CN207890456U - 一种低温环境使用的机械手托取机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种低温环境使用的机械手托取机构，机械手托取机构包括托取装置其驱动机构，其特点是：所述托取装置包括底板组件、中层板组件、顶板组件，中层板组件通过第一轴承与其下方的所述底板组件连接，顶板组件通过第二轴承与其下方的中层板组件连接。驱动机构包括电机驱动的齿轮、齿条、链轮及链条，中层板组件通过齿轮与齿条配合实现与底板组件的相对移动，顶板组件通过链轮和链条配合实现与中层板组件的相对移动。避免液压系统及材料因低温而造成性能改变进而导致托取机构无法正常工作的弊病，提高了可靠性。另外，使托取机构移动距离更远，取货范围更大。

Description

一种低温环境使用的机械手托取机构

技术领域

本实用新型属于机械手技术领域，涉及一种机械手托取机构，具体说是一种低温环境使用的机械手托取机构。

背景技术

现有的机械手可代替人在有害环境下从事繁重劳动，以实现生产的机械化和自动化。机械手有抓取和托取等多种形式，在超市、仓储、冷库环境下使用的机械手通常为托取机构，传统的托取机构采用液压和气压作为动力、采用皮带轮或单齿轮齿条作为动力传递装置。在低温环境下如冷库中，液压系统中流体的低温收缩、流体黏度变大会导致机构压力不稳定。另外，由于不同材料的热膨胀系数不同，低温条件下，气缸（液压缸）密封部位各部件之间的配合间隙变大而引起流体泄露，从而导致压力不足，使机械手无法正常工作。此外，低温下皮带表面变硬使得皮带与带轮之间的摩擦系数减小，影响了传动，皮带在低温下也容易变脆折断。采用单齿轮齿条传动方式，托盘伸出的行程长度较短。上述问题影响了现有机械手在低温环境下（如冷库中）的正常使用。

发明内容

本实用新型为解决现有技术存在的上述问题，提供一种低温环境使用的机械手托取机构，避免液压系统及材料因低温而造成性能改变进而导致托取机构无法正常工作的弊病；另外，使托取机构移动距离更远，取货范围更大。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种低温环境使用的机械手托取机构，所述机械手托取机构包括托取装置及其驱动机构，其特征在于，所述托取装置包括底板组件、中层板组件、顶板组件，所述的中层板组件通过第一轴承与其下方的所述底板组件连接，所述的顶板组件通过第二轴承与其下方的所述中层板组件连接；所述驱动机构包括电机驱动的齿轮、齿条、链轮及链条，所述中层板组件通过所述齿轮与齿条配合实现与底板组件的相对移动，所述顶板组件通过链轮和链条配合实现与中层板组件的相对移动。

对上述技术方案的改进：所述的底板组件包括：矩形底板、第一立板，在所述矩形底板宽度方向的两端各安装一与底板等长的所述第一立板，在所述第一立板上隔距安装所述第一轴承；所述的中层板组件包括：中层板、工字型导轨、连接板，在所述中层板宽度方向的两端各设置一条所述工字型导轨，所述工字型导轨的底部用所述连接板与所述中层板固定成一体，且使两条所述工字型导轨两外端间的尺寸小于或等于两块所述立板内侧的间距尺寸；所述的顶板组件包括：顶板、第二立板，在所述顶板宽度方向的两端底部各安装一与所述顶板等长的第二立板，在第二立板上隔距安装所述的第二轴承，且使两块所述第二立板之间所述第二轴承外侧之间的尺寸小于或等于所述中层板上两条所述工字型导轨的立面间距；将中层板组件安装到底板组件上，使第一轴承嵌入所述工字型导轨的外侧凹槽内；将顶板组件安装到中层板组件上，使第二轴承嵌入所述工字型导轨的内侧凹槽内，所述第一轴承及第二轴承均为螺栓型滚针轴承。

对上述技术方案的进一步改进：在所述的底板的中间沿长度方向开一长孔，在所述长孔的下方设置所述驱动机构，所述驱动机构中的齿轮包括两个从动齿轮和与两个所述从动齿轮啮合的主动齿轮，且使两个所述从动齿轮上部穿过所述底板上的长孔；所述驱动机构中的齿条设置在所述中层板的底部，所述齿条用齿条固定块固定在中层板底部中间位置，且使所述齿条与两个所述从动齿轮啮合，所述驱动机构采用伺服电机，所述主动齿轮设置在所述伺服电机的传动轴上。

对上述技术方案的进一步改进：在所述的中层板长度方向的两端各设置一链轮固定块，所述驱动机构中的链轮固定在对应的所述链轮固定块上，在所述底板长度方向的两端及所述顶板的底部长度方向的两端各设置一链条固定块，所述驱动机构中的链条的一端固定在所述顶板上的链条固定块上，所述链条的另一端固定在所述底板上的链条固定块上，且所述链条的中间绕在所述链轮上。

对上述技术方案的进一步改进：所述的托取装置中还包括传感器组件，所述的传感器组件包括接近传感器和接近传感器感应头，在所述底板上长度方向的两端和中间各固定一个所述接近传感器，在所述中层板的底部长度方向的两端和中间各固定一个所述接近传感器感应头，且使托取装置处于初始状态时，3个所述接近传感器感应头5.2分别正对相应位置上的3个所述接近传感器。

对上述技术方案的进一步改进：所述的从动齿轮为1模72齿齿轮，所述主动齿轮为1模40齿齿轮。

对上述技术方案的进一步改进：在两块所述第一立板的外侧各设置一导向板，所述导向板的长度略小于第一立板的长度，所述导向板上各安装一个漫反射光电传感器。

对上述技术方案的进一步改进：在所述顶板的两个宽度边上各设置一止挡条。

本实用新型与现有技术相比的优点和积极效果是：

1、本实用新型的机械手托取机构采用齿轮齿条和链轮链条传动方式，适合低温条件下运行，避免液压系统及材料因低温而造成性能改变进而导致托取机构无法正常工作的弊病，提高了可靠性。

2、本实用新型采用双从动齿轮代替单齿轮，使托取距离更长，取货范围更大。

3、本实用新型采用工字型导轨与螺栓型滚针轴承配合，保证了机构运行的流畅度，避免了机构卡死。

4、本实用新型采用传感器定位保护装置，在机械运行过程发生故障时停止动作从而起到保护作用，不致使货物坠落。

附图说明

图1是本实用新型一种低温环境使用的机械手托取机构的立体结构示意图；

图2是本实用新型一种低温环境使用的机械手托取机构的侧视结构示意图；

图3是本实用新型一种低温环境使用的机械手托取机构的底板组件的正视图；

图4是本实用新型一种低温环境使用的机械手托取机构的底板组件的侧视图；

图5是本实用新型一种低温环境使用的机械手托取机构的中层板组件的侧视图；

图6是本实用新型一种低温环境使用的机械手托取机构的顶板组件的侧视图；

图7是本实用新型一种低温环境使用的机械手托取机构的链轮链条传动结构示意图。

图中：1-底板组件、1.1-底板、1.2-第一立板、1.3-第一轴承（螺栓型滚针轴承）、1.4-导向板、2-中层板组件、2.1-中层板、2.2-链轮固定块、2.3-工字型导轨、2.4-连接板、2.5-齿条固定块、2.6-齿条、3-顶板组件、3.1-顶板、3.2-第二立板、3.3-第二轴承（螺栓型滚针轴承）、3.4-止挡条、4-驱动机构、4.1-从动齿轮（模72齿齿轮）、4.2-主动齿轮（模40齿齿轮）、4.3-链条、4.4-链轮、4.5-链条固定块、5-传感器组件、5.1-接近传感器、5.2-接近传感器感应头。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细描述：

参见图1-图7，本实用新型一种低温环境使用的机械手托取机构的实施例，所述机械手托取机构包括托取装置及其驱动机构4。所述托取装置包括底板组件1、中层板组件2、顶板组件3，中层板组件2通过第一轴承1.3与其下方的底板组件1连接；顶板组件3通过第二轴承3.3与其下方的所述中层板组件2连接。上述驱动机构4包括电机驱动的齿轮、齿条、链轮及链条，中层板组件2通过齿轮与齿条配合实现与底板组件1的相对移动，顶板组件3通过链轮和链条配合实现与中层板组件2的相对移动。

具体而言：上述的底板组件1包括矩形底板1.1、第一立板1.2，在矩形底板1.1宽度方向的两端各安装一与底板1.1等长的第一立板1.2，在第一立板1.2上隔距安装所述第一轴承1.3；中层板组件2包括中层板2.1、工字型导轨2.3及连接板2.4，在所述中层板2.1宽度方向的两端各设置一条工字型导轨2.3，工字型导轨2.3的底部用连接板2.4与中层板2.1固定成一体，且使两条工字型导轨2.3两外端间的尺寸小于或等于两块立板1.2内侧的间距尺寸。顶板组件3包括顶板3.1、第二立板3.2，在顶板3.1宽度方向的两端底部各安装一与顶板3.1等长的第二立板3.2，在第二立板3.2上隔距安装第二轴承3.3，且使两块第二立板3.2之间所述第二轴承3.3外侧之间的尺寸小于或等于所述中层板2.1上两条所述工字型导轨2.3的立面间距。将中层板组件2安装到底板组件1上，使第一轴承1.3嵌入所述工字型导轨2.3的外侧凹槽内；将顶板组件3安装到中层板组件2上，使第二轴承3.3嵌入所述工字型导轨2.3的内侧凹槽内。

进一步的，参见图2、3、4、5，上述第一轴承1.3及第二轴承3.3均为螺栓型滚针轴承，在所述的底板1.1的中间沿长度方向开一长孔，在所述长孔的下方设置驱动机构4，驱动机构4中的齿轮包括两个从动齿轮4.1和与两个所述从动齿轮4.1啮合的主动齿轮4.2，且使两个所述从动齿轮4.1上部穿过底板1.1上的长孔。驱动机构4中的齿条2.6设置在中层板2.1的底部，齿条2.6用齿条固定块2.5固定在中层板2.1底部中间位置，且使齿条2.6与两个所述从动齿轮4.1啮合，驱动机构4采用伺服电机，所述主动齿轮4.2设置在伺服电机的传动轴上。优选的，从动齿轮4.1为1模72齿齿轮，主动齿轮4.2为1模40齿齿轮。当伺服电机驱动主动齿轮4.2转动时，两个从动齿轮4.1带动齿条2.6移动，从而带动中层板2.1移动。如图3所示，当齿条2.6脱离一个从动齿轮4.1时还会与另外一个从动齿轮4.1保持啮合状态，托盘会继续向前运行，与单齿轮驱动相比增加了行程长度。

进一步的，参见图7，在中层板2.1长度方向的两端各设置一链轮固定块2.2，驱动机构4中的链轮4.4固定在对应的所述链轮固定块2.2上，在底板1.1长度方向的两端及顶板3.1的底部长度方向的两端各设置一链条固定块4.5，驱动机构4中的链条4.3的一端固定在顶板3.1上的链条固定块4.4上，链条4.3的另一端固定在底板1.1上的链条固定块4.4上，且链条4.3的中间绕在链轮4.4上。这使得中层板2.1的位移通过链条4.3传动施加给顶板3.1，三层板通过工字型导轨2.3及螺栓型滚针轴承实现相对滑移。

进一步的，参见图7，上述托取装置中还包括传感器组件5，传感器组件5包括接近传感器5.1和接近传感器感应头5.2，在底板1.1上长度方向的两端和中间各固定一个接近传感器5.1，在中层板2.1的底部长度方向的两端和中间各固定一个接近传感器感应头5.2，且使托取装置处于初始状态时，3个接近传感器感应头5.2分别正对相应位置上的3个接近传感器5.1。根据3个接近传感器5.1的通断状态来判断托取机构是否移动到位将货物完全托取。

进一步的，在两块第一立板1.2的外侧各设置一导向板1.4，导向板1.4的长度略小于第一立板1.2的长度。存取货物时导向板1.4起到一定导向作用，使得托取的货物位于托取装置的正中位置，提高机械手存取精度。在两块导向板1.4上各安装一个漫反射光电传感器，这样，只有当两个漫反射光电传感器同时导通时才确认为货物已被送至正确位置，控制器才会继续发出运动指令，否则认为托取不到位而报警。

在顶板3.1的两个宽度边上各设置一止挡条3.4。在顶板3.1的两个宽度边上各设置一止挡条3.4，避免货物滑落。

如图6所示，将中层板组件2安装到底板组件1上，使第一轴承1.3（螺栓型滚针轴承）嵌入工字型导轨2.3的外侧凹槽内；将顶板组件3安装到中层板组件2上，使第二轴承3.3（螺栓型滚针轴承）嵌入工字型导轨2.3的内侧凹槽内。当这两层板移动时，第一轴承1.3和第二轴承3.3在工字型导轨2.3内滚动，对中层板2.1和顶板3.1起到支撑作用，减小了移动时的摩擦阻力。为防止机构卡死，在工字型导轨2.3的凹槽上下面与立面连接处各设置有一个33°的斜面，如图5所示，这样螺栓型滚针轴承在其内部滚动时起到导向作用，只有螺栓型滚针轴承的滚动轮与工字型导轨2.3接触，保证了机构运行的流畅度。

在实际制作时，为节省取货空间，所述的底板1.1、中层板2.1和顶板3.1的厚度均不超过10mm，各部件之间用平机螺栓连接。所述机械手托取机构的全部零部件均采用同种铝材制作，由于相同材料的热膨胀系数相同，使得托取机构的各零部件之间配合间隙免受温度变化影响，确保托取机构在底温下正常工作。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本实用新型的实质范围内所作出的变化、改型、添加或替换，也属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种低温环境使用的机械手托取机构，所述机械手托取机构包括托取装置及其驱动机构，其特征在于，所述托取装置包括底板组件、中层板组件、顶板组件，所述的中层板组件通过第一轴承与其下方的所述底板组件连接，所述的顶板组件通过第二轴承与其下方的所述中层板组件连接；所述驱动机构包括电机驱动的齿轮、齿条、链轮及链条，所述中层板组件通过所述齿轮与齿条配合实现与底板组件的相对移动，所述顶板组件通过链轮和链条配合实现与中层板组件的相对移动。

2.按照权利要求1所述的低温环境使用的机械手托取机构，其特征在于，所述的底板组件包括：矩形底板、第一立板，在所述矩形底板宽度方向的两端各安装一与底板等长的所述第一立板，在所述第一立板上隔距安装所述第一轴承；所述的中层板组件包括：中层板、工字型导轨、连接板，在所述中层板宽度方向的两端各设置一条所述工字型导轨，所述工字型导轨的底部用所述连接板与所述中层板固定成一体，且使两条所述工字型导轨两外端间的尺寸小于或等于两块所述立板内侧的间距尺寸；所述的顶板组件包括：顶板、第二立板，在所述顶板宽度方向的两端底部各安装一与所述顶板等长的第二立板，在第二立板上隔距安装所述的第二轴承，且使两块所述第二立板之间所述第二轴承外侧之间的尺寸小于或等于所述中层板上两条所述工字型导轨的立面间距；将中层板组件安装到底板组件上，使第一轴承嵌入所述工字型导轨的外侧凹槽内；将顶板组件安装到中层板组件上，使第二轴承嵌入所述工字型导轨的内侧凹槽内，所述第一轴承及第二轴承均为螺栓型滚针轴承。

3.按照权利要求1或2所述的低温环境使用的机械手托取机构，其特征在于，在所述的底板的中间沿长度方向开一长孔，在所述长孔的下方设置所述驱动机构，所述驱动机构中的齿轮包括两个从动齿轮和与两个所述从动齿轮啮合的主动齿轮，且使两个所述从动齿轮上部穿过所述底板上的长孔；所述驱动机构中的齿条设置在所述中层板的底部，所述齿条用齿条固定块固定在中层板底部中间位置，且使所述齿条与两个所述从动齿轮啮合，所述驱动机构采用伺服电机，所述主动齿轮设置在所述伺服电机的传动轴上。

4.按照权利要求1或2所述的低温环境使用的机械手托取机构，其特征在于，在所述的中层板长度方向的两端各设置一链轮固定块，所述驱动机构中的链轮固定在对应的所述链轮固定块上，在所述底板长度方向的两端及所述顶板的底部长度方向的两端各设置一链条固定块，所述驱动机构中的链条的一端固定在所述顶板上的链条固定块上，所述链条的另一端固定在所述底板上的链条固定块上，且所述链条的中间绕在所述链轮上。

5.按照权利要求3所述的低温环境使用的机械手托取机构，其特征在于，在所述的中层板长度方向的两端各设置一链轮固定块，所述驱动机构中的链轮固定在对应的所述链轮固定块上，在所述底板长度方向的两端及所述顶板的底部长度方向的两端各设置一链条固定块，所述驱动机构中的链条的一端固定在所述顶板上的链条固定块上，所述链条的另一端固定在所述底板上的链条固定块上，且所述链条的中间绕在所述链轮上。

6.按照权利要求1或2所述的低温环境使用的机械手托取机构，其特征在于，所述的托取装置中还包括传感器组件，所述的传感器组件包括接近传感器和接近传感器感应头，在所述底板上长度方向的两端和中间各固定一个所述接近传感器，在所述中层板的底部长度方向的两端和中间各固定一个所述接近传感器感应头，且使托取装置处于初始状态时，3个所述接近传感器感应头5.2分别正对相应位置上的3个所述接近传感器。

7.按照权利要求5所述的低温环境使用的机械手托取机构，其特征在于，所述的托取装置中还包括传感器组件，所述的传感器组件包括接近传感器和接近传感器感应头，在所述底板上长度方向的两端和中间各固定一个所述接近传感器，在所述中层板的底部长度方向的两端和中间各固定一个所述接近传感器感应头，且使托取装置处于初始状态时，3个所述接近传感器感应头5.2分别正对相应位置上的3个所述接近传感器。

8.按照权利要求2所述的低温环境使用的机械手托取机构，其特征在于，在两块所述第一立板的外侧各设置一导向板，所述导向板的长度略小于第一立板的长度，所述导向板上各安装一个漫反射光电传感器。

9.按照权利要求2所述的低温环境使用的机械手托取机构，其特征在于，在所述顶板的两个宽度边上各设置一止挡条。

10.按照权利要求8所述的低温环境使用的机械手托取机构，其特征在于，在所述顶板的两个宽度边上各设置一止挡条。