CN113510728A - 一种防脱机械手 - Google Patents

Abstract

本发明涉及物品分拣设备的技术领域，更具体地，涉及一种防脱机械手，包括顶板、行走机构和与所述行走机构固定连接的夹持组件，所述行走机构与所述顶板滑动连接，所述夹持组件用于夹持物品，还包括设于所述行走机构底部的防脱组件，所述防脱组件夹持所述物品，所述夹持组件与防脱组件分别夹持物品的不同部位。本发明的防脱机械手，在转移物品的同时还能对物品进行进一步夹持支撑，防止物品滑落损坏，保证物品在转移时的安全性。

Description

一种防脱机械手

技术领域

本发明涉及物品分拣设备的技术领域，更具体地，涉及一种防脱机械手。

背景技术

目前，在对物流及物品进行分拣作业时，一般依靠人力进行分拣，这种分拣方式分拣效率低，劳动强度大，特别到较大的促销节日，人工分拣会导致物流件堆积如山，延迟客户的收货时间，给客户与商家都带来了许多不便。而且对于大型物流件来说，费时费力，随着机械自动化的不断发展，利用机器人进行分拣是大势所趋。现有的机械手通过电动夹或气动夹对物品进行夹起后，物品可能会在电动夹上滑落，滑落后的物品会被损坏，带来损失，甚至会砸向工作人员，存在安全隐患，且机械臂在重载时，随着机械臂的高度变大，势必会有左右摆动的风险，但现有的机械手并未设置防护设备，导致机械臂安全性及稳定性差。

中国专利CN201922045388.8公开了一种车用搬运防脱机械手运输臂，包括顶板，所述顶板的底部通过移动机构连接有连接杆，所述连接杆的下端固定连接有支撑块，所述支撑块的底部开设有滑槽，所述滑槽内对称滑动连接有滑块，所述滑块上开设有螺孔，两个所述螺孔之间共同螺纹连接有一根螺杆，所述螺杆上固定设有对称设置的螺纹，所述螺杆的一端通过联轴器连接有第一电机，所述第一电机安装在滑槽的一侧槽壁内，所述螺杆的另一端通过第一轴承与滑槽的槽壁转动连接，且第一轴承固定设在滑槽的槽壁内，所述滑块的下端穿过滑槽的槽口并向下延伸，且固定连接有卡板。该方案中，采用螺纹的方式驱动卡板运动，进而使卡板夹持物品，但是当物品因卡板夹持不稳时，物品容易滑落损坏。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种防脱机械手，在转移物品的同时还能对物品进行进一步夹持支撑，防止物品滑落损坏，保证物品在转移时的安全性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

提供一种防脱机械手，包括顶板、行走机构和与所述行走机构固定连接的夹持组件，所述行走机构与所述顶板滑动连接，所述夹持组件用于夹持物品，还包括设于所述行走机构底部的防脱组件，所述防脱组件夹持所述物品，所述夹持组件与防脱组件分别夹持物品不同部位。

本发明的防脱机械手，行走机构与顶板滑动连接，行走机构沿着顶板移动到物品的正上方，通过夹持组件夹持物品，行走机构沿着顶板移动对物品进行搬运转移，在转移物品过程中，防脱组件进一步夹持物品，在夹持组件夹持不稳时防脱组件仍能对物品进行夹持，防止物品滑落损坏，保证物品在转移时的安全性。

进一步地，所述防脱组件包括驱动机构、传动系统和防脱夹，所述驱动机构设于所述行走机构，所述传动系统连接于所述驱动机构与所述防脱夹之间，所述传动系统带动所述防脱夹张合。

进一步地，所述传动系统包括导向框、导向块和齿轮，所述驱动机构的输出端与所述导向框连接，所述导向框为中空结构，所述导向块设于所述导向框内且与所述导向框滑动连接，所述导向块与所述行走机构固定连接，所述齿轮设有分别设于所述导向框的两侧的两组，所述导向块两侧分别设有与所述齿轮啮合的齿板，所述防脱夹分别与所述齿轮连接，所述齿轮带动所述防脱夹张合。

进一步地，所述夹持组件包括框板、第一电机、第一螺杆和夹臂，所述框板设有分别位于所述行走机构底部两端的两组，所述第一螺杆的两端分别安装于所述框板，所述第一电机的输出轴与所述第一螺杆连接，所述第一螺杆包括旋向相反的第一螺段和第二螺段，所述夹臂设有分别与所述第一螺段、第二螺段螺纹连接的两组，所述第一电机驱动所述第一螺杆旋转，使两组所述夹臂相互靠近或远离。

进一步地，所述夹臂包括侧板、夹板及连接于所述侧板与夹板之间的第一弹簧，两组所述侧板分别与所述第一螺段、第二螺段螺纹连接，两组所述夹臂的夹板相对设置。

进一步地，还包括平衡机构，所述平衡机构包括支撑座、支撑柱和平衡臂组件，所述支撑柱设于所述支撑座顶部，所述支撑柱与所述顶板连接，所述平衡臂组件连接于所述支撑柱与所述支撑座之间。

进一步地，所述平衡臂组件包括连杆、杆套和第二弹簧，所述杆套与所述支撑柱连接，所述杆套套接于所述连杆，所述连杆的一端与所述杆套内壁通过所述第二弹簧连接，所述连杆的另一端与所述支撑座连接。

进一步地，所述平衡机构还包括第二电机、传动机构、螺套和设于所述支撑座的第二螺杆，所述第二电机通过所述传动机构与所述第二螺杆连接，所述第二螺杆包括旋向相反的第三螺段和第四螺段，所述螺套设有分别与所述第三螺段、第四螺段螺纹连接的两组，所述连杆分别与所述螺套铰接。

进一步地，所述传动机构包括第一传动组件和第二传动组件，所述第二电机的输出轴与所述第一传动组件连接，所述第一传动组件与所述第二传动组件传动连接，所述第二传动组件与所述第二螺杆连接，使第二螺杆转动。

进一步地，所述平衡机构还包括升降机构，所述升降机构为第二气缸，所述第二气缸的缸体安装于所述支撑柱顶部，所述第二气缸的活塞缸与所述顶板连接。

本发明的防脱机械手与背景技术相比，产生的有益效果为：

在转移物品的同时还能对物品进行进一步夹持支撑，防止物品滑落损坏，保证物品在转移时的安全性；防止重载时的摆动风险，提高使用安全性。

附图说明

图1为本发明实施例一中防脱机械手的结构示意图；

图2为本发明实施例一中夹持组件与防脱组件的连接示意图；

图3为本发明实施例一中夹持组件的结构示意图；

图4为本发明实施例二中防脱机械手的结构示意图；

图5为本发明实施例二中平衡机构的结构示意图；

图6为本发明实施例三中控制系统的方框图；

附图中：1-顶板；2-行走机构；3-定位架；4-夹持组件；41-框板；42-支架；421-凹槽；422-通孔；43-第一电机；44-第一螺杆；45-夹臂；451-侧板；452-第一弹簧；453-夹板；5-防脱组件；51-驱动机构；52-导向框；53-导向块；531-齿板；54-齿轮；55-防脱夹；551-支撑块；6-平衡机构；61-支撑座；62-支撑柱；63-升降机构；64-平衡臂组件；641-连杆；642-第二弹簧；643-杆套；65-第二电机；66-传动机构；661-转动杆；662-第一锥齿轮；663-第二锥齿轮；67-第二螺杆；68-螺套。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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发明和简化描述，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例一

一种防脱机械手，如图1所示，包括顶板1、行走机构2和与行走机构2固定连接的夹持组件4，行走机构2与顶板1滑动连接，夹持组件4用于夹持物品，还包括设于行走机构2底部的防脱组件5，防脱组件5夹持物品，夹持组件4与防脱组件5分别夹持物品的不同部位。

上述的防脱机械手，行走机构2与顶板1滑动连接，行走机构2沿着顶板1移动到物品的正上方，通过夹持组件4夹持物品，行走机构2沿着顶板1移动对物品进行搬运转移，在转移物品过程中，防脱组件5进一步夹持物品，在夹持组件4夹持不稳时防脱组件5仍能对物品进行夹持，防止物品滑落损坏，保证物品在转移时的安全性。

顶板1底部设有导轨，行走机构2与所述导轨滑动连接，行走机构2可沿所述导轨移动带动夹持组件4移至物品的正上方或带动夹持组件4对物品进行搬运。需要说明的是，本实施例中，导轨可与顶板1一体成型设计。

防脱组件5包括驱动机构51、传动系统和防脱夹55，驱动机构51设于行走机构2，传动系统连接于驱动机构51与防脱夹55之间，传动系统带动防脱夹55张合。

如图1、图2所示，传动系统包括导向框52、导向块53和齿轮54，驱动机构51的输出端与导向框52连接，导向框52为中空结构，导向块53设于导向框52内且与导向框52滑动连接，导向块53与行走机构2固定连接，齿轮54设有分别设于导向框52的两侧的两组，导向块53两侧分别设有与齿轮54啮合的齿板531，防脱夹55分别与齿轮54连接，齿轮54带动防脱夹55张合。实施时，齿板531的两侧分别设有与齿轮54啮合的齿块，驱动机构51驱动导向框52上下移动，导向框52与导向块53发生相对滑动，导向板齿板531两侧的齿块与齿轮54啮合使导向框52两侧的齿轮54向相反方向转动，带动防脱夹55摆动，其中，当驱动机构51驱动导向框52向下运动时，齿板531相对导向框52向上运动，与导向框52两侧的齿轮54分别连接的防脱夹55相互靠近对物品进行夹持；当驱动机构51驱动导向框52向上运动时，齿板531相对导向框52向下运动，与导向框52两侧的齿轮54分别连接的防脱夹55相互远离松开对物品的夹持。需要说明的是，导向块53与齿板531可固定连接或一体成型设计。

如图1、图2和图4所示，防脱夹55包括摆臂和夹块，摆臂的一端与齿轮54连接，夹块设于摆臂的另一端，当齿轮54带动摆臂向相互靠近的方向摆动时，夹块相互靠近夹紧物品，且夹块的一端设有支撑块551，当夹块夹持物品时，支撑块551同时接触物品底部，对物品进行支撑，进一步防止物品滑落。

如图1所示，驱动机构51为第一气缸，第一气缸的缸筒固定于行走机构2，第一气缸的活塞杆与导向框52连接。需要说明的是，其他能实现本实施例中驱动导向框52上下运动的驱动机构51均适用于本实施例。

如图1至图3所示，夹持组件4包括框板41、第一电机43、第一螺杆44和夹臂45，框板41设有分别位于行走机构2底部两端的两组，第一螺杆44的两端分别安装于框板41，第一电机43的输出轴与第一螺杆44连接，第一螺杆44包括旋向相反的第一螺段和第二螺段，夹臂45设有分别与第一螺段、第二螺段螺纹连接的两组，第一电机43驱动第一螺杆44旋转，使两组夹臂45相互靠近或远离。具体地，第一电机43设于框板41的一侧，第一螺杆44包括旋向相反的第一螺段和第二螺段，第一电机43驱动第一螺杆44转动时，分别与第一螺段、第二螺段螺纹连接的夹臂45相互靠近或远离，实现对物品的夹持或松开对物品的夹持。

如图1、图2所示，行走机构2的底部设有定位架3，夹持组件4设于定位架3底部，防脱组件5设于定位架3的一侧。具体地，框板41固定连接于定位架3的底部的两侧，导向块53固定于定位架3的侧面，进而将夹臂45设于定位架3的下方，将防脱夹55设于定位架3的旁侧，保证夹臂45与防脱夹55分别夹持物品的不同部位。

如图3所示，夹臂45包括侧板451、夹板453及连接于侧板451与夹板453之间的第一弹簧452，两组侧板451分别与第一螺段、第二螺段螺纹连接，两组夹臂45的夹板453相对设置。具体地，第一电机43驱动第一螺杆44转动，带动分别与第一螺段、第二螺段螺纹连接的两组侧板451相互靠近或远离，当两组侧板451相互靠近使夹板453夹持物品时，压缩第一弹簧452，停止运转第一电机43后，侧板451与第一螺杆44相对静止，在第一弹簧452的弹力作用下，夹板453挤压物品，进一步夹紧物品，防止物品夹持不稳滑落。

如图2、图3所示，夹持组件4还包括支架42，支架42连接于两组框板41之间。具体地，支架42位于第一螺杆44上方且与第一螺杆44平行设置，用于固定连接两组框板41，使夹持组件4的结构稳定。

如图3所示，支架42的两端分别开设有凹槽421，夹臂45伸入凹槽421且夹臂45与凹槽421滑动连接。具体地，凹槽421开设于支架42两端的底部，侧板451伸入凹槽421内且与凹槽421滑动连接，同时凹槽421对侧板451进行限位。

如图3所示，支架42的中部开设有通孔422，通孔422的尺寸不小于导向框52的尺寸，导向框52可穿过通孔422。具体地，当驱动机构51驱动导向框52上下运动时，导向框52可穿过通孔422，防止支架42限制导向框52的运动。

实施例二

本实施例与实施例一类似，所不同之处在于，如图4、图5所示，还包括平衡机构6，平衡机构6包括支撑座61、支撑柱62和平衡臂组件64，支撑柱62设于支撑座61顶部，支撑柱62与顶板1连接，平衡臂组件64连接于支撑柱62与支撑座61之间。具体地，支撑座61固定在安装平面上，通过支撑柱62对顶板1及其上的行走机构2、夹持组件4和防脱组件5进行支撑，同时通过平衡臂组件64对支撑柱62进行支撑，减小平衡机构6的倾斜，防止由于物品过重、顶板1过高导致的左右摆动的风险，提高防脱机械手使用安全性。

如图5所示，平衡臂组件64包括连杆641、杆套643和第二弹簧642，杆套643与支撑柱62连接，杆套643套接于连杆641，连杆641的一端与杆套643内壁通过第二弹簧642连接，连杆641的另一端与支撑座61连接。实施时，平衡机构6还包括第二电机65、传动机构66、螺套68和设于支撑座61的第二螺杆67，第二电机65通过传动机构66与第二螺杆67连接，第二螺杆67包括旋向相反的第三螺段和第四螺段，螺套68设有分别与第三螺段、第四螺段螺纹连接的两组，连杆641分别与螺套68铰接。具体地，第二电机65驱动传动机构66，带动第二螺杆67转动，使分别与第三螺段、第四螺段螺纹连接的两组螺套68相互靠近或远离，进而带动与螺套68铰接的连杆641运动，对支撑柱62的支撑进行调整。

传动机构66包括第一传动组件和第二传动组件，第二电机65的输出轴与第一传动组件连接，第一传动组件与第二传动组件传动连接，第二传动组件与第二螺杆67连接，使第二螺杆67转动。具体地，如图5所示，第一传动组件包括转动杆661、皮带、通过皮带连接的第一带轮和第二带轮，所述第二电机65与所述第一带轮传动连接，转动杆661设于支撑柱62内，且转动杆661与第二带轮固定连接；第二传动组件包括啮合的第一锥齿轮662和第二锥齿轮663，第一锥齿轮662设于转动杆661的底部，第二锥齿轮663与第二螺杆67固定连接。实施时，第二电机65驱动第一带轮转动，带动第二带轮转动，与第二带轮固定连接的转动杆661随着转动，由于第一锥齿轮662设于转动杆661的底部，第一锥齿轮662随着转动杆661的转动而转动，进而带动第二锥齿轮663转动，且第二锥齿轮663与第二螺杆67固定连接，第二锥齿轮663带动第二螺杆67转动，进而带动螺套68移动，实现平衡机构6的调节。

如图4、图5所示，平衡机构6还包括升降机构63，升降机构63为第二气缸，第二气缸的缸体安装于支撑柱62顶部，第二气缸的活塞缸与顶板1连接，具体地，通过控制第二气缸的进、排气，可控制活塞缸的升降，进而带动顶板1及其上的行走机构2、夹持组件4及防脱组件5的升降。

实施例三

本实施例与实施例一类似，所不同之处在于，如图6所示，还包括控制系统、报警系统、第一压力传感器和第二压力传感器，第一压力传感器安装于防脱夹55，第二压力传感器安装于夹臂45，第一压力传感器、第二压力传感器分别连接于控制系统的输入端，报警系统连接于控制系统的输出端。具体地，第一压力传感器和第二压力传感器分别对防脱组件5与夹持组件4进行夹持检测，当第一压力传感器或第二压力传感器检测到防脱组件5或夹持组件4没有夹稳物品时，控制系统控制报警系统报警，提醒工作人员物品可能产生了滑落情况，使工作人员可以及时做出相应措施，减少操作失误。

在上述具体实施方式的具体内容中，各技术特征可以进行任意不矛盾的组合，为使描述简洁，未对上述各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是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它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举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种防脱机械手，包括顶板(1)、行走机构(2)和与所述行走机构(2)固定连接的夹持组件(4)，所述行走机构(2)与所述顶板(1)滑动连接，所述夹持组件(4)用于夹持物品，其特征在于，还包括设于所述行走机构(2)底部的防脱组件(5)，所述防脱组件(5)夹持所述物品，所述夹持组件(4)与防脱组件(5)分别夹持物品不同部位。

2.根据权利要求1所述的防脱机械手，其特征在于，所述防脱组件(5)包括驱动机构(51)、传动系统和防脱夹(55)，所述驱动机构(51)设于所述行走机构(2)，所述传动系统连接于所述驱动机构(51)与所述防脱夹(55)之间，所述传动系统带动所述防脱夹(55)张合。

3.根据权利要求2所述的防脱机械手，其特征在于，所述传动系统包括导向框(52)、导向块(53)和齿轮(54)，所述驱动机构(51)的输出端与所述导向框(52)连接，所述导向框(52)为中空结构，所述导向块(53)设于所述导向框(52)内且与所述导向框(52)滑动连接，所述导向块(53)与所述行走机构(2)固定连接，所述齿轮(54)设有分别设于所述导向框(52)的两侧的两组，所述导向块(53)两侧分别设有与所述齿轮(54)啮合的齿板(531)，所述防脱夹(55)分别与所述齿轮(54)连接，所述齿轮(54)带动所述防脱夹(55)张合。

4.根据权利要求1所述的防脱机械手，其特征在于，所述夹持组件(4)包括框板(41)、第一电机(43)、第一4杆(44)和夹臂(45)，所述框板(41)设有分别位于所述行走机构(2)底部两端的两组，所述第一螺杆(44)的两端分别安装于所述框板(41)，所述第一电机(43)的输出轴与所述第一螺杆(44)连接，所述第一螺杆(44)包括旋向相反的第一螺段和第二螺段，所述夹臂(45)设有分别与所述第一螺段、第二螺段螺纹连接的两组，所述第一电机(43)驱动所述第一螺杆(44)旋转，使两组所述夹臂(45)相互靠近或远离。

5.根据权利要求4所述的防脱机械手，其特征在于，所述夹臂(45)包括侧板(451)、夹板(453)及连接于所述侧板(451)与夹板(453)之间的第一弹簧(452)，两组所述侧板(451)分别与所述第一螺段、第二螺段螺纹连接，两组所述夹臂(45)的夹板(453)相对设置。

6.根据权利要求1至5任一项所述的防脱机械手，其特征在于，还包括平衡机构(6)，所述平衡机构(6)包括支撑座(61)、支撑柱(62)和平衡臂组件(64)，所述支撑柱(62)设于所述支撑座(61)顶部，所述支撑柱(62)与所述顶板(1)连接，所述平衡臂组件(64)连接于所述支撑柱(62)与所述支撑座(61)之间。

7.根据权利要求6所述的防脱机械手，其特征在于，所述平衡臂组件(64)包括连杆(641)、杆套(643)和第二弹簧(642)，所述杆套(643)与所述支撑柱(62)连接，所述杆套(643)套接于所述连杆(641)，所述连杆(641)的一端与所述杆套(643)内壁通过所述第二弹簧(642)连接，所述连杆(641)的另一端与所述支撑座(61)连接。

8.根据权利要求7所述的防脱机械手，其特征在于，所述平衡机构(6)还包括第二电机(65)、传动机构(66)、螺套(68)和设于所述支撑座(61)的第二螺杆(67)，所述第二电机(65)通过所述传动机构(66)与所述第二螺杆(67)连接，所述第二螺杆(67)包括旋向相反的第三螺段和第四螺段，所述螺套(68)设有分别与所述第三螺段、第四螺段螺纹连接的两组，所述连杆(641)分别与所述螺套(68)铰接。

9.根据权利要求8所述的防脱机械手，其特征在于，所述传动机构(66)包括第一传动组件和第二传动组件，所述第二电机(65)的输出轴与所述第一传动组件连接，所述第一传动组件与所述第二传动组件传动连接，所述第二传动组件与所述第二螺杆(67)连接，使第二螺杆(67)转动。

10.根据权利要求7至9任一项所述的防脱机械手，其特征在于，所述平衡机构(6)还包括升降机构(63)，所述升降机构(63)为第二气缸，所述第二气缸的缸体安装于所述支撑柱(62)顶部，所述第二气缸的活塞缸与所述顶板(1)连接。

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