一种包装箱码垛机械手的制作方法

本发明涉及机械手技术领域，尤其是涉及一种包装箱码垛机械手。

背景技术：

工业机器人作为一种智能化作业机械，是我国实现“中国制造2025”的重要组成部分，也是我国从制造大国迈向制造强国的重点研究领域。机械手作为工业机器人作业过程中最主要的执行环节，其效率高低直接决定了工作效率，因为作业环境及作业任务的不同，机械手设计也不尽相同。

包装箱码垛机械手也是其中一种常见机械手，由于包装箱一般为长方形的纸质包装箱，为了便于码垛，机械手只能夹持在包装箱的某一相对面上，这个夹持力不能太小，夹持力对包装箱产生的摩擦力必须大于或等于包装箱自身的重量。由于摩擦系数通常小于1，因此，夹持力通常要数倍于包装箱自身重量，包装箱方不至于滑脱，而数倍于包装箱自身重量的夹持力会造成箱内货物受损。因此，现有的包装箱码垛机械手很难做到以较小的夹持力加持包装箱而不至于使包装箱滑脱、受损。

另一方面，由于现有的包装箱码垛机械手的加持爪有一定的厚度，在码垛时，如果过高地丢放包装箱则不能保证包装箱能够整齐码垛、也会对包装箱内的货物造成冲击，不丢放则会造成相邻包装箱之间存在较大缝隙，包装箱垛高后如果不能挤靠在一起，容易发生多米若骨牌式的倒塌。

技术实现要素：

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种包装箱码垛机械手，其目的在于：其一、倾斜加持包装箱，以较小的加持力，保证抓取包装箱不滑脱；其二：倾斜码垛包装箱，使码垛的包装箱之间不留缝隙。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种包装箱码垛机械手，包括水平设置的主梁板，在主梁板的左右两端分别铰接有左夹板和右夹板，且两个铰接轴相互平行，在主梁板上设置有用于限制右夹板向内转动角度的角度限位块，在主梁板的上板面上铰接有铰链气缸a和铰链气缸b，其中，铰链气缸a与左夹板的上端铰接，铰链气缸b与右夹板的上端铰接；

在右夹板的下端设有固定夹板，在左夹板的下端、与固定夹板相对的位置上铰接有活动夹板，且活动夹板与左夹板的铰接轴平行于主梁板与左夹板的铰接轴；铰链气缸a、铰链气缸b同向运动时，左夹板、右夹板相向靠近或反向远离，其中，固定夹板对包装箱施加的夹紧力大于活动夹板对包装箱施加的夹紧力。

进一步地改进技术方案，所述左夹板、右夹板均为直角折弯板，其中，左夹板上端的水平板与铰链气缸a铰接，向下的竖直板与主梁板的左侧一端铰接；右夹板上端的水平板与铰链气缸b铰接，向下的竖直板与主梁板的右侧一端铰接。

进一步地改进技术方案，所述铰链气缸a和铰链气缸b为同缸径气缸，其中，铰链气缸b到右夹板铰接轴的力臂大于铰链气缸a到左夹板铰接轴的力臂。

进一步地改进技术方案，所述铰链气缸b到右夹板铰接轴的力臂等于铰链气缸a到左夹板铰接轴的力臂，铰链气缸b的缸径大于铰链气缸a的缸径。

进一步地改进技术方案，所述铰链气缸a和铰链气缸b为同缸径气缸，铰链气缸b到右夹板铰接轴的力臂等于铰链气缸a到左夹板铰接轴的力臂，铰链气缸b内通入的气体压力大于铰链气缸a内通入的气体压力。

进一步地改进技术方案，在主梁板的上板面上连接有四根连接柱，在四根连接柱的另一端连接有衔接横梁，在衔接横梁上设有定位锥孔。

进一步地改进技术方案，所述活动夹板朝向内侧的一面连接有带防滑槽的橡胶板。

进一步地改进技术方案，所述固定夹板朝向内侧的一面连接有带防滑槽的橡胶板。

由于采用上述技术方案，相比背景技术，本发明具有如下有益效果：

本发明通过不等力的左夹板、右夹板，使被加持的包装箱发生倾斜，包装箱的倾斜，使得本机械手以较小的加持力保证包装箱不滑脱，从而减轻加持力对包装箱内货物的损害。

本发明还通过倾斜包装箱，使包装箱码垛不留缝隙，从而增加了包装箱码垛的稳定性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的轴侧视结构示意图；

图3为本发明抓取包装箱的结构示意图；

图4为本发明码垛包装箱的结构示意图；

图5为本发明在实施例2中的结构示意图。

图中：1、主梁板；2、左夹板；2.1、活动夹板；3、右夹板；3.1、固定夹板；4、角度限位块；5、铰链气缸a；6、铰链气缸b；7、衔接横梁；8、橡胶板。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

应当理解的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1：

一种包装箱码垛机械手，如图1、2所示，包括水平设置的主梁板1，在主梁板1的左右两端分别铰接有左夹板2和右夹板3，两个铰接轴相互平行。在主梁板1的下板面上设置有用于限制右夹板3向内转动角度的角度限位块4，在主梁板1的上板面上铰接有铰链气缸a5和铰链气缸b6，其中，铰链气缸a5与左夹板2的上端铰接，铰链气缸b6与右夹板3的上端铰接。

本实施例中左夹板2、右夹板3均为直角折弯板，其中，左夹板2上端的水平板与铰链气缸a5铰接，向下的竖直板与主梁板1的左侧一端铰接；右夹板3上端的水平板与铰链气缸b6铰接，向下的竖直板与主梁板1的右侧一端铰接。

当铰链气缸a5、铰链气缸b6的气缸杆同向向上运动时，左夹板2、右夹板3相向靠近，左夹板2上的活动夹板2.1、右夹板3上的固定夹板3.1夹紧包装箱；当铰链气缸a5、铰链气缸b6的气缸杆同向向下运动时，左夹板2、右夹板3反向远离，左夹板2上的活动夹板2.1、右夹板3上的固定夹板3.1松开包装箱。其中，固定夹板3.1对包装箱施加的夹紧力大于活动夹板2.1对包装箱施加的夹紧力。

本实施例中，固定夹板3.1对包装箱施加的夹紧力大于活动夹板2.1对包装箱施加的夹紧力是通过对铰链气缸b6、铰链气缸a5通入不同气体压力实现的，即铰链气缸b6内通入的气体压力大于铰链气缸a5内通入的气体压力。当然，还可以通过变化其中任一铰链气缸到铰接轴的力臂距离、或者变化其中任一铰链气缸的缸径，都能实现固定夹板3.1对包装箱施加的夹紧力大于活动夹板2.1对包装箱施加的夹紧力。

在右夹板3的下端设有固定夹板3.1，在左夹板2的下端、与固定夹板3.1相对的位置上，铰接有活动夹板2.1，且活动夹板2.1与左夹板2的铰接轴平行于主梁板1与左夹板2的铰接轴。由于主梁板1与左夹板2、右夹板3铰接的两个铰接轴相互平行，所以，活动夹板2.1与左夹板2的铰接轴也平行于主梁板1与右夹板3的铰接轴。因此，当左夹板2、右夹板3发生转动时，活动夹板2.1与左夹板2的铰接自由度使得活动夹板2.1始终能与固定夹板3.1平行相对。

为了增大活动夹板2.1与固定夹板3.1对包装箱的摩擦力，同时保证不夹伤包装箱，在活动夹板2.1朝向内侧的一面粘接有带防滑槽的橡胶板8，在固定夹板3.1朝向内侧的一面也粘接有带防滑槽的橡胶板8。橡胶板8的摩擦系数大，在同样的压力下，产生的摩擦阻力大。

为了便于与码垛装置刚性连接，在主梁板1的上板面上连接有四根连接柱，在四根连接柱的另一端连接有衔接横梁7，在衔接横梁7上设有用于与码垛装置定位连接的定位锥孔。

工作时，如图3所示，铰链气缸a5、铰链气缸b6的气缸杆同向向上运动，左夹板2、右夹板3同时向内相向靠近，右夹板3受角度限位块4的阻挡限制停止转动，左夹板2还可继续向内转动，带动活动夹板2.1夹紧包装箱，由于活动夹板2.1有一个转动自由度，因此在夹紧过程中，活动夹板2.1的加持面始终能贴合在包装箱上、且最终与固定夹板3.1平行相对。

由于铰链气缸b6内通入的气体压力大于铰链气缸a5内通入的气体压力，铰链气缸b6的产生推力大于铰链气缸a5的产生推力，因此，左夹板2通过活动夹板2.1向包装箱施加的推压力不足以使右夹板3发生回退转动。这样，在左夹板2、右夹板3的夹持作用下，包装箱就会产生一定的倾斜角度α，这个倾斜角度α使包装箱的重量g被分解成对固定夹板3.1的垂直压力n和沿倾斜角度α倾斜向下的下滑力t，此时铰链气缸a5的推力对包装箱产生摩擦力f1，铰链气缸a5的推力与垂直压力n的合力对包装箱产生摩擦力f2，如果f1与f2的合力大于下滑力t，则包装箱不会滑脱。由此还可以看出倾斜角度α越大，下滑力t越小，需要的摩擦力也越小，铰链气缸a5对包装箱施加的压力也越小，对包装箱内货物造成的夹伤就会越轻。

在码垛时，如图4所示，包装箱经本机械手抓取后发生倾斜，包装箱的底面最下端首先与下层的包装箱顶面边缘接触，此时，铰链气缸a5、铰链气缸b6的气缸杆同向向下运动，左夹板2、右夹板3同时反向松开包装箱，并在码垛装置的控制下向上脱离包装箱，包装箱在自身重量的作用下自动偏转，靠紧相邻包装箱，这样使包装箱码垛不留缝隙、码垛整齐、对包装箱的冲击小，还增加了码垛的稳定性。

实施例2：

如实施例1所述的一种包装箱码垛机械手，与实施例1不同的结构有两处，如5图所示：

1、铰链气缸b6的缸径大于铰链气缸a5的缸径，铰链气缸b6、铰链气缸a5内通入同样的气压，使固定夹板3.1对包装箱施加的夹紧力大于活动夹板2.1对包装箱施加的夹紧力。其优点在于不再使用两种不同的气体压力，简化了本机械手的应用条件。

2、角度限位块4不再设置在主梁板1的下板面上，而是设置在衔接横梁7上，在衔接横梁7的下板面上设有与右夹板3上端的水平板相对应的螺纹孔，本实施例中，角度限位块4为螺接在螺纹孔内的限位螺栓，调整限位螺栓可使限位螺栓的球头与右夹板3上端的水平板接触，从而对右夹板3向内转动的角度进行限位。其优点在于可根据不同包装箱的具体情况，通过调整限位螺栓可实现对包装箱倾斜角度α的可调，相比于实施例1中的包装箱倾斜角度α不可调，有着明显的优势。

显然，尽管本实施例与实施例1结构有所不同，但都实现了相同的目的，即：

本发明通过不等力的左夹板2、右夹板3，使被加持的包装箱发生倾斜，包装箱的倾斜，使得本机械手以较小的加持力保证包装箱不滑脱，从而减轻加持力对包装箱内货物的损害。

本发明还通过倾斜包装箱，使包装箱码垛不留缝隙，从而增加了包装箱码垛的稳定性。

本发明未详述部分为现有技术。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的保护范围由所附权利要求及其等同物限定。