CN114435967A - 一种能够以无摩擦方式卸下货物的码垛抓手 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人码垛领域，公开了一种能够以无摩擦方式卸下货物的码垛抓手，安装在机器人手臂末端，包括固定安装在机器人手臂上的连接框架、至少一个与连接框架横向滑动连接的码垛机构，以及驱动各码垛机构进行横向运动的横向驱动组件；所述码垛机构包括：货叉机构，包括沿纵向设置的货叉板、驱动货叉板进行纵向运动的货叉板驱动组件、设置在货叉板两端的滚轮、绕过货叉板两端滚轮且围绕货叉板设置的皮带、以及用于卡紧皮带的卡紧组件；货叉升降机构，能够带动货叉机构进行升降运动；物料压紧机构，包括与货叉机构固定连接的压紧驱动组件，以及由压紧驱动组件带动进行升降且位于货叉板之上的物料压板。

Description

一种能够以无摩擦方式卸下货物的码垛抓手

技术领域

本发明涉及机器人码垛领域，具体涉及一种能够以无摩擦方式卸下货物的码垛抓手。

背景技术

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。生产线上多采用机器人联合抓手完成产品的转移工作，且抽屉抓手下托板与物料之间为动摩擦，容易损伤物料。

现有技术中的抽屉抓手无法同时码垛多个货物，即使通过增加抓手数量的方式实现同时码放多个货物，也无法进行不同种货物的码放，因为不同种货物、高度不同，随着码垛的进行，码放平面不在同一个平面上，而且这种码放平面之间的高度差是随着码放的进行不断变化的，现有技术中的码垛抓手无法适应非平面码垛，更无法使用码放平面高度差的不断变化；另外不同种货物的宽度也是不同的，现有技术中码垛抓手无法适应码垛宽度的不断变化。由于多个抓手取货时位于同一个平面，而卸货时可能不位于同一个平面，需要抓手卸货前进行升降，现有技术中的抓手无法保证升降时始终对货物进行压紧，可能导致货物掉落。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种能够以无摩擦方式卸下货物的码垛抓手。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种能够以无摩擦方式卸下货物的码垛抓手，安装在机器人手臂末端，包括固定安装在机器人手臂上的连接框架、至少一个与连接框架横向滑动连接的码垛机构，以及驱动各码垛机构进行横向运动的横向驱动组件；所述码垛机构包括：

货叉机构，包括沿纵向设置的货叉板、驱动货叉板进行纵向运动的货叉板驱动组件、设置在货叉板两端的滚轮、绕过货叉板两端滚轮且围绕货叉板设置的皮带，以及用于卡紧皮带的卡紧组件；货物放置在货叉板上，通过卡紧组件卡紧皮带且通过货叉板驱动组件驱动货叉板进行纵向运动时，货物以及直接接触货物的皮带之间不发生相对运动；

货叉升降机构，能够带动货叉机构进行升降运动；

物料压紧机构，包括与货叉机构固定连接的压紧驱动组件，以及由压紧驱动组件带动进行升降且位于货叉板之上的物料压板。

进一步地，所述压紧驱动组件包括沿竖向设置且与货叉机构固定连接的物料压紧气缸；所述物料压紧气缸的移动端与物料压板固定连接。

进一步地，所述物料压紧机构包括竖向设置的导向杆；所述码垛机构包括安装框架、竖向开设在安装框架上的导向孔；所述导向杆设置在导向孔内，且两端分别与物料压紧气缸固定连接。

进一步地，货叉机构包括与货叉升降机构的移动端固定连接的货叉框架；所述货叉板驱动组件包括与货叉板固定连接且沿纵向设置的纵向齿条、与纵向齿条啮合的货叉板驱动齿轮、安装在货叉框架上且用于带动货叉板驱动齿轮转动的货叉板驱动电机。

进一步地，货叉机构包括与货叉升降机构的移动端固定连接的货叉框架；所述卡紧组件包括沿竖向固设在货叉框架上的卡紧气缸、以及与卡紧气缸的移动端固定连接的卡紧板；所述皮带位于卡紧气缸固定端与卡紧板之间；卡紧气缸的移动端缩回过程中存在一个位置：卡紧气缸移动端缩回至该位置时，卡紧板与皮带顶紧接触不产生滑动。

进一步地，所述码垛机构和横向驱动组件至少有两个；根据预设的货物宽度，横向驱动组件将各码垛机构横向驱动至对应的货物处；在放置货物时，如果各码垛机构对应的货物承载面不在一个平面上时，货叉升降机构带动货叉机构运动至对应货物承载面的高度处，且在货叉机构进行升降过程中物料压板始终压紧货物。

进一步地，所述码垛机构包括安装框架；所述横向驱动组件包括沿横向设置在连接框架上的横向齿条、与横向齿条啮合的移载齿轮、固设在安装框架上且带动移载齿轮转动的移载电机。

进一步地，包括横向固设在连接框架上的滑轨；所述码垛机构包括安装框架；所述安装框架与滑轨的移动副固定连接。

进一步地，所述码垛机构包括安装框架；所述货叉升降机构包括竖向设置且设置在安装框架上的丝杆、带动丝杆转动且与安装框架固定连接的货叉升降电机；丝杆的移动端与物料压紧机构、货叉机构固定连接。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果是：

本发明中的码垛抓手安装在机器人手臂末端，通过能够进行横向运动的码垛机构、能够进行升降和纵向伸缩的货叉板以及能够进行升降的物料压板搬运货物，货叉板上围绕有皮带，货物放置在货叉板上时与皮带直接接触，将货物卸下码垛时，通过卡紧组件卡紧皮带，货物与直接接触货物的皮带之间不发生相对运动，避免货叉机构与货物发生摩擦；物料压板能够在压紧驱动组件的带动下进行升降，转运获取时物料压板压紧在货物上，防止货物掉落。

因为本发明中的码垛机构具有多个，每个码垛机构上至少能够放置一个货物，码垛机构能够在横向驱动组件的带动下进行横向运动，可以根据货物的宽度移动相应的货物位置，货叉板伸出拿取货物；当各码垛机构上的货物需要放置在不同高度的平面上时，货叉升降机构能够带动货叉板升降到相应的高度，货叉板缩回，各货物被码垛到各承载面上；因为可以通过累加的方式计算出货物的码放高度，码垛机构能够运动至相应的高度，能够适应不同种货物混合码放过程中不断变化的高度差；另外，货物从拿取位置搬运至码垛位置时需要物料压板压紧货物，多个货物在拿取位置一般都处在一个平面上，如果各货物码垛位置不在一个平面上，则码垛时货叉机构需要在货叉升降机构的带动下进行升降，而本发明中的物料压紧机构与货叉机构固定连接，当货叉机构升降时，物料压紧机构也跟随升降，物料压紧机构无需调整物料压板的位置，也可以保证物料压板始终压紧货物，避免货叉机构升降时物料压板调整不及时导致的物料掉落。

附图说明

图1为本发明整体的结构示意图；

图2为本发明的侧视图；

图3为本发明整体的结构示意图；

图4为本发明货叉机构的结构示意图；

图5为本发明货叉机构的侧视图；

图6为本发明货物输送线的结构示意图；

图7为本发明货物输送线的侧视图；

图8为本发明货叉板缩回卸货时状态一、状态二的示意图；

图9为本发明将三个货物码放在不同水平面上的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一种优选实施方式作详细的说明。

如图1至5所示，本发明中的码垛抓手安装在机器人手臂末端，包括连接框架10、码垛机构、横向驱动组件20。

码垛机构包括安装框架30、货叉机构50、货叉升降机构40、物料压紧机构60。

码垛机构与连接框架10滑动连接；本实施例中，具体的实现结构为：滑轨11横向安装在连接框架10上，安装框架30与滑轨11的移动副固定连接，即码垛机构通过滑轨11实现与连接框架10的滑动。本发明的其他实施例中，也可以采用其他方式，例如，导向杆63与导向孔配合的方式。

横向驱动组件20的数量与码垛机构的数量相同，每个横向驱动组件20对应一个码垛机构。本实施例中，横向驱动组件20包括横向齿条22、移载齿轮23、移载电机21，横向齿条22沿横向安装在连接框架10上，移载齿轮23与横向齿条22啮合，移载电机21固设在安装框架30上且带动移载齿轮23转动。在本发明的其他实施例中，横向驱动组价也可以采用其他伺服机构，例如气缸驱动、电缸驱动、直线模组驱动、齿轮链条驱动等驱动方式。由于每个码垛机构对应一个横向驱动组件，各码垛机构之间可以独立运动，各码垛机构之间的间距无需相同，能够适应不同宽度货物1的同时装卸。

如图2所示，货叉升降机构40是码垛机构的一部分；本实施例中，货叉升降机构40包括丝杆42、货叉升降电机41；丝杆42竖向设置且与安装框架30转动连接，货叉升降电机41带动丝杆42转动且与安装框架30固定连接的；丝杆42转动时，丝杆42的移动端能够进行直线运动，丝杆42的移动端与物料压紧机构60的物料压紧气缸61、货叉机构50的货叉框架51固定连接。在本发明的其他实施例中，货叉升降机构40也可以采用其他伺服机构，例如气缸驱动、电缸驱动、直线模组驱动、齿轮链条驱动等驱动方式。图2中，丝杆以模组的形式进行了封装。

如图1至5，以及图9所示，物料压紧机构60是码垛机构的一部分；本实施例中，物料压紧机构60包括物料压紧气缸61、物料压板62；物料压紧气缸61沿竖向设置且与货叉机构50的货叉框架51固定连接，物料压紧气缸61的移动端与物料压板62固定连接；货架升降机构带动货叉机构50升降的同时，也会带动物料压紧气缸61进行升降，此时物料压板62相对物料压紧气缸61静止；物料压紧气缸61也可以带动物料压板62升降，此时物料压板62相对物料压紧气缸61是运动的。当各码垛机构上的货物需要放置在不同高度的平面上时，货叉升降机构40能够带动货叉板52升降到相应的高度，货叉板52缩回，各货物被码垛到各承载面上；另外，货物从拿取位置搬运至码垛位置时需要物料压板62压紧货物，多个货物在拿取位置一般都处在一个平面上，如果各货物码垛位置不在一个平面上，则码垛时货叉机构50需要在货叉升降机构40的带动下进行升降，而本发明中的物料压紧机构60与货叉机构50固定连接，当货叉机构50升降时，物料压紧机构60也跟随升降，物料压紧机构60无需调整物料压板62的位置，也可以保证物料压板62始终压紧货物，避免货叉机构50升降时物料压板62调整不及时导致的物料掉落；物料压紧机构60与货叉配合升降，保证货叉机构50上的货物在转移时、货叉机构50升降时均不会掉落，是本发明的主要创新点之一。物料压紧机构60还包括竖向设置的导向杆63；竖向开设在安装框架30上的导向孔，导向杆63设置在导向孔内，且两端分别与物料压紧气缸61固定连接；导向杆63与导向孔的配合，能够保证物料压紧机构60随货叉机构50升降时的结构稳定性。在本发明的其他实施例中，物料压紧机构60中的压紧驱动组件，除了采用压紧气缸，还可以采用采用其他伺服机构，例如电缸驱动、直线模组驱动、齿轮链条驱动等驱动方式。

货叉机构50是码垛机构的一部分；本实施例中，货叉机构50包括货叉框架51、货叉板52、货叉板驱动组件、滚轮56、皮带53、卡紧组件；货叉框架51与物料压紧气缸、丝杆的移动端固定连接，货叉板52沿纵向设置在货叉框架51内，货叉板驱动组件驱动货叉板52进行纵向运动，滚轮56设置在货叉板52两端，皮带53绕过货叉板52两端滚轮56且围绕货叉板52设置、卡紧组件用于卡紧皮带53；卸货码垛时，货物放置在货叉板52上，通过卡紧组件卡紧皮带53并通过货叉板驱动组件驱动货叉板52进行纵向运动(向着远离货物的一端缩回)，此时货物与直接接触货物的皮带53之间不发生相对运动，能够避免货物与皮带53之间发生摩擦，防止损坏货物。如图8所示，从状态一到状态二，货叉板52缩回，皮带53上的A点与货物上的A1点分离，皮带53上的B点与货物上的B1点仍接触，并没有发生相对移动，即货物1与直接接触的皮带53之间不会产生摩擦。

本实施例中，货叉板驱动组件包括与货叉板固定连接且沿纵向设置的纵向齿条542、与纵向齿条542啮合的货叉板驱动齿轮541、安装在货叉框架上且用于带动货叉板驱动齿轮541转动的货叉板驱动电机54。本发明其他实施方式中，也货叉板驱动组件也可采用其他伺服驱动方式，例如气缸驱动、电缸驱动、直线模组驱动、链条驱动等驱动方式。

本实施例中，卡紧组件包括沿竖向固设在货叉框架上的卡紧气缸55、以及与卡紧气缸55的移动端固定连接的卡紧板551；皮带53位于卡紧气缸55固定端与卡紧板551之间；卡紧气缸55的移动端缩回过程中存在一个位置：卡紧气缸55移动端缩回至该位置时，卡紧板551与皮带53顶紧接触不产生滑动。在本发明中的其他实施例中，卡紧组件也可以采用其他卡紧装置。

如图6、7所示，在本实施例中，本发明中的货叉板52由多个并排设置的货叉杆521组成，货叉杆521具有间隔，每个货叉杆521两端均安装有滚轮56，皮带53绕过两端的滚轮56包裹在货叉杆521上；与此对应，货物放置在货物输送线上；货物输送线包括滚筒输送线71、托举机构、对齐机构、阻挡板73；滚筒输送线71由并排设置的滚筒组成，滚筒之间具有空隙；托举机构包括竖向设置的托举气缸742，以及与托举气缸742的移动端固定连接且竖向设置的托举板741；托举板741位于两个滚筒的空隙之间；对齐机构包括对齐气缸721、与对齐气缸721的移动端固定连接的对齐板722，对齐气缸721的设置方向与滚筒输送线71的输送方向垂直；货物随着滚筒输送线71运动，被设置在滚筒输送线71末端的阻挡板73阻拦无法前进，对齐气缸721伸出并通过对齐板722推动货物对齐，托举气缸742伸出，多个并排设置的托举板741从滚筒的空隙之间向上伸出，将货物顶起；托举板741之间也具有空隙，货叉板52伸入货物底部时，货叉杆521伸入两个相邻托举板741之间的空隙之间，能够很方便的将货物托起，无需人工将货物搬运到码垛抓手上。货物输送线与码垛抓手共同构成货物输送码垛生产线。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种能够以无摩擦方式卸下货物的码垛抓手，安装在机器人手臂末端，其特征在于，包括固定安装在机器人手臂上的连接框架、至少一个与连接框架横向滑动连接的码垛机构，以及驱动各码垛机构进行横向运动的横向驱动组件；所述码垛机构包括：

货叉机构，包括沿纵向设置的货叉板、驱动货叉板进行纵向运动的货叉板驱动组件、设置在货叉板两端的滚轮、绕过货叉板两端滚轮且围绕货叉板设置的皮带，以及用于卡紧皮带的卡紧组件；货物放置在货叉板上，通过卡紧组件卡紧皮带且通过货叉板驱动组件驱动货叉板进行纵向运动时，货物以及直接接触货物的皮带之间不发生相对运动；

货叉升降机构，能够带动货叉机构进行升降运动；

物料压紧机构，包括与货叉机构固定连接的压紧驱动组件，以及由压紧驱动组件带动进行升降且位于货叉板之上的物料压板。

2.根据权利要求1所述能够以无摩擦方式卸下货物的码垛抓手，其特征在于：所述压紧驱动组件包括沿竖向设置且与货叉机构固定连接的物料压紧气缸；所述物料压紧气缸的移动端与物料压板固定连接。

3.根据权利要求2所述能够以无摩擦方式卸下货物的码垛抓手，其特征在于：所述物料压紧机构包括竖向设置的导向杆；所述码垛机构包括安装框架、竖向开设在安装框架上的导向孔；所述导向杆设置在导向孔内，且两端分别与物料压紧气缸固定连接。

4.根据权利要求1所述能够以无摩擦方式卸下货物的码垛抓手，其特征在于：货叉机构包括与货叉升降机构的移动端固定连接的货叉框架；所述货叉板驱动组件包括与货叉板固定连接且沿纵向设置的纵向齿条、与纵向齿条啮合的货叉板驱动齿轮、安装在货叉框架上且用于带动货叉板驱动齿轮转动的货叉板驱动电机。

5.根据权利要求1所述能够以无摩擦方式卸下货物的码垛抓手，其特征在于：货叉机构包括与货叉升降机构的移动端固定连接的货叉框架；所述卡紧组件包括沿竖向固设在货叉框架上的卡紧气缸、以及与卡紧气缸的移动端固定连接的卡紧板；所述皮带位于卡紧气缸固定端与卡紧板之间；卡紧气缸的移动端缩回过程中存在一个位置：卡紧气缸移动端缩回至该位置时，卡紧板与皮带顶紧接触不产生滑动。

6.根据权利要求1所述能够以无摩擦方式卸下货物的码垛抓手，其特征在于：所述码垛机构和横向驱动组件至少有两个；根据预设的货物宽度，横向驱动组件将各码垛机构横向驱动至对应的货物处；在放置货物时，如果各码垛机构对应的货物承载面不在一个平面上时，货叉升降机构带动货叉机构运动至对应货物承载面的高度处，且在货叉机构进行升降过程中物料压板始终压紧货物。

7.根据权利要求1所述能够以无摩擦方式卸下货物的码垛抓手，其特征在于：所述码垛机构包括安装框架；所述横向驱动组件包括沿横向设置在连接框架上的横向齿条、与横向齿条啮合的移载齿轮、固设在安装框架上且带动移载齿轮转动的移载电机。

8.根据权利要求1所述能够以无摩擦方式卸下货物的码垛抓手，其特征在于：包括横向固设在连接框架上的滑轨；所述码垛机构包括安装框架；所述安装框架与滑轨的移动副固定连接。

9.根据权利要求1所述能够以无摩擦方式卸下货物的码垛抓手，其特征在于：所述码垛机构包括安装框架；所述货叉升降机构包括竖向设置且设置在安装框架上的丝杆、带动丝杆转动且与安装框架固定连接的货叉升降电机；丝杆的移动端与物料压紧机构、货叉机构固定连接。

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