CN116022431A - 一种吨袋自动取放机械手及取袋方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种吨袋自动取放机械手及取袋方法，包括框架、安装于框架上的理袋机构和夹爪机构，理袋机构用于将吨袋撑起；夹爪机构用于抓住撑起的吨袋，所述夹爪机构具有能够刺入吨袋的刀头，所述刀头的上端具有适于封堵吨袋表面刀头刺入部位的堵垫。本发明将理袋机构和夹爪机构共同安装在框架上，便于吊装搬运；同时利用理袋机构将不成型的吨袋撑起形成特定形状，使吨袋处于夹爪机构的夹持空间内，再利用刀头抓起吨袋，并通过刀头端部的堵垫避免刀头刺入部位有物料泄露，实现吨袋的自动取放，从而解决了传统的采用人工吊装存在安全隐患的问题，达到了安全高效的效果。

Description

一种吨袋自动取放机械手及取袋方法

技术领域

本发明涉及机械手技术领域，尤其涉及一种吨袋自动取放机械手及取袋方法。

背景技术

吨袋，又称柔性集装袋、集装袋、太空袋等，是一种中型散装容器，是集装单元器具的一种，配以起重机或叉车，就可以实现集装单元化运输。它便于装运大宗散装粉状物料，具有容积大，重量轻，便于装卸等特点，是一种常见的包装材料之一。它的特点是结构简单、自重轻、可以折叠、回空所占空间小、价格低廉。吨袋在运输危化品粉料进行开袋生产时，采用叉车或者行吊搬运，但是由于吨袋包装后形态的不规则性，无法通过吊钩直接钩住，通常需要人工进行吊装，工作效率较低，并且吊装过程中不免会接触到危化品粉料，影响安全，因此如何设计一款具有吨袋自动取放的机械手是目前需要解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术中吨袋需要人工完成吊装，吊装过程中不免会接触到危化品粉料，影响安全的技术问题，本发明提供了一种吨袋自动取放机械手及取袋方法来解决上述问题。

本发明提出一种吨袋自动取放机械手，包括框架、安装于框架上的理袋机构和夹爪机构，理袋机构用于将吨袋撑起；夹爪机构用于抓住撑起的吨袋，所述夹爪机构具有能够刺入吨袋的刀头，所述刀头的上端具有适于封堵吨袋表面刀头刺入部位的堵垫。

进一步的，所述理袋机构包括安装于框架上的限位组件和与限位组件连接的吸盘，所述吸盘用于吸附吨袋表面，所述限位组件能够使吸盘具有下极限位置和上极限位置。

进一步的，所述限位组件包括安装座、连接杆、限位板、上缓冲弹簧和下缓冲弹簧，所述安装座与框架固定连接，安装座具有供连接杆穿过的撑板，限位板和吸盘固定于连接杆的两端，上缓冲弹簧套接于连接杆上且两端连接撑板和限位板，下缓冲弹簧套接于连接杆上且两端连接吸盘和撑板。

进一步的，所述撑板上还固定有传感器固定板，所述传感器固定板上设有上限位位置传感器和下限位位置传感器，当所述限位板与上限位位置传感器正对时，限位板处于上极限位置；当所述限位板与下限位位置传感器正对时，限位板处于下极限位置。

进一步的，所述夹爪机构还包括与框架转动连接的旋转轴、驱动旋转轴旋转的驱动件和与旋转轴同步旋转的一个或者多个固定支架，所述刀头安装于固定支架的末端，所述驱动件与框架连接。

进一步的，所述驱动件为气缸，所述气缸的输出端转动连接有气缸连接板，所述气缸连接板与旋转轴固定连接。

进一步的，所述框架的两侧对称设有两个夹爪机构，框架的两侧还具有向下延伸的回收挡板，所述回收挡板位于刀头的下方。

进一步的，所述框架上还安装有阻尼器，所述旋转轴上固定有限位块，当刀头向下运动时，限位块能够旋转后与阻尼器的端部接触。

进一步的，所述框架为双层矩形框结构，框架的顶层适于连接吊机，理袋机构和夹爪机构安装于框架的下层。

本发明还提出一种取袋方法，该方法使用以上所述的吨袋自动取放机械手，包括以下几个步骤：

S1：初始准备；使用吊机将吨袋自动取放机械手移动到吨袋的上方。

S2：理袋；利用理袋机构将吨袋撑起，使吨袋位于夹爪机构的夹持空间内。

S3：抓取吨袋；启动夹爪机构，将刀头刺入吨袋，直至堵垫与吨袋表面接触。

S4：卸料；使用吊机将吨袋自动取放机械手以及被抓取的吨袋移动至生产区域，开袋卸料。

S5：废袋回收：使用吊机将吨袋自动取放机械手以及空的吨袋移动至废料回收区域，刀头缩回，理袋机构释放吨袋，空的吨袋下落。

本发明的有益效果是：

(1)本发明所述的吨袋自动取放机械手及取袋方法，将理袋机构和夹爪机构共同安装在框架上，便于吊装搬运；同时利用理袋机构将不成型的吨袋撑起形成特定形状，使吨袋处于夹爪机构的夹持空间内，再利用刀头抓起吨袋，并通过刀头端部的堵垫避免刀头刺入部位有物料泄露，实现吨袋的自动取放，从而解决了传统的采用人工吊装存在安全隐患的问题，达到了安全高效的效果。

(2)本发明所述的吨袋自动取放机械手及取袋方法，所述理袋机构采用吸盘吸附吨袋表面，并且吸盘可以上下运动，使吸盘与吨袋表面完全贴合，不会损坏吨袋表面，也可以将吨袋拉起成型。

(3)本发明所述的吨袋自动取放机械手及取袋方法，所述理袋机构通过两个位置传感器进行上下极限位置限制，运动准确性较高。

(4)本发明所述的吨袋自动取放机械手及取袋方法，所述框架上设置有回收挡板，当刀头释放吨袋时，吨袋可以被回收挡板挡住，使刀头与吨袋容易分离。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明所述的吨袋自动取放机械手与吨袋的位置关系图；

图2是本发明所述的吨袋自动取放机械手的主视图；

图3是图2的A-A向剖视图；

图4是图3的B-B向剖视图；

图5是本发明中理袋机构的立体图；

图6是本发明中理袋机构的剖视图。

图中，1、框架，2、理袋机构，201、吸盘，202、安装座，2021、撑板，203、连接杆，204、限位板，205、传感器固定板，206、上限位位置传感器，207、下限位位置传感器，208、上缓冲弹簧，209、下缓冲弹簧，210、导杆，3、夹爪机构，301、刀头，302、堵垫，303、旋转轴，304、驱动件，305、固定支架，306、轴承座，307、气缸连接板，308、气缸固定座，309、阻尼器，310、限位块，4、吨袋，5、回收挡板，6、加强筋，7、加强带。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1-图6所示，一种吨袋自动取放机械手，主要用于自动抓起存有物料的吨袋4，并在叉车或者吊车的运送下将吨袋4转移至生产区域，待卸料完毕后，本发明可以在叉车或者吊车的运送下进入废袋回收区域，并且自动释放空的吨袋4，整个过程无需人为参与，达到了安全高效的效果。

所述吨袋自动取放机械手包括框架1以及安装于框架1上的理袋机构2和夹爪机构3，框架1作为理袋机构2和夹爪机构3的安装基座，便于所述吨袋自动取放机械手的搬运，理袋机构2用于将吨袋4撑起，将不成型的吨袋4撑起形成特定形状，使吨袋4处于夹爪机构3的夹持区间内；夹爪机构3用于抓住撑起的吨袋4，夹爪机构3具有能够刺入吨袋4的刀头301，刀头301的上端具有适于封堵吨袋4表面刀头301刺入部位的堵垫302，避免吨袋4转场过程中，物料从刀头301刺入部位泄露。

对于质地较软的吨袋4，包装后为塌陷装，因此需要理袋机构2将吨袋4撑起，对于质地较硬的吨袋4，由于本发明采用刀头301刺入吨袋4的方式抓取吨袋4，若不通过理袋机构2将吨袋4撑起定型，刀头301刺入时，吨袋4可能会在刀头301作用下变形，导致刀头301不能完全刺入吨袋4，这样会造成转场过程中吨袋4掉落，另外由于堵垫302未到达吨袋4的刀头301刺入部位，不能达到封堵的效果，转场过程中会有物料泄露。如图1所示，吨袋4的上部具有两个加强带7，为了避免吨袋4被刺后破损，刺入部位需要位于两个加强带7之间，理袋机构2可以控制夹爪机构3的刺入部位，因此理袋机构2是必不可少的机构。

堵垫302位于刀头301的上端，不刺入吨袋4内部，堵垫302堵在吨袋4外表面实现对刀头301刺入部位的封堵，堵垫302的尺寸大于刀头301的尺寸，由于堵垫302处于吨袋4外部，当废袋回收时，刀头301可以直接缩回与吨袋4分离。

实施例一

一种吨袋自动取放机械手，包括框架1以及安装于框架1上的理袋机构2和夹爪机构3，理袋机构2用于将吨袋4撑起；夹爪机构3用于抓住撑起的吨袋4，夹爪机构3具有能够刺入吨袋4的刀头301，刀头301的上端具有适于封堵吨袋4表面刀头301刺入部位的堵垫302。如图1-图4所示，框架1为双层矩形框结构，框架1的顶层用于连接吊机，理袋机构2和夹爪机构3安装于框架1的下层。理袋机构2和夹爪机构3均可以设置一个或者多个，本实施例中的理袋机构2在框架1的底部矩形阵列布置有四个，夹爪机构3设置有两个，位于框架1的两侧，从两侧刺入吨袋4，理袋机构2则在两侧夹爪机构3之间的位置撑起吨袋4。

理袋机构2：

理袋机构2可以采用夹板或者夹爪之类的机构将吨袋4拉起，当吨袋4质地较软或者塌陷程度较大时，可能会无法找到夹取部位，为此本实施例优选采用吸盘201吸附吨袋4，具体的，理袋机构2包括安装于框架1上的限位组件和与限位组件连接的吸盘201，吸盘201用于吸附吨袋4表面，所述限位组件能够使吸盘201具有下极限位置和上极限位置。采用吸盘201吸附时，只要使理袋机构2处于吨袋4的正上方即可，将机械手下移使吸盘201压向吨袋4上表面吸附吨袋4，再将机械手上升拉起吨袋4上表面，从而将吨袋4撑起，吸盘201优选为针式吸盘，针式吸盘吸力大，而且针长可调，可以满足不同厚度吨袋4的吸取。所述限位组件用于在吸盘201处于下极限位置或者上极限位置时限位，可以通过物理接触限位也可以通过电学控制限位。

本发明的具体实施方式中，如图5和图6所示，所述限位组件包括安装座202、连接杆203、限位板204、上缓冲弹簧208和下缓冲弹簧209，安装座202与框架1固定连接，安装座202具有供连接杆203穿过的撑板2021，限位板204和吸盘201固定于连接杆203的两端，上缓冲弹簧208套接于连接杆203上且两端连接撑板2021和限位板204，下缓冲弹簧209套接于连接杆203上且两端连接吸盘201和撑板2021。当吸盘201向下接触到吨袋4表面时，机械手继续下移，吸盘201受到吨袋4的挤压，吸盘201、连接杆203和限位板204共同相对安装座202上移，从而使位于吸盘201和撑板2021之间的下缓冲弹簧209收缩，位于撑板2021和限位板204之间的上缓冲弹簧208拉伸，当弹性力达到指定值时，机械手停止下移，反之，当机械手上升将吨袋4撑起时，吸盘201、连接杆203和限位板204共同相对安装座202下移，从而使位于吸盘201和撑板2021之间的下缓冲弹簧209拉伸，位于撑板2021和限位板204之间的上缓冲弹簧208收缩，当弹性力达到指定值时，机械手停止上升，极限位置可以依靠机械手下压或者上升时检测到的阻力判断。作为优选的，限位板204上还连接有导杆210，导杆210与撑板2021滑动配合，可以为限位板204提供导向作用，保证连接杆203的直线运动。

夹爪机构3：

夹爪机构3主要实现刀头301的刺入和缩回动作，可以为直线运动，也可以为曲线运动，本实施例的夹爪机构3采用旋转运动，具体的，夹爪机构3还包括与框架1转动连接的旋转轴303、驱动旋转轴303旋转的驱动件304和与旋转轴303同步旋转的一个或者多个固定支架305，刀头301安装于固定支架305的末端，驱动件304与框架1连接。如图1、图3和图4所示，每个夹爪机构3上设有三个固定支架305和三个刀头301，固定支架305和刀头301呈直角布置，旋转轴303的两端转动安装在轴承座306内，轴承座306通过螺栓固定在框架1上。驱动件304可以为旋转电机，本实施例中的驱动件304为气缸，所述气缸的输出端转动连接有气缸连接板307，气缸连接板307与旋转轴303固定连接，如图3所示，框架1的中部固定有气缸固定座308，气缸的一端连接气缸固定座308，另一端与气缸连接板307转动连接，气缸连接板307相当于偏心轮，气缸与气缸连接板307的铰接点位于旋转轴303的上方，当所述气缸伸出时，气缸连接板307受到扭矩力旋转，从而使旋转轴303旋转，刀头301向下并向吨袋4方向作旋转运动，直至刺入吨袋4，反之，气缸的输出端缩回，旋转轴303反向旋转，刀头301向上并向外伸出吨袋4。

实施例二

在实施例一的基础上，撑板2021上还固定有传感器固定板205，传感器固定板205上设有上限位位置传感器206和下限位位置传感器207，当限位板204与上限位位置传感器206正对时，限位板204处于上极限位置；当限位板204与下限位位置传感器207正对时，限位板204处于下极限位置。上限位位置传感器206和下限位位置传感器207通过控制器与吊机的驱动设备电连接，上限位位置传感器206位于下限位位置传感器207的上方。

初始状态下，限位板204处于上限位位置传感器206和下限位位置传感器207之间，当吸盘201受到吨袋4挤压时，吸盘201和限位板204相对传感器固定板205向上运动，直至限位板204与上限位位置传感器206正对，此时上限位位置传感器206向控制器发送信号，控制器控制吊机停止下降，表示吸盘201已经完全吸取吨袋4；当吸盘201撑起吨袋4，受到吨袋4的拉力时，吸盘201和限位板204相对传感器固定板205向下运动，直至限位板204与下限位位置传感器207正对，此时下限位位置传感器207向控制器发送信号，控制器控制吊机停止上升，吸盘201已经完成撑起吨袋4，理袋工作完成。本实施例结构简单，采用的传感器价格低、控制精度高。

实施例三

在实施例一或者实施例二的基础上，框架1的两侧还具有向下延伸的回收挡板5，回收挡板5位于刀头301的下方。如图1和图4所示，回收挡板5为多个间隔布置的直角板件，直角板件与框架1之间通过加强筋6加强固定。刀头301可以穿过相邻直角板件之间的间隙到达吨袋4，当刀头301缩回时，回收挡板5可以挡住吨袋4，使刀头301与吨袋4更容易分离。

实施例四

在上述实施例的基础上，框架1上还安装有阻尼器309，旋转轴303上固定有限位块310，当刀头301向下运动时，限位块310能够旋转后与阻尼器309的端部接触。这样可以控制刀头301刺入吨袋4的深度，当限位块310与阻尼器309接触时，堵垫302正好堵在吨袋4的破口处。阻尼器309具有弹性，可以避免刚性碰撞造成的噪音、振动等问题。

实施例五

一种取袋方法，该方法使用以上所述的吨袋自动取放机械手，包括以下几个步骤：

S1：初始准备；使用吊机将吨袋自动取放机械手移动到吨袋4的上方。此时的吨袋4为装满物料的吨袋4，吨袋4处于物料堆放区域，所述吊机也可以改用叉车或者其他吊装设备。

S2：理袋；利用理袋机构2将吨袋4撑起，使吨袋4位于夹爪机构3的夹持空间内。

S3：抓取吨袋4；启动夹爪机构3，将刀头301刺入吨袋4，直至堵垫302与吨袋4表面接触。

S4：卸料；使用吊机将吨袋自动取放机械手以及被抓取的吨袋4移动至生产区域，开袋卸料，卸料完成后，吨袋4清空，机械手仍抓住吨袋4。

S5：废袋回收：使用吊机将吨袋自动取放机械手以及空的吨袋4移动至废料回收区域，刀头301缩回，理袋机构2释放吨袋4，空的吨袋4下落，完成废袋回收。

本发明的具体实施方式的完整工作原理：

使用时，所述机械手移动到吨袋4的上方，机械手下降，使得吸盘201与吨袋4的上袋面接触，而吸盘201受到吨袋4继续挤压，使得下缓冲弹簧209压缩，上缓冲弹簧208拉伸，此时上限位位置传感器206检测到限位板204的位移到位，机械手停止下降，针式吸盘针头伸出，实现对吨袋4上袋面的抓取；此后机械手带动吸盘201及吨袋4上袋面持续上移，使得下缓冲弹簧209拉伸，上缓冲弹簧208压缩，直到下限位位置传感器207检测到限位板204的位移到位，机械手停止上移，此为理袋过程。

理袋完成后，驱动件304的伸缩端伸长，驱动件304带着气缸连接板307和旋转轴303绕着轴承座306转动，此时旋转轴303通过固定支架305带着刀头301刺入吨袋4的两个加强带7中间位置，同时阻尼器309与限位块310接触，完成吨袋4的抓取，同时刀头301上端固定的堵垫302用于对吨袋4抓取时堵料，防止吨袋4抓取时出现漏料，此为抓起过程。

当抓取完成后，机械手继续上升并移动，将吨袋4提起并移动至开袋生产区域。

吨袋4开袋生产后，吨袋4中物料清空，机械手继续移动至废袋回收区域，此时吸盘201的针头缩回，吸盘201与吨袋4上袋面分离，驱动件304的伸缩端收缩，气缸连接板307带着旋转轴303翻转转动，同时旋转轴303通过固定支架305带着刀头301翻转转动，吨袋4被回收挡板5挡住，使得刀头301与吨袋4分离，吨袋4下落，完成废袋回收动作。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”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，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本说明书中，对所述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例中以合适的方式结合。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种吨袋自动取放机械手，其特征在于，包括：

框架(1)；

理袋机构(2)，安装于框架(1)上，用于将吨袋(4)撑起；

夹爪机构(3)，安装于框架(1)上，用于抓住撑起的吨袋(4)，所述夹爪机构(3)具有能够刺入吨袋(4)的刀头(301)，所述刀头(301)的上端具有适于封堵吨袋(4)表面刀头(301)刺入部位的堵垫(302)。

2.根据权利要求1所述的吨袋自动取放机械手，其特征在于：所述理袋机构(2)包括安装于框架(1)上的限位组件和与限位组件连接的吸盘(201)，所述吸盘(201)用于吸附吨袋(4)表面，所述限位组件能够使吸盘(201)具有下极限位置和上极限位置。

3.根据权利要求2所述的吨袋自动取放机械手，其特征在于：所述限位组件包括安装座(202)、连接杆(203)、限位板(204)、上缓冲弹簧(208)和下缓冲弹簧(209)，所述安装座(202)与框架(1)固定连接，安装座(202)具有供连接杆(203)穿过的撑板(2021)，限位板(204)和吸盘(201)固定于连接杆(203)的两端，上缓冲弹簧(208)套接于连接杆(203)上且两端连接撑板(2021)和限位板(204)，下缓冲弹簧(209)套接于连接杆(203)上且两端连接吸盘(201)和撑板(2021)。

4.根据权利要求3所述的吨袋自动取放机械手，其特征在于：所述撑板(2021)上还固定有传感器固定板(205)，所述传感器固定板(205)上设有上限位位置传感器(206)和下限位位置传感器(207)，当所述限位板(204)与上限位位置传感器(206)正对时，限位板(204)处于上极限位置；当所述限位板(204)与下限位位置传感器(207)正对时，限位板(204)处于下极限位置。

5.根据权利要求1所述的吨袋自动取放机械手，其特征在于：所述夹爪机构(3)还包括与框架(1)转动连接的旋转轴(303)、驱动旋转轴(303)旋转的驱动件(304)和与旋转轴(303)同步旋转的一个或者多个固定支架(305)，所述刀头(301)安装于固定支架(305)的末端，所述驱动件(304)与框架(1)连接。

6.根据权利要求5所述的吨袋自动取放机械手，其特征在于：所述驱动件(304)为气缸，所述气缸的输出端转动连接有气缸连接板(307)，所述气缸连接板(307)与旋转轴(303)固定连接。

7.根据权利要求1所述的吨袋自动取放机械手，其特征在于：所述框架(1)的两侧对称设有两个夹爪机构(3)，框架(1)的两侧还具有向下延伸的回收挡板(5)，所述回收挡板(5)位于刀头(301)的下方。

8.根据权利要求5所述的吨袋自动取放机械手，其特征在于：所述框架(1)上还安装有阻尼器(309)，所述旋转轴(303)上固定有限位块(310)，当刀头(301)向下运动时，限位块(310)能够旋转后与阻尼器(309)的端部接触。

9.根据权利要求1所述的吨袋自动取放机械手，其特征在于：所述框架(1)为双层矩形框结构，框架(1)的顶层适于连接吊机，理袋机构(2)和夹爪机构(3)安装于框架(1)的下层。

10.一种取袋方法，其特征在于，该方法使用权利要求1-9任一项所述的吨袋自动取放机械手，包括以下几个步骤：

S1：初始准备；使用吊机将吨袋自动取放机械手移动到吨袋(4)的上方；

S2：理袋；利用理袋机构(2)将吨袋(4)撑起，使吨袋(4)位于夹爪机构(3)的夹持空间内；

S3：抓取吨袋(4)；启动夹爪机构(3)，将刀头(301)刺入吨袋(4)，直至堵垫(302)与吨袋(4)表面接触；

S4：卸料；使用吊机将吨袋自动取放机械手以及被抓取的吨袋(4)移动至生产区域，开袋卸料；

S5：废袋回收：使用吊机将吨袋自动取放机械手以及空的吨袋(4)移动至废料回收区域，刀头(301)缩回，理袋机构(2)释放吨袋(4)，空的吨袋(4)下落。

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