CN216189117U - 一种纸箱包装产品的机械抓手和码垛机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种纸箱包装产品的机械抓手及码垛机器人，涉及码垛机器人技术领域。该纸箱包装产品的机械抓手包括顶板、固定夹板、滑动夹板、压力传感器和机械手指。固定夹板和滑动夹板均与顶板连接，且相互平行设置，滑动夹板能向靠近或远离固定夹板的方向移动；压力传感器设置于固定夹板靠近滑动夹板的一侧，用于检测滑动夹板对纸箱包装产品的挤压力。机械手指转动连接于滑动夹板的底边缘，机械手指转动能够托住纸箱包装产品的底部。该纸箱包装产品的机械抓手对纸箱包装产品的夹持力可根据夹持的纸箱包装产品的不同进行调节，以达到合理的夹持力，使得纸箱包装产品既不易掉落，又不会被损坏。在抓取纸箱包装产品时更加可靠，稳定性更高。

Description

一种纸箱包装产品的机械抓手和码垛机器人

技术领域

本实用新型涉及码垛机器人技术领域，尤其涉及一种纸箱包装产品的机械抓手和码垛机器人。

背景技术

随着工业自动化的兴起，通过码垛机器人对产品进行码垛，提高了码垛效率。

现有技术中的码垛机器人的机械抓手在对纸箱包装产品进行抓取和码垛时，通过两个夹持板对纸箱包装产品进行抓取。由于纸箱的外表面比较光滑，纸箱的硬度相对较低。在对纸箱包装产品进行抓取时，夹持力不易控制。如果夹持力过小，在码垛机器人将纸箱包装产品移动至码垛区的过程中，纸箱包装产品容易掉落；如果夹持力过大，又容易造成纸箱包装的破损。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种纸箱包装产品的机械抓手及码垛机器人，应用该纸箱包装产品的机械抓手的码垛机器人，能够合理控制机械抓手对纸箱的夹持力，使得机械抓手的性能更加稳定可靠，提高了码垛效率。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种纸箱包装产品的机械抓手，包括：

顶板；

固定夹板和滑动夹板，所述固定夹板和所述滑动夹板均与所述顶板连接，且相互平行设置，所述滑动夹板能向靠近或远离所述固定夹板的方向移动；

压力传感器，设置于所述固定夹板靠近所述滑动夹板的一侧，用于检测所述滑动夹板对所述纸箱包装产品的挤压力；

机械手指，转动连接于所述滑动夹板的底边缘，所述机械手指转动能够托住所述纸箱包装产品的底部。

作为纸箱包装产品的机械抓手的一个可选方案，所述纸箱包装产品的机械抓手还包括第一转接板，所述第一转接板与所述滑动夹板的底边缘通过铰接合页铰接连接，所述机械手指固定于所述第一转接板上。

作为纸箱包装产品的机械抓手的一个可选方案，所述纸箱包装产品的机械抓手还包括第一驱动件，所述第一驱动件的固定端与所述滑动夹板远离所述固定夹板的一侧固定连接，所述第一驱动件的驱动端与所述第一转接板固定连接，用于驱动所述第一转接板转动。

作为纸箱包装产品的机械抓手的一个可选方案，所述纸箱包装产品的机械抓手还包括转接头和连接件，所述转接头与所述第一驱动件的驱动端连接，所述连接件的一端与所述第一转接板固定连接，另一端通过转轴与所述转接头转动连接。

作为纸箱包装产品的机械抓手的一个可选方案，所述纸箱包装产品的机械抓手还包括滑动组件，所述滑动组件与所述滑动夹板靠近所述顶板的一端连接，所述顶板上设置有直线导轨，所述滑动组件与所述直线导轨配合，以带动所述滑动夹板在所述顶板上滑动。

作为纸箱包装产品的机械抓手的一个可选方案，所述滑动组件包括第二驱动件、两个滑块和用于连接两个滑块的第二转接板，所述直线导轨设置有两个，所述第二转接板与所述滑动夹板连接，所述第二驱动件的固定端与所述顶板固定连接，且位于两个所述直线导轨之间，所述第二驱动件的驱动端与所述第二转接板连接，用于驱动所述滑动夹板滑动。

作为纸箱包装产品的机械抓手的一个可选方案，所述滑动夹板和所述固定夹板上均设置有多个减重孔。

作为纸箱包装产品的机械抓手的一个可选方案，所述纸箱包装产品的机械抓手还包括用于安装所述压力传感器的安装板，所述安装板设置于其中一个所述减重孔远离所述滑动夹板的一端。

作为纸箱包装产品的机械抓手的一个可选方案，所述顶板、所述滑动夹板和所述固定夹板均由铝合金制成。

一种码垛机器人，包括控制单元和如以上任一方案所述纸箱包装产品的机械抓手，所述控制单元与所述压力传感器通信连接。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的纸箱包装产品的机械抓手，通过控制滑动夹板移动，以将纸箱包装产品夹持于滑动夹板与固定夹板之间，滑动夹板移动以改变滑动夹板对纸箱包装产品的挤压力，即滑动夹板和固定夹板对纸箱包装产品的夹持力。当压力传感器检测到的压力达到夹持纸箱包装产品的最小压力值时，滑动夹板停止移动。该纸箱包装产品的机械抓手对纸箱包装产品的夹持力可根据夹持的纸箱包装产品的重量的不同进行调节，以达到合理的夹持力，使得纸箱包装产品既不易掉落，又不会被损坏。再控制机械手指转动托住纸箱包装产品的底部，使得纸箱包装产品的机械抓手在抓取纸箱包装产品时更加可靠，稳定性更高。

本实用新型提供的纸箱包装产品的码垛机器人，应用上述的纸箱包装产品的机械抓手，使得码垛机器人在将纸箱包装产品移动至码垛区的过程中，不仅避免了因夹持力过小导致纸箱包装产品提前掉落的情况；而且也避免了因夹持力过大导致纸箱包装产品的包装破损的情况；极大地提高了码垛效率。

附图说明

图1是本实用新型具体实施方式提供的纸箱包装产品的机械抓手的结构示意图。

图中：

1、顶板；2、固定夹板；3、滑动夹板；4、压力传感器；5、机械手指；6、第一转接板；7、铰接合页；8、第一驱动件；9、转接头、10、连接件；11、转轴；12、直线导轨；13、第二驱动件；14、滑块；15、第二转接板；16、减重孔；17、电磁阀防护罩；18、第一固定座。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本实施例提供了一种码垛机器人，包括控制单元和纸箱包装产品的机械抓手，控制单元与纸箱包装产品的机械抓手电连接，码垛机器人能够通过机械臂将纸箱包装产品的机械抓手移动至纸箱包装产品所在位置，并控制纸箱包装产品的机械抓手动作抓取纸箱包装产品；然后通过机械臂再将纸箱包装产品移动至码垛区的设定位置，控制纸箱包装产品的机械抓手动作，释放所抓取的纸箱包装产品，以此重复动作，以将多个纸箱包装产品码垛。

关于码垛机器人的机械臂等其他结构、控制单元与纸箱包装产品的机械抓手电连接的连接方式和工作原理已是现有技术，在此不再赘述。

本实施例提供的码垛机器人，在将纸箱包装产品移动至码垛区的过程中，不仅避免了因夹持力过小导致纸箱包装产品提前掉落的情况；而且也避免了因夹持力过大导致纸箱包装产品的包装破损的情况；极大地提高了码垛效率。

如图1所示，本实施例还提供了一种纸箱包装产品的机械抓手，可应用于上述码垛机器人，纸箱包装产品的机械抓手包括顶板1、固定夹板2、滑动夹板3、压力传感器4和机械手指5。固定夹板2和滑动夹板3均与顶板1连接，且相互平行设置，滑动夹板3能向靠近或远离固定夹板2的方向移动；压力传感器4设置于固定夹板2靠近滑动夹板3的一侧，用于检测滑动夹板3对纸箱包装产品的挤压力。机械手指5转动连接于滑动夹板3的底边缘，机械手指5转动能够托住纸箱包装产品的底部。

通过控制滑动夹板3移动，以将纸箱包装产品夹持于滑动夹板3与固定夹板2之间，滑动夹板3移动以改变滑动夹板3对纸箱包装产品的挤压力，即滑动夹板3和固定夹板2对纸箱包装产品的夹持力。当压力传感器4检测到的压力达到夹持纸箱包装产品的最小压力值时，滑动夹板3停止移动。该纸箱包装产品的机械抓手对纸箱包装产品的夹持力可根据夹持的纸箱包装产品的重量的不同进行调节，以达到合理的夹持力，使得纸箱包装产品既不易掉落，又不会被损坏。再控制机械手指5转动托住纸箱包装产品的底部，使得纸箱包装产品的机械抓手在抓取纸箱包装产品时更加可靠，稳定性更高。

码垛机器人的控制单元与压力传感器4通信连接。控制单元内存储有夹持纸箱包装产品的最小压力值的计算公式，通过人工输入抓取的纸箱包装产品的质量，获取每次抓取的纸箱包装产品的最小压力值。在抓取过程中，压力传感器4将检测到的压力值发送给控制单元，控制单元根据接收到的压力值与最小压力值做对比，当接收到的压力值达到最小压力值时，控制滑动夹板3停止滑动。

夹持纸箱包装产品的最小压力值的计算公式为F_min＝mg/μ，其中：g为重力加速度，取9.8m/s²,μ为纸箱包装产品与固定夹板2和滑动夹板3之间的摩擦因数。

μ的取值与固定夹板2和滑动夹板3的材质有关。为了满足码垛机器人在载荷恒定的情况下，提高抓取的纸箱包装产品的重量，制造纸箱包装产品的机械抓手时，尽可能地减轻纸箱包装产品的机械抓手的重量。在本实施例中，顶板1、固定夹板2和滑动夹板3均由铝合金制成，μ取0.26。

为了进一步地减轻纸箱包装产品的机械抓手的重量，滑动夹板3和固定夹板2上均设置有多个减重孔16，以减轻滑动夹板3和固定夹板2的重量，从而提高纸箱包装产品的机械抓手能够抓取的纸箱包装产品的最大重量。

作为纸箱包装产品的机械抓手的一个可选方案，纸箱包装产品的机械抓手还包括用于安装压力传感器4的安装板，安装板设置于其中一个减重孔16远离滑动夹板3的一端。在本实施例中，压力传感器4为高精度直线接触用接触式传感器，选择一个位于固定夹板2中间位置的减重孔16与安装板连接。安装板连接于固定夹板2远离滑动夹板3的一端，压力传感器4固定于安装板上。在抓取纸箱包装产品时，在纸箱包装产品的挤压力的作用下，压力传感器4的触头被压缩入减重孔16内；在将纸箱包装产品释放后，压力传感器4的触头能伸出减重孔16。

可选地，纸箱包装产品的机械抓手还包括第一转接板6，第一转接板6与滑动夹板3的底边缘通过铰接合页7铰接连接，机械手指5固定于第一转接板6上。在本实施例中，铰接合页7设置有两个，两个铰接合页7间隔设置，用于连接滑动夹板3和第一转接板6。机械手指5为L形，L形的机械手指5的其中一个臂与第一转接板6固定连接，L形的机械手指5的另一个臂能够托住纸箱包装产品的底部。在第一转接板6上设置两个机械手指5，在滑动夹板3和固定夹板2将纸箱包装产品的相对两侧夹持后，再通过两个机械手指5托住纸箱包装产品的底部，进一步地保证了码垛机器人在移动纸箱包装产品的过程中的可靠性和稳定性。

可选地，纸箱包装产品的机械抓手还包括第一驱动件8、转接头9和连接件10，第一驱动件8的固定端与滑动夹板3远离固定夹板2的一侧固定连接，第一驱动件8的驱动端与第一转接板6固定连接，用于驱动第一转接板6转动。转接头9与第一驱动件8的驱动端连接，连接件10的一端与第一转接板6固定连接，另一端通过转轴11与转接头9转动连接。

在本实施例中，第一驱动件8为直线驱动件，直线驱动件的固定端通过第一固定座18固定于滑动夹板3上。转接头9为U形，U形的转接头9的底部与直线驱动件固定连接，转轴11与U形的转接头9的两侧壁转动连接，连接件10与转轴11连接的一端设置有连接孔，转轴11通过连接孔与连接件10固定连接。当直线驱动件驱动转接头9向远离第一转接板6的方向移动时，带动机械手指5顺时针转动；当直线驱动件驱动转接头9向靠近第一转接板6的方向移动时，带动机械手指5逆时针转动，以托住纸箱包装产品的底部。需要说明的是，上述的顺时针和逆时针均以图1中所示的纸箱包装产品的机械抓手的方向为参考。

可选地，纸箱包装产品的机械抓手还包括滑动组件，滑动组件与滑动夹板3靠近顶板1的一端连接，顶板1上设置有直线导轨12，滑动组件与直线导轨12配合，以带动滑动夹板3在顶板1上滑动。滑动组件包括第二驱动件13、两个滑块14和用于连接两个滑块14的第二转接板15，直线导轨12设置有两个，第二转接板15与滑动夹板3连接，第二驱动件13的固定端与顶板1固定连接，且位于两个直线导轨12之间，第二驱动件13的驱动端与第二转接板15连接，用于驱动滑动夹板3滑动。在本实施例中，第二驱动件13也为直线驱动件，通过第二固定座固定于滑动夹板3上。为了防止滑动夹板3滑动时两端倾斜造成夹持的不稳定性，通过第二转接板15连接两个滑块14，一个直线驱动件驱动第二转接板15移动，从而带动两个滑块14同时移动。

在本实施例中，第一驱动件8和第二驱动件13均为气缸，每个气缸分别通过一个电磁阀与气源连通，电磁阀通电，气缸的缸杆伸出，电磁阀断电，气缸的缸杆收缩。电磁阀与控制单元电连接，以控制电磁阀通电或断电。需要说明的是，关于电磁阀与气缸和气源的连接方式以及工作原理已是现有技术，在此不再赘述。

在本实施例中，纸箱包装产品的机械抓手还包括电磁阀防护罩17，两个电磁阀均设置于顶板1远离固定夹板2和滑动夹板3的一侧，电磁阀防护罩17罩设于两个电磁阀上，起到防尘保护的作用。

本实施例提供的码垛机器人的工作过程为：

纸箱包装产品包装完成后，对其进行称重，然后将称重获得的数值输入码垛机器人中。纸箱包装产品的机械抓手的滑动夹板3的初始位置为滑动夹板3与固定夹板2的间距最大时所处的位置，机械手指5的初始位置为第一驱动件8在完全收缩状态时，机械手指5处于张开的最大状态。

当纸箱包装产品被输送到指定位置时，码垛机器人带动纸箱包装产品的机械抓手从纸箱包装产品的正上方逐渐向下运动，让纸箱包装产品处于固定夹板2和滑动夹板3之间；并控制第二驱动件13的缸杆逐渐收缩，逐渐将纸箱包装产品的相对两侧夹持，与此同时，压力传感器4与纸箱包装产品接触，纸箱包装产品不断压缩压力传感器4，压力传感器4将其检测到的压力值发送给控制单元，控制单元将接收到的压力值与最小压力值作对比，当接收到的压力值达到最小压力值时，控制单元控制第二驱动件13停止收缩并保持夹紧状态。

然后控制第一驱动件8的缸杆逐渐伸长，使机械手指5开始转动，直至托住纸箱包装产品的底部。码垛机器人通过转动机械臂将纸箱包装产品移动至码垛区的设定位置，然后控制第一驱动件8的缸杆逐渐收缩，机械手指5逐渐张开；再控制第二驱动件13的缸杆逐渐伸长，滑动夹板3开始向远离固定夹板2的方向移动，最后释放纸箱包装产品，即完成一个纸箱包装产品的码垛流程。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种纸箱包装产品的机械抓手，其特征在于，包括：

顶板(1)；

固定夹板(2)和滑动夹板(3)，所述固定夹板(2)和所述滑动夹板(3)均与所述顶板(1)连接，且相互平行设置，所述滑动夹板(3)能向靠近或远离所述固定夹板(2)的方向移动；

压力传感器(4)，设置于所述固定夹板(2)靠近所述滑动夹板(3)的一侧，用于检测所述滑动夹板(3)对所述纸箱包装产品的挤压力；

机械手指(5)，转动连接于所述滑动夹板(3)的底边缘，所述机械手指(5)转动能够托住所述纸箱包装产品的底部。

2.根据权利要求1所述纸箱包装产品的机械抓手，其特征在于，还包括第一转接板(6)，所述第一转接板(6)与所述滑动夹板(3)的底边缘通过铰接合页(7)铰接连接，所述机械手指(5)固定于所述第一转接板(6)上。

3.根据权利要求2所述纸箱包装产品的机械抓手，其特征在于，还包括第一驱动件(8)，所述第一驱动件(8)的固定端与所述滑动夹板(3)远离所述固定夹板(2)的一侧固定连接，所述第一驱动件(8)的驱动端与所述第一转接板(6)固定连接，用于驱动所述第一转接板(6)转动。

4.根据权利要求3所述纸箱包装产品的机械抓手，其特征在于，还包括转接头(9)和连接件(10)，所述转接头(9)与所述第一驱动件(8)的驱动端连接，所述连接件(10)的一端与所述第一转接板(6)固定连接，另一端通过转轴(11)与所述转接头(9)转动连接。

5.根据权利要求1所述纸箱包装产品的机械抓手，其特征在于，所述纸箱包装产品的机械抓手还包括滑动组件，所述滑动组件与所述滑动夹板(3)靠近所述顶板(1)的一端连接，所述顶板(1)上设置有直线导轨(12)，所述滑动组件与所述直线导轨(12)配合，以带动所述滑动夹板(3)在所述顶板(1)上滑动。

6.根据权利要求5所述纸箱包装产品的机械抓手，其特征在于，所述滑动组件包括第二驱动件(13)、两个滑块(14)和用于连接两个滑块(14)的第二转接板(15)，所述直线导轨(12)设置有两个，所述第二转接板(15)与所述滑动夹板(3)连接，所述第二驱动件(13)的固定端与所述顶板(1)固定连接，且位于两个所述直线导轨(12)之间，所述第二驱动件(13)的驱动端与所述第二转接板(15)连接，用于驱动所述滑动夹板(3)滑动。

7.根据权利要求1所述纸箱包装产品的机械抓手，其特征在于，所述滑动夹板(3)和所述固定夹板(2)上均设置有多个减重孔(16)。

8.根据权利要求7所述纸箱包装产品的机械抓手，其特征在于，所述纸箱包装产品的机械抓手还包括用于安装所述压力传感器(4)的安装板，所述安装板设置于其中一个所述减重孔(16)远离所述滑动夹板(3)的一端。

9.根据权利要求1所述纸箱包装产品的机械抓手，其特征在于，所述顶板(1)、所述滑动夹板(3)和所述固定夹板(2)均由铝合金制成。

10.一种码垛机器人，其特征在于，包括控制单元和如权利要求1-9任一项所述纸箱包装产品的机械抓手，所述控制单元与所述压力传感器(4)通信连接。

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