CN108694776A - 导轨式机械手及自动售货机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种导轨式机械手，在基座上设有X轴向移动机构和Y轴向移动机构，X轴向移动机构包括X轴导轨和X轴滑车，X轴滑车包括顶板以及连接在顶板两侧的第一侧板和第二侧板，两侧板的外侧均分别连有两个承重轮，顶板上设有同步连轴，Y轴向移动机构包括固定在X轴滑车后侧的Y轴导轨和装货滑车，X轴滑车和装货滑车可分别在相应电机的驱动下移动。本发明还公开了一种包括上述导轨式机械手的自动售货机。本发明中X轴滑车两侧均设有承重轮和导向轮保证了运动的顺畅性，且采用顶杆与货斗分别与出货机构相配合装卸货，不仅承载能力强、移动顺畅且抓取货物种类多避免抓取软包装货物出现损坏，使用成本低，适用范围广。

Description

导轨式机械手及自动售货机

技术领域

本发明涉及自动售货机领域，具体涉及一种导轨式机械手及自动售货机。

背景技术

随着现代人生活节奏的加快以及文明素质的提高，自动售货机由于具有方便快捷、占用空间体积小、无需店面成本费以及能昼夜服务等特点成为人们生活中不可缺少的便民配套设施。自动售货机内传统的机械手主要采用以下两种形式：一是用精密传动的滚珠丝杆滑台，由步进电机带动丝杠旋转，在丝杆及滑块之间空隙内嵌有钢珠，从而可以将它们之间的滑动摩擦变成滚动摩擦，从而大大减小了二者之间的摩擦力，把电机的旋转运动转换为滑台的直线运动；二是利用同步带轮以及同步带，同步带轮旋转时带动固定在同步带上的滑台做直线运动；但是以上两种方式存在以下问题：方法一中滚珠丝杆传动是广泛应用于工业自动化设备的基本传动装置，但使用成本偏高；方式二中同步带传动灵活度高，尤其对于空间狭小的场合具有独特的优势，但同步带传动负载小，需要预紧且使用寿命相对较短。现有的自动售货机也有采用齿轮与齿条的传动方式来抓取货物，但由于用于移动的滑车结构设计不合理，容易出现移动不顺畅卡机无法使货物及时输送出来的情况，消费者投币了却拿不到相应的货物，由此会引起消费者的不满同时也影响自动售货机的营业额。

此外，目前自动售货机内的机械手一般是爪式或者卡扣式的机械结构，这类机械手由于外表坚硬，所以在抓取一些外表柔软且易破损的物品时，容易将其抓坏、破损，抓取冰激凌更是无法实现，而且，机械手关节较多、结构复杂，成本较高，实际应用中容易出现问题，不利于后期的维护，同时由于现有的机械手只能抓取质量较轻的货物，对于质量较重的货物输送由于其本身承载能力的限制易出现卡滞，限制了机械手抓取货物的种类范围。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种承载能力强、移动顺畅且抓取货物种类多的导轨式机械手及自动售货机以解决现有技术的不足。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种导轨式机械手，包括固定在售货机机体内的基座，所述基座上设有相互平行的两个X轴向移动机构以及固定连接两个所述X轴向移动机构中间的Y轴向移动机构，所述X轴向移动机构包括X轴导轨以及与所述X轴导轨配合滑动的X轴滑车，所述X轴滑车包括顶板以及沿所述X轴导轨方向连接在所述顶板两侧的第一侧板和第二侧板，所述第一侧板和所述第二侧板的外侧均分别连有至少两个承重轮，所述顶板上设有通孔以及穿过所述通孔与所述顶板固定连接的同步连轴；所述Y轴向移动机构包括固定在所述X轴滑车后侧的Y轴导轨以及与所述Y轴导轨配合滑动的装货滑车，所述X轴滑车和所述装货滑车可分别在相应电机的驱动下移动。由此，装货滑车可以沿Y轴导轨上下移动至相应的货道装取货物，然后再在X轴滑车的移动下使货物被送至出货口，承重轮的设置将滑动摩擦转为滚动摩擦提高了整个X轴滑车的承载能力即使抓取质量大的货物而也不会出现卡滞，两个X轴向移动机构之间设有同步连轴保证了顶部和底部X轴滑车的同步移动进一步保证了移动顺畅提高了货物输送速度。

进一步地，所述第一侧板和第二侧板两侧均分别设有X轴导向轮，所述X轴导向轮的轮圈上设有圆弧凹槽，所述X轴导轨侧边设有与所述圆弧凹槽配合的圆弧突台。由此，X轴导向轮轮圈上的圆弧凹槽能与X轴导轨侧边的圆弧突台紧密配合，同时两侧的X轴导向轮为X轴滑车提供向X轴导轨中间的支撑力，保证了X轴向的直线移动，可以避免出现卡滞提高了X轴滑车在X轴向的运动速度。

进一步地，所述X轴滑车上与所述X轴导轨平行的一侧固定设有第一电机支座、固定在所述第一电机支座上的X轴向驱动电机以及与所述X轴向驱动电机同轴连接并固定在所述电机支座下方的X轴外齿轮，所述X轴滑车正下方设有与所述X轴外齿轮相啮合的X轴内齿轮，所述X轴导轨内侧沿X轴向固定设置与所述X轴内齿轮相啮合的X轴齿条。由此，X轴向驱动电机启动后带动X轴外齿轮和X轴内齿轮旋转，X轴内齿轮与固定的X轴齿条相啮合并带动X轴滑车移动，而由于X轴滑车的顶板上安装有同步连轴，将X轴外齿轮安装在X轴滑车一侧使整个装置结构更合理，同时设置X轴外齿轮与X轴内齿轮两级传动可以根据需要调整传动比进一步提高了整个机械手承载能力。

进一步地，所述X轴滑车的两侧分别连有包括长边和短边的直角连接板，所述直角连接板的所述短边垂直连接在所述第一侧板或第二侧板的外侧并突出所述X轴滑车的两侧，所述直角连接板的所述长边与所述承重轮平行连接。由此，X轴滑车一侧的承重轮均在齿条的外侧移动，另一侧的承重轮于X轴导轨的滚动滑槽内移动，使整个X轴滑车移动更加顺畅。

进一步地，所述装货滑车其包括支撑板，通过一旋转轴连接在所述支撑板上的货斗以及位于所述货斗下方的车体；所述车体内设有支撑腔以及设于所述支撑腔内的顶杆和顶杆齿轮，所述顶杆的下端固定设有与所述顶杆齿轮相啮合的顶杆齿条以及与所述顶杆齿轮同轴连接且安装在所述支撑腔侧面的顶杆电机；所述支撑板上固定设有第二电机支座、固定在所述第二电机支座上的Y轴向驱动电机以及与所述Y轴向驱动电机同轴连接并固定在所述电机支座下方的Y轴齿轮，所述Y轴导轨内侧沿Y轴向固定设置与所述Y轴齿轮相啮合的Y轴齿条。由此，顶杆电机正反转可以驱动顶杆在顶杆齿轮和顶杆齿条的啮合作用下在支撑腔内左右移动，顶杆顶出时会触碰到自动售货机内的出货开关，使货物从货道上滑落至装货小车上；而在Y轴向驱动电机的驱动下，Y轴齿轮和Y轴齿条相啮合带动装货滑车上下移动以将货斗送至对应的货道装载货物。

进一步地，所述顶杆包括可在所述支撑腔内移动的滑动杆以及与所述滑动杆一体连接位于所述支撑腔外侧的推头，所述支撑腔上与所述支撑板相对的一侧设有滑动槽，所述滑动杆上设有穿出所述滑动槽与所述支撑腔垂直的触碰板，所述滑动槽的两侧还分别设有感应所述触碰板位置的行程开关，由此，顶杆被顶出时，外侧的推头会触碰到自动售货机中的出货开关使货物从货道滑出，通过顶杆两侧的行程开关来感应触碰板的位置，可以检测顶杆是否归位或者顶出到位。

进一步地，所述支撑腔上与所述行程开关的连接处设有调节滑槽。由此，可根据需要调节行程开关与顶杆两侧的相对位置以满足不同情况的需要提高顶杆移动的精度。

进一步地，所述支撑板底部两侧分别设有Y轴导向轮，所述Y轴导向轮的轮圈上设有圆弧凹槽，所述Y轴导轨侧边设有与所述圆弧凹槽配合的圆弧突台。由此，可以保证装货滑车不偏离Y轴导轨上能顺畅地做直线运动提高了控制精度。

进一步地，所述装货滑车套设在所述同步连轴上，所述货斗的侧面和底部分别设有的装货口和卸货口，所述货斗顶端相对所述旋转轴一侧设有卸货凸起。由此，从货道上顶出的货物由货斗的装货口进入货斗，装货滑车再在X轴滑车的移动下运动至出货口时，装货滑车再向下移动一段距离，货斗上的卸货凸起会与出货口的突出部接触，在出货口突出部的阻力下货斗沿旋转轴向上逆时针旋转使卸货口向外移出货物由卸货口送至出货口，而装货滑车套设在同步连轴上不仅能节省空间同时使装货滑车的移动不偏离Y轴导轨使抓取货物更加精准。

本发明的另一目的是提供一种自动售货机，包括上述的导轨式机械手，所述导轨式机械手安装在所述自动售货机的机体内。由此，导轨式机械手与自动售货机中的出货机构相配合完成取货和卸货。

本发明提供的导轨式机械手及自动售货机，具有以下有益效果：

1、X轴滑车两侧分别设有承重轮，将滑动摩擦转为滚动摩擦避免因抓取质量大的货物而出现卡滞，提高了整个机械手的货物承载能力，同时采用带有装货口和卸货口的货斗来抓取货物，即使是软包装货物也不会受到损坏，扩大了货物的抓取种类，使自动售货机的售货种类更加多样化；

2、两个X轴向移动机构之间设有同步连轴，且Y轴向移动机构的装货滑车套在同步连轴上，既能确保上下两个X轴滑车之间实时同步避免因不同步而导致的卡滞，同时也能避免装货滑车在Y轴导轨上的移动出现偏移，提高了整个机械手的运动精准性；

3、X轴向移动机构及Y轴向移动机构中的所有齿轮及齿条均采用具有润滑作用的铜制成，无需再在齿轮和齿条之间添加润滑油，可以在清洁度要求高的场合使用且降低了维护成本；

4、整个机械手结构简单，体积紧凑，不占用售货机额外空间，且无精细组合零件，不易损坏，使用寿命长，降低了使用成本，适用范围广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明导轨式机械手一种实施方式的立体结构示意图；

图2为图1中X轴滑车内的传动结构示意图；

图3为图1中X轴滑车的外部放大示意图；

图4为图1中Y轴向移动机构中装货滑车的外部结构示意图；

图5为图1中Y轴向移动机构中装货滑车的内部结构示意图；

图中：

1、基座；2、X轴向移动机构；21、X轴导轨；22、X轴滑车；221、顶板；222、第一侧板；223、第二侧板；224、直角连接板；225、第一承重轮；226、第二承重轮；227、第三承重轮；228、第四承重轮；229、通孔；23、第一电机支座；24、X轴向驱动电机；25、X轴外齿轮；26、X轴内齿轮；27、X轴齿条；28、X轴导向轮；3、Y轴向移动机构；31、Y轴导轨；32、装货滑车；321、支撑板；322、旋转轴；323、货斗；3231、装货口；3232、卸货口；3233、卸货凸起；324、支撑腔；325、顶杆；3251、滑动杆；3252、推头；3253、触碰板；326、顶杆齿轮；327、顶杆齿条；328、顶杆电机；33、第二电机支座；34、Y轴向驱动电机；35、Y轴齿轮；36、滑动槽；37、行程开关；38、调节滑槽；39、Y轴齿条；4、圆弧凹槽；5、圆弧突台；6、同步连轴。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1、图2和图3所示，一种导轨式机械手，包括固定在自动售货机机体内的基座1，基座1上设有相互平行的两个X轴向移动机构2以及固定连接在两个X轴向移动机构2中间的Y轴向移动机构3，其中，X轴向移动机构2包括X轴导轨21以及与X轴导轨21配合滑动的X轴滑车22，X轴滑车22包括顶板221以及沿X轴导轨21方向连接在顶板221两侧的第一侧板222和第二侧板223，第一侧板222和第二侧板223的外侧均分别连有两个承重轮，也可以根据需要设置更多的承重轮，X轴滑车22的两侧分别连有包括长边和短边的直角连接板224，直角连接板224的短边垂直连接在第一侧板222或第二侧板223的外侧并突出X轴滑车22的两侧，直角连接板224的长边与承重轮平行连接，第一侧板222外侧的前后分别通过直角连接板224与第一承重轮225和第二承重轮226连接，第二侧板223外侧的前后分别通过直角连接板224与第三承重轮227和第四承重轮228连接。

此外，顶板221上设有通孔229以及穿过通孔229与顶板221固定连接的同步连轴6，因顶板221上连有同步连轴6占用了一定空间，为了使整个机械手设计更合理紧凑，在X轴滑车22上与X轴导轨21平行的一侧固定设有第一电机支座23、固定在第一电机支座23上的X轴向驱动电机24以及与X轴向驱动电机24同轴连接并固定在第一电机支座23下方的X轴外齿轮25，X轴滑车22正下方设有与X轴外齿轮25相啮合的X轴内齿轮26，X轴导轨21内侧沿X轴向固定设置与X轴内齿轮26相啮合的X轴齿条27。

如图1和图4所示，Y轴向移动机构3包括固定在X轴滑车22后侧的Y轴导轨31以及与Y轴导轨31配合滑动的装货滑车32，X轴滑车22和装货滑车32可分别在相应电机的驱动下移动，装货滑车32包括支撑板321，通过旋转轴322连接在支撑板321上的货斗323以及位于货斗323下方的车体；车体内设有支撑腔324以及设于支撑腔324内的顶杆325和顶杆齿轮326，顶杆325的下端固定设有与顶杆齿轮326相啮合的顶杆齿条327以及与顶杆齿轮326同轴连接且安装在支撑腔324侧面的顶杆电机328；支撑板321上固定设有第二电机支座33、固定在第二电机支座33上的Y轴向驱动电机34以及与Y轴向驱动电机34同轴连接并固定在第二电机支座33下方的Y轴齿轮35，Y轴导轨31内侧沿Y轴向固定设置与Y轴齿轮35相啮合的Y轴齿条39。

此外，为了使X轴滑车22在X轴导轨21能直线滑动不出现卡滞，同时使装货滑车32在Y轴导轨31上的升降顺畅保证货物及时送至出货口，第一侧板222和第二侧板223两侧均分别设有X轴导向轮28，X轴导向轮28的轮圈上设有圆弧凹槽4，X轴导轨21侧边设有与圆弧凹槽4配合的圆弧突台5，支撑板321底部两侧分别设有Y轴导向轮，Y轴导向轮的轮圈上设有圆弧凹槽4，Y轴导轨31侧边设有与圆弧凹槽4配合的圆弧突台5，圆弧突台5与圆弧凹槽4之间的配合为滚动摩擦，运动阻力小。

其中，顶杆325包括可在支撑腔324内移动的滑动杆3251以及与滑动杆3251一体连接且截面种大于支撑腔324腔体内截面积的推头3252，支撑腔324上与支撑板321相对一侧设有滑动槽36，滑动杆3251上设有穿出滑动槽36与支撑腔324垂直的触碰板3253，滑动槽36的两侧还分别设有感应触碰板3253位置的行程开关37。为了根据实际情况调整行程开关37与顶杆325两端的相对位置，在支撑腔324与行程开关37相对应的位置设有调节滑槽38。

此外，装货滑车32套设在同步连轴6上，货斗323的侧面和底部分别设有的装货口3231和卸货口3232，货斗323顶端设有与旋转轴322相对的的卸货凸起3233。

一种自动售货机，包括上述的导轨式机械手，导轨式机械手安装在自动售货机的机体内。

使用本发明提供的导轨式机械手及自动售货机时，Y轴向移动机构3的顶杆电机328驱动使顶杆齿轮326旋转从而与顶杆齿条327相啮合使顶杆325的推头3252顶出，顶杆电机328正反转使顶杆325左右移动，行程开关37检测顶杆325移动是否到位，当顶杆325触碰到出货机构的出货开关时，货物从货道上滑落到由装货口3231进入装货滑车32的货斗323内，然后X轴向移动机构2的X轴向驱动电机24启动，带动X轴外齿轮25和X轴内齿轮26轮转动，由于X轴内齿轮26与X轴齿条27的啮合作用使X轴滑车22沿X轴导轨21前进将装货滑车32送至出货口，此时，Y轴向移动机构3的Y轴向驱动电机34启动，带动Y轴齿轮35转动，由于Y轴齿轮35与Y轴齿条39的啮合作用使装货滑车32沿Y轴导轨31向下运动，货斗323上的卸货凸起3233触碰到出货口的突出部受到向上的力使货斗323向上翻转，将货斗323内的货物由卸货口3232送出至取货口，消费者从取货口拿取自己所购买的货物。

需要声明的是，上述具体实施方式仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理，在本发明所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种导轨式机械手，包括固定在售货机机体内的基座，其特征在于，所述基座上设有相互平行的两个X轴向移动机构以及固定连接两个所述X轴向移动机构中间的Y轴向移动机构，所述X轴向移动机构包括X轴导轨以及与所述X轴导轨配合滑动的X轴滑车，所述X轴滑车包括顶板以及沿所述X轴导轨方向连接在所述顶板两侧的第一侧板和第二侧板，所述第一侧板和所述第二侧板的外侧均分别连有至少两个承重轮，所述顶板上设有通孔以及穿过所述通孔与所述顶板固定连接的同步连轴；所述Y轴向移动机构包括固定在所述X轴滑车后侧的Y轴导轨以及与所述Y轴导轨配合滑动的装货滑车，所述X轴滑车和所述装货滑车可分别在相应电机的驱动下移动。

2.根据权利要求1所述的导轨式机械手，其特征在于，所述第一侧板和第二侧板两侧均分别设有X轴导向轮，所述X轴导向轮的轮圈上设有圆弧凹槽，所述X轴导轨侧边设有与所述圆弧凹槽配合的圆弧突台。

3.根据权利要求1所述的导轨式机械手，其特征在于，所述X轴滑车上与所述X轴导轨平行的一侧固定设有第一电机支座、固定在所述第一电机支座上的X轴向驱动电机以及与所述X轴向驱动电机同轴连接并固定在所述电机支座下方的X轴外齿轮，所述X轴滑车正下方设有与所述X轴外齿轮相啮合的X轴内齿轮，所述X轴导轨内侧沿X轴向固定设置与所述X轴内齿轮相啮合的X轴齿条。

4.根据权利要求1所述的导轨式机械手，其特征在于，所述X轴滑车的两侧分别连有包括长边和短边的直角连接板，所述直角连接板的所述短边垂直连接在所述第一侧板或第二侧板的外侧并突出所述X轴滑车的两侧，所述直角连接板的所述长边与所述承重轮平行连接。

5.根据权利要求1所述的导轨式机械手，其特征在于，所述装货滑车其包括支撑板，通过一旋转轴连接在所述支撑板上的货斗以及位于所述货斗下方的车体；所述车体内设有支撑腔以及设于所述支撑腔内的顶杆和顶杆齿轮，所述顶杆的下端固定设有与所述顶杆齿轮相啮合的顶杆齿条以及与所述顶杆齿轮同轴连接且安装在所述支撑腔侧面的顶杆电机；所述支撑板上固定设有第二电机支座、固定在所述第二电机支座上的Y轴向驱动电机以及与所述Y轴向驱动电机同轴连接并固定在所述电机支座下方的Y轴齿轮，所述Y轴导轨内侧沿Y轴向固定设置与所述Y轴齿轮相啮合的Y轴齿条。

6.根据权利要求5所述的导轨式机械手，其特征在于，所述顶杆包括可在所述支撑腔内移动的滑动杆以及与所述滑动杆一体连接位于所述支撑腔外侧的推头，所述支撑腔上与所述支撑板相对的一侧设有滑动槽，所述滑动杆上设有穿出所述滑动槽与所述支撑腔垂直的触碰板，所述滑动槽的两侧还分别设有感应所述触碰板位置的行程开关。

7.根据权利要求6所述的导轨式机械手，其特征在于，所述支撑腔与所述行程开关的连接处设有调节滑槽。

8.根据权利要求5所述的导轨式机械手，其特征在于，所述支撑板底部两侧分别设有Y轴导向轮，所述Y轴导向轮的轮圈上设有圆弧凹槽，所述Y轴导轨侧边设有与所述圆弧凹槽配合的圆弧突台。

9.根据权利要求5所述的导轨式机械手，其特征在于，所述装货滑车套设在所述同步连轴上，所述货斗的侧面和底部分别设有的装货口和卸货口，所述货斗顶端相对所述旋转轴一侧设有卸货凸起。

10.一种自动售货机，其特征在于，包括权利要求1～9中任一项权利要求所述的导轨式机械手，所述导轨式机械手安装在所述自动售货机的机体内。