CN217555237U - 物料搬运堆码机器人的下部翻转总成 - Google Patents

Abstract

物料搬运堆码机器人的下部翻转总成，包括框架、电动滚轮和低位翻转装置；框架下端设有呈矩形分布的四处滚轮安装区域，框架内部设有用于夹持和翻转箱体的操作区域；四个电动滚轮分别安装在四处滚轮安装区域中；低位翻转装置包括固定架、滑动架、推拉组件、旋转单元和夹持组件；推拉组件设在框架与滑动架之间，其用于驱动滑动架沿固定架的滑槽做水平方向的滑动，进而使夹持组件伸入或退出操作区域；旋转单元用于驱动夹持组件做竖直平面内的旋转；夹持组件内设有用于夹持物料且开度可调的夹持口。本实用新型应用于物料搬运堆码机器人，可实现物料拾取后的翻转调姿，以便于以特定姿态堆码物料。

Description

物料搬运堆码机器人的下部翻转总成

技术领域

本实用新型涉及物料转运机械技术领域，特别是一种物料搬运堆码机器人的下部翻转总成。

背景技术

在诸如食品、药品、日常生活用品等生产企业中，原料或产品通常会被打包/封装在外形规则的箱体内，以便于入库存放或工序间转运。

目前，上述入库存放或工序间转运的操作通常采用人工操作，自动化程度较低，具体过程是由工人将装有物料的箱体搬运至推车上，再推运至指定地点后卸货及堆码。上述人工操作存在以下不足之处：人工装车和卸载劳动强度大，费时费力，并且，当箱体的初始位置或目标位置处于高位时，还存在箱体掉落砸伤人员的安全风险。

因此，设计一种物料搬运堆码机器人应用于工业生产中，以代替人工执行物料搬运堆码操作显得非常有必要。在物料搬运堆码操作中，有时需要在拾取物料后调整物料的角度姿态，以便于以特定姿态堆码物料，那么，如何实现物料拾取后的翻转调姿，是设计物料搬运堆码机器人的重难点。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，而提供一种物料搬运堆码机器人的下部翻转总成，它应用于物料搬运堆码机器人，解决了在工业生产中，刚性物料转运堆码作业劳动强度大，费时费力，存在安全风险的问题。

本实用新型的技术方案是：物料搬运堆码机器人的下部翻转总成，包括框架和低位翻转装置；

框架下端设有呈矩形分布的四处滚轮安装区域，框架内部设有用于夹持和翻转箱体的操作区域，框架前端设有连通至操作区域的敞口；

低位翻转装置包括固定架、滑动架、推拉组件、旋转单元和夹持组件；固定架固定安装在框架下端中部，其上设有水平布置的滑槽；滑动架上设有安装面和滑块，滑动架通过滑块滑动安装在固定架的滑槽上，其上的安装面朝向操作区域；推拉组件设在框架与滑动架之间，其用于驱动滑动架沿固定架的滑槽做水平方向的滑动，进而使夹持组件伸入或退出操作区域；旋转单元安装在滑动架的安装面与夹持组件之间，其用于驱动夹持组件做竖直平面内的旋转；夹持组件内设有用于夹持物料且开度可调的夹持口。

本实用新型进一步的技术方案是：推拉组件包括电机A、主动轮A、从动轮A和同步带A；电机A固定安装在框架上；主动轮A固定安装在电机A的机轴上；从动轮A可转动安装在框架上，并与主动轮A等高布置；同步带A张紧绕设在主动轮A与从动轮A之间，并与滑动架固定连接，同步带A在电机A的驱动下运转，以带动滑动架沿固定架的滑槽做水平方向的滑动，进而使滑动架的安装面远离或靠近操作区域。

本实用新型再进一步的技术方案是：夹持组件包括承载板A、气缸和夹板；承载板A固定安装在旋转单元上，其在旋转单元的驱动下做竖直平面内的旋转；两个气缸固定安装在承载板A上，并且，两个气缸的伸缩杆相对布置；两个夹板分别固定安装在两个气缸的活塞杆上，并相对布置，两个夹板分别在相对布置的表面上设有橡胶垫层；所述夹持口为两个夹板之间的区域。

本实用新型更进一步的技术方案是：其还包括电动滚轮；四个电动滚轮分别安装在框架的四处滚轮安装区域中。

本实用新型更进一步的技术方案是：电动滚轮包括驱动电机、轮轴和全向轮；驱动电机固定安装在框架的滚轮安装区域的一侧边处，其机轴水平伸出；轮轴呈水平布置，其一端通过轴承和轴承座可转动安装在框架的滚轮安装区域的另一侧边处，其另一端通过联轴器与驱动电机的机轴连接；全向轮固定安装在轮轴上，并位于滚轮安装区域中，任意两个相邻的全向轮之间的夹角为90°。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：其应用于物料搬运堆码机器人，可实现物料拾取后的翻转调姿，以便于以特定姿态堆码物料，提升了物料搬运堆码机器人的自动化程度。

应用了本实用新型的物料搬运堆码机器人具有如下优点：

1、其用于搬运及堆码形状规则的刚性物料，可广泛应用于工业生产中的各个环节，解决了人工搬运堆码物料劳动强度大，费时费力，存在安全隐患的问题。

2、其通过低位翻转装置和高位夹取装置的配合，可实现物料的翻转调姿，以便于物料的码放，提升了整体的可操作性和自动化程度。

以下结合图和实施例对本实用新型作进一步描述。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为框架的结构示意图；

图3为低位翻转装置在一种视角下的结构示意图；

图4为低位翻转装置在另一视角下的结构示意图；

图5为应用了本实用新型的物料搬运堆码机器人的结构示意图；

图6为箱体夹持机构在一种视角下的结构示意图；

图7为箱体夹持机构在另一视角下的结构示意图；

图8为场景1工作流程S01步骤第2分步骤的状态图；

图9为场景1工作流程S02步骤第2分步骤的状态图；

图10为场景2工作流程S01步骤第4分步骤的状态图；

图11为场景2工作流程S02步骤第2分步骤的状态图；

图12为场景2工作流程S02步骤第5分步骤的状态图；

图13为场景2工作流程S03步骤第4分步骤的状态图；

图14为场景2工作流程S03步骤第7分步骤的状态图。

图例说明：框架1；滚轮安装区域11；操作区域12；敞口13；电动滚轮2；固定架31；滑槽311；滑动架32；安装面321；滑块322；电机A331；主动轮A332；从动轮A333；同步带A334；旋转单元34；承载板A351；气缸352；夹板353；夹持口354；电机B41；主动轮B42；从动轮B43；同步带B44；导向柱45；夹取口50；基座51；导向杆511；承载板B52；连接杆53；橡胶夹头54；电机C551；主动轮C552；从动轮C553；同步带C554。

具体实施方式

实施例1：

如图1-4所示，物料搬运堆码机器人的下部翻转总成，包括框架1和低位翻转装置。

框架1下端设有呈矩形分布的四处滚轮安装区域11，框架1内部设有用于夹持和翻转箱体的操作区域12，框架1前端设有连通至操作区域的敞口13。

低位翻转装置包括固定架31、滑动架32、推拉组件、旋转单元34和夹持组件。

固定架31固定安装在框架1下端中部，其上设有水平布置的滑槽311。

滑动架32上设有安装面321和滑块322，滑动架32通过滑块322滑动安装在固定架31的滑槽311上，其上的安装面321朝向操作区域12。

推拉组件设在框架1与滑动架32之间，其用于驱动滑动架32沿固定架31的滑槽311做水平方向的滑动，进而使夹持组件伸入或退出操作区域12。推拉组件包括电机A331、主动轮A332、从动轮A333和同步带A334。电机A331固定安装在框架1上。主动轮A332固定安装在电机A331的机轴上。从动轮A333可转动安装在框架1上，并与主动轮A332等高布置。同步带A334张紧绕设在主动轮A332与从动轮A333之间，并与滑动架32固定连接，同步带A334在电机A331的驱动下运转，以带动滑动架32沿固定架31的滑槽331做水平方向的滑动，进而使滑动架32的安装面321远离或靠近操作区域12。

旋转单元34安装在滑动架32的安装面321与夹持组件之间，其用于驱动夹持组件做竖直平面内的旋转。

夹持组件包括承载板A351、气缸352和夹板353。承载板A351固定安装在旋转单元34上，其在旋转单元34的驱动下做竖直平面内的旋转。两个气缸352固定安装在承载板A351上，并且，两个气缸352的伸缩杆相对布置。两个夹板353分别固定安装在两个气缸352的活塞杆上，并相对布置，两个夹板353分别在相对布置的表面上设有橡胶垫层(图中未示出)，两个夹板353之间的区域定义为夹持口354，夹持口354的开度可通过控制两个气缸352的活塞杆同步伸出或同步缩回来调节，当两个气缸352的活塞杆同步伸出时，夹持口354的开度缩小，当两个气缸352的活塞杆同步缩回时，夹持口354的开度增大。

优选，其还包括电动滚轮2。四个电动滚轮2分别安装在框架1的四处滚轮安装区域11中。电动滚轮2包括驱动电机、轮轴和全向轮。驱动电机固定安装在框架的滚轮安装区域的一侧边处，其机轴水平伸出。轮轴呈水平布置，其一端通过轴承和轴承座可转动安装在框架的滚轮安装区域的另一侧边处，其另一端通过联轴器与驱动电机的机轴连接。全向轮固定安装在轮轴上，并位于滚轮安装区域中，任意两个相邻的全向轮之间的夹角为90°。

本实用新型应用于物料搬运堆码机器人，可实现物料拾取后的翻转调姿。如图1-7所示，所述的物料搬运堆码机器人，包括下部翻转总成和高位夹取装置。

下部翻转总成的详细结构如上文所述，此处不再赘述。

高位夹取装置包括升降驱动机构和箱体夹持机构。

升降驱动机构安装在框架1上，其动作执行件可做竖直方向的往复直线移动。升降驱动机构包括电机B41、主动轮B42、从动轮B43、同步带B44和导向柱45。电机B41固定安装在框架1下端。主动轮B42固定安装在电机B41的机轴上。从动轮B43可转动安装在框架1上端。同步带B44张紧绕设在主动轮B42与从动轮B43之间。多根导向柱45竖直布置并固定连接在框架1上端与下端之间。所述动作执行件为同步带B44。升降驱动机构共有两组，两组升降驱动机构相对布置在操作区域12的两侧。

箱体夹持机构与升降驱动机构的动作执行件关联，并被升降驱动机构的动作执行件带动做竖直方向的往复直线移动。箱体夹持机构包括基座51、承载板B52、连接杆53、橡胶夹头54和开合组件。基座51在两端一方面分别与两组升降驱动机构的同步带B44固定连接，另一方面分别与两组升降驱动机构的导向柱45形成滑动配合，基座51中部设有多根水平且相互平行布置的导向杆511，导向杆511的延伸方向垂直于框架1的前后方向。两块承载板B52分别滑动安装在基座51的导向杆511上。连接杆53共有两组，两组连接杆B54分别与两块承载板B52连接，每组连接杆53包括一根或多根连接杆53。连接杆53在上端通过轴承和/或轴套可转动连接在承载板B52的下表面上，连接杆53在下端与橡胶夹头54固定连接。相应的，橡胶夹头54共有两组，两组橡胶夹头54分别连接在两组连接杆53的下端，并与连接杆53形成一一对应关系，橡胶夹头54呈三棱柱形，其包括两个端面和设在两个端面之间的三个侧壁面，橡胶夹头54的三个侧壁面上分别设有轴向延伸的内凹弧面，橡胶夹头54与连接杆53的连接位置位于橡胶夹头54的端面中心处，将两组橡胶夹头54之间的区域定义为夹取口50。开合组件设在基座51上，并分别与两块承载板B52关联，以驱动两块承载板B52沿基座51的导向杆511同步相向移动或同步背向移动，进而扩大或缩小夹取口50的开度。开合组件包括电机C551、主动轮C552、从动轮C553和同步带C554。电机C551固定安装在基座51上。主动轮C552直接或间接与电机C551的机轴动力关联，并位于基座51一端；从动轮C553可转动安装在基座51另一端，并与主动轮C552等高布置；同步带C554张紧绕设在主动轮C552与从动轮C553之间，当同步带C554运转时，同步带C554两侧的带体同步反向移动。同步带C554通过其两侧的带体分别与两块承载板B52固定连接，以驱动两块承载板B52沿基座51的导向杆511同步相向移动或同步背向移动。高位夹取装置的夹取口50竖直移动扫过的路径位于操作区域12内。

低位翻转装置的夹持口354水平移动扫过的路径与高位夹取装置的夹取口50竖直移动扫过的路径存在交汇区域，交汇区域位于操作区域12的下端中部，从而使低位翻转装置与高位夹取装置能实现物料的交接。

优选，当待搬运码放的物料为圆柱体时，一组连接杆53中仅包含一根连接杆53，共两根；相应的，一组橡胶夹头54中的橡胶夹头54的数量仅为一个，共两个，两个橡胶夹头54之间的连线平行于基座51的导向杆511。基于该结构，在夹取圆柱体物料时，两个橡胶夹头54的内凹弧面分别与圆柱体的外圆面之间形成面接触关系，并且施加的压紧力方向相对，夹持较为稳固。

优选，当待搬运码放的物料为长方体时，每组连接杆53包含多根连接杆53；相应的，每组橡胶夹头54的数量为多个，每组橡胶夹头54中所有的橡胶夹头54呈一字型排列布置，两组橡胶夹头54呈对称布置。基于该结构，夹取口50呈矩形，在夹取长方体物料时，两组橡胶夹头54的内凹弧面分别与长方体的两个侧壁面之间形成多处面接触关系，并且施加的压紧力方向形成多处两两相对，夹持相对稳固。

上述的物料搬运堆码机器人用于搬运和码放外形规则(例如圆柱形或长方体形)的刚性物料，具体的搬运码放操作可分为以下两种场景：1、物料的初始放置姿态与物料的堆码姿态一致，此状态下，在初始位置抓取物料后移动至目标位置执行堆码操作即可，无需转动调整物料的姿态。2、物料的初始放置姿态与物料的堆码姿态不一致，此状态下，在初始位置抓取物料后，需要转动至合适的姿态，再移动至目标位置执行堆码操作。根据上述两种场景分别说明物料搬运堆码机器人的工作流程。

物料搬运堆码机器人在执行搬运码放操作之前处在初始状态，在初始状态下：

a、两个承载板B52处于相距最远的极限位置，以使夹取口50的开度最大；

b、两个气缸352的活塞杆均处于缩回状态，以使夹持口354的开度最大；

c、滑动架32沿固定架31移动至远离操作区域12的极限位置(即相对靠近框架1后端的极限位置)，以使夹持组件退出在操作区域12外部；

d、两块夹板353呈水平相对布置；

e、箱体夹持机构处在其移动行程的上端极限位置。

如图8-9所示，场景1工作流程：

S01，高位夹取装置夹取物料：

1、电动滚轮2动作，以调整规则刚性物料搬运码放机器人的位姿，将放置在初始位置的物料通过敞口13包容进入操作区域12中，并使物料处在操作区域12的中间位置；

2、两组升降驱动机构的电机B41同步启动，驱动箱体夹持机构下降至与物料所处高度相适应，箱体夹持机构通过夹取口50将物料的两个相对侧壁面包容在内；

3、电机C551启动，驱动两个承载板B52同步相向移动，直至两组橡胶夹头54紧密贴合物料的两侧壁面，从而将物料夹紧；

4、两组升降驱动机构的电机B41同步启动，驱动箱体夹持机构连同物料上升至极限位置。

本步骤中，橡胶夹头54具有一定的弹性，在施加压紧力后可产生适应性变形，从而实现紧密贴合物料表面。

S02，高位夹取装置码放物料：

1、电动滚轮2动作，驱动规则刚性物料搬运码放机器人移动至目标位置，并将已放置在目标位置的下层物料包容进入操作区域12中，并使下层物料处在被夹持物料的正下方；

2、两组升降驱动机构的电机B41同步启动，驱动箱体夹持机构连同物料一同下降，当被夹持的物料平稳落在下层物料上后，电机C551启动，驱动两个承载板B52同步背向移动，使两组橡胶夹头54脱离物料，从而松开物料；

3、两组升降驱动机构的电机B41同步启动，驱动箱体夹持机构向上移动至极限位置， 再控制电动滚轮2动作，使规则刚性物料搬运码放机器人退出目标区域。

如图10-14所示，场景2工作流程：

S01，高位夹取装置夹取并提升物料：

1、电动滚轮2动作，以调整规则刚性物料搬运码放机器人的位姿，将放置在初始位置的物料通过敞口13包容进入操作区域12中，并使物料处在操作区域12的中间位置；

2、两组升降驱动机构的电机B41同步启动，驱动箱体夹持机构下降至与物料所处高度相适应，箱体夹持机构通过夹取口50将物料的两个相对侧壁面包容在内；

3、电机C551启动，驱动两个承载板B52同步相向移动，直至两组橡胶夹头54紧密贴合物料的两侧壁面，从而将物料夹紧；

4、两组升降驱动机构的电机B41同步启动，驱动箱体夹持机构连同物料上升至与夹持组件高度相适应，所述相适应是指：后续操作中，夹持组件夹持并旋转物料时，物料与地面及框架1不产生干涉。

S02，低位翻转装置夹取并翻转物料：

1、电机A331启动，驱动滑动架32沿固定架31移动至伸入操作区域12，从而将物料的两相对侧壁面包容在夹持口354内；

2、两个气缸352的伸缩杆同步伸出，以使夹持口354缩小，直至两块夹板353夹紧物料的两相对侧壁面；

3、电机C551启动，驱动两个承载板B52同步背向移动至极限位置，使两组橡胶夹头54脱离物料；

4、两组升降驱动机构的电机B41同步启动，驱动箱体夹持机构向上移动至极限位置，以避免干涉后续的物料翻转过程；

5、旋转单元34启动，驱动夹持组件旋转90°，使两块夹板353呈竖直相对布置，即实现了物料的翻转。

S03，高位夹取装置夹取并码放物料：

1、两组升降驱动机构的电机B41同步启动，驱动箱体夹持机构下降至与物料的高度相适应，所述相适应是指两组橡胶夹头54分别正对物料并将物料包容在夹取口50中；

2、电机C551启动，驱动两个承载板B52同步相向移动，直至两组橡胶夹头54紧密贴合物料的两侧壁面，从而将物料夹紧；

3、两个气缸352的伸缩杆同步缩回，以使夹持口354扩大，使两块夹板353脱离物料；

4、电机A331启动，驱动滑动架32沿固定架31移动至退出操作区域12(即移动至相对靠近框架1后端的区域)，以避免干涉后续的物料提升过程；

5、两组升降驱动机构的电机B41同步启动，驱动箱体夹持机构连同物料上升至极限位置；

6、电动滚轮2动作，驱动规则刚性物料搬运码放机器人移动至目标位置，并将已放置在目标位置的下层物料包容进入操作区域12中，并使下层物料处在被夹持物料的正下方；

7、两组升降驱动机构的电机B41同步启动，驱动箱体夹持机构连同物料一同下降，当被夹持的物料平稳落在下层物料上后，电机C551启动，驱动两个承载板B52同步背向移动，使两组橡胶夹头54脱离物料，从而松开物料；

8、两组升降驱动机构的电机B41同步启动，驱动箱体夹持机构向上移动至极限位置， 再控制电动滚轮2动作，使规则刚性物料搬运码放机器人退出目标区域。

本步骤中，橡胶夹头54具有一定的弹性，在施加压紧力后可产生适应性变形，从而实现紧密贴合物料表面。

Claims (5)

1.物料搬运堆码机器人的下部翻转总成，其特征是：包括框架和低位翻转装置；

框架下端设有呈矩形分布的四处滚轮安装区域，框架内部设有用于夹持和翻转箱体的操作区域，框架前端设有连通至操作区域的敞口；

低位翻转装置包括固定架、滑动架、推拉组件、旋转单元和夹持组件；固定架固定安装在框架下端中部，其上设有水平布置的滑槽；滑动架上设有安装面和滑块，滑动架通过滑块滑动安装在固定架的滑槽上，其上的安装面朝向操作区域；推拉组件设在框架与滑动架之间，其用于驱动滑动架沿固定架的滑槽做水平方向的滑动，进而使夹持组件伸入或退出操作区域；旋转单元安装在滑动架的安装面与夹持组件之间，其用于驱动夹持组件做竖直平面内的旋转；夹持组件内设有用于夹持物料且开度可调的夹持口。

2.如权利要求1所述的物料搬运堆码机器人的下部翻转总成，其特征是：推拉组件包括电机A、主动轮A、从动轮A和同步带A；电机A固定安装在框架上；主动轮A固定安装在电机A的机轴上；从动轮A可转动安装在框架上，并与主动轮A等高布置；同步带A张紧绕设在主动轮A与从动轮A之间，并与滑动架固定连接，同步带A在电机A的驱动下运转，以带动滑动架沿固定架的滑槽做水平方向的滑动，进而使滑动架的安装面远离或靠近操作区域。

3.如权利要求2所述的物料搬运堆码机器人的下部翻转总成，其特征是：夹持组件包括承载板A、气缸和夹板；承载板A固定安装在旋转单元上，其在旋转单元的驱动下做竖直平面内的旋转；两个气缸固定安装在承载板A上，并且，两个气缸的伸缩杆相对布置；两个夹板分别固定安装在两个气缸的活塞杆上，并相对布置，两个夹板分别在相对布置的表面上设有橡胶垫层；所述夹持口为两个夹板之间的区域。

4.如权利要求3所述的物料搬运堆码机器人的下部翻转总成，其特征是：其还包括电动滚轮；四个电动滚轮分别安装在框架的四处滚轮安装区域中。

5.如权利要求4所述的物料搬运堆码机器人的下部翻转总成，其特征是：电动滚轮包括驱动电机、轮轴和全向轮；驱动电机固定安装在框架的滚轮安装区域的一侧边处，其机轴水平伸出；轮轴呈水平布置，其一端通过轴承和轴承座可转动安装在框架的滚轮安装区域的另一侧边处，其另一端通过联轴器与驱动电机的机轴连接；全向轮固定安装在轮轴上，并位于滚轮安装区域中，任意两个相邻的全向轮之间的夹角为90°。

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