一种可偏斜修正的物料堆垛装车机械手的制作方法

本实用新型涉及自动装车设备领域，具体的说，是一种可偏斜修正的物料堆垛装车机械手。

背景技术：

建材、冶金、化工行业中通常将粉体物料进行袋装包装后进行装车发运，目前装车这一装车工序主要还是依靠人工进行搬运。工人将袋装包装的粉体物料从生产车间搬运到车箱进行装车的过程中，处于粉尘大量扩散的环境中，容易引发尘肺病等呼吸系统的相关疾病，不仅对工人的身心健康带来极大的危害，还给从业者家庭带来沉重的负担，据国家卫生部统计2014年职业病例为27240例其中尘肺病占90.2%。国家层面已经引起高度重视，《国家安全监管总局关于加强水泥制造和石材等粉体加工企业粉尘危害治理工作》的文件“安监总安健〔2013〕112号”，已于2013年11月14份下发各省、自治区、直辖市及新疆生产建设兵团安全生产监督管理局。如何解决袋装包装的粉体物料的装车装车过程中产生大量扬尘问题，也引发了行业的重点关注。

现有装车机械手、搬运机械手伸入车箱进行自动装包的操作，可以从一定程度上解决装车盲区的问题，但装车机械手、搬运机械手其工作端（即下料端）安装的下料箱与机械臂安装的位置相对固定，无法进行相对移动，仅能执行简单的卸包动作，无法达到物料包整齐、精准码垛的标准。若下料箱侧壁与车箱侧壁始终保持平行，则大致呈长方体的物料包（盒装或袋装）基本可以横平竖直的整齐码放于车箱内，不仅能够充分利用车箱内部空间，而且利于载物重量的均衡配置，提高运输时的安全性。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种可偏斜修正的物料堆垛装车机械手，机械臂工作端的下料箱可水平方向左右旋转转动，以实现自动装车时下料箱侧壁与车箱侧壁始终保持平行的工作状态，即通过自动装车过程中精准的码料实现车箱空间的充分利用以及均衡配重的功能。

本实用新型通过下述技术方案实现：一种可偏斜修正的物料堆垛装车机械手，包括机械臂和安装在机械臂下料端的下料箱，所述机械臂上固定安装有与下料箱连接的刚性结构的小机架，小机架通过安装在小机架上的偏斜修正装置与下料箱连接并驱使下料箱进行偏斜修正。

本实用新型中下料箱通过小机架安装在机械臂下料端，且安装在小机架上的偏斜修正装置驱使下料箱在水平方向左右旋转转动，通过偏斜修正，保证下料箱的侧壁与车箱的侧壁始终平行。此结构能保证每个端端正正的、落在下料箱内的物料包垂直落下时，依次横平竖直的码垛且整齐精准的完成自动装车。所述偏斜修正装置是通过机械结构实现下料箱在水平方向左右旋转转动的动作，移动的位置是否恰好是下料箱的侧壁与车箱的侧壁平行的位置则需要借助包含传感器的控制系统进行检测、反馈、发送指令。

为了更好的实现本实用新型，所述偏斜修正装置包括修正支撑架、修正驱动装置和设置在修正驱动装置输出端的修正传动装置，修正支撑架包括上端与小机架连接的支撑基架、以及转动连接在支撑基架下端的转动支撑件，转动支撑件底部与下料箱固定连接，安装在修正支撑架上的修正驱动装置通过修正传动装置驱使转动支撑件旋转以带动下料箱进行偏斜角度的修正。

本实用新型中修正驱动装置其本体固定，修正驱动装置其输出端通过修正传动装置带动下料箱在水平方向左右转动。修正驱动装置其本体可以直接固定在小机架上，此时下料箱仅能在水平方向左右转动；修正驱动装置其本体也可以固定在安装于小机架上的修正支撑架上，此时下料箱不仅能在水平方向左右转动还能随着修正支撑架一起在小机架上前后/左右移动。

为了更好的实现本实用新型，所述修正传动装置包括与修正驱动装置传动连接的修正轮，转动支撑件上设置有与修正轮其外轮廓相匹配的修正槽。

为了更好的实现本实用新型，所述修正轮为外圈设置轮齿的修正齿轮，修正槽包括光槽和固定安装在光槽中的修正齿圈，修正齿圈的内轮廓恰好与修正齿轮的外轮廓匹配。

为了更好的实现本实用新型，所述修正轮的横截面呈凸轮状或椭圆状或多边形状。

为了更好的实现本实用新型，所述修正轮与修正驱动装置的输出轴通过键直接连接，或者修正轮与修正驱动装置的输出轴通过皮带组件进行传动连接。

为了更好的实现本实用新型，所述转动支撑件上设置B安装孔，转动支撑件和下料箱通过贯穿B安装孔并拧入下料箱顶部的螺栓连接。

为了更好的实现本实用新型，所述修正驱动装置的输出端还设置有罩在修正传动装置外的防尘罩。

为了更好的实现本实用新型，还包括控制中心和安装在下料箱其侧板外部的距离传感器；所述修正驱动装置包括相互连接的修正伺服电机和修正减速机，距离传感器与控制中心连接且控制中心发出指令驱使修正伺服电机动作。

为了更好的实现本实用新型，所述距离传感器分别设置在下料箱的左侧板、右侧板、前侧板上。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本实用新型通过偏斜修正装置实现机械臂下料端的下料箱其侧壁始终与车箱侧壁平行的工作状态，以保证精准码垛，在自动装车过程中有效解决盲区问题，且充分利用车箱空间；

（2）本实用新型中修正驱动装置、修正支撑架、修正传动装置组成的偏斜修正装置可以稳定传动，精准调整下料箱偏斜修正的角度，动作快、传动稳定。

附图说明

图1为本实用新型中安装在小机架上的偏斜修正装置的结构示意图。

图2为图1中A处偏斜修正装置的局部放大示意图。

图3为偏斜修正装置左视图。

图4为本实用新型中偏斜修正装置采用皮带组件传动的结构示意图。

图5为本实用新型的结构示意图。

其中：4-机械臂，6-下料箱，51-小机架，541-修正驱动装置，542-修正支撑架，5421-支撑基架，5422-转动支撑件，543-修正传动装置，5431-修正轮，5432-皮带组件。

具体实施方式

自动装车设备进行装车时，一般装车遵循原则为：从一侧向另一侧、从下向上、从内往外。例如：先从车箱内部靠近车头一端的一侧向另一侧码放第一层物料包，然后在同一横排进行第二层物料包的码放，此横排物料包码放结束后，向外移动进行第二横排物料包的多层码放，依次类推，完成所有物料包的码放装车。

如图1所示，由于本实用新型中机械臂的移动仅限于水平方向的直线运动、水平方向的摆动、竖直方向的直线运动、竖直方向的摆动这四类，其中：水平方向的直线运动是指对应XY平面的前进、后退、左移、右移；水平方向的摆动是指对应XY平面的左转、右转；竖直方向的直线运动是指对应YZ平面的上升、下降；竖直方向的摆动是指对应YZ平面的上旋、下旋。

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1：

本实施例的一种可偏斜修正的物料堆垛装车机械手，如图1、图5所示，包括机械臂4和安装在机械臂4下料端的下料箱6，所述机械臂4上固定安装有与下料箱6连接的刚性结构的小机架51，小机架51通过安装在小机架51上的偏斜修正装置与下料箱6连接并驱使下料箱6进行偏斜修正。

本实用新型中下料箱6通过小机架51安装在机械臂4下料端，且安装在小机架51上的偏斜修正装置驱使下料箱6在水平方向左右旋转转动，通过偏斜修正，保证下料箱6的侧壁与车箱的侧壁始终平行。

本实施例中，机械臂4伸入车箱后，将下料箱6移动到待码料的位置，此时偏斜修正装置驱使下料箱6在水平方向左右旋转动作而进行偏斜修正，使下料箱6的侧壁与车箱的侧壁始终平行，然后在下料箱6内贴边放置的物料包从下料箱6中自由落体垂直落下进行码垛。重复上述动作，自动装车机械手即可将多个物料包横平竖直、整齐的码放在车箱内指定位置。此结构有效解决自动装车的盲区问题，同时可充分利用车箱空间。

实施例2：

一种可偏斜修正的物料堆垛装车机械手，如图1、图5所示，包括机械臂4、安装在机械臂4下料端的下料箱6、控制中心和安装在下料箱6其侧板外部的距离传感器，所述机械臂4上固定安装有与下料箱6连接的刚性结构的小机架51，小机架51通过安装在小机架51上的偏斜修正装置与下料箱6连接并驱使下料箱6进行偏斜修正。所述修正驱动装置541包括相互连接的修正伺服电机和修正减速机，距离传感器与控制中心连接且控制中心发出指令驱使修正伺服电机动作。

所述偏斜修正装置是通过机械结构实现下料箱6在水平方向左右旋转转动的动作，移动的位置是否恰好是下料箱6的侧壁与车箱的侧壁平行的位置则需要借助包含传感器的控制系统进行检测、反馈、发送指令。

本实施例中的控制系统包括安装在下料箱6侧壁的距离传感器、采集距离传感器数据并进行数据分析处理的控制中心。本实施例中，多个距离传感器以相同的频率不断进行检测、反馈。

所述距离传感器用于测量下料箱6侧壁到反射介质直接的距离。在同一个码垛位置：当下料箱6侧壁与车箱侧壁平行时，相同距离传感器采集的距离数据最短；当下料箱6侧壁与车箱侧壁非平行时，相同距离传感器采集的距离数据较长。本实施例中，所述距离传感器的数量为三个或四个或六个。

第一种方案：三个距离传感器分别设置在下料箱6的左侧板、右侧板、前侧板上。

第二种方案：距离传感器的数量是四个时，两个同时设置在下料箱6前侧板，两个同时设置在下料箱6左侧板或右侧板。

第三种方案：距离传感器的数量是六个时，两个同时设置在下料箱6前侧板，两个同时设置在下料箱6左侧板，两个同时设置在下料箱6右侧板。

采用第一种方案时，由于下料箱6左侧板、右侧板、前侧板各设置一个距离传感器，所以控制中心只能通过分析各个距离传感器采集的距离数据和现有车箱尺寸数据、下料箱6尺寸数据之间的关系，判断下料箱6侧壁是否与车箱侧壁平行。具体说，车箱长度H、宽度S均是既定的已知量，下料箱6的长度h、宽度s均为既定的已知量。当某一时刻时，左距离传感器检测的数据m1和右距离传感器检测的数据m2，满足m1+m2+s=S这一条件时，说明下料箱6的侧壁已与车箱的侧壁平行。这时前距离传感器检测的数据m3只要与待码垛位置所在横排与前端的车箱侧壁距离数据对应，即可进行释放物料包的操作。此状态下，物料包被精准、整齐的放置在设定位置。

采用第二种方案时，由于下料箱6前侧板设置两个距离传感器，左侧板或右侧板设置两个距离传感器，则控制中心通过对设置在同一侧板上的两个距离传感器采集的距离数据进行分析，计算两者差值，即可判断下料箱6侧壁是否与车箱侧壁平行。具体说，当设置在同一侧板上的两个距离传感器采集数据差值为0时，此侧板与车箱对应侧壁平行。此状态下，物料包即可被精准、整齐的放置在设定位置。

采用第三种方案时，与第二种方案类似，故不再赘述。

上述距离传感器布置位置的三种方案中，第一种方案安装传感器的数量最少，最节约空间而有利于整体设备的小型化、紧凑型设计；同时零部件数量越少，控制中心数据处理相对较少，运行速度越快且不易发生运行冲突，更有利于整个机械手稳定、快速工作。

实施例3：

本实施例在实施例1或2的基础上做进一步优化，如图1所示，所述偏斜修正装置包括修正支撑架542、修正驱动装置541和设置在修正驱动装置541输出端的修正传动装置543，修正支撑架542包括上端与小机架51连接的支撑基架5421、以及转动连接在支撑基架5421下端的转动支撑件5422，转动支撑件5422底部与下料箱6固定连接，安装在修正支撑架542上的修正驱动装置541通过修正传动装置543驱使转动支撑件5422旋转以带动下料箱6进行偏斜角度的修正。

本实用新型中修正驱动装置541其本体固定，修正驱动装置541其输出端通过修正传动装置543带动下料箱6在水平方向左右转动。修正驱动装置541其本体可以直接固定在小机架51上，此时下料箱6仅能在水平方向左右转动；修正驱动装置541其本体也可以固定在安装于小机架51上的修正支撑架542上，此时下料箱6不仅能在水平方向左右转动还能随着修正支撑架542一起在小机架51上前后/左右移动。

所述修正支撑架542主要起到连接、支撑的作用。修正支撑架542上部为与小机架51连接的支撑基架5421，下部为与下料箱6连接的转动支撑件5422，支撑基架5421与转动支撑件5422转动连接为一体。支撑基架5421可以固定安装在小机架51上，也可以滑动连接在小机架51上。转动支撑件5422则带动下方的下料箱6在水平方向左右转动。整个修正支撑架542既保证下料箱6与小机架51连接为一体，又不限制下料箱6左右转动的动作。

本实施例中，通过修正支撑架542与小机架51连接的下料箱6能在修正驱动装置541、修正传动装置543作用下左右转动，实现偏斜修正。

本实施例的其他部分与实施例1或2相同，故不再赘述。

实施例4：

本实施例在实施例3的基础上做进一步优化，所述修正传动装置543包括与修正驱动装置541传动连接的修正轮5431，转动支撑件5422上设置有与修正轮5431其外轮廓相匹配的修正槽。

本实施例中，修正轮5431与修正槽轮廓匹配就是为了有效传动、防止打滑。

如图2、图3所示，所述修正轮5431为外圈设置轮齿的修正齿轮，修正槽包括光槽和固定安装在光槽中的修正齿圈，修正齿圈的内轮廓恰好与修正齿轮的外轮廓匹配。采用齿轮啮合的形式进行传动，保证传动稳定性。且修正齿轮可以直接在市场上进行采购，购买标准件有利于控制设备成本。

当然修正轮5431不仅限于修正齿轮，还可以是其他结构的，例如：修正轮5431的横截面呈凸轮状或椭圆状或多边形状。

本实施例的其他部分与实施例3相同，故不再赘述。

实施例5：

本实施例在实施例3的基础上做进一步优化，如图2、图3所示，所述修正轮5431与修正驱动装置541的输出轴通过键直接连接。如图4所示，修正轮5431与修正驱动装置541的输出轴通过皮带组件5432进行传动连接。

本实施例中，采用键连接的方式，结构紧凑，传动效率高。

本实施例中，采用皮带组件5432传动，可以配合其他部分结构的空间布局进行优化设计，从而达到整个机械手结构紧凑、体积小巧的目的。

本实施例的其他部分与实施例3相同，故不再赘述。

实施例6：

本实施例在实施例1-5任一项基础上进行优化，所述修正驱动装置541的输出端还设置有罩在修正传动装置543外的防尘罩。所述防尘罩用于防尘，尤其是在对水泥包、面粉包等粉尘较大环境中进行自动装车时，有效防止粉尘进入机械手内部，可延长设备使用寿命。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。