一种用于抓取和铺展皮革的机械手及装置

本实用新型应用于皮革加工技术领域，具体涉及一种用于抓取和铺展皮革的机械手及装置。

背景技术：

皮革及其皮革制品在人们的日常生活中必不可少。而在皮革加工过程中，往往需要浪费很多的人力资源去将皮革抓起并且铺展在生产线上。由于皮革产品过于柔软、形状不规则，使得传统机械手无法应用于皮革加工领域。目前在皮革加工厂中，不管是皮革的抓取，还是皮革的铺展在传送带上，这些都无法通过机器实现，全是通过大量的人力去完成的。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种用于抓取和铺展皮革的机械手及装置，适用于皮革加工过程中。对于皮革这种不规则柔软物体，它能够准确的将其抓起并且铺展在生产线上，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种用于抓取和铺展皮革的装置，包括桁架、机械臂和翻转机械手三大部分，所述桁架含有四个立柱与地面连接，四个立柱上面连接有两个平行横梁，横梁上面安装有齿条和导轨，在这两个横梁上面搭建一个大梁，大梁两端安装着滑块和齿轮，滑块与导轨连接起导向作用，齿轮与横梁上的齿条啮合，通过电机带动齿轮齿条啮合控制大梁前后移动。大梁上方和侧方有导轨，上面安装两个平台，两个平台下安装有齿轮，与大梁上的齿条啮合，通过电机控制，能够让两个左右移动。

在两个平台上总共搭载着四个机械臂，该机械臂包括底座、可旋转盘、大臂、小臂、可旋转的末端以及若干辅助连杆。在机械臂的末端连接着一个可翻转的机械手，一侧是吸盘，另一侧是毛刷。

具体方案包括，一种用于抓取和铺展皮革的机械手，包括底座和旋转盘，该旋转盘与底座连接形成转动副。所述旋转盘上固定安装第三步进电机和第四步进电机，第三步进电机的输出轴通过第一减速箱连接第一连杆机构，第四步进电机的输出轴通过第二减速箱连接大臂。

所述第一连杆机构包括杆二、杆三、小臂，所述杆二、杆三、小臂依次连接且两两形成转动副。所述杆二还与第一减速箱的输出轴连接。

所述大臂连接第二连杆机构，该第二连杆机构包括杆一、杆四、杆五、杆六，所述杆一、杆四、杆五、杆六依次连接且两两形成转动副。所述杆一还与旋转盘连接形成转动副。所述杆四还与大臂连接形成转动副。所述杆六还与小臂连接形成转动副。

所述杆六固定连接伺服电机，该伺服电机的输出轴连接外壳，使该外壳与杆六形成转动副。所述外壳固定安装第五步进电机。第五步进电机的输出端连接旋转内壳的旋转轴，使外壳与该旋转内壳形成转动副。

所述旋转内壳包括至少两个工作面，当第五步进电机控制旋转内壳在外壳内转动时，可通过转角决定各工作面的朝向。

所述两个工作面中，第一工作面设有若干真空吸盘，第二工作面设有毛刷。

进一步地，所述外壳包括一对相互平行的端面，该两个端面的相对位置各通过电机座安装一个第五伺服电机。第五伺服电机的输出轴通过联轴器连接旋转内壳的旋转轴。所述旋转轴与外壳通过轴承连接形成转动副。所述旋转内壳具有长方体结构，该长方体结构可旋转的四个面中，有一个面安装若干真空吸盘，另有一个面安装毛刷。

进一步地，所述第一工作面设有六个真空吸盘。

在该机械手的基础上，进一步提出用于抓取和铺展皮革的装置，该装置包括桁架和xoy平面移动装置，所述xoy平面移动装置安装在桁架上，所述xoy平面移动装置前述机械手，当xoy平面移动装置在xoy平面内移动时，带动该机械手随之移动。

进一步地，所述桁架包括两个相平行的横梁，该横梁下部设有立柱，横梁上部设有第一导轨和第一齿条。

一个大梁横跨在两个横梁之上，该大梁设有第一步进电机。所述第一步进电机的输出轴连接第一齿轮，该第一齿轮与第一齿条相啮合。所述大梁还设有第一滑块，该第一滑块与第一导轨连接形成移动副。所述大梁上部设有第二导轨和第二齿条。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：首先利用桁架结构，齿轮和齿条啮合起传动作用，滑块和导轨配合起导向作用。这样能完成前后移动，及左右移动，大大的提高了机械臂的工作空间；其次，在桁架上的两个平台搭载四个机械臂，利用四个机械臂来完成对皮革不同位置的抓取，由于传统机械手无法很好的抓取皮革，本皮革机械手采用的抓取方式是吸附式，每个机械手都包含多个吸盘，利用吸盘机构，牢牢的吸住皮革。在四个机械臂的协同配合下，将皮革抓起，放到目标位置，放下皮革后，通过步进电机将前面机械手翻转，把带有毛刷一侧的机械手对准皮革，通过控制机械臂，将皮革刷平铺展，以便于后面工序。这也就克服了皮革这种柔软不规则物体，常规机械手无法抓取的问题。

附图说明

图1为本实用新型皮革抓取装置的立体图；

图2为机械臂的侧视图；

图3为机械臂的主视图；

图4为机械臂的局部视图一；

图5为机械臂的局部视图二；

图6为翻转机械手的主视图；

图7为翻转机械手的俯视图；

图8为本实用新型的装置的工作原理流程图。

图中：1-立柱；2-角码；3-横梁；4-第一导轨；5-第一齿条；6-第一齿轮；7-第一滑块；8-第一步进电机；9-连接件；10-大梁；11-第二导轨；12-第二齿条；13-第二滑块；14-第二齿轮；15-平台；16-第二步进电机；17-底座；18-第三步进电机；19-第一减速箱；20-第二减速箱；21-第四步进电机；22-杆一；23-杆三；24-大臂；25-小臂；26-杆五；27-杆六；28-伺服电机；29-外壳；30-第五步进电机；31-毛刷；32-旋转内壳；33-吸盘；34-底盘；35-旋转盘；36-杆四；37-连接件二；38-旋转末端；39-电机座；40-联轴器；41-杆二；42-轴承；43-轴。

具体实施方式

为了更充分理解本实用新型的技术内容，下面结合附图及具体实施例，对本实用新型的结构及工作原理进一步详细说明。

第一实施例

结合本申请方案的发明目的可知，本申请的目的在于解决皮革产品过于柔软、形状不规则，造成传统机械手不易对皮革应用的问题。故本例首先提供一种皮革用机械手，该机械手应当具备以下功能：首先，该机械手夹取皮革时，能够适应皮革柔软、堆叠，传统机械手难以插入各皮革间隙不造成损伤的特点，能够较好地向皮革提供抓力。其次，当皮革表面不平整、或抓取皮革导致皮革产生形变、褶皱时，该机械手应当能对皮革形态进行基本的调整。为此，本例首先提供一种可满足该需求的机械手。

参考图6、图7，为解决皮革抓取问题，本例所采用的方案是真空吸盘33，当真空发生器在真空吸盘33尾端产生负压时，真空吸盘33产生吸力吸附皮革表面，只要提供的吸附力足够，便可以通过负压与皮革表面产生紧密连接。当真空发生器消除真空吸盘33尾部压力时，则可令吸盘33与皮革相互分离。

为解决皮革整理的问题，本例所采用的方案是毛刷31，通过毛刷在不平整皮革的表面进行刷动，实现不平整皮革的规整。

基于此，提出一种用于抓取和铺展皮革的翻转式机械手，该机械手的外壳29固定安装第五步进电机30。第五步进电机30的输出端连接旋转内壳32的旋转轴43，使外壳29与该旋转内壳32形成转动副。在此基础上，结合前述两种功能，令旋转内壳32包括至少两个工作面，其中第一工作面设有若干真空吸盘33，第二工作面设有毛刷31。这样，当第五步进电机30控制旋转内壳32在外壳29内转动时，可通过转角决定各工作面的朝向，使真空吸盘33或毛刷31面向皮革。

图中，所述外壳29为长方体结构，包括一对相互平行的端面，即图中安装有轴承42的左右两个端面。该两个端面的相对位置各通过电机座39安装一个第五伺服电机30。第五伺服电机30的输出轴通过联轴器40连接旋转内壳32的旋转轴43。所述旋转轴43与外壳29通过轴承42连接形成转动副。所述旋转内壳29也具有长方体结构，该长方体结构可旋转的四个面中，有一个面安装若干真空吸盘33，另有一个面安装毛刷31。

本例中，每个机械手中的所述吸盘33共计六个。

第二实施例

由于在皮革抓取时，皮革多采用层叠方式堆放，皮革朝向较为固定，故可以固定机械手朝向，提高机械手作业稳定性。第一实施例提供了一种用于抓取、整理皮革的机械手，在此基础上，为满足应用要求，本例在第一实施例的基础上提供一种机械手，该机械手的目的在于保持机械手朝向，使机械手更易于控制。

参照图2、图3，本例提供一种配套实施例1的用于抓取和铺展皮革的机械手。该机械手包括底座17和旋转盘35，该旋转盘35与底座17通过底盘34连接形成转动副。所述旋转盘35上固定安装第三步进电机18和第四步进电机21，第三步进电机18的输出轴通过第一减速箱19连接第一连杆机构，第四步进电机21的输出轴通过第二减速箱20连接大臂24。

所述第一连杆机构包括杆二41、杆三23、小臂25，所述杆二41、杆三23、小臂25依次连接且两两形成转动副。所述杆二41还与第一减速箱19的输出轴连接。

所述大臂24连接第二连杆机构，该第二连杆机构包括杆一22、杆四36、杆五26、杆六27，所述杆一22、杆四36、杆五26、杆六27依次连接且两两形成转动副。所述杆一22还与旋转盘35连接形成转动副（当然，在图中，第二减速箱20与旋转盘35固连，杆一22与第二减速箱20的箱体外壳形成转动副，实际上就是与旋转盘35形成了转动副）。所述杆四36还与大臂24连接形成转动副。所述杆六27还与小臂25连接形成转动副。

所述杆六27固定连接伺服电机28，该伺服电机28的输出轴连接实施例1所述机械手，具体为该机械手的外壳29，使该机械手与杆六27形成转动副。

基于上述结构，不管怎样调整大臂24和小臂25的旋转角度，都能够保持连杆六27朝向不变，也就意味着当机械臂工作时，翻转机械手始终对准底部，提高了机械手的作业稳定性。

第三实施例

参照图1，下面结合实施例1、2，提供一套完整的用于抓取和铺展皮革的装置，为实现皮革抓取后的位移功能，该装置包括桁架和xoy平面移动装置，所述xoy平面移动装置安装在桁架上，所述xoy平面移动装置设有实施例2所述的机械手，当xoy平面移动装置在xoy平面内移动时，带动该机械手随之移动。

本例中，所述桁架包括两个相平行的横梁3，该横梁3下部设有立柱1，横梁3上部设有第一导轨4和第一齿条5。横梁3与立柱1交界处设有角码2。

一个大梁10横跨在两个横梁3之上，该大梁10设有第一步进电机8。所述第一步进电机8的输出轴连接第一齿轮6，该第一齿轮6与第一齿条5相啮合。所述大梁10还设有第一滑块7，该第一滑块7与第一导轨4连接形成移动副。所述大梁10上部设有第二导轨11和第二齿条12。

机械手承载平台15设有第二滑块13，该第二滑块13与第二导轨11形成移动副。所述机械手承载平台15设有第二步进电机15，该第二步进电机16的输出轴连接第二齿轮14，所述第二齿轮14与第二齿条12相啮合；所述机械手承载平台15与实施例2所述的机械手固定连接。

图中，所述大梁10上设有两个机械手承载平台15，各机械手承载平台15分别与两个机械手固定连接。

第四实施例

下面，结合附图及工作原理，对本申请方案的一个优选实施例进行说明：

参见图1，本实用新型皮革抓取装置由四个立柱1支撑，通过角码2把两个横梁3固定在四个立柱1上，横梁3上方和侧方通过螺钉安装有第一导轨4和第一齿条5，大梁10两端的下方通过螺钉固定有连接件9，第一滑块7和第一步进电机8通过螺钉固定在连接件9上，第一步进电机8通过联轴器与第一齿轮6相连，第一滑块7与第一导轨4起导向作用，第一齿轮6和第一齿条5啮合起传动作用。第一步进电机8通过控制第一齿轮6，从而达到控制大梁10进行前后移动。

在大梁10的上端通过螺钉安装有第二导轨11和第二齿条12，两个平台15通过螺钉固定第二步进电机16和第二滑块13，第二步进电机16通过联轴器控制第二齿轮14在第二齿条12上移动，第二滑块13与第二导轨11起导向作用，通过第二齿轮14和第二齿条12的传动，从而让两侧搭载机械臂的平台15能够左右移动。

参见图2，机械臂的底座17通过螺钉固定在平台15上，底座17上固定底盘34，底盘34连接着着旋转盘35，旋转极限180°，旋转盘35上安装有两副步进电机和减速箱，左侧的第四步进电机21通过第二减速箱20控制大臂24前后移动，右侧第三步进电机18通过第一减速箱19控制连接杆二41和连接杆三23从而控制小臂25上下移动，小臂25连接着连杆六27，连杆一22和连杆四36以及连杆五26的作用是，不管怎样调整大臂24和小臂25的旋转角度，都能够保持连杆六27朝向不变，也就意味着当机械臂在桁架上工作时，翻转机械手始终对准底部，连杆六27上通过螺钉固定着伺服电机28，伺服电机28和末端38相连，通过控制伺服电机28转动，能够实现控制下方的翻转机械手进行旋转。

翻转机械手外壳29通过螺钉安装在机械臂的末端38上，外壳29两侧通过螺钉固定有第五步进电机30，通过联轴器40与轴43相连，轴43固定在内壳32上。通过控制第五步进电机30，就能控制内壳32转动。内壳32固定有六个吸盘33，内壳32上部通过螺钉安装有毛刷31。

参照图8，本实用新型的工作原理是，皮革抓取装置安装在皮革加工厂内，启动装置，通过第一步进电机8带动第一齿轮6在第一齿条5上移动，从而控制大梁10移动到毛皮上方，然后通过第二步进电机16带动第二齿轮14在第二齿条12上移动，控制平台15移动到合适位置，接下来通过左第四步进电机21和右第三步进电机18，调整大臂24和小臂25到合适位置，使可旋转末端38连接的翻转机械手的吸盘33朝下对准皮革，气泵启动，将皮革牢牢吸住，然后抓起，将皮革移动到目标位置，关闭气泵，皮革自然落下，调整翻转机械手的位置，第五步进电机30启动，翻转180°内壳32，将毛刷31对准皮革，因为连杆一22和连杆四36以及连杆五26的存在，所以调整大臂24和小臂25的旋转角度，能够保持毛刷31在皮革上来回刷动，将皮革展开铺平。

本实用采用桁架结构，大大增加机械臂的工作范围，在整个桁架的结构内，机械臂都能够到达，四自由度的机械臂使得翻转机械手更容易抓取皮革，通过步进电机驱动大梁和机械臂的移动，然后调整机械臂大臂和小臂的位置，从而调整末端翻转机械手对准皮革，通过吸盘吸附皮革，从而达到抓取皮革的目的，放下皮革后，通过步进电机，翻转机械手，使毛刷对准皮革，通过反复移动毛刷，刷平皮革。

以上实例仅用于说明本实用新型的技术方案，但其并不仅仅限于说明书和实例方式中所列运用，任何依本实用新型所做的技术延伸或再创造，均受本实用新型的保护。