CN116572278B - 防粘连的板材转运机械手 - Google Patents

Abstract

本发明涉及板材转运设备，尤其涉及防粘连的板材转运机械手，吸盘组件包括中间吸盘、边缘吸盘，所述边缘吸盘连接有升降驱动装置，所述边缘吸盘连接有称重传感器，所述机架上设置有与边缘吸盘对应的分片保护装置，所述分片保护装置包括分片头，所述分片头通过摆臂组件连接至分片驱动源，所述分片头在动作的过程中经过分片行程和保护行程，通过称重传感器判断是分片开口位置，然后相应的分片保护装置先动作，进行分片，无论分片成功与否，其余分片保护装置部分或者全部动作，进而进行托举保护，防止搬运过程中的掉落，尤其是，防止被粘连吊起的板材掉落。

Description

防粘连的板材转运机械手

技术领域

本发明涉及板材转运设备，尤其涉及防粘连的板材转运机械手。

背景技术

板材转运主要包括金属板材、玻璃板材、石板材、高分子板材、木板材的转运，其中木板材、高分子板材通常重量较轻，且对于安全系数要求较低，一般通过转运小车转运，并通过吊具甚至人工进行搬运，玻璃板材、石板材是易损件，通常使用吸盘机械手进行搬运，因玻璃板材和石板材通常具有较大的厚度，且刚度较大，通过吸盘机械手搬运比较方便，且通常在相邻两块板材之间放置垫块，避免两块板材直接接触，为保证通过吸盘机械手搬运的安全，一般通过两种方式，一种是根据板材参数选择吸盘种类、设置气压参数，另一种是增加保护装置，例如在机械手侧部安装机械爪，通过吸盘吊起后，机械爪动作在侧部夹紧保护，安全系数高，对于金属板材而言，因其良好的延展性，通常可以做到较大的长/宽厚比，且因用量较大，一般不在相邻两块板材之间放置垫块及其他分隔物，而是通过对板材的预处理实现，例如对板材进行退火处理，能够较大程度的避免板材之间的黏连。

为更好的对金属板材进行分片搬运，尤其是使用量巨大的镀锌板或者不锈钢板进行搬运，本领域的技术人员通常使用吸盘机械手进行搬运，为防止长期堆放、污染等引起的粘连，本领域的技术人员研发出多种能够用于分片的机构，例如，设置多个吸附组件，通过多个吸附组件吸附板材，将多个吸附组件中的至少一部分吸附组件构造为可伸缩吸附组件，可伸缩吸附组件通过伸缩运动带动板材被吸附的部分发生形变，使得整张板材产生类似波浪状形变，减少最上层板材与堆叠板材之间的吸附力，实现最上层板材与堆叠板材的分离，或者，将待上料板材从一角处移动并抬升，使其与下方板材分离，或者通过振动的方式使两块板材分离，实现自动分离，再或者，增加值守人员，人工分离，理论分析发现，当镀锌板或者不锈钢板的温度降低时，利于通过上述的自动方式进行分离，实践过程中发现能耗较高，且冷板材表面聚集水珠，扩大黏连，通过新风系统使周围空气干燥，成本又进一步增加，不可取。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种能够实现分片且在搬运的过程中进行保护的防粘连的板材转运机械手。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种防粘连的板材转运机械手，包括用于连接至机械臂的机架，所述机架上设置与板材配合的吸盘组件，所述吸盘组件包括多个吸盘，多个吸盘的排布方式与板材形状相配合，所述吸盘组件包括中间吸盘、边缘吸盘，所述边缘吸盘连接有升降驱动装置，所述边缘吸盘连接有称重传感器，所述机架上设置有与边缘吸盘对应的分片保护装置，所述分片保护装置包括分片头，所述分片头通过摆臂组件连接至分片驱动源，所述分片头在动作的过程中经过分片行程和保护行程，

配置为，吸盘组件工作后边缘吸盘上升，称重传感器上传数据，当全部称重传感器数据合格，任一或者多个分片保护装置动作；当全部称重传感器数据不合格，任一或者多个分片保护装置动作；当至少一个称重传感器数据不合格，且至少一个称重传感器数据合格，称重传感器数据不合格的边缘吸盘对应的分片保护装置先动作。

进一步地，所述中间吸盘设置有高度调节装置。

进一步地，所述升降驱动装置包括升降架，所述边缘吸盘设置在升降架上，所述升降架连接有升降驱动源。

进一步地，所述边缘吸盘包括吸盘体，所述吸盘体连接有硬质通气管，所述机架上设置有向下的支撑套，所述硬质通气管上端插入支撑套内，所述支撑套下端设置有与硬质通气管相配合的下导向套，所述硬质通气管与支撑套内壁之间密封连接有活塞，所述支撑套内位于下导向套上方设置有上导向套，所述硬质通气管上端穿过上导向套连接有定位环，所述定位环与上导向套之间设置有缓冲弹簧，所述上导向套与活塞之间设置有限位弹簧。

进一步地，所述摆臂组件包括与机架连接的驱动摆臂、从动摆臂，所述从动摆臂的自由端铰接有延长摆臂，所述延长摆臂靠近从动摆臂的一端处与驱动摆臂铰接，所述驱动摆臂连接至分片驱动源，所述延长摆臂末端设置横向的分片头，设置为，分片头在动作的过程中自板材斜上方运动至板材下方。

进一步地，所述分片头包括转轴，所述转轴上设置有滚轮，所述滚轮的工作面设置有尼龙套。

本发明的有益效果在于：防粘连的板材转运机械手，吸盘组件包括中间吸盘、边缘吸盘，所述边缘吸盘连接有升降驱动装置，所述边缘吸盘连接有称重传感器，所述机架上设置有与边缘吸盘对应的分片保护装置，所述分片保护装置包括分片头，所述分片头通过摆臂组件连接至分片驱动源，所述分片头在动作的过程中经过分片行程和保护行程，通过称重传感器判断是分片开口位置，然后相应的分片保护装置先动作，进行分片，无论分片成功与否，其余分片保护装置部分或者全部动作，进而进行托举保护，防止搬运过程中的掉落，尤其是，防止被粘连吊起的板材掉落。

附图说明

图1为实施例1结构示意图；

图2为实施例1中间吸盘剖面示意图；

图3为实施例1边缘吸盘剖面示意图；

图4为实施例1分片保护装置结构示意图；

图5为实施例1分片头动作原理示意图；

图6为实施例2边缘吸盘结构示意图；

图7为实施例3分片保护装置结构示意图；

图8为实施例3分片头动作原理示意图。

图9为实施例3上导轨与下导轨形状设计示意图；

其中：1、连接座；101、横梁；102、定位梁；2、中间吸盘；201、气接头；202、支撑管；203、连接套；204、吸盘体；205、弹性膜；3、边缘吸盘；301、支撑套；302、硬质通气管；303、下导向套；304、活塞；305、限位弹簧；306、上导向套；307、缓冲弹簧；308、定位环；309、应变片；4、分片保护装置；401、气缸；402、驱动轴；403、传动杆；404、尼龙套；405、悬臂；406、从动摆臂；407、驱动摆臂；408、延长摆臂；409、转轴；501、悬吊架；502、悬吊杆；503、称重传感器；504、升降气缸；505、升降架；601、铰接座；602、长轴气缸；603、上导轨；604、上滑杆；605、连接架；606、下导轨；607、连接杆；608、下滑杆；609、延长杆；610、曲柄；611、阻挡块；612、过渡弧。

具体实施方式

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“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，可以是两个元件内部的连通。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。

下面将结合发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1-5所示，一种防粘连的板材转运机械手，以搬运矩形不锈钢薄板材的吸盘式机械手为例，矩形不锈钢薄板材主要用于冲裁，一般具有较大的长/宽厚比，使用量较大，包括用于连接至机械臂的机架，机架包括由型材或者角钢制成的两根横梁101，两根横梁之间通过定位梁102调平，进而得到稳定性较高的机架，机架上安装连接座1，进而连接至机械臂，机械臂为多轴机械臂，能够带动机架做平移、转动等动作实现转运。

机架上安装与板材配合的吸盘组件，吸盘组件包括多个吸盘，多个吸盘的排布方式与板材形状相配合，吸盘组件包括中间吸盘2、边缘吸盘3，具体的，中间吸盘由两个，对应矩形不锈钢薄板材中间位置的两侧，边缘吸盘有四个，对应矩形不锈钢薄板材的四个角，中间吸盘包括支撑管202，支撑管为硬质管，具有较好的抗变形能力，能够为中间吸盘的吸盘体传递足够的推力，在搬运的过程中提供稳定的支撑，中间吸盘连接高度调节装置，高度调节装置包括固定套装在支撑管外的连接套203，连接套加工外螺纹，进而与机架螺纹连接，能够进行高度调整，支撑管连接吸盘体204，吸盘体的下口处密封连接弹性膜205，弹性膜边缘与板材接触实现密封，保证抓取稳定性，边缘吸盘连接有升降驱动装置，具体的，升降驱动装置包括与吸盘体连通的硬质通气管302，硬质通气管由壁厚为4mm的不锈钢管裁切成型，做表面渗碳处理，提高表面耐磨性能，机架上安装有向下的支撑套301，支撑套上端安装气接头201，支撑套外固定套装有连接套，连接套加工外螺纹，进而与机架螺纹连接，能够进行高度调整，硬质通气管上端插入支撑套内，支撑套下端固定有与硬质通气管相配合的下导向套303，下导向套选用铜套，铜套高度为8-12mm，能够进行较好的导向，避免边缘吸盘晃动，硬质通气管与支撑套内壁之间密封连接有活塞，支撑套内位于下导向套上方固定有上导向套306，硬质通气管上端穿过上导向套连接有定位环308，定位环与上导向套之间安装有缓冲弹簧307，上导向套与活塞之间安装有限位弹簧305，通过选择缓冲弹簧与限位弹簧，达到的技术效果为，机架下降至预定位置，中间吸盘、边缘吸盘与板材接触，负压工作边缘吸盘的吸盘体先工作，将板材抓取，负压继续工作，带动活塞及硬质通气管上移，实现对边缘吸盘体的提升，限位弹簧被压缩，达到平衡时，边缘吸盘的吸盘体被提升至预定高度，支撑管、硬质通气管上均安装有称重传感器，具体选用应变片309式压力传感器，进而检测相应的吸盘受力。

机架上安装有与边缘吸盘对应的分片保护装置4，分片保护装置包括分片头，分片头通过摆臂组件连接至分片驱动源，分片头在动作的过程中经过分片行程和保护行程，在分片行程中，分片头推动粘连板材下落，促进分片，在保护行程末端，分片头移动至吸附板材下侧，具体为，摆臂组件包括横向的驱动轴402，驱动轴中间位置铰接气缸401，气缸即为分片驱动源，气缸能够推动驱动轴转动，驱动轴两端部通过万向连轴器连接传动杆403，传动杆末端连接驱动摆臂407，在机架上通过悬臂或者直接铰接有从动摆臂406，从动摆臂的自由端铰接有延长摆臂408，延长摆臂靠近从动摆臂的一端处与驱动摆臂铰接，延长摆臂末端安装横向的分片头，分片头包括转轴409，转轴上安装有滚轮，滚轮的工作面套装有尼龙套404，进而能够降低分片头对于板材的破坏，通过配置驱动摆臂与从动摆臂，能够改变延长摆臂末端的动作轨迹，分片头在动作的过程中自板材斜上方运动至板材下方，具体的，驱动摆臂通过悬臂与机架连接，驱动摆臂被驱动轴驱动摆动，进而带动延长摆臂摆动，在从动摆臂动作，进而使延长摆臂的转轴移动，延长摆臂末端移动轨迹为，先进入分片行程，斜向下移动，带动分片头插入吸附板材与粘连板材之间，继续向下移动推动粘连板下落，促进分片，至最低处后转入保护行程，延长摆臂末端斜向上移动，由于从动摆臂的作用，延长摆臂末端向上移动的速度增加，至靠近吸附板材时，保护行程结束，分片头位于靠近吸附板材的下方，对吸附板材形成二次保护，防止搬运过程中的掉落。

本实施例提供的防粘连的板材转运机械手，工作过程如下：

步骤一，抓取，机械臂带动机架移动至预定位置，中间吸盘、边缘吸盘与板材接触，负压工作边缘吸盘的吸盘体先工作，将板材抓取；

步骤二，初步分片，负压继续工作，带动活塞及硬质支撑管上移，实现对边缘吸盘体的提升，限位弹簧被压缩，达到平衡时，边缘吸盘的吸盘体被提升至预定高度，机架整体上移预定距离，该距离应满足，一，粘连板材掉落产生的影响较小，二，为分片保护装置动作提供空间，静置2-3s,对于板材维护较好的情况下，板材之间的粘连较弱，该步骤能够较稳定的实现分片；

步骤三，状态判断，执行步骤二后，称重传感器检测各边缘吸盘受力，当边缘吸盘受力大于预设值范围时，判断该位置存在粘连，实验发现，判断粘连情况一般分为三种，不粘连、一端粘连和两端粘连，单角不粘连的情况在整体表现上是吸附板材和粘连板材靠近甚至贴合，对于称重传感器的检测值影响较小，称重传感器检测值判断为粘连，而单角粘连情况在初步分片时已经自动脱离；

步骤四，分片保护，执行步骤三后，当判断为粘连或者两端粘连时，即当全部称重传感器数据合格或者全部称重传感器数据不合格，任一或者多个分片保护装置动作，主要实现保护功能，当至少一个称重传感器数据不合格，且至少一个称重传感器数据合格，通常为一端的两个称重传感器数据合格，另一端的两个称重传感器数据不合格，判断为一端粘连，称重传感器数据不合格的边缘吸盘对应的分片保护装置先动作，动作完成后，若称重传感器数据依然不合格，判断未能分片成功，另一组分片保护装置动作，防止粘连板材在搬运的过程中掉落，若称重传感器数据全部合格，另一组分片保护装置动作或者不动作均可；

步骤五，辅助分片，经过步骤四后，对于存在称重传感器数据不合格的板材，搬运至分片台上方，分片台上安装向上的脱片吸盘，分片保护装置复位，粘连板材与脱片吸盘接触，通过脱片吸盘实现辅助分片，辅助分片后得到单片的吸附片材，搬运至输送平台，进行后续的处理，也可以直接将吸附板材和粘连移动至暂存箱处全部脱离，不进行辅助分片。

实施例2

如图6所示，一种防粘连的板材转运机械手，与实施例1不同的是，升降驱动装置包括升降架505，边缘吸盘安装在升降架上，升降架连接有升降驱动源，升降驱动源选用升降气缸504，具体为，升降架通过升降气缸与机架连接，升降架上通过悬吊杆502连接悬吊架501，边缘吸盘安装在悬吊架上，在悬吊杆上安装称重传感器503，称重传感器串联在悬吊杆上，边缘吸盘吸附板材后，升降气缸动作，带动升降架及边缘吸盘整体上移，与实施例1相比，工作稳定性增加，缺点在于结构复杂。

实施例3

如图7-9所示，一种防粘连的板材转运机械手，与实施例1-2不同的是，摆臂组件包括固定在机架上的上导轨603，上导轨通过连接杆607连接下导轨606，在上导轨和下导轨之间安装连接架605，连接架上端固定有与上导轨相配合的上滑杆604，连接架下端固定有与下导轨相配合的下滑杆608，其中上导轨的长度值低于下导轨的长度值，下导轨为弧形导轨，弧形开口向上，进而使连接架在沿上导轨、下导轨移动的过程中摆动，连接架铰接有长轴气缸602，长轴气缸通过铰接座601与机架铰接，长轴气缸进而能够随连接架的摆动而摆动，在下滑杆的端部固定有延长杆609，延长杆末端安装曲柄610，曲柄上安装分片头，通过延长杆及曲柄，能够避免分片头与边缘吸盘干涉，同时能够使分片头的初始位置位于板材端部的斜上方，与实施例1-2相比，优点在于分片头能够沿板材的长度方向移动，且具有较大的行程，为更好的控制分片头的移动轨迹，对上导轨及下导轨做形状设计，包括，为更好的实现摆动换向，在上导轨上安装阻挡块611，在下导轨上相应位置加工过渡弧612，连接架移动至阻挡块处时，上滑杆被阻挡，下滑杆沿过渡弧摆动，进而实现换向，还包括，为控制保护行程的上升速度，上导轨及下导轨末端斜向上。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种防粘连的板材转运机械手，包括用于连接至机械臂的机架，所述机架上设置与板材配合的吸盘组件，所述吸盘组件包括多个吸盘，多个吸盘的排布方式与板材形状相配合，其特征在于，所述吸盘组件包括中间吸盘、边缘吸盘，所述边缘吸盘连接有升降驱动装置，所述边缘吸盘连接有称重传感器，所述机架上设置有与边缘吸盘对应的分片保护装置，所述分片保护装置包括分片头，所述分片头通过摆臂组件连接至分片驱动源，所述分片头在动作的过程中经过分片行程和保护行程，配置为，吸盘组件工作后边缘吸盘上升，称重传感器上传数据，当全部称重传感器数据合格，任一或者多个分片保护装置动作；当全部称重传感器数据不合格，任一或者多个分片保护装置动作；当至少一个称重传感器数据不合格，且至少一个称重传感器数据合格，称重传感器数据不合格的边缘吸盘对应的分片保护装置先动作，

所述摆臂组件包括与机架连接的驱动摆臂、从动摆臂，所述从动摆臂的自由端铰接有延长摆臂，所述延长摆臂靠近从动摆臂的一端处与驱动摆臂铰接，所述驱动摆臂连接至分片驱动源，所述延长摆臂末端设置横向的分片头，设置为，分片头在动作的过程中自板材斜上方运动至板材下方。

2.根据权利要求1所述的防粘连的板材转运机械手，其特征在于，所述中间吸盘设置有高度调节装置。

3.根据权利要求1所述的防粘连的板材转运机械手，其特征在于，所述升降驱动装置包括升降架，所述边缘吸盘设置在升降架上，所述升降架连接有升降驱动源。

4.根据权利要求1所述的防粘连的板材转运机械手，其特征在于，所述边缘吸盘包括吸盘体，所述吸盘体连接有硬质通气管，所述机架上设置有向下的支撑套，所述硬质通气管上端插入支撑套内，所述支撑套下端设置有与硬质通气管相配合的下导向套，所述硬质通气管与支撑套内壁之间密封连接有活塞，所述支撑套内位于下导向套上方设置有上导向套，所述硬质通气管上端穿过上导向套连接有定位环，所述定位环与上导向套之间设置有缓冲弹簧，所述上导向套与活塞之间设置有限位弹簧。

5.根据权利要求1所述的防粘连的板材转运机械手，其特征在于，所述分片头包括转轴，所述转轴上设置有滚轮，所述滚轮的工作面设置有尼龙套。