CN210525131U - 一种抓取硬币箱的柔性机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种抓取硬币箱的柔性机械手，包括机架及设在机架下的吸盘，吸盘为海绵式，机架左侧面顶部后端轴接左托钩气缸，左托钩气缸伸缩端轴接“L”形左托钩，左托钩“L”形竖边顶端同时轴接在机架左侧面底部中央，机架右侧面顶部后端轴接右托钩气缸，右托钩气缸伸缩端轴接“L”形右托钩，右托钩“L”形竖边顶端同时轴接在机架右侧面底部中央，左托钩与所述右托钩的“L”形开口均朝向内侧并对称分布，左托钩气缸、右托钩气缸同时通过三位五通中封电磁阀与机器人电相连，吸盘与机架底面间连接缓冲杆，吸盘通过气管连接压力开关、真空发生器。本实用新型更高效，断电或断气时物料不会掉落，且具备检测吸盘压力及保护吸盘避免挤压的功能。

Description

一种抓取硬币箱的柔性机械手

技术领域

本实用新型涉及仓库用机械手臂领域，具体涉及一种抓取硬币箱的柔性机械手。

背景技术

随着自动化水平的提高，自动控制技术已广泛的运用于立体仓库领域中，满足了人们对速度、精度、高度、重复存取和搬运等方面的要求，使仓库整体效益和运行的应变能力有很大的提高。机械手在立体仓库货物存取和搬运过程中起关键作用，同时可编程控制器（PLC）以其功能强、可靠性高、使用灵活方便和易于编程等一系列的优点在工业控制中运用广泛。与其他类型的机械手相比，气动机械手具有结构简单、造价较低、维护方便、速度快等特点。

但是，现有技术中的机械手，在实际使用时，其可抓取的物料单元均较为单一，而不同物料存在尺寸不同、包装材料不同等差异，导致现有机械手无法满足不同规格物料的码放需求。给工作带来不便，且增加了机械手购买的成本。

我司申请的授权公告号为CN208070815U，专利名称为一种可抓取多种规格物料单元的柔性机械手的实用新型专利，提供了一种可抓取多种规格物料单元的柔性机械手，包括固定在电机支撑板上表面的步进电机，步进电机下端穿过电机支撑板连接纵向滚珠丝杆副，且可带动滚珠丝杆副转动，滚珠丝杆副下端连接升降夹紧机构，升降夹紧机构又包含与滚珠丝杆副固定连接的横向升降支撑板，升降支撑板下表面左右两侧均固定连接横向夹紧气缸，夹紧气缸端部连接垂直两侧夹板，两侧夹板外侧立面设置纵向钩子气缸，钩子气缸下端轴连接钩子，钩子和两侧夹板又有钩子转轴连接。电机支撑板下平面固定连接固定杆及导杆，固定杆及导杆下端固定连接吸盘支撑板，吸盘支撑板位于升降夹紧机构的平行下侧，且下表面连接吸盘，吸盘上端设置真空止回阀。该实用新型可抓取多种不同尺寸规格物料。

但是，该专利依然存在以下缺点：

1、机械手抓取货物的速度低，导致机器人工作效率低，机械手吸取包装箱时是吸盘首先通过步进电机、滚珠丝杆的下降而下降，吸盘接触到包装箱后吸取货物，然后步进电机带动滚珠丝杆回缩，待吸盘带着货物提升至一定高度后，两侧的钩子再向内伸出，托住货物。中间过程较多，限制了抓取速度；

2、存在机械手断电或断气时，被吸取的物料会掉落的危险，导致安全问题；

3、当吸盘气路气压不够时，容易导致吸盘吸不住钞箱，造成吸取过程中脱落，而现有机械手没有对吸盘压力的检测功能；

4、因机器人的3D相机在识别钞箱高度时存在识别误差，会造成机器人吸取钞箱时下降过多，造成吸盘下表面与钞箱上表面强行硬挤压，导致吸盘压坏。

发明内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种完成整个拆码垛所用时间更短，更高效，且能确保断电或断气时，被吸取的物料不会掉落的柔性机械手，同时，该机械手具备检测吸盘压力及保护吸盘避免挤压的功能。

本实用新型提供的一种抓取硬币箱的柔性机械手，包括顶部用于连接机器人法兰盘的机架及设置在所述机架下端的吸盘，其特征是，所述机架为中空的箱式结构，所述吸盘设置于箱式的所述机架的底面外侧，且所述吸盘为海绵式吸盘。

所述机架左侧面的顶部后端轴接有左托钩气缸，所述左托钩气缸的伸缩端朝下并轴接有左托钩，所述左托钩为“L”形，所述左托钩气缸的伸缩端与所述左托钩的“L”形竖边顶端后侧轴接，所述左托钩的“L”形竖边顶端同时轴接在所述机架左侧面的底部中央。

所述机架右侧面的顶部后端轴接有右托钩气缸，所述右托钩气缸的伸缩端朝下并轴接有右托钩，所述右托钩为“L”形，所述右托钩气缸的伸缩端与所述右托钩的“L”形竖边顶端后侧轴接，所述右托钩的“L”形竖边顶端同时轴接在所述机架右侧面的底部中央。

所述左托钩与所述右托钩的“L”形开口均朝向内侧，并呈对称结构分布。

所述左托钩气缸、右托钩气缸均气管连接有压缩空气，并同时通过三位五通中封电磁阀与机器人电性相连。

所述吸盘与所述机架的底面之间连接有缓冲杆。

所述吸盘通过气管连接有真空发生器，所述吸盘与所述真空发生器之间还设置有压力开关。

所述缓冲杆由中心杆、弹簧、外螺纹杆及螺母组成，其中所述中心杆的下端安装在所述吸盘上，所述弹簧的下端固定在所述中心杆的上端，所述弹簧的上端固定在所述外螺纹杆的下端，所述外螺纹杆安装在所述机架的底面上，并通过所述螺母固定锁紧在所述机架的底面上侧。

所述左托钩由左前托钩及左后托钩组成，所述右托钩由右前托钩及右后托钩组成，所述左前托钩和左后托钩之间、所述右前托钩和右后托钩之间，通过设置在“L”形竖边顶端及横边末端的连接轴连接。

所述左托钩气缸的伸缩端与所述左后托钩的“L”形竖边顶端后侧轴接，所述右托钩气缸的伸缩端与所述右后托钩的“L”形竖边顶端后侧轴接。

所述真空发生器设置在所述机架的正侧面上，所述三位五通中封电磁阀与所述压力开关固定在所述机架的底面上侧。

该机械手设备的原理为：先由海绵吸盘吸取物料（硬币箱），吸盘固定在机架上，当需要吸取物料时，托钩气缸缩回，带动托钩张开，然后机器人带动机械手去吸取物料，当海绵吸盘接触到物料上表面并吸住后，机器人带动机械手往上升起到一定高度，此时托钩气缸伸出，进而带动托钩往下托住物料底部，抓取动作完毕。

本实用新型可实现以下功能：

a)柔性机械手可以将17kg的硬币箱进行拆垛、码垛作业，实现库房的自动化出入库。

b)通过在机器人上安装3D相机，机械手能自动识别验证当前需要抓取的物料类别及位置，从而调用不同的码垛程序对当前的物料进行拆码垛。

c)不同的物料，包装尺寸不同。包装尺寸有3种。

d)在出库订单拣选时，不同类型的包装可以混码，提高了出库效率。

附图说明

图1为本实用新型的主示意图；

图2为本实用新型的侧面示意图；

图3 为本实用新型托钩打开后的主示意图；

图4 为本实用新型托钩打开后的侧面示意图；

图5 为本实用新型缓冲杆示意图。

附图标识：

1、机架；2、吸盘；3、左托钩气缸；4、左托钩；5、右托钩气缸；

6、右托钩；7、三位五通中封电磁阀；8、缓冲杆； 9、真空发生器；10、压力开关；

4-1、左前托钩；4-2、左后托钩；6-1、右前托钩；6-2、右后托钩；

8-1、中心杆；8-2、弹簧；8-3、外螺纹杆；8-4、螺母。

具体实施方式

如图1至图5所示，本实用新型提供了一种抓取硬币箱的柔性机械手，包括顶部用于连接机器人法兰盘的机架（1）及设置在所述机架（1）下端的吸盘（2），其特征是，所述机架（1）为中空的箱式结构，所述吸盘（2）设置于箱式的所述机架（1）的底面外侧，且所述吸盘（2）为海绵式吸盘。

所述机架（1）左侧面的顶部后端轴接有左托钩气缸（3），所述左托钩气缸（3）的伸缩端朝下并轴接有左托钩（4），所述左托钩（4）为“L”形，所述左托钩气缸（3）的伸缩端与所述左托钩（4）的“L”形竖边顶端后侧轴接，所述左托钩（4）的“L”形竖边顶端同时轴接在所述机架（1）左侧面的底部中央。

所述机架（1）右侧面的顶部后端轴接有右托钩气缸（5），所述右托钩气缸（5）的伸缩端朝下并轴接有右托钩（6），所述右托钩（6）为“L”形，所述右托钩气缸（5）的伸缩端与所述右托钩（6）的“L”形竖边顶端后侧轴接，所述右托钩（6）的“L”形竖边顶端同时轴接在所述机架（1）右侧面的底部中央。

所述左托钩（4）与所述右托钩（6）的“L”形开口均朝向内侧，并呈对称结构分布。

所述左托钩气缸（3）、右托钩气缸（5）均气管连接有压缩空气，并同时通过三位五通中封电磁阀（7）与机器人电性相连。

所述吸盘（2）与所述机架（1）的底面之间还连接有缓冲杆（8）。

所述吸盘（2）通过气管连接有真空发生器（9），所述吸盘（2）与所述真空发生器（9）之间还设置有压力开关（10）。

所述缓冲杆（8）由中心杆（8-1）、弹簧（8-2）、外螺纹杆（8-3）及螺母（8-4）组成，其中所述中心杆（8-1）的下端安装在所述吸盘（2）上，所述弹簧（8-2）的下端固定在所述中心杆（8-1）的上端，所述弹簧（8-2）的上端固定在所述外螺纹杆（8-3）的下端，所述外螺纹杆（8-3）安装在所述机架（1）的底面上，并通过所述螺母（8-4）固定锁紧在所述机架（1）的底面上侧。

所述左托钩（4）由左前托钩（4-1）及左后托钩（4-2）组成，所述右托钩（6）由右前托钩（6-1）及右后托钩（6-2）组成，所述左前托钩（4-1）和左后托钩（4-2）之间、所述右前托钩（6-1）和右后托钩（6-2）之间，通过设置在“L”形竖边顶端及横边末端的连接轴连接。

所述左托钩气缸（3）的伸缩端与所述左后托钩（4-2）的“L”形竖边顶端后侧轴接，所述右托钩气缸（4）的伸缩端与所述右后托钩（6-2）的“L”形竖边顶端后侧轴接。

所述真空发生器（9）设置在所述机架（1）的正侧面上，所述三位五通中封电磁阀（7）与所述压力开关（10）固定在所述机架（1）的底面上侧。

本实用新型的工作原理如下：

a)钞箱处理

i.抓取

此智能机械手需安装在机器人上使用。当系统接收到抓取硬币箱指令后，外部设备机器人会运动到指定位置，机器人带动机械手整体往下运动到吸盘（2）底部接触到硬币箱上表面，此时触发真空发生器（9）吸气，促使吸盘（2）吸住硬币箱，然后往上升到一定高度，此时三位五通中封电磁阀（7）触发信号使左托钩气缸（3）及右托钩气缸（5）伸出，进而带动左托钩（4）和右托钩（6）往下托住硬币箱底部，抓取动作完毕。随后根据系统要求随机器人运送到指定位置进行码垛或拆垛。

ii.放下

当机械手完成抓取动作后，硬币箱需要码垛到指定托盘位，或拆垛到指定位置。此时，当机器人运动到码垛或拆垛位置时，此时三位五通中封电磁阀（7）触发信号使左托钩气缸（3）及右托钩气缸（5）缩回，带动左托钩（4）和右托钩（6）张开，机器人带动机械手向下运动，直到硬币箱底部接触到其下方硬币箱上表面，此时触发真空发生器（9）破真空，促使吸盘（2）吹气，使吸盘（2）脱离硬币箱，机器人带动机械手离开码垛或拆垛位置，动作完毕。

此设备具有以下特点：

1、 因控制左托钩气缸（3）及右托钩气缸（5）的电磁阀为三位五通中封电磁阀（7），三位五通中封电磁阀（7）与左托钩气缸（3）及右托钩气缸（5）之间用气管连接，当硬币箱在运送过程中即使系统断电或断气，硬币箱也不会掉落而产生安全事故，保证了库房运行的安全性。

2、因3D相机在识别硬币箱高度时存在识别误差，增加缓冲杆（8）以防止3D相机识别误差造成机器人吸取硬币箱时下降过多，造成吸盘（2）下表面与硬币箱上表面强行硬挤压，导致吸盘（2）压坏。增加缓冲杆（8）可以有效解决此问题。

3、当吸盘（2）气路气压不够时，容易导致吸盘（2）吸不住硬币箱，此时在吸盘（2）上增加压力开关（10），当压力开关（10）检测到吸盘（2）负压低于临界压力位时，触发报警，表明硬币箱没有被吸起来，机器人就不会继续拆码垛程序，此时需人工检查气路系统。

4、此套机械手运行效率高，托钩3托起或张开都是一步完成，节省了整个拆码垛流程的时间，实现自动化的高效运行。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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)

1.一种抓取硬币箱的柔性机械手，包括顶部用于连接机器人法兰盘的机架（1）及设置在所述机架（1）下端的吸盘（2），其特征是，所述机架（1）为中空的箱式结构，所述吸盘（2）设置于箱式的所述机架（1）的底面外侧，且所述吸盘（2）为海绵式吸盘；

所述机架（1）左侧面的顶部后端轴接有左托钩气缸（3），所述左托钩气缸（3）的伸缩端朝下并轴接有左托钩（4），所述左托钩（4）为“L”形，所述左托钩气缸（3）的伸缩端与所述左托钩（4）的“L”形竖边顶端后侧轴接，所述左托钩（4）的“L”形竖边顶端同时轴接在所述机架（1）左侧面的底部中央；

所述机架（1）右侧面的顶部后端轴接有右托钩气缸（5），所述右托钩气缸（5）的伸缩端朝下并轴接有右托钩（6），所述右托钩（6）为“L”形，所述右托钩气缸（5）的伸缩端与所述右托钩（6）的“L”形竖边顶端后侧轴接，所述右托钩（6）的“L”形竖边顶端同时轴接在所述机架（1）右侧面的底部中央；

所述左托钩（4）与所述右托钩（6）的“L”形开口均朝向内侧，并呈对称结构分布；

所述左托钩气缸（3）、右托钩气缸（5）均气管连接有压缩空气，并同时通过三位五通中封电磁阀（7）与机器人电性相连；

所述吸盘（2）与所述机架（1）的底面之间还连接有缓冲杆（8）；

所述吸盘（2）通过气管连接有真空发生器（9），所述吸盘（2）与所述真空发生器（9）之间还设置有压力开关（10）。

2.根据权利要求1所述抓取硬币箱的柔性机械手，其特征是，所述缓冲杆（8）由中心杆（8-1）、弹簧（8-2）、外螺纹杆（8-3）及螺母（8-4）组成，其中所述中心杆（8-1）的下端安装在所述吸盘（2）上，所述弹簧（8-2）的下端固定在所述中心杆（8-1）的上端，所述弹簧（8-2）的上端固定在所述外螺纹杆（8-3）的下端，所述外螺纹杆（8-3）安装在所述机架（1）的底面上，并通过所述螺母（8-4）固定锁紧在所述机架（1）的底面上侧。

3.根据权利要求1所述抓取硬币箱的柔性机械手，其特征是，所述左托钩（4）由左前托钩（4-1）及左后托钩（4-2）组成，所述右托钩（6）由右前托钩（6-1）及右后托钩（6-2）组成，所述左前托钩（4-1）和左后托钩（4-2）之间、所述右前托钩（6-1）和右后托钩（6-2）之间，通过设置在“L”形竖边顶端及横边末端的连接轴连接。

4.根据权利要求3所述抓取硬币箱的柔性机械手，其特征是，所述左托钩气缸（3）的伸缩端与所述左后托钩（4-2）的“L”形竖边顶端后侧轴接，所述右托钩气缸（5）的伸缩端与所述右后托钩（6-2）的“L”形竖边顶端后侧轴接。

5.根据权利要求1所述抓取硬币箱的柔性机械手，其特征是，所述真空发生器（9）设置在所述机架（1）的正侧面上，所述三位五通中封电磁阀（7）与所述压力开关（10）固定在所述机架（1）的底面上侧。

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