CN113733060A - 一种用于机械手拆装集装箱锁的夹具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于机械手拆装集装箱锁的夹具，防碰撞过载机构驱动夹爪机构和锁头扭转机构同时上升或者下降，在夹爪机构上设有两个可同时相向或者背向运动的夹头，在锁头扭转机构上设有可转动的扭头，两个夹头对称置于扭头的两侧，线激光测量仪和激光测距传感器均固定于防碰撞过载机构的外侧。本发明集成安装了激光测距传感器以及线激光测量仪，采用了激光扫描成像的原理。既克服了环境光线的影响又能提供旋锁准确的三维坐标信息，同时整个定位过程用时短、效率高。再配合上浮动的夹爪机构、稳定可靠的锁头扭转机构、防碰撞过载机构使得整个设备在稳定性及工作效率上都有了质的飞越。

Description

一种用于机械手拆装集装箱锁的夹具
技术领域：
本发明涉及一种用于机械手拆装集装箱锁的夹具。
背景技术：
目前，公知的集装箱旋锁自动拆装设备中绝大多是采用光学相机对旋锁进行定位以及型号区分，弊端在于所拍摄照片质量受环境光线影响较大，往往因为照片质量差导致定位或者型号区分失败。而且光学相机一般只能提供旋锁在空间内的平面坐标，其安装高度坐标通常不能提供，使得机械手在安装或者拆卸旋锁时只能以固定的高度进行作业，不能根据实际情况及时调整作业高度，导致设备故障率较高。
也有的是采用机械接触式的定位方法，此种方案定位过程耗时较长，大大降低了设备整体工作效率。另外，公知的集装箱旋锁自动拆装设备中的夹爪机构多为固定式，对旋锁被夹取部位的平整度、是否存在不规则的形状都有一定的要求，当这些条件稍差时会先夹取松动，甚至是在机械手运动过程中脱落等现象。
还有，公知的集装箱旋锁自动拆装设备中机器人夹具并没有防碰撞过载机构，一旦发生机械手碰撞导致机械手控制器报警，此时设备必须停止、整体复位后才能重新投入使用。此过程耗时较长、甚至需要人工干预，大大降低了设备效率。
发明内容：
本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种用于机械手拆装集装箱锁的夹具。
本发明所采用的技术方案有：
一种用于机械手拆装集装箱锁的夹具，包括夹爪机构、锁头扭转机构、防碰撞过载机构、线激光测量仪和激光测距传感器，所述防碰撞过载机构驱动夹爪机构和锁头扭转机构同时上升或者下降，在夹爪机构上设有两个可同时相向或者背向运动的夹头，在锁头扭转机构上设有可转动的扭头，两个所述夹头对称置于扭头的两侧，线激光测量仪和激光测距传感器均固定于防碰撞过载机构的外侧，线激光测量仪的扫描窗口垂直向上，激光测距传感器的激光发射窗口水平向前。
进一步地，所述夹爪机构包括夹头、夹头座、夹头转轴和气动夹爪，两个夹头座固定在气动夹爪上，气动夹爪驱动两个夹头座同时相向或者背向运动，两个夹头通过两根夹头转轴相对称的转动连接在两夹头座上。
进一步地，所述锁头扭转机构包括扭头、扭头转轴、轴承、联轴器、伺服电机和连接板，所述夹爪机构和伺服电机均安装在连接板上，在连接板上设有支架，扭头安装在扭头转轴上，扭头转轴通过轴承转动连接在支架上，扭头转轴与联轴器的一端固定，联轴器的另一端与伺服电机的输出轴固定。
进一步地，所述防碰撞过载机构包括顶升气缸、直线导轨、滑块座、导轨安装座和基座，所述导轨安装座与连接板固定连接，直线导轨与导轨安装座固定连接，滑块座和顶升气缸固定连接在基座上，且滑块座与直线导轨滑动连接，顶升气缸的气缸轴与连接板固定连接。
进一步地，所述顶升气缸上设有电气比例阀、电磁阀和位置开关。
进一步地，所述基座上固定有外壳，所述夹头和扭头伸于外壳外，在外壳的顶面以及侧面分别设有用于露出线激光测量仪和激光测距传感器的槽孔。
进一步地，所述基座上固定有机械手安装法兰盘。
本发明具有如下有益效果：
本发明集成安装了激光测距传感器以及线激光测量仪，采用了激光扫描成像的原理。既克服了环境光线的影响又能提供旋锁准确的三维坐标信息，同时整个定位过程用时短、效率高。再配合上浮动的夹爪机构、稳定可靠的锁头扭转机构、防碰撞过载机构使得整个设备在稳定性及工作效率上都有了质的飞越。
附图说明：
图1为本发明结构图。
图2和图3为夹爪机构的结构图。
图4和图5为锁头扭转机构的结构图。
图6为防碰撞过载机构的结构图。
图7和图8为本发明除去外壳的结构图。
图9为基座的结构图。
图10为线激光测量仪和激光测距传感器的安装结构图。
图中：1、夹头；2、夹头座；3、夹头转轴；4、气动夹爪；5、扭头；6、扭头转轴；7、轴承；8、联轴器；9、伺服电机；10、顶升气缸；11、直线导轨；12、线激光测量仪；13、激光测距传感器；14、机械手安装法兰盘；15、电气比例阀；16电磁阀；17连接板；18、滑块座；19、导轨安装座；20、传感器安装架；21、支架立柱；22、位置开关；23、外壳。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1至图10，本发明一种用于机械手拆装集装箱锁的夹具，包括夹爪机构、锁头扭转机构、防碰撞过载机构、线激光测量仪12和激光测距传感器13，防碰撞过载机构驱动夹爪机构和锁头扭转机构同时上升或者下降，在夹爪机构上设有两个可同时相向或者背向运动的夹头1，在锁头扭转机构上设有可转动的扭头5，两个所述夹头1对称置于扭头5的两侧，线激光测量仪12和激光测距传感器13均固定于防碰撞过载机构的外侧，线激光测量仪12的扫描窗口垂直向上，激光测距传感器13的激光发射窗口水平向前。
激光测距传感器13通过测量集装箱摆放位置与本夹具之间的距离从而计算出集装箱相对于本夹具的位置。得到此位置后，机械手将夹具送至集装箱旋锁或旋锁处，使得线激光测量仪12位于集装箱旋锁或旋锁安装孔的正下方，集装箱旋锁或旋锁安装孔处于线激光测量仪12的扫描范围之内，然后线激光测量仪开始工作并配合算法软件识别出集装箱旋锁型号以及位置或者集装箱旋锁安装孔的位置。
机械手根据测量出的位置信息将夹爪机构移动至对应的地方并夹取住集装箱旋锁或者将夹爪机构上已有的集装箱旋锁放入集装箱旋锁安装孔内。接着，锁头扭转机构根据不同的集装箱旋锁型号由伺服电机驱动以不同的旋转角度、旋转方向将集装箱旋锁旋转动至开锁或者关锁状态。最后夹爪机构打开、机械手移动，使得集装箱旋锁从集装箱上被取出或安装。
在整个拆锁或装锁的过程中若机械手带动本夹具与其他物体发生碰撞，防碰撞过载机构会沿着直线导轨发生位移，并触发检测开关信号，此时系统软件判断此次装锁或拆锁失败，并将再次重复执行装锁或拆锁过程，或者改为执行其他预设程序命令，避免机械手控制器因碰撞触发紧急停机命令导致整个设备故障停机；以及避免过大的碰撞力导致机械手和夹具发生损坏。
如图2和图3，夹爪机构包括夹头1、夹头座2、夹头转轴3和气动夹爪4，夹头转轴3穿过夹头1上的孔后安装在夹头座2上，夹头座2固定在气动夹爪4上。当夹爪机构工作时，若被夹面凹凸不平或两个被夹面平行度不好时，夹头1可以绕着夹头座2相对转动，排除上述不良因素，使得夹取更加牢固。
如图4和图5，锁头扭转机构包括扭头5、扭头转轴6、轴承7、联轴器8、伺服电机9和连接板17，扭头5安装在扭头转轴6上，扭头转轴6穿过轴承7后与联轴器8的一端固定，联轴器8的另一端与伺服电机9的输出轴固定。伺服电机9的安装法兰固定在连接板17上。当该装置工作时，扭头5套住集装箱旋锁,并由伺服电机9驱动扭头5转动一定的角度，使集装箱旋锁转动至开锁或闭锁位置。
如图6至图9，防碰撞过载机构对称设有两个，防碰撞过载机构包括顶升气缸10、直线导轨11、滑块座18、导轨安装座19和基座，顶升气缸10、直线导轨11、滑块座18、导轨安装座19和基座，导轨安装座19与连接板17固定连接，直线导轨11与导轨安装座19固定连接，滑块座18和顶升气缸10固定连接在基座上，且滑块座18与直线导轨11滑动连接，顶升气缸10的气缸轴与连接板17固定连接。
在基座上固定有外壳23，夹头1和扭头5伸于外壳23外，在外壳23的顶面以及端面分别设有用于露出线激光测量仪12和激光测距传感器13的槽孔。
当夹具正常工作时，顶升气缸10由电磁阀16控制，一直处于伸出状态，并且顶升气缸10的进气流经电气比例阀15，由电气比例阀15控制进气压力从而控制顶升气缸10的负载能力，通常，顶升气缸10的负载能力设置为略微大于其负载物的重力之和。此时，顶升气缸10将夹爪机构、锁头扭转机构由顶升气缸10推高维持在工作位置并由位置开关22反馈正常工作信号。当夹具在工作中发生碰撞时，碰撞产生的力经连接板17传递至直线导轨及顶升气缸10，推动他们向下移动。此时，位置开关位置开关22反馈碰撞信号，由设备控制系统作出对应的处理。
如图10，线激光测量仪12、激光测距传感器13固定在传感器安装架20上，线激光测量仪12的扫描窗口垂直向上，激光测距传感器13的激光发射窗口水平向前。支架立柱21将传感器安装架20与基座固定在一起。激光测距传感器13通过测量集装箱摆放位置与夹具之间的距离从而计算出集装箱相对于本发明夹具的位置。得到此位置后，机械手将线激光测量仪12送至集装箱旋锁或旋锁安装孔的下方，使得集装箱旋锁或旋锁安装孔处于线激光测量仪12的扫描范围之内。接着线激光测量仪12开始扫描工作并将获取数据传送至设备系统软件处理。
激光测距传感器13所采集信息经系统处理后用于机械手将线激光测量仪12移动至一个位置使得集装箱旋锁或旋锁安装孔处于其扫描范围内。接着，线激光测量仪12所获得数据经系统处理后用于安装本发明夹具的机械手利用夹爪机构、锁头扭转机构等将集装箱旋锁拆下或装上。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于机械手拆装集装箱锁的夹具，其特征在于：包括夹爪机构、锁头扭转机构、防碰撞过载机构、线激光测量仪(12)和激光测距传感器(13)，所述防碰撞过载机构驱动夹爪机构和锁头扭转机构同时上升或者下降，在夹爪机构上设有两个可同时相向或者背向运动的夹头(1)，在锁头扭转机构上设有可转动的扭头(5)，两个所述夹头(1)对称置于扭头(5)的两侧，线激光测量仪(12)和激光测距传感器(13)均固定于防碰撞过载机构的外侧，线激光测量仪(12)的扫描窗口垂直向上，激光测距传感器(13)的激光发射窗口水平向前。
2.如权利要求1所述的用于机械手拆装集装箱锁的夹具，其特征在于：所述夹爪机构包括夹头(1)、夹头座(2)、夹头转轴(3)和气动夹爪(4)，两个夹头座(2)固定在气动夹爪(4)上，气动夹爪(4)驱动两个夹头座(2)同时相向或者背向运动，两个夹头(1)通过两根夹头转轴(3)相对称的转动连接在两夹头座(2)上。
3.如权利要求1所述的用于机械手拆装集装箱锁的夹具，其特征在于：所述锁头扭转机构包括扭头(5)、扭头转轴(6)、轴承(7)、联轴器(8)、伺服电机(9)和连接板(17)，所述夹爪机构和伺服电机(9)均安装在连接板(17)上，在连接板(17)上设有支架，扭头(5)安装在扭头转轴(6)上，扭头转轴(6)通过轴承(7)转动连接在支架上，扭头转轴(6)与联轴器(8)的一端固定，联轴器(8)的另一端与伺服电机(9)的输出轴固定。
4.如权利要求3所述的用于机械手拆装集装箱锁的夹具，其特征在于：所述防碰撞过载机构包括顶升气缸(10)、直线导轨(11)、滑块座(18)、导轨安装座(19)和基座，所述导轨安装座(19)与连接板(17)固定连接，直线导轨(11)与导轨安装座(19)固定连接，滑块座(18)和顶升气缸(10)固定连接在基座上，且滑块座(18)与直线导轨(11)滑动连接，顶升气缸(10)的气缸轴与连接板(17)固定连接。
5.如权利要求4所述的用于机械手拆装集装箱锁的夹具，其特征在于：所述顶升气缸(10)上设有电气比例阀(15)、电磁阀(16)和位置开关(22)。
6.如权利要求4所述的用于机械手拆装集装箱锁的夹具，其特征在于：所述基座上固定有外壳(23)，所述夹头(1)和扭头(5)伸于外壳(23)外，在外壳(23)的顶面以及侧面分别设有用于露出线激光测量仪(12)和激光测距传感器(13)的槽孔。
7.如权利要求4所述的用于机械手拆装集装箱锁的夹具，其特征在于：所述基座上固定有机械手安装法兰盘(14)。
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