CN118108006A - 一种机械手取料装及料盘定位和夹取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种机械手取料装置及料盘定位和夹取方法，所述装置包括机械臂，以及固定位于所述机械臂末端的夹爪组件和存放物料的料盘组件；所述夹爪组件随着所述机械臂末端的运动，运动至所述料盘组件的上方，所述夹爪组件在空间上，能够在夹取力方向上自动对心定位，以及还能够与所述夹取力方向垂直的水平面上的横向和纵向上，进行定位和夹紧；所述料盘组件能够在空间竖直方向上可自适应弹性伸缩，在所述物料被夹取时，能够将所述物料与所述夹爪组件紧贴。通过本发明能够实现物料在手爪三个方向上的定位和夹紧。
Description
技术领域
本发明涉及机械手定位技术领域，具体为一种机械手取料装置及料盘定位和夹取方法。
背景技术
自动化生产涉及制造、装配、物流等方面，近年来应用广泛，现有主流的工作方式为：物料预先放置在料盘对应料槽中，机械臂按照人工示教点位运动至夹取点位，作为机械臂末端执行机构的对开式机械手爪具备开合功能，机械手爪由张开转为闭合夹取物料后继续运动至下一点位。但是机械手爪夹取物料过程中物料在机械手中仅有夹取力一个方向的定位，而物料在空间上具有六个自由度，尤其对于非中心对称物料，物料在机械手中位置不准确。
为了保证多次夹取中物料在机械手爪中位置一致性，对料盘在空间的定位精度、物料在料盘中的定位精度以及机械手爪相对物料的夹取位置精度要求都高。料盘空间位置发生微小变动、物料与料盘多次磨损后配合间隙变大等问题不可避免，导致机械手按照示教点去夹取物料时，物料位置相对于变动前的夹取位置有所变化，无法进行下一个精确点位的生产任务，此时需要重新进行人工示教。可见，研究一种应用于自动化生产过程中机械手爪夹取物料时物料相对手爪自动精确定位的方法和装置很有现实意义。
现有技术，专利公开号为CN108356845A的发明专利，一种可定位式机械手，包括机械臂和连接于所述机械臂上的吸盘，所述吸盘包括一吸板，所述吸板下表面设有多个吸点。所述吸板上还设有夹角定位块和斜角定位机构，所述夹角定位块固定于吸板下表面一角的位置，所述斜角定位机构相对于夹角定位块设于吸板下表面对角的位置，其包括一斜角压紧块和一推杆。所述吸板上表面固设有一推动气缸，所述推杆通过一连杆与推动气缸的活塞杆固定连接，所述推动气缸用于推动斜角压紧块朝向夹角定位块移动。当现有技术只适用于板状的物料，以及只能实现水平面上横向或纵向上的定位。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：解决现有的机械手爪夹取物料时，机械手中仅有夹取力一个方向的定位，当物料位置发生变化时，导致机械手按照示教点去夹取物料时，物料位置相对于变动前的夹取位置有所变化，无法进行下一个精确点位的生产任务的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种机械手取料装置，包括机械臂，以及固定位于所述机械臂末端的夹爪组件(100)和存放物料(300)的料盘组件(200)；所述夹爪组件(100)随着所述机械臂末端的运动，运动至所述料盘组件(200)的上方，所述夹爪组件(100)在空间上，能够在夹取力方向上自动对心定位，以及还能够与所述夹取力方向垂直的水平面上的横向和纵向上，进行定位和夹紧；所述料盘组件(200)能够在空间竖直方向上可自适应弹性伸缩，在所述物料(300)被夹取时，能够将所述物料(300)与所述夹爪组件(100)紧贴。
优点：在利用原有夹取力方向上的自动对心定位关系外，增加空间与夹取力方向垂直的另外两方向上的定位和夹紧。物料被夹取后，物料在空间竖直方向上可自适应上下弹性伸缩的料盘结构以及夹爪组件(100)两方向作用下自动紧贴机械手爪，实现机械手在夹取物料时，机械手在空间三个方向定位。
在本发明的一实施例，所述夹爪组件(100)包括机械手抓(110)、第一水平横向手抓(120)、第二水平横向手抓(130)和水平纵向手抓(140)；所述机械手抓(110)与所述机械臂末端连接，在所述机械手抓(110)上设置有具有开合动作的一对连接件(111)，所述第一水平横向手抓(120)和所述第二水平横向手抓(130)分别与一对所述连接件(111)连接；所述水平纵向手抓(140)与所述第二水平横向手抓(130)连接，且所述水平纵向手抓(140)的运动方向与所述第一水平横向手抓(120)和所述第二水平横向手抓(130)的运动方向垂直。
在本发明的一实施例，所述第一水平横向手抓(120)包括三者相互垂直的第一垂直固定面(121)、第一横向移动面(122)和第一贴合面(123)，且所述第一垂直固定面(121)、所述第一横向移动面(122)和所述第一贴合面(123)三者围合形成第一围合点；所述第一垂直固定面(121)与连接件(111)固接。
在本发明的一实施例，所述第二水平横向手抓(130)包括三者相互垂直的第二垂直固定面(131)、第二横向移动面(132)和第二贴合面(133)；且所述第二垂直固定面(131)、所述第二横向移动面(132)和所述第二贴合面(133)三者围合形成第二围合点；所述第二垂直固定面(131)与连接件(111)固接。
在本发明的一实施例，所述第一围合点和所述第二围合点呈对角设置；所述第一横向移动面(122)和所述第二横向移动面(132)横向相对设置；所述第一贴合面(123)和所述第二贴合面(133)纵向相对设置。
在本发明的一实施例，所述水平纵向手抓(140)与所述第二水平横向手抓(130)的第二贴合面(133)连接；所述水平纵向手抓(140)包括手抓导轴(141)、手抓压簧(142)和斜推块(143)；所述手抓导轴(141)一端穿过所述第二贴合面(133)后，所述手抓压簧(142)套设在所述手抓导轴(141)上，所述手抓导轴(141)再与所述斜推块(143)固接。
在本发明的一实施例，夹取物料(100)时，所述斜推块(143)伴随与所述物料(300)接触深度的增大，所述斜推块(143)被挤压向靠近所述第二贴合面(133)的方向移动。
在本发明的一实施例，所述料盘组件(200)包括固定料盘(210)、浮动料盘(220)、导轴(230)和压簧(240)；所述压簧(240)套设在所述导轴(230)上，所述固定料盘(210)和所述浮动料盘(220)分别与所述导轴(230)固接；所述浮动料盘(220)上设置多个料槽(221)，所述物料(300)位于所述料槽(221)内。
根据上述的机械手取料装置，本发明还提供一种机械手取料装置的料盘定位方法，包括以下步骤：第一水平横向手抓(120)和第二水平横向手抓(130)处于张开状态并随着所述机械臂运动至物料(300)的上方；所述机械臂下降至所述第一水平横向手抓(120)和所述第二水平横向手抓(130)接触到所述物料(300)的上表面，此时所述机械臂持续下降直至所述第一水平横向手抓(120)和所述第二水平横向手抓(130)下压所述物料(300)；浮动料盘(220)沿着导轴(230)向下运动，压簧(240)压缩在所述浮动料盘(220)与固定料盘(210)之中；
当所述机械臂受到压簧(240)向上的反作用力达到设定值时，所述物料(300)的上表面紧贴所述第一水平横向手抓(120)和所述第二水平横向手抓(130)的对应表面，完成所述物料(300)在所述第一水平横向手抓(120)和所述第二水平横向手抓(130)空间竖直方向上的定位，此时触发所述夹爪组件(100)夹取动作。
根据上述的机械手取料装置，本发明还提供一种机械手取料装置的夹取方法，包括以下步骤：
当所述夹爪组件(100)触发夹取动作后，第一水平横向手抓(120)和第二水平横向手抓(130)开始闭合；在闭合的过程中，所述第一水平横向手抓(120)和所述第二水平横向手抓(130)相向运动，直至水平纵向手抓(140)的斜推块(143)接触到所述物料(300)与所述第一水平横向手抓(120)和所述第二水平横向手抓(130)夹取方向处置的侧面；所述第一水平横向手抓(120)和所述第二水平横向手抓(130)继续闭合，所述斜推块(143)与所述物料(300)伴随接触深度的增大而相互挤压，所述斜推块(143)被挤压后退；同时，所述物料(300)在料槽(221)中滑动被挤压至所述第一水平横向手抓(120)中；
当所述第一水平横向手抓(120)和所述第二水平横向手抓(130)闭合方向上都接触到所述物料(300)且达到加持力设定时，所述夹爪组件(100)闭合动作结束，完成物料(300)在水平面上两方向上与所述第一水平横向手抓(120)、所述第二水平横向手抓(130)和所述水平纵向手抓(140)的定位；所述机械臂继续执行示教路径，以进行下一个物料(300)的夹取。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：能够应用于自动化生产过程中机械手爪夹取物料时物料在机械手空间三个方向自动定位及夹紧，可根据实际生产需求，灵活选择需要定位的物料方向。所述机械手抓精准取料，能够实现物料在手爪中的自动位置校正，上下浮动料盘组件的设计，保证了机械手爪在机械臂作用下运动至物料上方后可继续下降，向下压缩浮动料盘，待物料上表面与机械手爪无缝隙贴合，避免了在人工示教过程中，由于人眼视觉误差导致的机械手爪下降不到位，物料上表面与手爪之间有间隙，物料无法抵抗下一步生产动作中的下压力。第二水平横向手抓上安装微小的水平纵向手抓，在夹持取料过程中可自适应推动物料向第一水平横向手抓的第一贴合面靠紧。料槽形式可根据物料放置外形而定，不仅限于方形外形轮廓。本发明使用了模块化设计，具有安装灵活、维护简单、使用方便等特点。
附图说明
图1为本发明实施例的一种机械手取料装置示意图。
图2为本发明实施例的夹爪组件示意图。
图3为本发明实施例的料盘组件示意图。
图4和图5为本发明实施例的机械手取料装置夹取的物料示意图。
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解本发明技术方案，现结合说明书附图对本发明技术方案做进一步的说明。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参阅图1所示，本发明提供一种机械手取料装置，包括机械臂(图中未显示)、固定位于机械臂末端的夹爪组件100和存放物料300的料盘组件200。夹爪组件100随着机械臂末端的运动，运动至料盘组件200的上方，夹爪组件100在空间上，能够在夹取力方向上自动对心定位，以及还能够与夹取力方向垂直的水平面上的横向和纵向上，进行定位和夹紧。料盘组件200能够在空间竖直方向上可自适应弹性伸缩，在物料300被夹取时，能够将物料300与夹爪组件100紧贴。为了便于方向上理解，规定横向为X方向，纵向为Y轴方向，空间竖直方向为Z轴方向，夹取力方向垂直的水平面为XOY面。
请参阅图1和图2所示，在本发明的一实施例中，夹爪组件100包括机械手抓110、第一水平横向手抓120、第二水平横向手抓130和水平纵向手抓140。机械手抓110与机械臂末端连接，在机械手抓110上设置有具有开合动作的一对连接件111，第一水平横向手抓120和第二水平横向手抓130分别与一对连接件111连接。在机械手抓110上具有导向行程槽112，一对连接件111分别带动第一水平横向手抓120和第二水平横向手抓130在导向行程槽112上移动。其中，机械手抓110能够在夹取力方向上自动对心定位，具体的，机械手抓110为市场现有的对开式机械手爪，其内部动力源及传动形式不限。水平纵向手抓140与第二水平横向手抓130连接，且水平纵向手抓140的运动方向与第一水平横向手抓120和第二水平横向手抓130的运动方向垂直。
请参阅图1和图2所示，在本发明的一实施例中，第一水平横向手抓120包括三者相互垂直的第一垂直固定面121、第一横向移动面122和第一贴合面123，且第一垂直固定面121、第一横向移动面122和第一贴合面123三者围合形成第一围合点(图中未显示)。第一垂直固定面121与连接件111固接。第二水平横向手抓130包括三者相互垂直的第二垂直固定面131、第二横向移动面132和第二贴合面133，且第二垂直固定面131、第二横向移动面132和第二贴合面133三者围合形成第二围合点(图中未显示)。第二垂直固定面131与连接件111固接。第一围合点和第二围合点呈对角设置，第一横向移动面122和第二横向移动面132横向相对设置；第一贴合面123和第二贴合面133纵向相对设置。
请参阅图1和图2所示，在本发明的一实施例中，水平纵向手抓140与第二水平横向手抓130的第二贴合面133连接。水平纵向手抓140包括手抓导轴141、手抓压簧142和斜推块143。手抓导轴141一端穿过第二贴合面133后，手抓压簧142套设在手抓导轴141上，手抓导轴141再与斜推块143固接。夹取物料100时，斜推块143伴随与物料300接触深度的增大，斜推块143被挤压向靠近第二贴合面133的方向移动。其中，斜推块143的倾斜面144(见图4所示)位于靠近第一水平横向手抓120的一端。
请参阅图1和图3所示，在本发明的一实施例中，料盘组件200包括固定料盘210、浮动料盘220、导轴230和压簧240。压簧240套设在导轴230上，固定料盘210和浮动料盘220分别与导轴230固接，浮动料盘220上设置多个料槽221，物料300位于料槽221内。
请参阅图1至图5所示，本发明还提供一种机械手取料装置的料盘定位方法，包括以下步骤：
第一水平横向手抓120和第二水平横向手抓130处于张开状态并随着机械臂运动至物料300的上方。机械臂下降至第一水平横向手抓120和第二水平横向手抓130接触到物料300的上表面，此时机械臂持续下降直至第一水平横向手抓120和第二水平横向手抓130下压物料300。浮动料盘220沿着导轴230向下运动，压簧240压缩在浮动料盘220与固定料盘210之中。
当机械臂受到压簧240向上的反作用力达到设定值时，物料300的上表面紧贴第一水平横向手抓120和第二水平横向手抓130的对应表面，完成物料300在第一水平横向手抓120和第二水平横向手抓130空间竖直方向上的定位，此时触发夹爪组件100夹取动作。
请参阅图1至图5所示，本发明还提供一种机械手取料装置的夹取方法，包括以下步骤：
当夹爪组件100触发夹取动作后，第一水平横向手抓120和第二水平横向手抓130开始闭合。在闭合的过程中，第一水平横向手抓120和第二水平横向手抓130相向运动，直至水平纵向手抓140的斜推块143接触到物料300与第一水平横向手抓120和第二水平横向手抓130夹取方向处置的侧面。第一水平横向手抓120和第二水平横向手抓130继续闭合，斜推块143与物料300伴随接触深度的增大而相互挤压，斜推块143被挤压后退，即向第二贴合面133靠近。同时，物料300在料槽221中滑动被挤压至第一水平横向手抓120中。
当第一水平横向手抓120和第二水平横向手抓130闭合方向上都接触到物料300且达到加持力设定时，夹爪组件100闭合动作结束，完成物料300在水平面上两方向上与第一水平横向手抓120、第二水平横向手抓130和水平纵向手抓140的定位，即完成与夹取力方向垂直的水平面上的横向和纵向上的定位和夹紧。机械臂继续执行示教路径，以进行下一个物料300的夹取。
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。
以上所述实施例仅表示发明的实施方式，本发明的保护范围不仅局限于上述实施例，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明保护范围。
Claims (10)
1.一种机械手取料装置，包括机械臂，其特征在于，还包括固定位于所述机械臂末端的夹爪组件(100)和存放物料(300)的料盘组件(200)；所述夹爪组件(100)随着所述机械臂末端的运动，运动至所述料盘组件(200)的上方，所述夹爪组件(100)在空间上，能够在夹取力方向上自动对心定位，以及还能够与所述夹取力方向垂直的水平面上的横向和纵向上，进行定位和夹紧；所述料盘组件(200)能够在空间竖直方向上可自适应弹性伸缩，在所述物料(300)被夹取时，能够将所述物料(300)与所述夹爪组件(100)紧贴。
2.根据权利要求1所述的机械手取料装置，其特征在于，所述夹爪组件(100)包括机械手抓(110)、第一水平横向手抓(120)、第二水平横向手抓(130)和水平纵向手抓(140)；所述机械手抓(110)与所述机械臂末端连接，在所述机械手抓(110)上设置有具有开合动作的一对连接件(111)，所述第一水平横向手抓(120)和所述第二水平横向手抓(130)分别与一对所述连接件(111)连接；所述水平纵向手抓(140)与所述第二水平横向手抓(130)连接，且所述水平纵向手抓(140)的运动方向与所述第一水平横向手抓(120)和所述第二水平横向手抓(130)的运动方向垂直。
3.根据权利要求2所述的机械手取料装置，其特征在于，所述第一水平横向手抓(120)包括三者相互垂直的第一垂直固定面(121)、第一横向移动面(122)和第一贴合面(123)，且所述第一垂直固定面(121)、所述第一横向移动面(122)和所述第一贴合面(123)三者围合形成第一围合点；所述第一垂直固定面(121)与连接件(111)固接。
4.根据权利要求3所述的机械手取料装置，其特征在于，所述第二水平横向手抓(130)包括三者相互垂直的第二垂直固定面(131)、第二横向移动面(132)和第二贴合面(133)；且所述第二垂直固定面(131)、所述第二横向移动面(132)和所述第二贴合面(133)三者围合形成第二围合点；所述第二垂直固定面(131)与连接件(111)固接。
5.根据权利要求4所述的机械手取料装置，其特征在于，所述第一围合点和所述第二围合点呈对角设置；所述第一横向移动面(122)和所述第二横向移动面(132)横向相对设置；所述第一贴合面(123)和所述第二贴合面(133)纵向相对设置。
6.根据权利要求2所述的机械手取料装置，其特征在于，所述水平纵向手抓(140)与所述第二水平横向手抓(130)的第二贴合面(133)连接；所述水平纵向手抓(140)包括手抓导轴(141)、手抓压簧(142)和斜推块(143)；所述手抓导轴(141)一端穿过所述第二贴合面(133)后，所述手抓压簧(142)套设在所述手抓导轴(141)上，所述手抓导轴(141)再与所述斜推块(143)固接。
7.根据权利要求6所述的机械手取料装置，其特征在于，夹取物料(100)时，所述斜推块(143)伴随与所述物料(300)接触深度的增大，所述斜推块(143)被挤压向靠近所述第二贴合面(133)的方向移动。
8.根据权利要求2所述的机械手取料装置，其特征在于，所述料盘组件(200)包括固定料盘(210)、浮动料盘(220)、导轴(230)和压簧(240)；所述压簧(240)套设在所述导轴(230)上，所述固定料盘(210)和所述浮动料盘(220)分别与所述导轴(230)固接；所述浮动料盘(220)上设置多个料槽(221)，所述物料(300)位于所述料槽(221)内。
9.一种根据权利要求1-8任一所述机械手取料装置的料盘定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一水平横向手抓(120)和第二水平横向手抓(130)处于张开状态并随着所述机械臂运动至物料(300)的上方；所述机械臂下降至所述第一水平横向手抓(120)和所述第二水平横向手抓(130)接触到所述物料(300)的上表面，此时所述机械臂持续下降直至所述第一水平横向手抓(120)和所述第二水平横向手抓(130)下压所述物料(300)；浮动料盘(220)沿着导轴(230)向下运动，压簧(240)压缩在所述浮动料盘(220)与固定料盘(210)之中；
当所述机械臂受到压簧(240)向上的反作用力达到设定值时，所述物料(300)的上表面紧贴所述第一水平横向手抓(120)和所述第二水平横向手抓(130)的对应表面，完成所述物料(300)在所述第一水平横向手抓(120)和所述第二水平横向手抓(130)空间竖直方向上的定位，此时触发所述夹爪组件(100)夹取动作。
10.一种根据权利要求1-8任一所述机械手取料装置的夹取方法，其特征在于，包括以下步骤：
当所述夹爪组件(100)触发夹取动作后，第一水平横向手抓(120)和第二水平横向手抓(130)开始闭合；在闭合的过程中，所述第一水平横向手抓(120)和所述第二水平横向手抓(130)相向运动，直至水平纵向手抓(140)的斜推块(143)接触到所述物料(300)与所述第一水平横向手抓(120)和所述第二水平横向手抓(130)夹取方向处置的侧面；所述第一水平横向手抓(120)和所述第二水平横向手抓(130)继续闭合，所述斜推块(143)与所述物料(300)伴随接触深度的增大而相互挤压，所述斜推块(143)被挤压后退；同时，所述物料(300)在料槽(221)中滑动被挤压至所述第一水平横向手抓(120)中；
当所述第一水平横向手抓(120)和所述第二水平横向手抓(130)闭合方向上都接触到所述物料(300)且达到加持力设定时，所述夹爪组件(100)闭合动作结束，完成物料(300)在水平面上两方向上与所述第一水平横向手抓(120)、所述第二水平横向手抓(130)和所述水平纵向手抓(140)的定位；所述机械臂继续执行示教路径，以进行下一个物料(300)的夹取。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202410336927.6A CN118108006A (zh) | 2024-03-22 | 2024-03-22 | 一种机械手取料装及料盘定位和夹取方法 |
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| CN202410336927.6A CN118108006A (zh) | 2024-03-22 | 2024-03-22 | 一种机械手取料装及料盘定位和夹取方法 |
Publications (1)
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| CN118108006A true CN118108006A (zh) | 2024-05-31 |
Family
ID=91221123
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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2024
- 2024-03-22 CN CN202410336927.6A patent/CN118108006A/zh active Pending
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