CN220165175U - 一种抓取机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及管制瓶转运技术领域，公开了一种抓取机构，包括架体、升降组件和抓取组件，所述架体下表面安装有多个所述升降组件，每个升降组件均安装有抓取组件，升降组件包括与架体固定的连接件，以及与连接件活动连接的升降板，所述升降板安装有带动其往复运动的动力源，所述抓取组件包括吸附管瓶的吸盘，所述吸盘一端同轴固定有连接管，连接管与吸盘连通，所述连接管连接有带动其旋转的电机，所述电机固定于升降板上。通过本实用新型能够在抓取瓶子时实现对瓶子的自动调向，简化瓶子的加工工序，且提升瓶子的抓取和转运效率。

Description

一种抓取机构

技术领域

本实用新型涉及管制瓶转运技术领域，具体涉及一种抓取机构。

背景技术

通常所说的管制瓶是一种圆柱状玻璃瓶，在医药行业中，常用来盛装药品，对于该管制瓶在生产制造过程中，有较多的环节需要用到抓取机构进行瓶子的转移以进行再加工。通过抓取机构将完成上一加工工序转移到下一装置，这种自动转移瓶子的方式，相比传统的人工转移的方式，不仅有效提高了瓶子的转移效率，还有效降低了瓶子的破损和污染风险，尤其是药用玻璃瓶，采用抓取机构进行转移再加工则较好的避免了上述问题。

为了方便下一工位对瓶子的批量处理，需要保证被抓取送来的瓶子瓶口固定在同一方向上，而现目前的抓取机构，在现在的抓取机构中，是通过旋转装置（如：多轴工业机器人、三维模组）带动整个抓取机构进行转动，这种抓取机构仅能够实现瓶子的抓取和转移的目的，当待抓取的瓶子瓶口方向不一致时，抓取机构只能一个瓶子一个瓶子的抓取，为了让瓶口一致，抓取机构只能多次变换姿态，将所有瓶子方向调整一致后，才能转移到下一个工位上，例如，现在待夹取的瓶子是杂乱摆放在上一个工序上，抓取机构上其中一个夹爪夹取一个后，根据第一个瓶子的方向，调整整个抓取机构让第一个瓶子的方向与待抓取的第二个瓶子方向一致，然后抓取机构的第二个夹爪夹取第二个瓶子，重复上述过程，才能让所有瓶子处于同一方向。这种调整方式，首先是效率相当低；就以抓取一个瓶子一秒钟计算，如果一个抓取机构有八个夹爪，那每次夹取瓶子的总耗时为八秒，针对整个生产工序来说，在调整和抓取瓶子的工序上耽误过多时间，导致整个生产效率不高。

实用新型内容

本实用新型意在提供一种抓取机构，来解决现在抓取机构需要根据瓶口朝向逐一调整抓取机构来实现所有瓶子朝向一致的问题。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种抓取机构，包括架体和若干抓取组件，抓取组件连接在架体上，所述抓取组件包括用于抓取/松开待抓取物的抓取部件，每个所述抓取部件均单独连接有带动抓取部件转动的转动输出部件。

本方案的工作原理及优点在于：在整个夹持过程中，转动输出部件均可单独带动对应的抓取部件旋转，独立调整抓取瓶子的方向，最终使得被抓取的所有瓶子瓶口朝向同一个方向。

针对多个方向不确定的瓶子的同时夹持和转运，在转运之前就可以批量调整瓶身角度，不仅避免了抓取机构的抓取角度与瓶体的方向不一致而导致的无效抓取的情况，也改变了现在需要多次调整整个抓取机构才实现瓶子方向一致的操作方式，多个抓取组件用以瓶子的批量抓取和独立方向调整，相比现有方式，针对需要调整瓶子方向一致性的情况，采用本方案能有效提高抓取效率。

优选的，所述抓取部件包括吸附管瓶的吸盘，以及与吸盘一端同轴固定的连接管；所述连接管与吸盘连通，转动输出部件带动连接管转动。

优选的，所述架体和每个抓取组件之间均单独连接有升降组件；升降组件包括与架体固定的连接件，以及与连接件活动连接的升降板，所述升降板安装有带动其往复运动的升降部件；所述转动输出部件固定于升降板上。

架体移动到工件正上方后，通过升降板带动转动输出部件整体升降，因为连接管与吸盘是同轴固定，转动输出部件的升降带动吸盘升降。在吸取瓶子时候，负压气体接入到连接管上，使得吸盘具有负压效果，吸盘到达并下降到瓶子所在位置，在负压的作用下吸盘吸附在瓶身上。吸附完成后，升降板上升带动吸盘上升，此时瓶子将随着吸盘一起上升，上升后的瓶子保持吸附状态。每个升降组件均安装有抓取组件，其他抓取组件重复上述动作，使得所有吸盘均吸附到了瓶子。在整个夹持过程中，转动输出部件均可带动连接管旋转，调整吸盘吸附瓶子的方向，最终使得被吸附的瓶子的瓶口朝向同一个方向。

调整完成瓶子姿态后，将架体移动到下一个工位处，释放吸盘负压的状态，被吸附的瓶子就可以放入到指定位置，并保持所有瓶子朝向一致；这个过程中，也配合升降板的升降，实现瓶子尽可能距离下一个工位更近的位置。

针对待抓取的瓶子并非处于统一方向，其瓶子方向比较杂乱的情况。为了确定杂乱放置的瓶子，单个瓶子需要调整的角度，抓取机构外部设置视觉系统，视觉系统用于捕捉待抓取瓶子方向的信息，视觉系统连接有控制系统，控制系统用于输出电机转动角度的模拟信号。

在抓取机构外部设置视觉系统，通过视觉系统对待抓取瓶子方向的信息捕捉，对瓶体的方向进行判断，并通过与视觉系统所连接的控制系统，从而对电机转动角度进行控制，实现吸盘上吸附瓶体朝向的自动调整，由此，无需提前对瓶体的方向进行调整处理，简化了加工步骤和加工程序，瓶体的加工效率更高。

本抓取机构还可实现瓶子在同一时间进行抓取的方式，具体是，移动架体将所有抓取组件处于待抓取瓶子的位置，可以同时让吸盘吸附瓶子，此时瓶子方向为杂乱情况，然后与上述单个调整的方式一样，通过视觉系统对当前瓶体方向的信息捕捉后，对瓶体的方向进行判断，并通过与视觉系统所连接的控制系统对转动输出部件转动角度进行确认，然后通过控制器控制电机同时转动，使得所有瓶子的瓶口朝向同一方向。

优选的，所述升降动力源为气缸，所述连接件为气缸的缸体，所述升降板连接在气缸的输出轴上。气缸的缸体作为了抓取机构的一部分，将减少连接件的单独设置，采用气缸作为动力源，其升降体现的非常迅速，有利于瓶子的快速抓取和放置。

优选的，所述转动输出部件为电机，具体选用的电机为中轴空心的贯穿式步进电机，所述连接管处于贯穿式步进电机的中轴空心处，连接管与贯穿式步进电机输出端同轴固定连接。贯穿式步进电机的输出端为空心处的内壁，该步进电机转动时候，连接管处于该步进电机的物理中心位置，使得转动半径最小，减少连接管度其他部件产生干扰。

优选的，所述连接管包括用于连接负压气管的连接头，与吸盘连接的旋转管，所述旋转管与连接头动密封并同轴连接，旋转管与电机输出端固定连接。在使用过程中，外部产生负压的装置，如气泵，可以通过柔性气管连接在连接头上，个吸盘提供负压的吸力。吸盘连接在旋转管上，电机带动旋转管转动，使得吸盘一并转动。转动过程，连接头保持不动，通过旋转管与连接头动密封的方式，旋转管单独转动，且气体不会泄漏。

作为一种改进，所述旋转管上固定连接有一个缓冲座，缓冲座与吸盘之间安装有弹簧。当升降板升降过程，会有一个较强的惯性力作用在吸盘和旋转管上，通过弹簧的缓冲作用，可以消除惯性力对吸盘和旋转管造成破坏。

作为一种改进，所述架体上设有水平延伸的长孔，一组或多组抓取组件中的连接件与长孔通过螺栓调节固定连接。

连接件通过螺栓调节固定在长孔中，如此，使得连接件沿长孔滑动就能够对相邻组抓取组件的距离进行调整，对抓取组件的距离调节操作更为简便，且长孔的设置能够实现抓取组件的无级调节，使得相邻抓取组件的距离能够较好的与多种高度规格的瓶子适应，实用性更强；且在调整抓取组件的位置时，长孔对升降机构的移动具有导向作用，能够使得调节后的抓取组件与其余抓取组件保持在同一高度上，对抓取组件的距离调节操作更为准确，以保证调整后的抓取组件对瓶子的准确抓取。

作为一种改进，长孔至少设有平行分布的两组。将长孔设为至少两组，使得抓取组件在被调节移动时，能够受到至少两组长孔的限制而仅能够沿水平方向直线移动，如此能够有效避免被调整的抓取组件在调整过程中出现歪斜的情况，以利于调整后的抓取组件对瓶子的有效准确抓取。

优选的，作为一种改进，所述吸盘包括便于贴合瓶身扩口段，以及与扩口段一体成型的波纹段。

本方案中吸盘采用波纹段和扩口段相结合的结构，由于波纹段和扩口段均具有弹性形变性，其中扩口段能够增大与瓶子的接触面积，有利于抓取组件对瓶子的抓取；同时，由于抓取机构对瓶子的抓取是相对快速的，通常在1s以内，因而在吸盘对瓶子进行抓取而接触瓶子表面时，将对瓶子产生一定的冲击而易对瓶子的瓶体质量产生影响，尤其是在对玻璃材质的瓶子进行抓取时，其影响更为明显；本方案中所设置的波纹段则能够在吸盘抵在瓶子上时对吸盘施以瓶子的冲击力进行缓冲，以降低甚至防止该冲击力对瓶体质量产生影响。

优选的，作为一种改进，在一个抓取机构中的抓取组件至少为偶数个，根据实际需求，选取两个、四个、六个或八个，使得抓取机构的抓取能力根据抓取的瓶子大小和数量来确定。

为了让抓取机构有更多的运动自由度，抓取机构的上方通过多轴自由度的机器人带动，也可以采用三轴模组实现抓取机构的移动。

附图说明

图1为本实用新型抓取机构安装于机械手的状态示意图。

图2为图1中抓取机构的结构示意图。

图3为图2中抓取组件的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。若未特别指明，下述实施方式所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段；所用的实验方法均为常规方法；所用的材料、试剂等，均可从商业途径得到。

说明书附图中的附图标记包括：抓取机构A；臂形机器人B；架体1升降板2连接件3电机4连接头5吸盘6连接管7。

实施例1

本实施例中的抓取机构结构如图2和图3所示，包括架体1、升降组件和抓取组件，所述架体1下表面安装有多个所述升降组件，每个升降组件均安装有抓取组件，升降组件包括与架体1固定的连接件3，以及与连接件3活动连接的升降板2，升降板2安装有带动其往复运动的动力源，所述抓取组件包括吸附管瓶的吸盘6，吸盘6一端同轴固定有连接管7，连接管7与吸盘6连通，连接管7连接有带动其旋转的电机4，电机4固定于升降板2上；抓取组件设置为八组。

电机4为中轴空心的贯穿式步进电机，连接管7处于贯穿式步进电机的中轴空心处，连接管7与贯穿式步进电机输出端同轴固定连接。贯穿式步进电机的输出端为空心处的内壁，贯穿式步进电机转动时候，连接管7处于该步进电机的物理中心位置，使得转动半径最小，减少连接管7度其他部件产生干扰。

如图1所示，抓取机构A被安装于具有四轴运动的臂形机器人B上，使得抓取机构A整体可以在臂形机器人B上做四个面上的自由运动，本处的臂形机器人B也可以采用具有至少正交的三轴运动模组代替。其目的均是为了让抓取机构A整体能够在空间状态下自由移动。

本方案中的升降动力源、转动输出部件均可以采用电机、气缸、油缸其一或混用来实现，但实现方式不仅限于此，只要提供动力即可。

在本实施例中用于升降的动力源为气缸，连接件3为气缸的缸体，升降板2连接在气缸的输出轴上。气缸的缸体作为了抓取机构的一部分，将减少连接件3的单独设置，采用气缸作为动力源，其升降体现的非常迅速，有利于瓶子的快速抓取和放置。

在使用过程中，将架体1移动到玻璃瓶正上方后，通过升降板2带动电机4整体升降，因为连接管7与吸盘6是同轴固定，电机4的升降带动吸盘6升降。在吸取瓶子时候，负压气体接入到连接管上，使得吸盘6具有负压效果，吸盘6到达并下降到瓶子所在位置，在负压的作用下吸盘吸附在瓶身上。吸附完成后，升降板2上升带动吸盘6上升，此时瓶子将随着吸盘一起上升，上升后的瓶子保持吸附状态。每个升降组件均安装有抓取组件，其他抓取组件重复上述动作，使得所有吸盘均吸附到了瓶子。在整个夹持过程中，电机4均可带动连接管7旋转，调整吸盘6吸附瓶子的方向，最终使得被吸附的瓶子的瓶口朝向同一个方向。

调整完成瓶子姿态后，将架体1移动到下一个工位处，释放吸盘负压的状态，被吸附的瓶子就可以放入到指定位置，并保持所有瓶子朝向一致；这个过程中，也配合升降板的升降，实现瓶子尽可能距离下一个工位更近的位置。

针对待抓取的瓶子并非处于统一方向，其瓶子方向比较杂乱的情况。为了确定杂乱放置的瓶子，单个瓶子需要调整的角度，所述抓取机构外部设置视觉系统，视觉系统用于捕捉待抓取瓶子方向的信息，视觉系统连接有控制系统，控制系统用于输出电机转动角度的模拟信号，抓取机构A外部设有控制系统和用于判断瓶体方向的视觉系统，控制系统接收并处理视觉系统传输的信号且控制抓取机构工作，由于视觉系统和控制系统均非本申请所保护的重点，因而在此不予详述。气缸外接有气泵，以控制气缸的活塞杆上下往复运动；吸盘6外接有真空气泵，以控制吸盘6产生吸力或解除吸力作用，从而对瓶子进行抓取或释放。抓取前，瓶子平躺放置在传送装置上并被传送装置传送至抓取机构处进行转移再加工。抓取机构抓取瓶子时，由吸盘6接触并吸附瓶子的侧壁进行抓取。

本抓取机构还可实现瓶子在同一时间进行抓取的方式，具体是，移动架体1将所有抓取组件处于待抓取瓶子的位置，可以同时让吸盘吸附瓶子，此时瓶子方向为杂乱情况，然后与上述单个调整的方式一样，通过视觉系统对当前瓶体方向的信息捕捉后，对瓶体的方向进行判断，并通过与视觉系统所连接的控制系统对电机转动角度进行确认，然后通过控制器控制电机同时转动，使得所有瓶子的瓶口朝向同一方向。

实施例2

本实施例是基于实施例1的进一步说明，如图2和图3所示，连接管7包括用于连接负压气管的连接头5，与吸盘连接的旋转管，所述旋转管与连接头5动密封并同轴连接，旋转管与电机4输出端固定连接。所述旋转管上固定连接有一个缓冲座，缓冲座与吸盘6之间安装有弹簧。

在使用过程中，外部产生负压的装置，如气泵，可以通过柔性气管连接在连接头5上，个吸盘提供负压的吸力。吸盘连接在旋转管上，电机带动旋转管转动，使得吸盘一并转动。转动过程，连接头保持不动，通过旋转管与连接头动密封的方式，旋转管单独转动，且气体不会泄漏；当升降板升降过程，会有一个较强的惯性力作用在吸盘和旋转管上，通过弹簧的缓冲作用，可以消除惯性力对吸盘和旋转管造成破坏。

吸盘6包括便于贴合瓶身扩口段，以及与扩口段一体成型的波纹段。本实施例中的吸盘6采用波纹段和扩口段相结合的结构，由于波纹段和扩口段均具有弹性形变性，其中扩口段能够增大与瓶子的接触面积，有利于抓取组件对瓶子的抓取；同时，由于抓取机构对瓶子的抓取是相对快速的，通常在1秒以内，因而在吸盘对瓶子进行抓取而接触瓶子表面时，将对瓶子产生一定的冲击而易对瓶子的瓶体质量产生影响，尤其是在对玻璃材质的瓶子进行抓取时，其影响更为明显；本方案中所设置的波纹段则能够在吸盘抵在瓶子上时对吸盘施以瓶子的冲击力进行缓冲，以降低甚至防止该冲击力对瓶体质量产生影响。

在架体上设有水平延伸的长孔，长孔至少设有平行分布的两组，一组或多组抓取组件中的气缸与长孔滑动连接，具体的，气缸上固设有螺杆，螺杆穿过长孔且通过螺母锁紧固定在长孔内，如此，气缸既可被固定在长孔内，且在解除锁紧后，又可沿长孔滑动而实现位置的调节。

以上实施例中对连接各结构的螺杆和螺母等结构未在图中示出，但其连接安装方式为本领域的公知常识，在此不赘述。以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种抓取机构，包括架体和若干抓取组件，抓取组件连接在架体上，所述抓取组件包括用于抓取/松开待抓取物的抓取部件，其特征在于，每个所述抓取部件均单独连接有带动抓取部件转动的转动输出部件。

2.根据权利要求1所述的抓取机构，其特征在于，所述抓取部件包括吸附管瓶的吸盘，以及与吸盘一端同轴固定的连接管；所述连接管与吸盘连通，转动输出部件带动连接管转动。

3.根据权利要求2所述的抓取机构，其特征在于，所述架体和每个抓取组件之间均单独连接有升降组件，降组件包括与架体固定的连接件，以及与连接件活动连接的升降板，所述升降板安装有带动其往复运动的升降部件。

4.根据权利要求3所述的抓取机构，其特征在于，所述转动输出部件固定于升降板上，所述转动输出部件为电机或气缸。

5.根据权利要求4所述的抓取机构，其特征在于，所述电机为中轴空心的贯穿式步进电机，所述连接管处于贯穿式步进电机的中轴空心处，连接管与贯穿式步进电机输出端同轴固定连接。

6.根据权利要求5所述的抓取机构，其特征在于，所述升降部件为气缸，所述连接件由气缸的缸体代替，所述升降板连接在气缸的输出轴上。

7.根据权利要求6所述的抓取机构，其特征在于，一个所述抓取机构中的抓取组件为两个、四个、六个或八个。

8.根据权利要求7所述的抓取机构，其特征在于，所述连接管包括用于连接负压气管的连接头，与吸盘连接的旋转管，所述旋转管与连接头动密封并同轴连接，旋转管与电机输出端固定连接。

9.根据权利要求8所述的抓取机构，其特征在于，所述旋转管上固定连接有一个缓冲座，缓冲座与吸盘之间安装有弹簧。

10.根据权利要求2或9所述的抓取机构，其特征在于，所述吸盘包括便于贴合瓶身扩口段，以及与扩口段一体成型的波纹段。