CN207129681U - 采用连杆机构既可伸展又可开合的码垛机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型专利采用连杆机构既可伸展又可开合的码垛机械手，由气缸驱动的增力机构夹持周转箱的手掌，以及双导杆薄气缸的导杆承载、厚连杆伸展为水平状态从而提升周转箱的手指组成。本实用新型专利机械手除了水平或垂直地夹持瓦楞纸箱、塑料周转箱的功能之外，又可以借助两侧长把手、采用非夹持方式水平或垂直地提升塑料周转箱；尤其是伸展方式垂直提升时码垛机械手不需要箱体外侧作用空间，可以保持箱体四个侧面同时无缝隙地贴紧其他箱体。本实用新型专利具有空间利用率高、安全性高、能耗低等优点，属于运输包装、物流输送装备和机器人领域。

Description

采用连杆机构既可伸展又可开合的码垛机械手

技术领域

本实用新型采用连杆机构既可伸展又可开合的码垛机械手，由气缸驱动的增力机构夹持周转箱的手掌，以及双导杆薄气缸的导杆承载、厚连杆伸展为水平状态从而提升周转箱的手指组成。本实用新型机械手除了水平或垂直地夹持瓦楞纸箱、塑料周转箱的功能之外，又可以借助两侧长把手、采用非夹持方式水平或垂直地提升塑料周转箱；尤其是伸展方式垂直提升时码垛机械手不需要箱体外侧作用空间，可以保持箱体四个侧面同时无缝隙地贴紧其他箱体。本实用新型具有空间利用率高、安全性高、能耗低等优点，属于运输包装、物流输送装备和机器人领域。

背景技术

集装箱改变世界，客户需要“门到门”货物运输服务，集装箱为海陆空联运的无缝衔接提供了坚实基础，集装箱是现代物流的基石。集装箱运输在我国国际、国内贸易中的占比分别超过60％和20％。尽管自重几吨的集装箱在运输过程中消耗了大量能源，但集装箱的装卸运输效率、安全性、仓储性和标准化等优点，反而降低了运输成本。

运输包装，又称外包装，以瓦楞纸箱为主，是为了尽可能降低运输流通过程中对产品造成的损坏，保障产品安全，方便储运装卸，加快交接点验为主要目的包装。运输包装不是影响产品的品质性能和销售包装装潢的内包装(如纸盒、塑料袋、玻璃瓶、塑料瓶等)。电商配货后再包装的海量的小尺寸瓦楞纸箱、缓冲材料(隔震气泡膜、缓冲气囊)的用量剧增，是随电商模式而新产生的二次运输包装问题，是运输包装模式发生了巨大的变化。

目前，无论是企业内部的、还是企业外部的周转箱，都是整体的塑料面、塑料壳体的组合。随着市销产品个性定制、产品小批量化的发展势头不断壮大，为降低瓦楞纸箱想消耗，为实现货品从生产商、电商到消费者的快速物流，需要具有信息化功能的周转箱。国内各大电商中，有部分公司仅仅在小件货品完成外包装后，将小瓦楞纸箱和塑料包装袋按照目的地装入塑料周转箱，便于运输与装卸，但这种周转箱没有带RFID电子标签。其他电商公司和快递公司是将外包装好的货物，按照目的地装入蛇皮袋。

专利申请(专利名：带双传感RFID和高强缓冲垫的斜插式金属盖底运转箱，申请号：CN201710095662.5)既结合了瓦楞纸箱的特性，又结合周转箱的特点；提出了采用垂直安装两个RFID模块的方式，增加读取可靠性和追踪定位精度；采用高强缓冲垫，将周转箱转变具有瓦楞纸箱的运输包装特性；采用箱体口部两侧采用铝合金型材，将RFID模块放置在铝合金型材内。关键是上述铝合金型材既可以作为手工搬运的长把手，又可以作为层叠空箱之间的支撑(不同于其他周转箱，空箱层叠时靠箱体斜侧面接触支撑，层叠的空箱分离难)。

发明内容

针对箱体两侧装配的铝型材或L形横截面长把手，通过铝型材或L形横截面长把手垂直方向开槽方式，给出了码垛机械手手指插入的空间；本实用新型码垛机械手除了水平或垂直地夹持瓦楞纸箱、塑料周转箱的功能之外，又可以借助两侧铝型材或L形横截面长把手、采用非夹持方式水平或垂直地提升塑料周转箱；尤其是伸展方式垂直提升时不需要箱体外侧作用空间，可以保持箱体四个侧面同时无缝隙地贴紧其他箱体。

本实用新型码垛机械手由气缸驱动的增力机构夹持周转箱的手掌，以及双导杆薄气缸的导杆承载、厚连杆伸展为水平状态从而提升周转箱的手指组成。其手指的Z形指板零件的侧面接触、提升周转箱，Z形指板零件的平面粘贴的橡胶垫接触、夹持周转箱。

本发明的主要解决方案是这样实现的：

如附图1-7所示，本实用新型采用连杆机构既可伸展又可开合的码垛机械手，由框架1、导轨支座2、直线轴承3、抗转矩直线导轨4、夹紧气缸5、U形铰链座6、大头连杆7、大耐磨垫圈8、大连杆9、铰链轴座10和手指部件11组成。其中，手指部件11由Z形指板 1a、双导杆薄气缸2a、并联双铰链支座3a、厚连杆4a、撑杆5a、弯撑杆6a、小耐磨垫圈7a、 L形铰链座8a、橡胶垫9a组成。

如附图1-7所示，本实用新型采用连杆机构既可伸展又可开合的码垛机械手中，中间镂空的框架1作为基础件、与机器人连接，两个导轨支座2安装在框架1上，夹紧气缸5 也安装在框架1上；抗转矩直线导轨4安装在两个导轨支座2上，抗转矩直线导轨4的两端铣出平面，两个导轨支座2上分别用螺钉压在平面上，以限制抗转矩直线导轨4转动；抗转矩直线导轨4穿过两个直线轴承3，使直线轴承3只能直线移动、不能转动；夹紧气缸5的活塞杆螺纹连接U形铰链座6、并用螺母锁紧，U形铰链座6同时与大头连杆7和大连杆9 铰链连接，在铰链连接位置，大连杆9在大头连杆7的中间，大头连杆7与U形铰链座6的上下接触处各有一个大耐磨垫圈8；如附图7所示，大头连杆7和大连杆9的另一端分别与铰链轴座10铰链连接，两个铰链轴座10上端各有一个紧固螺母，限制大头连杆7和大连杆 9轴向移动、且保证大头连杆7和大连杆9转动的轴向间隙，两个铰链轴座10各自固定在手指部件11的Z形指板1a零件上；两个直线轴承3上各自装有一个手指部件11，直线轴承3 与手指部件11的Z形指板1a零件靠螺钉紧固，两个手指部件11结构相同、对称安装。

如附图2-7所示，本实用新型采用连杆机构既可伸展又可开合的码垛机械手中，Z形指板1a内侧面上粘贴有缓冲的橡胶垫9a，双导杆薄气缸2a靠四个螺钉固定在Z形指板1a外侧面上，两导杆的行程终端均有两个并紧的限位螺母，双导杆薄气缸2a的两导杆和活塞杆均固定在气缸推板上；并联双铰链支座3a安装在气缸推板上，两个厚连杆4a的一端分别与并联双铰链支座3a各自铰链座铰链连接，两个厚连杆4a的另一端分别与撑杆5a、弯撑杆6a 铰链连接；撑杆5a、弯撑杆6a的另一端安装在同一个铰链支座上，L形铰链座8a和Z形指板1a构成这个铰链支座，在L形铰链座8a和Z形指板1a上的孔与这个铰链轴销两端过盈配合、共同支撑的这个铰链轴销；撑杆5a与L形铰链座8a之间、弯撑杆6a与Z形指板1a各有一个小耐磨垫圈7a。

本发明与已有技术相比具有以下优点：

①伸展机构手指垂直提升的安全性：如附图14-15所示，装满货物的周转箱上下层层码垛时，手指垂直伸进铝型材或L形横截面长把手中间槽内，整个手指横截面均在槽口的范围内，不会干涉到紧密靠紧的其他周转箱；靠双导杆薄气缸2a驱动，连杆机构中的两个厚连杆4a在活塞行程末端成水平状，起吊钩作用；机械手向上提升时，从铝型材或L形横截面长把手中间，水平状的两个厚连杆4a接触铝型材或L形横截面长把手下面，两导杆的行程终端有两个并紧的限位螺母，靠每个气缸的两导杆承受箱体重量；因此，提升过程中箱体没有受夹紧力，且双导杆薄气缸2a没有通压缩空气、不提供驱动力，机械手也不会从箱体上脱开，安全可靠；箱体之间可以紧靠，机械手不需要操作空间，装载时空间利用率高。

②增力机构手掌的节能性：如附图18-19所示，装满货物的周转箱上下层层码垛时，尤其是斜插的层叠空箱分离时，夹紧气缸5驱动连杆增力机构，夹紧气缸5的缸径小、驱动力小；且手指的Z形指板1a夹持在铝型材或L形横截面长把手的外侧垂直面上，对箱体的损伤小。

③手指水平提升的便捷性：如附图16-17所示，手指除了可以水平或垂直夹紧之外，机器人将机械手的手指水平地伸在铝型材或L形横截面长把手的下面，机械手内部没有运动，也不需要夹持驱动，就可以由机器人向上提升箱体，将箱体码垛或放置在货架上。

④气动连杆机构的敏捷性：不仅采用气动驱动反应迅速，而且通过连杆机构实现气缸行程短，从而保证码垛机械手操作的快捷特点。

附图说明：

图1为本实用新型既可伸展又可开合的码垛机械手的仰视图

图2为本实用新型既可伸展又可开合的码垛机械手的A-A剖主视图

图3为本实用新型既可伸展又可开合的码垛机械手的左视图

图4为本实用新型既可伸展又可开合的码垛机械手双导杆薄气缸活塞伸出的手指伸展状态图

图5为本实用新型既可伸展又可开合的码垛机械手的手指结构图

图6为本实用新型既可伸展又可开合的码垛机械手的B-B局部剖视图

图7为本实用新型既可伸展又可开合的码垛机械手的C-C局部剖视图

图8为本实用新型既可伸展又可开合的码垛机械手手指部件的弯撑杆零件结构图

图9为本实用新型既可伸展又可开合的码垛机械手的大头连杆零件结构图

图10为本实用新型既可伸展又可开合的码垛机械手的框架零件结构图

图11为本实用新型既可伸展又可开合的码垛机械手夹紧气缸活塞杆缩回的手指张开状态图

图12为本实用新型既可伸展又可开合的码垛机械手所抓持周转箱箱口结构的半剖主视图

图13为本实用新型既可伸展又可开合的码垛机械手所抓持周转箱箱口结构的俯视图

图14为本实用新型既可伸展又可开合的码垛机械手垂直提起装载货物的周转箱状态的主视图

图15为本实用新型既可伸展又可开合的码垛机械手垂直提起装载货物的周转箱状态的俯视图

图16为本实用新型既可伸展又可开合的码垛机械手水平提起装载货物的周转箱状态的主视图

图17为本实用新型既可伸展又可开合的码垛机械手水平提起装载货物的周转箱状态的俯视图

图18为本实用新型既可伸展又可开合的码垛机械手水平夹持层叠的空周转箱状态的主视图

图19为本实用新型既可伸展又可开合的码垛机械手水平夹持层叠的空周转箱状态的俯视图

具体实施方式：

下面为本发明的工作原理及工作过程：

如附图12-13所示，以专利申请(专利名：带双传感RFID和高强缓冲垫的斜插式金属盖底运转箱，申请号：CN201710095662.5)的结构为例，图12、13分别为本实用新型既可伸展又可开合的码垛机械手所抓持周转箱箱口结构的半剖主视图和俯视图，就此说明本实用新型的工作原理及工作过程：

如附图14-15所示，装满货物的周转箱上下层层码垛时，夹紧气缸5活塞杆处于伸出末端，本实用新型码垛机械手的手指垂直地伸进左右侧的铝型材或L形横截面长把手中间槽内，整个手指横截面均在槽口的范围内，不会干涉到紧密靠紧的其他周转箱；如附图3-4 所示，靠双导杆薄气缸2a驱动，连杆机构中的两个厚连杆4a在撑杆5a和弯撑杆6a的约束下，在活塞杆行程末端两个厚连杆4a向外成水平状，起吊钩作用；机器人带动机械手向上提升时，从铝型材或L形横截面长把手中间，水平状的两个厚连杆4a接触铝型材或L形横截面长把手的下面，进行上下码垛；两导杆的行程终端均有两个并紧的限位螺母，靠每个气缸的两导杆承受箱体重量，因此提升过程中箱体没有受夹紧力，且双导杆薄气缸2a没有通压缩空气、不提供驱动力；机械手手指部件11与箱体的相对位置不变，不会从箱体上脱开，安全可靠；机械手不需要操作空间，箱体之间可以紧靠，装载时空间利用率高。

如附图16-17所示，本实用新型采用连杆机构既可伸展又可开合的码垛机械手，在双导杆薄气缸2a活塞杆回缩到极限位置、夹紧气缸5活塞杆处于伸出极限位置时，机器人将机械手的手指部件11的Z形指板1a水平地伸在铝型材或L形横截面长把手的下面，机械手内部没有运动，也不需要夹持驱动，就可以由机器人向上提升箱体，将箱体码垛或放置在货架上。

本实用新型采用连杆机构既可伸展又可开合的码垛机械手，夹紧气缸5驱动连杆增力机构，夹紧气缸5的缸径小、驱动力小；装满货物的周转箱上下层层码垛时，尤其是在斜插的层叠空箱分离时，双导杆薄气缸2a活塞杆回缩到极限位置，夹紧气缸5活塞杆先回退到缸内，两个手指部件11处于最大开距，然后夹紧气缸5活塞杆伸出，两个手指部件11同时靠近运动，有两种接触状况：①如附图18-19所示，手指部件11的Z形指板1a由夹紧气缸5驱动，水平地夹紧箱体铝型材外侧垂直面或L形横截面长把手外侧垂直面；②如附图16-17 所示，手指部件11的Z形指板1a由夹紧气缸5驱动，垂直地夹紧铝型材槽口内的垂直面或 L形横截面长把手槽口内的垂直面。

以上描述是对本发明的解释，不是对本发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的基本构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.采用连杆机构既可伸展又可开合的码垛机械手，其特征是：中间镂空的框架(1)作为基础件、与机器人连接，两个导轨支座(2)安装在框架(1)上，夹紧气缸(5)也安装在框架(1)上；抗转矩直线导轨(4)安装在两个导轨支座(2)上，抗转矩直线导轨(4)的两端铣出平面，两个导轨支座(2)上分别用螺钉压在平面上，以限制抗转矩直线导轨(4)转动；抗转矩直线导轨(4)穿过两个直线轴承(3)，使直线轴承(3)只能直线移动、不能转动；夹紧气缸(5)的活塞杆螺纹连接U形铰链座(6)、并用螺母锁紧，U形铰链座(6)同时与大头连杆(7)和大连杆(9)铰链连接，在铰链连接位置，大连杆(9)在大头连杆(7)的中间，大头连杆(7)与U形铰链座(6)的上下接触处各有一个大耐磨垫圈(8)；大头连杆(7)和大连杆(9)的另一端分别与铰链轴座(10)铰链连接，两个铰链轴座(10)上端各有一个紧固螺母，限制大头连杆(7)和大连杆(9)轴向移动、且保证大头连杆(7)和大连杆(9)转动的轴向间隙，两个铰链轴座(10)各自固定在手指部件(11)的Z形指板(1a)零件上；两个直线轴承(3)上各自装有一个手指部件(11)，直线轴承(3)与手指部件(11)的Z形指板(1a)零件靠螺钉紧固，两个手指部件(11)结构相同、对称安装；

在手指部件(11)的结构中，Z形指板(1a)内侧面上粘贴有缓冲的橡胶垫(9a)，双导杆薄气缸(2a)靠四个螺钉固定在Z形指板(1a)外侧面上，两导杆的行程终端均有两个并紧的限位螺母，双导杆薄气缸(2a)的两导杆和活塞杆均固定在气缸推板上；并联双铰链支座(3a)安装在气缸推板上，两个厚连杆(4a)的一端分别与并联双铰链支座(3a)各自铰链座铰链连接，两个厚连杆(4a)的另一端分别与撑杆(5a)、弯撑杆(6a)铰链连接；撑杆(5a)、弯撑杆(6a)的另一端安装在同一个铰链支座上，L形铰链座(8a)和Z形指板(1a)构成这个铰链支座，在L形铰链座(8a)和Z形指板(1a)上的孔与这个铰链轴销两端过盈配合、共同支撑的这个铰链轴销；撑杆(5a)与L形铰链座(8a)之间、弯撑杆(6a)与Z形指板(1a)各有一个小耐磨垫圈(7a)。