CN105798894B - 一种可翻转箱体的抓取机械手 - Google Patents

Abstract

一种可翻转箱体的抓取机械手，是与直角坐标机器人旋转机械臂的末端相连，其组成包括：支撑机构、位移调整机构、夹取机构和气动控制回路。支撑机构由连接臂、固定夹板和固定板组成；位移调整机构由活动夹板、导杆和导套、气压杆和气压缸组成；夹取机构由夹取圆盘、伺服电机、同步带和同步轮组成；气动控制回路由气压软管、直动减压阀、电磁控制换向阀组成。该机械手可通过气动控制回路整节夹取夹取力，以适应对重量箱体的抓取。伺服电机通过同步带带动同步轮旋转，可控制主动夹取盘正反旋转任意角度，从动夹取盘和箱体随之旋转，使得夹取机构在抓取箱体后可调整箱体的姿态。

Description

一种可翻转箱体的抓取机械手

技术领域

本发明：一种可翻转箱体的抓取机械手，涉及自动化设备技术领域，尤其是涉及一种基于直角坐标机器人的机械手，可完成对不同尺寸、不同质量和不同硬度的箱体进行夹取、正反任意角度翻转，并按照规定的位置姿态进行放置。

背景技术

在工业和家电生产领域对于箱体包装的产品和原材料的搬运用机器人实现，就能够大大节省人力和开支，提高生产的自动化和智能化。直角坐标机器人具有结构简单、技术成熟、控制方便和成本低等优势，被广泛地应用于各种自动化生产过程中。拥有灵活性的机械手是直角坐标机器人实现不同搬运功能的关键所在。由于机械手的尺寸和灵活度的限制，目前对对固定尺寸箱体进行抓取的机械手较多，除此之外，现有的机械手还存在行程短、抓取方式固定、抓取力度不可调等缺点，因此研究一种可调夹取宽度、可翻转箱体的抓取机械手非常重要。

发明内容

本发明：一种可翻转箱体的抓取机械手，主要解决自动化生产过程中，对不同尺寸、不同重量和不同摆放姿态的箱体进行自动抓取并放置的问题。

一种可翻转箱体的抓取机械手，其特征在于：是由支撑机构、位移调整机构、夹取机构和气动控制回路组成。所述支撑机构包括与直角坐标机器人的旋转机械臂相连接的连接臂1，固定在连接臂1下方的固定夹板2，和固定在固定夹板2下方的固定板3；所述位移调整机构包括固定在固定夹板2与固定板3之间的气压缸4和两个导套5，与气压缸4相连接的气压杆9，与导套5相连接的两个导杆6，导杆6另一端与套筒7过盈热套固定；所述夹取机构包括与固定夹板2相互平行的活动夹板8，在固定夹板2和活动夹板8上分别对称安装的两个夹取盘13，伺服电机10通过电机端盖固定安装在固定夹板2上的，伺服电机10通过同步带11带动同步轮12旋转；所述气动控制回路包括气压软管14，直动减压阀15和电磁控制换向阀16。

所述的套筒7超出活动夹板8宽度的余量以活动夹板8为中心对称分布。两个导杆6的一端过盈热套在套筒7内，导杆6的端面与套筒7端面对齐。两个导杆6位于气压杆9的上端，并以气压杆9为中心对称分布，两个导杆6与气压杆9相互平行。气压杆9带动活动夹板8可沿水平方向往复移动，两个导杆6在导套5内滑动，对夹取机构起到导轨和支撑的作用（如图2所示）。

所述的电磁控制换向阀16与直动减压阀15通过气压软管14相连，电磁控制换向阀16与气压缸4的两端通过气压软管14相连。直动减压阀15可通过控制气压缸4内的气压，调节机械手的抓取力，实现对不同重量和不同硬度箱体的抓取。

所述的夹取盘13通过一个圆锥滚子轴承13.1和一个深沟球轴承13.2安装在固定夹板2上，圆锥滚子轴承13.1抵消夹取盘13产生的轴向力，深沟球轴承13.2抵消夹取盘13产生的径向力，这种结构使机械手结构更加紧凑。夹取盘13的表面覆盖一层橡胶防滑层增加摩擦力（如图3所示）。

所述固定夹板2侧面安装有压力传感器，检测固定夹板2抓取箱体时产生的弯矩，判断箱体在抓取过程中是否掉落。

本发明的有益效果：

1.一种可翻转箱体的抓取机械手，可在直角坐标机器人的控制下，对水平放置的任意姿态的方形箱体或固体工料进行抓取，可在一定尺寸范围内调整抓取宽度，对抓取的箱体进行二自由度的正反360度旋转，调整箱体姿态，然后按照规定的位置姿态对箱体进行放置。

2.本发明采用导杆和导套作为夹取机构的导轨和支撑结构，相比常用的滑动导轨结构，机械强度更高，结构更紧凑，工作稳定性更强。

3.本发明还可以通过手动调节直动减压阀调节气压缸内气体压力，实现抓取力的调节，适用于不同重量箱体的抓取。设计气压杆的行程较长，扩大了抓取宽度调节的范围。

附图说明

附图1是一种可翻转箱体的抓取机械手三维结构图。

附图2是导杆与导套的连接剖视图。

附图3是夹取圆盘与固定夹板的连接剖视图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的工作原理做详细阐述。

具体实施方式一：一种可翻转箱体的抓取机械手，安装在直角坐标机器人的旋转机械臂的末端。直角坐标机器人通过沿X轴、Y轴、Z轴的移动和绕Z轴的转动，控制机械手到达指定抓取位置和抓取角度。电磁控制换向阀通过气压缸控制气压杆，带动活动夹板做水平往复移动，可调节机械手的夹取宽度。活动夹板通过套筒与导杆连接，导杆在导套内滑动，导杆和导套起到导轨和支撑的作用。两对导杆和导套相互平行。套筒对称延伸安装在活动夹板上，套筒和导杆过盈热套装配在一起，增大接触面积，加强导杆与活动夹板的连接强度。

直动减压阀与电磁控制换向阀通过软管连接，电磁控制换向阀通过软管与气压缸连接。直动减压阀与电磁控制换向阀都安装在固定夹板的上部，手动调节直动减压阀，可改变气压缸内的气体压力，调节机械手的抓取力，实现对不同重量箱体的抓取。当抓取箱体时，气压缸内的气压达到设定值时直动减压阀将气路关闭，使得抓取动作自动停止，避免了常规机械手抓取时，还需要其他辅助机构来停止抓取动作。

具体实施方式二：直角坐标机器人控制机械手移动到预先设定的抓取位置，机械臂旋转一定角度，使得两个夹取盘的夹取面与箱体的两个对称面相接触抓取，直角坐标机器人再调整机械手的高度，运动到指定位置放置。气动控制回路工作，是按照具体实施方式一完成对箱体的抓取和放置。

主动夹取盘通过一个圆锥滚子轴承和一个深沟球轴承安装在固定夹板上。圆锥滚子轴承抵消夹取盘产生的轴向力，深沟球轴承抵消夹取盘产生的径向力，这种结构使机械手结构更加紧凑。轴承与固定夹板固定，轴承两端都安装有防尘端盖。夹取盘的夹取面粘有橡胶防滑层，以增大与箱体之间的摩擦力。

伺服电机通过电机端盖固定安装在固定夹板上。伺服电机工作，通过同步带带动主动夹取盘轴上的同步轮旋转，通过定传动比控制主动夹取盘旋转一定的角度。箱体和从动夹取盘随动旋转同样角度，实现对箱体一个自由度的旋转，通过直角坐标机器人控制连接臂旋转，可实现箱体另一个自由度的旋转，使得被抓取箱体调整到要求的姿态。最后，通过直角坐标机器人的控制，完成对箱体的移动和规定位置姿态的放置。

在固定夹板上还安装了压力传感器，通过固定夹板的弯矩判断是否抓取或者在运动过程中由于故障导致的箱体滑落等现象，来进行下一步的处理。

Claims (2)

1.一种可翻转箱体的抓取机械手，其特征在于：支撑机构、位移调整机构、夹取机构和气动控制回路；所述支撑机构包括与直角坐标机器人的旋转机械臂相连接的连接臂（1），固定在连接臂（1）下方的固定夹板（2），和固定在固定夹板（2）下方的固定板（3）；所述位移调整机构包括安装在固定夹板（2）与固定板（3）之间的气压缸（4）和两个导套（5），与气压缸（4）相连接的气压杆（9），与导套（5）相连接的两个导杆（6），导杆（6）另一端与套筒（7）过盈热套固定；所述夹取机构包括与固定夹板（2）相互平行的活动夹板（8），在固定夹板（2）和活动夹板（8）上分别对称安装的两个夹取盘（13），固定在固定夹板（2）上的伺服电机（10），伺服电机（10）通过同步带（11）带动同步轮（12）旋转；所述气动控制回路包括气压软管（14），直动减压阀（15）和电磁控制换向阀（16）；

所述的套筒（7）超出活动夹板（8）宽度的余量以活动夹板（8）为中心对称分布；导杆（6）的一端过盈热套在套筒（7）内，导杆（6）的端面与套筒（7）端面对齐；

所述的两个导杆（6）位于气压杆（9）的上部，并以气压杆（9）为中心对称分布，两个导杆（6）与气压杆（9）相互平行；

所述的气压杆（9）带动活动夹板（8）可沿水平方向往复移动，两个导杆（6）在导套（5）内滑动，对夹取机构起到导轨和支撑的作用；

所述的电磁控制换向阀（16）与直动减压阀（15）通过气压软管（14）相连，电磁控制换向阀（16）与气压缸（4）通过气压软管（14）相连；

所述直动减压阀（15）可通过手动调节气，改变气压缸（4）内的气压，调节机械手的抓取力，实现对不同重量和不同硬度箱体的抓取；

所述的夹取盘（13）通过一个圆锥滚子轴承（13.1）和一个深沟球轴承（13.2）安装在固定夹板（2）上，圆锥滚子轴承（13.1）抵消夹取盘（13）产生的轴向力，深沟球轴承（13.2）抵消夹取盘（13）产生的径向力；夹取盘（13）的表面覆盖一层橡胶防滑层增加摩擦力。

2.权利要求1所述的一种可翻转箱体的抓取机械手，其特征在于：所述固定夹板（2）外侧面安装有压力传感器，检测固定夹板（2)抓取箱体时产生的弯矩，判断箱体在抓取过程中是否掉落。