CN213111483U - 抓取机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种抓取机械手，包括框架和驱动机构，所述框架上安装有机械手机构，机械手机构通过滑动机构与框架连接；所述机械手机构包括内手指、内手指支架、外手指、外手指支架；所述内手指支架、外手指支架相对平行设置，内手指、外手指的上部分别与内手指支架、外手指支架固定连接；所述驱动机构可以同时或分别带动内手指、外手指向内侧或外侧移动。本实用新型的机械手机构能自动适应餐具等物件大小,实现柔性抓取和装箱，当配套设置多套机械手机构时可以同时抓取多套物件和叠放装箱，提高装箱后的排列效果，能适应箱体的规格和提高空间利用效率。

Description

抓取机械手

技术领域

本实用新型属于机械手技术领域，具体是一种抓取机械手。

背景技术

机械手是一种能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。机械手主要由执行机构、驱动机构和控制***三大部分组成。机械手的手部是用来抓持工件(或工具)的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。

现有流水线上所使用的夹持形机械手，由于结构较大，多用于较大和相对规则物件的抓取，而对类似盘子、碗等较小且不规则物件的抓取效果较差。

例如，在餐饮企业中广泛使用的成套餐具，清洗和消毒环节，已经可以实现自动化处理，但经过分拣、组合后的成套餐具装箱环节，仍然以人工为主。由于成套餐具规格不一，以餐盘直径计从6寸到8寸都有，箱体大小也不相同。已有的自动装箱机，所使用的机械手大多就仅是简单的搁碗板，由推碗装置将输送带上的成套餐具推送到搁碗板上，再放置到箱内，机械手并非是直接抓取和装箱。该机械手也不能自动适应成套餐具的规格大小，餐具在箱后的排列比较乱，对箱体的空间利用不足。

机械手结构大小和餐具装箱数量有着密切关系，现有机械手的结构在横向、纵向上均是不可调节，例如搁碗板结构以及搁碗槽口的尺寸均是固定，机械手较大无法与部分箱体进行适配装箱。

对于其它单独的盘或碗类等餐具的装箱也存在类似的问题。

如中国专利(授权公告号CN107128519B)公开的一种“套装组合餐具自动装箱机械手及其装箱方法”，该机械手包括下支座、铰接轴、下拉板、下定位板、安装有下气缸，两个下定位板之间连接有两个下固定板，铰接轴两端分别位于其中一个滑槽内，下拉板位于两个所述下定位板之间且与下气缸的输出端连接，下拉板与铰接轴之间通过下升降杆固定连接，铰接轴左侧和铰接轴右侧均设有与铰接轴铰接的搁碗板，位于铰接轴同一侧的下定位板和搁碗板之间设有铰接板，所述铰接板上端与下定位板铰接，铰接板下端与搁碗板铰接；两个下支座上方均设有上支座。

现有以及上述公开的夹取类机械手，依然存在不能自动适应物件规格、抓取效果较差的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种抓取机械手，用于解决现有技术存在的问题。

为了实现本实用新型的目的，采用以下技术方案：

抓取机械手，包括框架和驱动机构，所述框架上安装有机械手机构，机械手机构通过滑动机构与框架连接；所述机械手机构包括内手指、内手指支架、外手指、外手指支架；所述内手指支架、外手指支架相对平行设置，内手指、外手指的上部分别与内手指支架、外手指支架固定连接；所述驱动机构可以同时或分别带动内手指、外手指向内侧或外侧移动。为了进一步实现本实用新型的目的，还可以采用以下技术方案：

如上所述的抓取机械手，所述内手指、外手指各设有2根。

如上所述的抓取机械手，所述内手指、外手指均为柱体，柱体下端设有向外弯折的钩部。

如上所述的抓取机械手，所述内手指支架、外手指支架均由板状材料制成，包括竖向设置的连接板以及设在连接板两端的侧板；侧板与连接板的连接部位设置所述外手指或内手指。

如上所述的抓取机械手，所述内手指、外手指之间设置有抓取限高板，抓取限高板与外手指或外手指支架固定连接。

如上所述的抓取机械手，所述内手指支架上设有转轴，转轴通过连接件与滑动机构相对固定安装；所述框架上在内手指外侧设有固定限位件，当内手指支架向外侧移动至被固定限位件阻挡，驱动机构可以带动内手指以转轴为圆心向外侧旋转。

如上所述的抓取机械手，所述内手指支架上安装有弹簧，弹簧的两端分别与所述连接件、内手指支架内侧下部连接；当内手指向内侧移动抓取物件时，弹簧可以带动内手指以转轴为圆心向内侧旋转。

如上所述的抓取机械手，所述连接件以及内手指支架内侧下部分别设置有与弹簧配合的多排安装孔。

如上所述的抓取机械手，所述驱动机构为气缸、电缸、丝杆或液压缸。

如上所述的抓取机械手，所述滑动机构为滑块滑轨组件，滑轨固定安装在框架上，滑块固定在连接板上，连接板分别与内手指支架或外手指支架配合。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型的机械手机构能自动适应餐具等物件规格大小实现柔性抓取和装箱，当配套设置多套机械手机构时可以同时抓取多套物件和叠放装箱，提高装箱后的排列效果，能适应箱体的规格和提高空间利用效率。

单套机械手机构的内手指、外手指可以相对打开和抓取物件，打开时内手指可以向外侧旋转，使机械手机构的抓取空间更紧凑；抓取时内手指可以向内侧旋转，使其抓取更稳定，同时能增加其适用范围；设置有抓取限高板，保证抓取和装箱时餐具的位置更适应。

本实用新型的抓取机械手结构紧凑、性能稳定；可以同时进行多套物件抓取和装箱，两端设置的机械手机构在横向、纵向上均可以移动，或者在横向移动的同时进行纵向运动操作，或者在纵向移动同时进行横向运动，抓取和装箱动作灵活、效果好，工作效率高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍。

图1是本实用新型所述抓取机械手的立体图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1的主视图；

图4是图1的侧视图；

图5是图1中所述内手指部分的立体图(图中未示出弹簧)；

图6是图5的主视图；

图7是本实用新型所述自动装箱机的立体图；

图8是图7的主视图；

图9是图7的侧视图；

图10是图7的俯视图。

附图标记：

1-框架，11-纵支撑，12-横支撑，13-限位杆，14-框架吊装板；

2-机械手机构A，21-外手指，211-外手指支架，212-外手指滑块连接板，213-外手指横向滑块，214-外手指横向滑轨，215-抓取限高板，216-外手指支架调节槽；

22-内手指，221-内手指支架，222-内手指滑块连接板，223-内手指横向滑块，224-内手指横向滑轨，225-钩部，226-转轴，227-转轴固定块，228-转轴固定板，229-弹簧安装架，230-弹簧，231-内手指横向连接板，232-内手指纵向滑轨固定板，233-弹簧安装孔；

3-机械手机构B；31-中间外手指支架连接板，32-外手指动力盒，33-外手指纵向推板，34-步进电机；

4-横向支架，41-外手指纵向滑轨，42-外手指纵向滑块，43-横架连接板；

5-纵向支架，51-外手指纵向限位滑槽，52-外手指限位滑块，53-内手指纵向限位滑槽，54-内手指限位滑块；

6-横向驱动气缸，61-横向驱动气缸固定座，62-横向驱动气缸活塞杆；

7-内手指驱动气缸，71-内手指驱动气缸固定座，72-内手指驱动气缸活塞杆；

8-自动装箱机，81-机架，811-桁架z轴稳定架，812-桁架z轴滑轨，813-桁架z轴滑块，814-桁架z轴滑块连接板，82-桁架x轴运动机构，821-桁架x轴伺服电机，83-桁架z轴运动机构，831-桁架z轴伺服电机，832-桁架z轴运动连接机械手框架，84-餐具输送带，85-餐具定位输送带，851-餐具定位机构，86-箱体输送带，861-箱体定位机构。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

为便于实施例的技术方案说明，以餐具或成套餐具的抓取为例进行说明，以图2所示的左、右侧为所述机械手机构的横向运动方向，其上、下侧为所述机械手机构的纵向运动方向，对应的图2中的机械手机构B为设置在中间纵向上的两套，机械手机构A为设置在机械手机构B两侧的四套。机械手机构A、机械手机构B均属于本实用新型所限定的单套机械手机构，同样是为了更清晰的说明在多套机械手机构时本实用新型的内部结构及相互的连接关系，但上述说明不应视为对本实用新型技术方案的限定，具体实施时根据需要进行方向布置和调整。

如图1-图6所示，本实施例公开的一种抓取机械手，包括框架1、驱动机构、安装在框架1上的至少一套机械手机构，机械手机构通过滑动机构与框架1连接。

框架1包括两套横支撑12和两套纵支撑11，纵支撑11、横支撑12均由板状材料制成；两套横支撑12间隔平行布置，两套纵支撑11分别与纵支撑11的两端固定安装。

该框架1对机械手机构、驱动机构和滑动机构起到承重、定位和固定的作用，同时框架1也是吊装本抓取机械手的连接支架，并带动机械手机构进行上、下或纵向移动。因此，在满足结构强度要求同时要兼有较轻的重量，保证上、下或纵向动作的灵活、稳定，降低抓取机械手的能耗，实现更高的抓取和装箱工作效率。

如图3-图6所示，本实施例中单套机械手机构包括内手指22、内手指支架221、外手指21、外手指支架211和弹簧230；内手指22、外手指21分别安装在内手指支架221、外手指支架211上。

内手指支架、外手指支架均由板状材料制成，包括竖向设置的连接板以及设置连接板两端的侧板；侧板与连接板的连接部位设置所述外手指或内手指。

内手指22和外手指21从餐具外周抓紧，从而能将其抓取和携带，然后自动装至箱体内并释放以完整自动装箱操作。

内手指22或外手指21在较宽时可以采用单根，能实现抓取餐具和携带装箱的目的和作用即可。

本实施例中该内手指22、外手指21均为杆状或柱体，具有重量轻、动作灵活的优点；因此，为保证抓取餐具的稳定性，单套机械手机构中的内手指22、外手指21的总数量至少为3根。

继续参见图3、图5所示，本实施例中设置为4根，即内手指22、外手指21各2根，并分别按矩形相对布置。内手指支架221、外手指支架211在横向上平行设置。

因此，可以将内手指22、外手指21之间的距离设置的更小，而抓取的餐具规格更大。同时，为在抓取餐具时从其底部托举，在杆状的内手指22、外手指21下端设有向内弯折的钩部225。为便于调节外手指21的高度，设置有外手指支架调节槽216。

如图4所示，在内手指22、外手指21之间设置有抓取限高板215，抓取限高板215与外手指支架211固定连接。通过抓取限高板215可以在抓取餐具出现过度倾斜或竖立，从而导致抓取不稳定，同时也能保证装箱时不会出现相互碰撞，避免损坏。

如图4、图5、图6所示，在内手指支架221上设有转轴226，转轴226与内手指支架通过转轴固定板228连接定位，转轴226由转轴固定块227将内手指滑块连接板222与内手指支架221实现连接定位。

弹簧230两端分别与滑动机构、内手指支架221下部连接。当设置有多套机械手机构时，该弹簧230一端与弹簧安装架229连接，另一端与内手指支架221下部连接，弹簧安装架229固定在转轴固定块227上对应的在内手指22外侧的框架1上设有固定限位件。

本实施例中的弹簧230为压簧，设在内手指支架221内侧。在初始状态下，内手指22受弹簧230的拉力作用可以是向内侧弯曲状态，或者在驱动机构和弹簧230的共同作用下保持竖向状态；在抓取餐具时，驱动机构带动内手指支架221和内手指22向内侧移动，至内手指22与餐具外周接触，驱动机构停止动作；弹簧拉动内手指支架221能继续进行更大角度的旋转，内手指22与外手指21配合从而能更稳定的抓取餐具。

弹簧除选用压簧外，也可以设置为安装在内手指支架221外侧的拉簧，或者相应的弹性部件。

在框架1上仅设置单套机械手机构时，为了要实现内手指22纵向运动和翻转，以及外手指21的纵向运动，并配套纵向的滑动单元即可，从而通过驱动机构可以同时或分别带动内手指22、外手指21向内侧或外侧移动，当内手指支架221向外侧移动至被固定限位件阻挡，驱动机构可以带动内手指22以转轴226为圆心向外侧旋转，当内手指22向内侧移动抓取餐具时，弹簧230可以带动内手指22以转轴226为圆心向内侧旋转。

上述内手指22的纵向运动和外手指21的纵向运动可以采用一套气缸、液压缸、电缸或伺服电机等动力机构同时，或两套动力机构分别驱动。

本实施例中的内手指支架221上部设有凸出部分，该凸出部分用以和固定限位件配合。在内手指22在向外移动至固定限位件接触时，内手指支架221的凸起部分受固定限位件的阻挡，动力机构继续推动向外，内手指支架221和内手指22以转轴226为圆心向外侧翻转，增大内手指22、外手指21下部的间距，从而可抓取的更大的餐具。

在内手指22和内手指支架221被动力机构带动向内侧移动时，同时外手指21和外手指支架211也向内侧移动，两侧的内手指22、外手指21接触餐具开设抓取，此时，外手指21位置固定，而内手指22受内手指支架221与弹簧安装架229上弹簧230拉力作用，内手指22和内手指支架221以转轴226为圆心向内侧翻转，内手指22、外手指21配合对餐具形成稳定抓取，移动携带稳定和装箱快捷。同时由于弹簧230的拉力可以受阻力调整，因此对不同规格大小的餐具本机械手机构均可进行自动适应抓取。

如图5所示，为了调节弹簧230的拉力，本实施例中在内手指支架221和弹簧安装架229上开有多个弹簧安装孔233，根据需要进行弹簧230数量的设置，安装和更换更方便。

在上述对单套机械手机构进行说明的基础上，如图1所示，机械手机构A2、机械手机构B3均属于本实用新型所限定的单套机械手机构。此时，机械手机构A2相对于机械手机构B3可横向移动。

在设置两套、三套、四套机械手机构的情况下，可以是全部采用机械手结构A或全部为机械手结构B，或者是机械手结构A与为机械手结构B的组合。根据实际需要增加配套的纵向、横向滑动机构及其数量即可

以下对框架1上安装2组共6套机械手机构为例进行详细说明。对应的机械手机构B3为设置在中间纵向上的两套，机械手机构A2为设置在机械手机构B3两侧的四套。

此时，纵向同一侧的两套机械手机构A2均安装在同一纵向支架5上，由同一侧的横向气缸驱动；纵向两侧的内手指支架221或横向支架4由外手指21动力机构同时驱动。

如图1、图2所示，本实施例中的滑动机构包括纵向移动机构和横向移动机构；该纵向移动机构包括横向支架4，横向支架4通过第一纵向滑动组件与框架1的纵支撑11滑动连接；机械手机构A2的外手指支架211通过第一横向滑动组件与外手指21横向支架4滑动连接，机械手机构B3的外手指支架211与横向支架4固定连接。

该横向移动机构包括纵向支架5，机械手机构B3的内手指支架221上安装内手指横向连接板231，机械手机构A2的内手指支架221通过第二横向滑动组件与内手指横向连接板231滑动连接，内手指横向连接板231与框架1组件设置有第二纵向滑动组件，第一横向滑动组件、第二横向滑动组件与纵向支架5分别通过纵向移动横向限位组件连接。

第一纵向滑动组件包括固定在纵支撑11上的外手指纵向滑轨41、与外手指纵向滑轨41配合的外手指纵向滑块42、与外手指纵向滑块42固定的横架连接板43，横架连接板43与横向支架4端部固定连接。第一纵向滑动组件用于6套机械手机构的外手指21和外手指支架211纵向移动，同时也实现了6套机械手机构外手指支架211的与框架1的定位和安装。

第一横向滑动组件包括安装在横向支架4上的外手指横向滑轨214、与外手指横向滑轨214配合的外手指横向滑块213、固定安装外手指横向滑块213的外手指滑块连接板，外手指滑块连接板与外手指支架211固定连接。第一横向滑动组件用于在机械手机构A2的外手指21和外手指支架211在横向上的移动。

第二纵向滑动组件包括安装在内手指横向连接板231上的内手指22纵向滑块、与内手指22纵向滑块配合的内手指22纵向滑轨、固定内手指22滑轨的内手指纵向滑轨固定板232，内手指纵向滑轨固定板232与框架1的横支撑12固定连接。第二纵向滑动组件用于6套机械手机构的内手指22和内手指支架221纵向移动，同时也实现了6套机械手机构外手指支架211的与框架1的定位和安装。

第二横向滑动组件包括安装在内手指横向连接板231上的内手指横向滑轨224、与内手指横向滑轨224配合的内手指横向滑块223、固定安装内手指横向滑块223的内手指滑块连接板222，内手指滑块连接板222与内手指支架221固定连接。第二横向滑动组件用于在机械手机构A2的内手指22和内手指支架221在横向上的移动。

由于同一纵向侧的机械手机构A2，在横向上运动的同时，其内手指22、外手指21也要进行纵向上的运动，因此，在机械手机构A2和纵向支架5上设置有纵向移动横向限位组件。

该纵向移动横向限位组件包括设在纵向支架5上的内手指纵向限位滑槽53、外手指纵向限位滑槽51以及与内手指滑块连接板222、外手指滑块连接板固定连接的两套限位滑块，包括内手指限位滑块54、外手指限位滑块52，两套限位滑块分别与内手指纵向限位滑槽53、外手指纵向限位滑槽51配合。

纵向支架5为异形支架，在制作和使用时需要和横向支架、横支撑、纵支撑、内手指、外手指等安装位置以及结构进行相互配合，同时为减轻重量以及保证其移动的稳定，纵向支架上设有与横支撑配合的导向滑动部，而横支撑上开有供纵向支架5横向移动的槽口，也方便纵向支架5穿过该槽口与横向支架4进行配合连接。

上述同一纵向侧的机械手机构A2由横向驱动气缸6通过横向驱动气缸活塞杆62带动纵向支架5一起动作，横向驱动气缸6通过横向驱动气缸固定座61安装在框架吊装板14外侧。

6套机械手机构的内手指22由内手指驱动气缸7通过内手指驱动气缸活塞杆72带动内手指支架221同时动作，内手指驱动气缸7通过内手指驱动气缸固定座71与框架连接。

为了使本抓取机械手的结构更紧凑，6套机械手机构的外手指21由外手指动力机构带动外手指支架211或横向支架4同时动作。该外手指动力部件可以同时驱动2组纵向侧的外手指21进行移动，外手指动力部件采用步进电机，保证动作稳定。

步进电机下方设置动作转换组件，通过该动力转换组件将电机的旋转运动转换为直线运动，能够带动两侧的外手指同时打开或收回抓取餐具。

动作转换组件包括外手指动力盒32、齿轮以及与齿轮啮合的2条齿条，齿轮通过转动轴安装在外手指动力盒32内，2条齿条分别设置在齿轮两侧的上部和下部，齿条与外手指纵向推板34固定，两套外手指纵向推板34在外手指动力盒32内部分上下叠合，外手指纵向推板34外端与所述外手指支架211或横向支架4固定连接。

本实施例中，外手指动力盒32固定在框架1的横支撑12上，转动轴由步进电机驱动带动齿轮和齿条传动，外手指纵向推板与外手指支架通过中间外手指支架连接板31连接定位。

本实用新型的机械手机构能自动适应餐具规格大小实现柔性抓取和装箱，当配套设置多套机械手机构时可以同时抓取多套餐具和叠放装箱，两端设置的机械手机构在横向、纵向上均可以移动，或者在横向移动中同时纵向运动，或者在纵向移动同时进行横向运动，抓取和装箱动作灵活、效果好，工作效率高。提高装箱后餐具的排列效果，能适应箱体的规格和提高空间利用效率。

如图7-图10所示，本实施例还公开了一种自动装箱机8，包括机架81以及设置在机架81上的餐具输送带84、餐具定位输送带85、箱体输送带86，还包括如上所述的抓取机械手。

餐具输送带84用于清洗和消毒后的餐具输送，并经过分拨后进入餐具定位输送带85或者经过餐具整理带进行初步整理后再送入餐具定位输送带85，在餐具定位输送带85上设置有餐具定位机构851，从而能将餐具整理和定位，以配合本成套餐具抓取机械进行抓取。

箱体输送带86用于箱体的输送，在箱体输送带86上设置有箱体定位机构861，对箱体在装箱时进行定位，以配合本成套餐具抓取机械进行装箱，箱体装满后通过人工、输送带或码垛机等带出。

该抓取机械手固定安装在主运动机构上，主运动机构通过滑动组件安装在机架81上。桁架z轴运动连接机械手框架832下端通过框架吊装板14与所述餐具机械手连接。

机架81设有桁架z轴稳定架811，主运动机构的水平移动由桁架x轴运动机构82实现，设置有桁架x轴伺服电机821；主运动机构的上下移动由桁架z轴运动机构83实现，包括桁架z轴滑轨812、桁架z轴滑块813、桁架z轴滑块连接板814、桁架z轴伺服电机831。

主运动机构用于带动抓取机械手做上下和水平移动，将餐具从餐具定位输送带85上抓取并放置到餐具输送带84上的箱内。

本实用新型未详尽描述的技术内容均为公知技术。

Claims (10)

1.抓取机械手，包括框架和驱动机构，其特征在于，所述框架上安装有机械手机构，机械手机构通过滑动机构与框架连接；所述机械手机构包括内手指、内手指支架、外手指、外手指支架；所述内手指支架、外手指支架相对平行设置，内手指、外手指的上部分别与内手指支架、外手指支架固定连接；所述驱动机构可以同时或分别带动内手指、外手指向内侧或外侧移动。

2.根据权利要求1所述的抓取机械手，其特征在于，所述内手指、外手指各设有2根。

3.根据权利要求1所述的抓取机械手，其特征在于，所述内手指、外手指均为柱体，柱体下端设有向外弯折的钩部。

4.根据权利要求1所述的抓取机械手，其特征在于，所述内手指支架、外手指支架均由板状材料制成，包括竖向设置的连接板以及设在连接板两端的侧板；侧板与连接板的连接部位设置所述外手指或内手指。

5.根据权利要求1所述的抓取机械手，其特征在于，所述内手指、外手指之间设置有抓取限高板，抓取限高板与外手指或外手指支架固定连接。

6.根据权利要求1所述的抓取机械手，其特征在于，所述内手指支架上设有转轴，转轴通过连接件与滑动机构相对固定安装；所述框架上在内手指外侧设有固定限位件，当内手指支架向外侧移动至被固定限位件阻挡，驱动机构可以带动内手指以转轴为圆心向外侧旋转。

7.根据权利要求6所述的抓取机械手，其特征在于，所述内手指支架上安装有弹簧，弹簧的两端分别与所述连接件、内手指支架内侧下部连接；当内手指向内侧移动抓取物件时，弹簧可以带动内手指以转轴为圆心向内侧旋转。

8.根据权利要求7所述的抓取机械手，其特征在于，所述连接件以及内手指支架内侧下部分别设置有与弹簧配合的多排安装孔。

9.根据权利要求1所述的抓取机械手，其特征在于，所述驱动机构为气缸、电缸、丝杆或液压缸。

10.根据权利要求1所述的抓取机械手，其特征在于，所述滑动机构为滑块滑轨组件，滑轨固定安装在框架上，滑块固定在连接板上，连接板分别与内手指支架或外手指支架配合。

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