均匀地以环形形式设在所述爪库旋转盘2321 上；所述手爪弹性夹持机构231具有半圆形、开口朝外的弹性夹口2311，该弹 性夹口2311用于夹持夹爪的尾端；参见图12、13，所述手爪243的夹盘24321 的外周设有一个环状的凹槽，凹槽的截面呈等腰梯形；所述手爪弹性夹持机构 231的弹性夹口2311夹持在所述凹槽处。

参见图8，为了减轻爪库旋转盘2321的重量，最好，所述爪库旋转盘2321 包括中心套筒23212，中心套筒23212沿径向设有均匀布置的数个旋转臂23211， 在旋转臂23211端部设有外环板23214，用于将数个旋转臂23211连为一体，如 此设计，既可以保证与所述主传动轴2322上端配合，又可以将旋转臂23211制 作的较薄一些，为了提高旋转臂23211的强度，在中心套筒23212和旋转臂23211 之间可以增加加强筋23213，中心套筒23212套设在主传动轴2322顶端部，并 通过键与主传动轴2322连接，在主传动轴2322端部设有端盖2329，通过螺钉 将端盖2329固定在主传动轴2322端部，用于爪库旋转盘2321轴向定位；所述 手爪弹性夹持机构231设在所述旋转臂23211的端部，且弹性夹口位于所述爪 库旋转盘2321的同心圆上。所述手爪弹性夹持机构231包括两个对称设置的弧 形的夹持臂2312，两个夹持臂2312形成一个所述半圆形的弹性夹口2311，所 述夹持臂2312具有朝向中心转动的弹性夹紧力。

所述支架234包括水平设置的顶板2342和底板2341，以及连接于顶板2342 和底板2341之间的立板2343，下轴承座2327通过法兰固定在底板2341上面， 上轴承座2328通过法兰固定在顶板2342上，所述主传动轴2322的上下两端通 过轴承可以转动地安装在上、下轴承座2328、2327上。

其中，所述驱动装置233包括一个驱动电机2331，驱动电机2331设在支架 234的立板2343上；一个蜗杆2332，与驱动电机2331的输出轴连接，该蜗杆 2332可以通过支座固定安装在支架234上，一个蜗轮2333，设在所述主传动轴 2322上，所述蜗杆2332与蜗轮2333啮合，用于将驱动电机2331的动力传递给 所述主传动轴2322。

为了使其准确检测爪库的手爪弹性夹持机构231以及手爪是否到换爪位置， 爪库23进一步包括一个传感器组件235，所述传感器组件235包括传感器2351， 该传感器2351通过一个传感器支架二2352设在所述支架234顶板的上表面， 且传感器2351处于机器人换爪位置，用于检测该需要更换夹爪的旋转臂23211 旋转至换爪位置。

参见图3、图6、图14，其中，所述机器人24包括工业机器人241，设在 工业机器人241末端的手爪更换结构242以及设在手爪更换结构上的手爪243；

参见图12(a)-12(f)、13，所述手爪243包括前端的爪部2431、后端 的手爪柄2432，所述手爪柄2432包括从前之后依次连为一体且同轴设置夹盘 24321、柄部24322和拉钉24323；爪部2431具有不同的形状以及规格，以适合 不同货物的抓取；手爪柄2432具有统一的规格，便于更换，夹盘24321呈圆盘 状，柄部24322呈圆锥状，与手爪更换结构242的外套管配合，最好按1：10 的锥度设计，拉钉24323为台柱状、且末端的直径大，从而在其主体部位形成 一个环槽，用于与手爪更换结构242的弹性开合拉爪机构24221配合。

参见图3、图6、图14、图15、图16，工业机器人241为现有的工业机器 人，在其末端设置有手爪更换结构242，该手爪更换结构242包括：设在工业机 器人241末端的连接件2420；一个设在所述连接件2420上的外套管2421，所 述外套管2421呈中空管状，所述手爪243锥状的柄部24322与外套管2421前 端的锥孔24211配合，一个拉杆2422设在所述外套管2421中，所述拉杆2422 的前端具有一个弹性开合拉爪机构24221，用于夹紧和松开手爪243的拉钉 24323；所述外套管2421的尾端设有一个液压机构2423，用于推动拉杆2422的 弹性开合拉爪机构24221在松开(张开)和拉紧(合拢)两个位置之间转换； 所述外套管2421锥孔的后端具有两个阶梯孔，靠近锥孔的第一孔24212的直径 大于第二孔24213，当所述弹性开合拉爪机构24221在所述液压机构2423的作 用下，移动至第一孔24212的位置时，所述弹性开合拉爪机构24221的前端的 爪部呈张开状，当所述弹性开合拉爪机构24221移动至第二孔24213的位置时， 所述弹性开合拉爪机构24221的前端的爪部呈收拢状，并使得所述弹性开合拉 爪机构24221内的钢球嵌入到所述手爪243的尾部拉钉的环槽内。

作为优选方式，其中，所述液压机构2423包括：一个连接于外套管2421尾 端的液压缸24231，所述液压缸24231具有一个隔板24232将液压缸分为前端的 第一空腔24233和后端的液压腔24234，在所述液压腔24234的尾端设有液压缸 盖24235，一个活塞24236设在所述液压腔24234内，活塞24236的前端前活塞 杆自所述隔板24232伸出与所述拉杆2422的尾端连接，在所述液压缸24231上 设有油进出孔24237，通过油进出孔24237可以在液压腔24234的左或右进入压 力有，由此带动活塞左右移动，向拉杆2422提供动力。

当弹性开合拉爪机构24221抱住手爪243的尾部拉钉的环槽时，呈工作状态， 为了减小液压机构2423的负载，其中，在所述拉杆2422上套设有碟簧2424， 所述外套管内自前至后依次设有：锥孔24211、第一孔24212、第二孔24213、 第三孔24214、第四孔24215、第五孔24216；第三孔24214直径最小、与拉杆 2422外径配合，第三孔24214、第四孔24215直径依次增大，第四孔24214用 于容纳所述碟簧2424，在所述碟簧2424的前端别设有一个与所述第四孔适配的 挡垫2426，一个压垫2427位于所述碟簧2424后端且与所述第五孔适配，在所述拉杆2422上设有用于止挡所述压垫2427的两个锁母24222；所述第五孔24216 的里端形成一个前端止口，所述液压缸24231与所述外套管2421尾端对接处具 有止挡压垫2427外圆的后端止口，所述压垫2427在碟簧2424的弹力作用下移 动至后端止口时，所述弹性开合拉爪机构24221停留在第二孔24213的位置， 当所述压垫移动至前端止口时，所述弹性开合拉爪机构24221停留在第一孔 24212的位置。通过碟簧2424、挡垫2426、压垫2427的作用，使得弹性开合拉 爪机构24221保持停留在夹紧位置，从而可以减小液压机构2423的负荷，同时，当液压机构2423推动拉杆2422向前移动时，可以起到缓冲的作用。

进一步，所述活塞24236的后端具有第二活塞杆，第二活塞杆具有自所述液 压缸盖伸出的延伸部，且在所述延伸部上设有检测环2428；拉紧位置检测传感 器24251和松开位置检测传感器24252通过传感器支架一24253设在液压缸盖 24235的外端面，当弹性开合拉爪机构24221处于第一孔的位置且呈张开状时， 所述松开位置检测传感器24252检测到检测环；当弹性开合拉爪机构24221处 于第二孔的位置且呈收拢状时，所述拉紧位置检测传感器24251检测到检测环。 通过两个传感器的设置可以实时监测弹性开合拉爪机构24221处于张开位置、 夹紧位置。检测环2428、拉紧位置检测传感器24251和松开位置检测传感器 24252可以实现实时监测弹性开合拉爪机构的拉紧、松开的两个状态。

实施例二，参见图2，图中展示本发明所述的多规格单元物料柔性分拣系统 的另一种方式，其中，所述爪库23还可以采用链式结构。

该链式爪库展示在图9、10、11中，所述爪库23，其中，所述旋转装置232 包括一个传动链2323，水平设置，一个主传动轴2322和一个与所述主传动轴 2322平行间隔的从动轴2324，主传动轴2322通过上、下轴承座2328、2327、 轴承安装于支架234上，从动轴2324通过从动轴上轴承座2328’安装于支架 234上，两个轴间隔设置；所述主传动轴2322和从动轴2324的顶端设有主动链 轮2325和从动链轮2326，所述传动链2323套设在所述主动链轮2325和从动链 轮2326上，通过主动链轮2325驱动旋转；

在所述传动链2323上均匀间隔、水平向外延伸设有14个手爪弹性夹持机构 231，手爪弹性夹持机构231的末端具有半圆形、开口朝外的弹性夹口2311，通 过弹性夹口2311可以将不同规格、形状、尺寸的夹爪存放于手爪弹性夹持机构 231上，形成一个可以自动供给夹爪的夹爪库，该手爪弹性夹持机构231的结构 与上一圆盘式爪库结构一致，包括两个对称设置的弧形的夹持臂2312，两个夹 持臂2312形成所述半圆形的弹性夹口2311，用于夹持所述手爪243的夹盘24321 的凹槽处；所述夹持臂2312具有朝向中心转动的弹性夹紧力，即两个夹持臂2312 具有相向的弹力，该弹力可以通过以下结构实现:夹持臂2312与手爪弹性夹持 机构231本体之间采用连接轴连接，在该连接轴上设有扭簧，使夹持臂2312具 有保持朝向另一个夹持臂2312方向旋转的弹力。参见图10，驱动装置233与 上一实施例的圆盘型爪库的相同，其包括一个设在支架234上的驱动电机2331， 一个与驱动电机2331输出轴连接的蜗杆2332，一个设在所述主传动轴2322上 的蜗轮2333，所述蜗杆2332与蜗轮2333啮合，用于将驱动电机2331的动力传 递给所述主传动轴2322。通过驱动装置233带动主传动轴转动进而带动主动链 轮2325以及传动链2323转动。

支架234，用于支撑所述传动链2323以及驱动装置233，所述支架234包括 水平设置的底板2341和顶板2342，顶板2342通过立板2343支撑设置。在所述 底板2341、顶板2342上分别设有下轴承座2327和上轴承座2328，主传动轴2322 的两端的通过轴承安装在下轴承座2327和上轴承座2328上，所述主传动轴2322 顶端自上轴承座伸出并设有主动链轮2325，主动链轮2325与主传动轴2322间 通过键连接，在主传动轴2322端部设有端盖2329，通过螺钉将端盖2329固定 在主传动轴2322端部，用于主动链轮2325轴向定位；在所述主传动轴2322中 间位置上设有蜗轮2333，一个与所述蜗轮2333啮合的蜗杆2332与驱动电机2331 的输出轴连接，蜗杆2332可以转动地安装于支架234上，所述驱动电机2331 设在支架234上。从动轴2324，与所述主传动轴2322并列间隔设置、位于传动 链的另一端，在支架的顶板2342上设有从动轴上轴承座2328’，所述从动轴 2324通过轴承安装于所述从动轴上轴承座2328’上；所述从动轴2324顶端设 置从动链轮2326，在从动轴2324端部设有端盖2329，用于从动链轮2326轴向 定位；所述传动链2323与主动链轮2325、从动链轮2326啮合。

在所述支架234的顶板2342上设有用于支撑所述传动链2323的传动链支撑 机构236，所述传动链支撑机构236包括内外侧两个间隔设置的支柱2361和连 接于两个内外侧支柱之间的横梁2362、在所述支柱2361的顶部设有呈板状的耐 磨支撑件2363。其中，外侧的支柱2361最好是与支架234的立板连为一体， 耐磨支撑件2363可以选择耐磨材料制成，或者采用金属板材上面涂一层耐磨材 料均可。内侧和外侧的支柱2361可以均为连续的呈板状沿传动链2323布置， 也可以间隔的设置，旨在支撑传动链2323。

本实施例的链式的爪库23，进一步包括一个传感器组件235，所述传感器 组件235包括一个传感器2351，所述传感器2351通过一个传感器支架二2352 设在所述支架234的侧面且位于机器人换爪位置。

实施例三，参见图3、4，图中展示本发明所述的多规格单元物料柔性分拣 系统的另一种方式，与实施例二不同之处在于：每个柔性分拣中心2设置两个 退台式立体仓储系统21，位于机器人24以及输送系统1的两边；机器人24通 过安装平台22设置在所述输送中心11的上方。

参见图3、4，上述实施例中，所述的退台式立体仓储系统21，用于存储不 同规格的单元货物，退台式立体仓储系统21具有若干列、每一列多层叠置的自 动滚珠链板输送机212，位于上方的自动滚珠链板输送机比位于下方的自动滚珠 链板输送机后退一个单元物料垛的长度，本实施例中是5列，每一列有4层自 动滚珠链板输送机212，该长出的一个单元物料垛的部位，即在每层自动滚珠链 板输送机的终端配置有取货站台211，取货站台211的输送速度比自动滚珠链板 输送机212快。在工作时，如果取货站台211上有货，机器人24直接拣货；如 果取货站台211上空闲，则自动滚珠链板输送机212动作，将存放进退台式立 体仓储系统的存货通道中的单元物料垛(货物)快速分离，输送至取货站台211， 供机器人拣货。该退台式立体仓储系统21系申请人在先申请：2018103630472 号，名称为：退台式立体仓储及机器人取货自动化系统的专利中记载，此处不 再赘述。

实施例四，参见图5，与上一实施例不同之处在于：所述退台式立体仓储系 统21呈放射状布置于机器人24的周围，且每一个退台式立体仓储系统21具有 一或两列自动滚珠链板输送机212，爪库23采用圆盘式结构。

参见图17、18，图中给出了本发明所述的一种多规格单元物料柔性分拣中 心的一个应用实例，其依次设置的四个本发明所述的一种多规格单元物料柔性 分拣中心，从而形成一个柔性分拣系统，4个输送装置11呈纵向间隔依次设置， 即沿线状布置，在输送装置11下方设有一个总输送系统，其由商品合流输送机 12呈纵向(沿线状)设置且位于数个输送装置11的下方、用于接收数个输送装 置11输送的货物，在所述商品合流输送机12后依次设有商品缓存装置6、商品 码垛装置5、订单商品包装装置4、包件整理工作台3，用于将一个订单中的货 物进行整理打包。

本发明所述的多规格单元物料柔性分拣中心，通过退台式立体仓储系统21 存储货物/商品，通过在机器人24末端设置手爪更换结构242，通过爪库23向 机器人24提供不同规格、不同形状、不同大小的手爪，从而使得本发明所述的 多规格单元物料柔性分拣中心可以适合不同规格、大小、形状的货物的拣取。 因此，本发明所述的多规格单元物料柔性分拣中心，在使用时，首先可以收集 物流配送中心商品分拣作业需求数据，进行研究分析，据此设计用于存贮货物/ 商品的退台式立体仓储系统21，并分别将商品存入退台式立体仓库21的相应自 动滚珠链板输送机212上；根据物流配送中心商品分拣作业需求数据的分析结果，设计有针对性的取货一系列手爪243；手爪243的柄部统一按1：10的锥度 设计为规范、标准、统一结构。根据物流配送中心商品分拣作业需求数据的分 析结果，以及存入退台式立体仓库商品的分拣作业需要，设计有针对性的“爪 库”，选择链式爪库或者圆盘式爪库，对爪库配置适应的手爪。

进行拣货时，可以根据货品在入库前借助信息识别系统将货物大小、重量、 包装强度等信息存储在计算机系统中，计算机系统采集到消费者需求订单后， 计算机系统对订单货物进行分配，向订单生产车间下达分拣命令，当柔性分拣 中心接收到计算机下达的具体拣货指令，由机器人完成分拣，机器人根据拣货 需要，可以自动更换手爪，机器人拣取订单货物后放置到输送装置上，最终输 送至商品缓存装置，对数个柔性分拣中心的多台机器人同时拣选的货物进行集 合，再形成一个订单包件进行包装、出库等环节，能充分发挥机器人拣选高准 确率的优点，提升分拣效率。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本发明旨在提供一 种机器人末端手爪更换结构，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所 限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，例如改变退台式 立体仓储系统或输送装置的布置方式等，但都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种多规格单元物料柔性分拣中心，其特征在于，其包括：一个用于拣货的机器人(24)，在所述机器人(24)的附近设有一个或多个用于存储货物的退台式立体仓储系统(21)、其进一步在所述机器人(24)附近设有一个爪库(23)，所述爪库(23)内设有若干个不同规格的手爪(243)，且所述爪库(23)可以做循环运动使得手爪(243)可以换爪位置和非换爪位置之间转换，用于向机器人(24)提供不同规格手爪(243)；所述机器人的末端设置有手爪更换结构(242)。

2.根据权利要求1所述多规格单元物料柔性分拣中心，其特征在于，其进一步包括一个输送装置(11)，所述机器人(24)通过安装平台(22)设置在所述输送装置(11)的上方或侧面。

3.根据权利要求2所述的多规格单元物料柔性分拣中心，其特征在于，所述机器人(24)包括工业机器人(241)，设在工业机器人(241)末端的手爪更换结构(242)以及设在手爪更换结构(242)上的手爪(243)；

所述手爪(243)包括前端的爪部(2431)和后端的手爪柄(2432)，所述手爪柄(2432)包括从前之后依次连为一体且同轴设置的呈圆盘状的夹盘(24321)、呈锥状的柄部(24322)和拉钉(24323)。

4.根据权利要求3所述的多规格单元物料柔性分拣中心，其特征在于，

该手爪更换结构(242)包括：设在工业机器人(241)末端的连接件(2420)；一个设在所述连接件(2420)上的外套管(2421)，所述外套管(2421)呈中空管状，所述手爪(243)的柄部(24322)与外套管(2421)前端配合，一个拉杆(2422)设在所述外套管(2421)中，所述拉杆(2422)的前端具有一个弹性开合拉爪机构(24221)，用于夹紧和松开手爪(243)的拉钉(24323)；所述外套管(2421)的尾端设有一个液压机构(2423)，用于推动拉杆(2422)在松开和拉紧两个位置之间转换。

5.根据权利要求4所述的多规格单元物料柔性分拣中心，其特征在于，

所述外套管(2421)的前端具有与所述手爪(243)锥状的柄部(24322)配合的锥孔(24211)，锥孔(24211)的后端具有五个阶梯孔：第一孔(24212)、第二孔(24213)、第三孔(24214)、第四孔(24215)和第五孔(24216)，靠近锥孔的第一孔(24212)的直径大于第二孔(24213)；在所述拉杆(2422)上套设有碟簧(2424)，所述第三孔(24214)与所述拉杆(2422)适配；所述弹性开合拉爪机构(24221)位于所述第二孔(24213)时，其呈拉紧状态，所述弹性开合拉爪机构(24221)位于所述第一孔(24212)时，其呈松开状态；所述第四孔(24215)的直径大于所述第三孔(24214)，用于容纳所述碟簧(2424)；在所述碟簧(2424)的前端设有一个与所述第四孔适配的挡垫(2426)；所述第五孔(24216)直径大于所述第四孔，一个压垫(2427)位于所述碟簧(2424)后端且与所述第五孔(24216)适配；在所述拉杆(2422)上设有用于锁紧并止挡所述压垫(2427)的锁母(24222)；所述第五孔(24216)的里端形成一个前端止口，所述液压缸(24231)与所述外套管(2421)尾端对接处具有止挡压垫(2427)外圆的后端止口；

当所述弹性开合拉爪机构(24221)在所述液压机构(2423)的作用下，所述压垫(2427)移动至前端止口，所述弹性开合拉爪机构(24221)停留在第一孔(24212)的位置，所述弹性开合拉爪机构(24221)的前端的爪部呈张开状；所述压垫(2427)在碟簧(2424)的弹力作用下移动至后端止口时，所述弹性开合拉爪机构(24221)回退至第二孔(24213)的位置，所述弹性开合拉爪机构(24221)的前端的爪部呈收拢状，并使得所述弹性开合拉爪机构(24221)内的钢球嵌入到所述手爪(243)的拉钉(24323)的环槽内。

6.根据权利要求5所述的多规格单元物料柔性分拣中心，其特征在于，所述液压机构(2423)包括：一个连接于外套管(2421)尾端的液压缸(24231)，所述液压缸(24231)具有一个隔板(24232)将液压缸分为前端的第一空腔(24233)和后端的液压腔(24234)，在所述液压腔(24234)的尾端设有液压缸盖(24235)，一个活塞(24236)设在所述液压腔内，活塞(24236)的前端前活塞杆自所述隔板伸出与所述拉杆(2422)的尾端连接，在所述液压缸上设有油进出孔(24237)。

7.根据权利要求6所述的多规格单元物料柔性分拣中心，其特征在于，所述活塞(24236)的后端具有第二活塞杆，第二活塞杆具有自所述液压缸盖(24235)伸出的延伸部，且在所述延伸部上设有检测环(2428)；一个拉紧位置检测传感器(24251)和一个松开位置检测传感器(24252)通过传感器支架一(24253)设在液压缸盖(24235)的外端面；当弹性开合拉爪机构(24221)处于第一孔(24212)的位置且呈张开状时，所述松开位置检测传感器(24252)检测到检测环(2428)；当弹性开合拉爪机构(24221)处于第二孔(24213)的位置且呈收拢状时，所述拉紧位置检测传感器检测到检测环。

8.根据权利要求1-7其中任意一项所述的多规格单元物料柔性分拣中心，其特征在于，所述爪库(23)包括：一个旋转装置(232)，数个手爪弹性夹持机构(231)设在旋转装置(232)上，在所述手爪弹性夹持机构(231)上夹持有手爪(243)；一个驱动装置(233)与所述旋转装置(232)连接，用于带动旋转装置(232)转动，使得手爪(243)转至换爪位置和转动离开换爪位置。

9.根据权利要求8所述的多规格单元物料柔性分拣中心，其特征在于，

所述旋转装置(232)包括一个爪库旋转盘(2321)，一个主传动轴(2322)呈垂向地通过上、下轴承座和轴承安装于一个支架(234)上，所述爪库旋转盘(2321)设在主传动轴(2322)的顶端，并由驱动装置(233)带动主传动轴(2322)转动；

数个所述手爪弹性夹持机构(231)均匀地以环形形式设在所述爪库旋转盘(2321)上；所述手爪弹性夹持机构(231)具有半圆形、开口朝外的弹性夹口(2311)；所述手爪(243)的夹盘(24321)的外周设有一个环状的凹槽；所述手爪弹性夹持机构(231)的弹性夹口(2311)夹持在所述凹槽处。

10.根据权利要求9所述的多规格单元物料柔性分拣中心，其特征在于，所述爪库旋转盘(2321)包括一个与所述主传动轴(2322)上端配合的中心套筒(23212)，沿中心套筒(23212)径向均匀布置的数个旋转臂(23211)，以及设在旋转臂(23211)端部、将旋转臂(23211)连为一体的外环板(23214)，所述手爪弹性夹持机构(231)设在所述旋转臂(23211)的端部，且弹性夹口(2311)位于所述爪库旋转盘(2321)的同心圆上。

11.根据权利要求8所述的多规格单元物料柔性分拣中心，其特征在于，

所述旋转装置(232)包括一个传动链(2323)，一个主传动轴(2322)和至少一个与所述主传动轴(2322)平行间隔的从动轴(2324)分别通过上下轴承座、轴承以及从动轴上轴承座安装于支架(234)上；所述主传动轴(2322)和从动轴(2324)的顶端设有主动链轮(2325)和从动链轮(2326)，所述传动链(2323)与所述主动链轮(2325)和从动链轮(2326)连接；

在所述传动链(2323)上均匀间隔、水平向外延伸设有数个手爪弹性夹持机构(231)，所述手爪弹性夹持机构(231)具有半圆形、开口朝外的弹性夹口(2311)；所述手爪(243)的夹盘(24321)的外周设有一个环状的凹槽；所述手爪弹性夹持机构(231)的弹性夹口(2311)夹持在所述凹槽处。

12.根据权利要求11其中任意一项所述的多规格单元物料柔性分拣中心，其特征在于，

在所述支架(234)的顶板(2342)上设有用于支撑所述传动链(2323)的传动链支撑机构(236)，所述传动链支撑机构(236)包括内外侧间隔设置的支柱(2361)和连接于支柱之间的横梁(2362)、在所述支柱(2361)的顶部设有呈板状的耐磨支撑件(2363)。

13.根据权利要求8-12其中任意一项所述的多规格单元物料柔性分拣中心，其特征在于，

所述驱动装置(233)包括一个设在支架(234)上的驱动电机(2331)，一个与驱动电机(2331)输出轴连接的蜗杆(2332)，一个设在所述主传动轴(2322)上的蜗轮(2333)，所述蜗杆(2332)与蜗轮(2333)啮合，用于将驱动电机(2331)的动力传递给所述主传动轴(2322)。

14.根据权利要求8-12其中任意一项所述的多规格单元物料柔性分拣中心，其特征在于，其进一步包括一个传感器组件(235)，所述传感器组件(235)包括一个传感器(2351)，所述传感器(2351)通过一个传感器支架二(2352)设在所述支架(234)上表面且位于机器人换爪位置。

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