CN103264397B - 多功能码垛机器人抓手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了多功能码垛机器人抓手，该多功能码垛机器人抓手包括：支架、水平夹持机构、托盘夹持机构及纸板吸取机构，水平夹持机构包括托举机构，水平夹持机构、托盘夹持机构及纸板吸取机构均连接于支架。本发明的多功能码垛机器人抓手，集合了抓取产品、抓取托盘、吸取纸板功能，通用性强；降低了机械成本；减小了机械占用面积；同时使整个机构的重量较轻，可抓取较大重量的产品。

Description

多功能码垛机器人抓手

技术领域

本发明设计码垛机器人领域，尤其涉及一种集合了抓取产品、抓取托盘、吸取纸板功能的多功能码垛机器人抓手。

背景技术

随着我国经济的持续发展，以及劳动力成本的不断增加，以及各地出现的劳工荒，迫使企业更多的考虑使用自动化的设备，来提高生产速度，降低用工成本，追求利益的最大化，在劳动强度大的企业，机器人是企业首选的自动化设备，之前在汽车制造业上，机器人已经普遍推广，目前在其他行业，如：纸业、食品、药业等，机器人的运用也越来越多。

但由于不同的客户对于后道的码垛的形式各不相同，这就需要机器人抓手的功能得多样化，一体化。

目前市场上使用的托盘，纸板，以及产品都是通过各自机构实现，托盘供应采用自动供应托盘机供应，纸板通过吸盘机构，产品抓取通过机器人抓手实现，这样的设计，占地面积大，成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种集合了抓取产品、抓取托盘、吸取纸板功能的多功能码垛机器人抓手。

为了实现上述目的，本发明提供的多功能码垛机器人抓手，包括：支架、水平夹持机构、托盘夹持机构及纸板吸取机构，水平夹持机构包括托举机构，水平夹持机构、托盘夹持机构及纸板吸取机构均连接于支架；水平夹持机构包括两块平行设置的夹持板，两块夹持板通过丝杆传动装置及伺服电机传动，两块夹持板相对运动，改变其之间的距离；托盘夹持装置包括两对夹持手，两对夹持手平行设置，每对夹持手均包括两个相对设置的抓手；每对夹持手的两个抓手相对转动；纸板吸取机构包括N（N≥2）个吸盘，每个吸盘通过一连接臂连接于第二转轴，每个连接臂各自通过一第二推动缸驱动，绕第二转轴轴线转动；托举机构通过导向机构连接于水平夹持机构的两块夹持板或其中一块夹持板外侧，托举机构通过一第三推动缸驱动，托举机构与其连接的夹持板相对运动，其运动方向与夹持板的运动方向一致。

在一些实施方式中，支架成“工”字形，“工”字形支架包括两平行设置的支臂及连接两支臂的连接臂；两支臂之间设有两平行设置的导轨，导轨垂直于支臂；丝杆传动装置包括：连接于两支臂之间的丝杆、与丝杆连接的同步带轮、连接于其中一支臂的伺服电机及连接伺服电机及同步带轮的同步带。

在一些实施方式中，两夹持板通过滑块与导轨滑动连接，两夹持板同时分别通过两连接块与丝杆螺纹连接，两连接块的螺纹方向相反，导轨及丝杆垂直于夹持板所在的平面。

在一些实施方式中，其中一夹持板通过滑块与导轨滑动连接，与导轨连接的夹持板同时通过一连接块与丝杆螺纹连接，导轨及丝杆垂直于夹持板所在的平面，另一夹持板固定连接于其中一支臂。

在一些实施方式中，托举机构包括托手及活动臂；活动臂通过导向机构连接于其中一夹持板外侧下方，活动臂与该夹持板间同时通过第三推动缸连接；托手垂直连接于活动臂靠近该夹持板的一侧侧面；托举机构靠近该夹持板时，托手与该夹持板所在的平面相交，托举机构远离该夹持板时，托手与该夹持板所在的平面不相交。

在一些实施方式中，托盘夹持装置还包括两第一转轴，两第一转轴连接于两支臂之间，两第一转轴垂直于支臂；每对夹持手的两抓手分别连接于两第一转轴两端端部，抓手与第一转轴相对静止，抓手位于两夹持板外侧；抓手成“J”形，其一端设有托举钩，抓手未设置托举钩的一端与第一转轴固定连接。

在一些实施方式中，两第一转轴分别连接有第一齿轮盘，第一齿轮盘位于夹持板外侧，第一转轴与第一齿轮盘相对静止；另外还设有与第一齿轮盘相啮合的第一齿轮条，第一齿轮条的一端连接有第一推动缸；第一齿轮条外滑动连接有第一导向块，第一导向块与夹持板固定连接。

在一些实施方式中，托盘夹持装置还包括定位装置，定位装置包括：定位汽缸、与定位汽缸连接的定位销及设于抓手的定位销孔，定位销通过定位汽缸驱动，与定位销孔配合，实现抓手定位。

在一些实施方式中，包括四个吸盘，四个吸盘分别通过连接臂连接于两第二转轴端部，第二转轴与连接臂相对静止；两第二转轴连接于两支臂之间，两第二转轴垂直于支臂；连接臂位于两夹持板外侧。

在一些实施方式中，两第二转轴分别连接有第二齿轮盘，第二齿轮盘位于夹持板外侧，第二转轴与第二齿轮盘相对静止；另外还设有与第二齿轮盘相啮合的第二齿轮条，第二齿轮条的一端连接第二推动缸；第二齿轮条外滑动连接有第二导向块，第二导向块与夹持板固定连接。

本发明的多功能码垛机器人抓手与现有技术相比，具有以下优点：

1.本发明的多功能码垛机器人抓手，集合了抓取产品、抓取托盘、吸取纸板功能，通用性强；降低了机械成本；减小了机械占用面积。

2.本发明的多功能码垛机器人抓手，机构设计合理，使整个机构的重量较轻，可抓取较大重量的产品。

3.本发明的多功能码垛机器人抓手，其水平夹持机构采用伺服电机驱动、控制，实现无极调速，通用性强；采用同步带驱动，减小了噪音，减少了对产品的污染；采用丝杆传动，实现了旋转引动转化为直线运动，机构合理，减少了机械重量，降低了机械的负荷。

4.本发明的多功能码垛机器人抓手，其设有托举机构，防止水平夹持机构的夹持物滑落，使得整个设备的通用性更强，对于软包装或重物的适用性更强。

5.本发明的多功能码垛机器人抓手，其设有托举机构，为模块设计，可根据不同的产品，实现托举块的快速更换，结构合理，方便。

6.本发明的多功能码垛机器人抓手，其托盘夹持机构通过推动缸带动直线齿条，直线齿条带动齿轮盘动作，从而带动抓手动作，结构简单，设计合理，整体机构的重量轻，降低了装置的负荷。

7.本发明的多功能码垛机器人抓手，其托盘夹持机构的模块化设计，根据不同的托盘，实现快速、方便的更换。

8.本发明的多功能码垛机器人抓手，其纸板吸取机构通过推动缸带动直线齿条，直线齿条带动齿轮盘动作，从而带动连接臂动作，结构简单，设计合理，整体机构的重量轻，降低了装置的负荷。

附图说明

图1为本发明一种实施方式的多功能码垛机器人抓手的结构示意图。

图2为图1所示的多功能码垛机器人抓手中水平夹持机构的结构示意图。

图3为图1所示的多功能码垛机器人抓手中托举机构的结构示意图。

图4为图1所示的多功能码垛机器人抓手中托盘夹持机构的结构示意图。

图5为图4所示的托盘夹持机构的工位示意图。

图6为图1所示的多功能码垛机器人抓手中纸板吸取机构的结构示意图。

图7和图8为图6所示的纸板吸取机构的工位示意图。

图9为本发明一种实施方式的多功能码垛机器人抓手的使用参考图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例来对本发明作进一步的详细描述说明。

实施例1：

图1至图9示意性地显示了根据本发明一种实施方式的多功能码垛机器人抓手。

如图1所示，本发明的多功能码垛机器人抓手，包括：支架5、水平夹持机构1、托盘夹持机构2及纸板吸取机构3，水平夹持机构1、托盘夹持机构2及纸板吸取机构3均连接于支架5。水平夹持机构1包括托举机构11。

如图1所示，水平夹持机构1包括两块平行设置的夹持板101，两块夹持板101通过丝杆传动装置10及伺服电机4传动，两块夹持板101相对运动，改变其之间的距离。托举机构11连接于水平夹持机构1的两块夹持板101或其中一块夹持板101外侧，（在本发明的此实施方式中，托举机构11连接于其中一夹持板101外侧），托举机构11通过一第三推动缸驱动，托举机构11与其连接的夹持板101相对运动，其运动方向与夹持板101的运动方向一致。托盘夹持装置2包括两对夹持手201，两对夹持手201平行设置，每对夹持手201均包括两个相对设置的抓手2011；每对夹持手201的两个抓手2011相对转动。纸板吸取机构3包括N（N≥2）个吸盘301，（在本发明的此实施方式中，纸板吸取机构3包括4个吸盘301），每个吸盘301通过一连接臂302连接于第二转轴3021，每个连接臂302各自通过一第二推动缸驱动，绕第二转轴3021轴线转动。

水平夹持机构1：

如图2所示，支架5成“工”字形，“工”字形支架5包括两平行设置的支臂501及连接两支臂501的连接臂502。如图所示，两支臂501之间设有两平行设置的导轨102，导轨102垂直于支臂501。丝杆传动装置10包括：连接于两支臂501之间的丝杆503、与丝杆503连接的同步带轮、连接于其中一支臂501的伺服电机4及连接伺服电机4及同步带轮的同步带41。丝杆503与同步带轮相对静止。

夹持板101包括第一夹持板1011及第二夹持板1012。在本发明的此实施方式中，第一夹持板1011通过滑块103与两导轨102滑动连接，第一夹持板1011同时通过一连接块1013与丝杆503螺纹连接。导轨102及丝杆503垂直于第一夹持板1011所在的平面。第二夹持板1012固定连接于其中一支臂501。

由此，伺服电机4通过同步带41带动同步带轮转动，丝杆503与同步带轮同步转动，由于连接块1013与丝杆503螺纹连接，连接块1013将伺服电机4的旋转运动转化为沿丝杆503长度方向上的直线运动，通过两导轨102的导向作用，从而带动第一夹持板1011沿丝杆503长度方向水平移动。实现两夹持板101将的距离可调，适应不同尺寸的产品。

托举机构11：

如图3所示，托举机构11包括托手112及活动臂113，托手112为多根托举棒。活动臂113通过两端导向机构110连接于第一夹持板1011外侧下方，活动臂113与第一夹持板1011间同时通过第三推动缸111连接；托手112垂直连接于活动臂113靠近第一夹持板1011的一侧侧面。托举机构11靠近第一夹持板1011时，托手112与该夹持板101所在的平面相交，托举机构11远离第一夹持板1011时，托手112与该夹持板101所在的平面不相交。

由此，当水平夹持机构1运动到位后，托举机构11中的第三推动缸111动作，通过两端导向机构110导向，使托手112运动到水平夹持机构1间的产品下方，实现托举功能。因此，在夹持比较软或比较中的产品时，可辅助托举，实现产品的安全搬运。

托盘夹持机构2：

如图4和图5所示，托盘夹持装置2包括两第一转轴202及两对夹持手201。两第一转轴202连接于两支臂501之间，两第一转轴202垂直于支臂501。每对夹持手201的两抓手2011分别连接于两第一转轴202两端端部，抓手2011与第一转轴202相对静止，抓手2011位于两夹持板101外侧。

抓手2011成“J”形，其一端设有托举钩0111，抓手2011未设置托举钩0111的一端与第一转轴202固定连接。

两第一转轴202连接第二夹持板1012的一端，分别连接有第一齿轮盘2021，第一齿轮盘2021位于第二夹持板1012外侧，第一转轴202与第一齿轮盘2021相对静止。另外还设有与第一齿轮盘2021相啮合的第一齿轮条2101，第一齿轮条2101的一端连接有第一推动缸2012，第一推动缸2012水平设置。第一齿轮条2101外滑动连接有第一导向块2102，第一导向块2102与第二夹持板1012固定连接。

托盘夹持装置2还包括定位装置203，定位装置203包括：与支臂501垂直设置的定位汽缸2031、与定位汽缸2031连接的定位销2032及设于抓手2011的两个定位销孔2033，定位销2032通过定位汽缸2031驱动，与定位销孔2033配合，实现抓手2011定位。

如图5所示，其中A工位为等待位置，B工位为准备工位，C工位为抓取工位，A工位时，抓手水平设置，C工位时，托举钩0111水平设置。

工作时，第一推动缸2012带动第一齿轮条2101动作，第一齿轮条2101带动第一齿轮盘2021动作，实现直线运动转化旋转运动，从而带动各抓手2011从A工位运动到C工位。

无需夹持托盘时，第一推动缸2012驱动抓手2011至A工位，定位汽缸2031驱动定位销2032***第一定位销孔3301，将抓手2011定位于A工位。夹持托盘时候，第一推动缸2012驱动抓手2011至B工位，调节机构使两对夹持手201至托盘两侧，第一推动缸2012驱动抓手2011至C工位，同时，定位汽缸2031驱动定位销2032***第二定位销孔3302，将抓手2011定位于C工位，现象精确夹持托盘的作用。

纸板吸取机构3：

如图1、图6至图8所示，纸板吸取机构3包括4个吸盘301，每个吸盘301通过一连接臂302连接于第二转轴3021端部，第二转轴3021与连接臂302相对静止。两第二转轴3021连接于两支臂501之间，两第二转轴3021垂直于支臂501，连接臂302位于两夹持板外侧。

两第二转轴3021连接第二夹持板1012的一端，分别连接有第二齿轮盘3023，第二齿轮盘3023位于夹持板101外侧，第二转轴3021与第二齿轮盘3023相对静止；另外还设有与第二齿轮盘3023相啮合的第二齿轮条2301，第二齿轮条2301的一端连接第二推动缸3022，第二推动缸3022水平设置。第二齿轮条2301外滑动连接有第二导向块2302，第二导向块2302与夹持板101固定连接，每个连接臂302各自通过一第二推动缸3022驱动，绕第二转轴3021轴线转动。

如图7和图8所示，M工位为灯带吸取工位，N工位为吸取工位，其M工位处，连接臂302水平设置，N工位处连接臂302竖直设置。

工作时，第二推动缸3022带动第二齿轮条2301动作，第二齿轮条2301带动第二齿轮盘3023动作，实现直线运动转化旋转运动，从而带动各连接臂302从M工位运动到N工位，在N工位处，通过吸盘301抽真空吸取纸板，实现纸板的搬运。

本发明中的水平夹持机构1、托盘夹持机构2及纸板吸取机构3及托举机构11均通过PLC控制***控制。

实施例2：

本发明的第二种实施方式的多功能码垛机器人抓手，其结构与实施例中的结构基本相同，其不同之处在于：

水平夹持机构中，第一夹持板及第二夹持板分别通过滑块与导轨滑动连接，同时两夹持板分别通过两连接块与丝杆螺纹连接，两连接块的螺纹方向相反，导轨及丝杆垂直于夹持板所在的平面。

由此，实现第一夹持板及第二夹持板的双向运动。

如图9所述，本发明的多功能码垛机器人抓手通过连接臂502连接于机器人22手臂端部。

综上，本发明的多功能码垛机器人抓手，集合了抓取产品、抓取托盘、吸取纸板功能，通用性强；降低了机械成本；减小了机械占用面积；同时使整个机构的重量较轻，可抓取较大重量的产品。

Claims (9)

1.多功能码垛机器人抓手，其特征在于，包括：支架（5）、水平夹持机构（1）、托盘夹持机构（2）及纸板吸取机构（3），所述水平夹持机构（1）包括托举机构（11），所述水平夹持机构（1）、托盘夹持机构（2）及纸板吸取机构（3）均连接于所述支架（5）；

    所述水平夹持机构（1）包括两块平行设置的夹持板（101），两块所述夹持板（101）通过丝杆传动装置（10）及伺服电机（4）传动，两块所述夹持板（101）相对运动，改变其之间的距离；

所述托盘夹持装置（2）包括两对夹持手（201），两对夹持手（201）平行设置，每对所述夹持手（201）均包括两个相对设置的抓手（2011）；每对所述夹持手（201）的两个抓手（2011）相对转动；

所述纸板吸取机构（3）包括至少2个吸盘（301），每个所述吸盘（301）通过一连接臂（302）连接于第二转轴（3021），每个所述连接臂（302）各自通过一第二推动缸（3022）驱动，绕所述第二转轴（3021）轴线转动；

所述托举机构（11）通过导向机构（110）连接于所述水平夹持机构（1）的两块夹持板（101）或其中一块夹持板（101）外侧，所述托举机构（11）通过一第三推动缸（111）驱动，所述托举机构（11）与其连接的夹持板（101）相对运动，其运动方向与所述夹持板（101）的运动方向一致；

所述支架（5）成“工”字形，所述“工”字形支架（5）包括两平行设置的支臂（501）及连接两支臂（501）的连接臂（502）；

所述两支臂（501）之间设有两平行设置的导轨（102），所述导轨（102）垂直于所述支臂（501）；

所述丝杆传动装置（10）包括：连接于所述两支臂（501）之间的丝杆（503）、与所述丝杆（503）连接的同步带轮、连接于其中一支臂（501）的伺服电机（4）及连接伺服电机（4）及同步带轮的同步带。

2.根据权利要求1所述的多功能码垛机器人抓手，其特征在于，所述两夹持板（101）通过滑块（103）与所述导轨（102）滑动连接，所述两夹持板（101）同时分别通过两连接块与所述丝杆（503）螺纹连接，所述两连接块的螺纹方向相反，所述所述导轨（102）及丝杆（503）垂直于所述夹持板（101）所在的平面。

3.根据权利要求1所述的多功能码垛机器人抓手，其特征在于，其中一所述夹持板（101）通过滑块（103）与所述导轨（102）滑动连接，与所述导轨（102）连接的夹持板（101）同时通过一连接块与所述丝杆（503）螺纹连接，所述导轨（102）及丝杆（503）垂直于所述夹持板（101）所在的平面，另一夹持板（101）固定连接于其中一支臂（501）。

4.根据权利要求2或3所述的多功能码垛机器人抓手，其特征在于，所述托举机构（11）包括托手（112）及活动臂（113）；所述活动臂（113）通过所述导向机构（110）连接于其中一夹持板（101）外侧下方，所述活动臂（113）与该夹持板（101）间同时通过所述第三推动缸（111）连接；所述托手（112）垂直连接于所述活动臂（113）靠近该夹持板（101）的一侧侧面；所述托举机构（11）靠近该夹持板（101）时，所述托手（112）与该夹持板（101）所在的平面相交，所述托举机构（11）远离该夹持板（101）时，所述托手（112）与该夹持板（101）所在的平面不相交。

5.根据权利要求4所述的多功能码垛机器人抓手，其特征在于，所述托盘夹持装置（2）还包括两第一转轴（202），所述两第一转轴（202）连接于所述两支臂（501）之间，所述两第一转轴（202）垂直于所述支臂（501）；

所述每对夹持手（201）的两抓手（2011）分别连接于所述两第一转轴（202）两端端部，所述抓手（2011）与所述第一转轴（202）相对静止，所述抓手（2011）位于所述两夹持板（101）外侧；

所述抓手（2011）成“J”形，其一端设有托举钩（0111），所述抓手（2011）未设置托举钩（0111）的一端与所述第一转轴（202）固定连接。

6.根据权利要求5所述的多功能码垛机器人抓手，其特征在于，所述两第一转轴（202）分别连接有第一齿轮盘（2021），所述第一齿轮盘（2021）位于所述夹持板（101）外侧，所述第一转轴（202）与所述第一齿轮盘（2021）相对静止；

另外还设有与所述第一齿轮盘（2021）相啮合的第一齿轮条（2101），所述第一齿轮条（2101）的一端连接有第一推动缸（2012）；

所述第一齿轮条（2101）外滑动连接有第一导向块（2102），所述第一导向块（2102）与所述夹持板（101）固定连接。

7.根据权利要求6所述的多功能码垛机器人抓手，其特征在于，所述托盘夹持装置（2）还包括定位装置（203），所述定位装置（203）包括：定位汽缸（2031）、与所述定位汽缸（2031）连接的定位销（2032）及设于所述抓手（2011）的定位销孔（2033），所述定位销（2032）通过所述定位汽缸（2031）驱动，与所述定位销孔（2033）配合，实现抓手（2011）定位。

8.根据权利要求1或7所述的多功能码垛机器人抓手，其特征在于，包括四个所述吸盘（301），所述四个吸盘（301）分别通过连接臂（302）连接于两所述第二转轴（3021）端部，所述第二转轴（3021）与所述连接臂（302）相对静止；

所述两第二转轴（3021）连接于所述两支臂（501）之间，所述两第二转轴（3021）垂直于所述支臂（501）；

所述连接臂（302）位于所述两夹持板（101）外侧。

9.根据权利要求8所述的多功能码垛机器人抓手，其特征在于，所述两第二转轴（3021）分别连接有第二齿轮盘（3023），所述第二齿轮盘（3023）位于所述夹持板（101）外侧，所述第二转轴（3021）与所述第二齿轮盘（3023）相对静止；

另外还设有与所述第二齿轮盘（3023）相啮合的第二齿轮条（2301），所述第二齿轮条（2301）的一端连接所述第二推动缸（3022）；

所述第二齿轮条（2301）外滑动连接有第二导向块（2302），所述第二导向块（2302）与所述夹持板（101）固定连接。