用于机械臂抓取条形木档的定位爪具以及条形木档的转运系统的制作方法

本实用新型涉及自动化领域，特别是涉及用于机械臂抓取条形木档的定位爪具。

背景技术：

木档是机器人装箱时用来将装箱物品分层的间隔物，木档一般采用未经烘干的木材做为原材料加工而成。当木材含水率低于纤维饱和点时，会发生干缩湿胀变形，木材的变形在各个方向上不同，顺纹方向最小，径向较大，弦向最大。木材在纤维饱和点以下时，木材细胞壁木纤维就像压缩饼干一样吸水，木材发生膨胀，含水率增加同时木材强度降低；当达到纤维饱和点时，木材的细胞和细胞间隙就像水库一样蓄水，木材体积和性能基本不发生变化；反过来，在纤维饱和点以上时，木材失水，木材体积与性能基本不变，在纤维饱和点以下时，木材失水，进而收缩，木材强度增加。

在某些场合下，机器人装箱时，需要抓取木档并释放至指定位置。相关技术中同一气爪上固定两个相同爪具，每个爪具均为单面双齿、齿长12mm且齿型为等边直角三角形。抓取木档时，机器人按程序到达指定位置且气爪闭合，抓取木档，然后移动至指定位置且气爪开启，释放木档。发明人发现，对于木档而言，木档会发生干缩湿胀变形且木档本身存在尺寸偏差，进而产生累积误差，爪具无法准确抓放木档，造成生产过程即浪费时间，又存在安全隐患。

技术实现要素：

本申请公开了用于机械臂抓取条形木档的定位爪具，包括与所述机械臂连接的基座,所述基座具有抓取所述条形木档的工作位，所述定位爪具包括：

驱动组件，滑动安装在所述基座上，且在朝向所述条形木档的一侧设有用于抓取所述条形木档的夹爪，所述夹爪的夹持区内设有第一定位齿部和朝向所述第一定位齿部的若干个第二定位齿部；

导向机构，包括：

滑槽，设置在所述基座上，用于安装所述驱动组件；

弹性件，两端分别于所述基座和驱动组件相抵；

定位件，与所述驱动组件连接且位于所述夹爪之间，所述基座处于所述工作位时，所述定位件与条形木档相抵。

以下还提供了若干可选方式，但并不作为对上述总体方案的额外限定，仅仅是进一步的增补或优选，在没有技术或逻辑矛盾的前提下，各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合，还可以是多个可选方式之间进行组合。

优选的，所述所述第一定位齿部、第二定位齿部的截面为梯形，该梯形的上底为锯齿状。

优选的，所述第一定位齿部、第二定位齿部的截面为直角梯形，该直角梯形的上底为朝向所述条形木档的锯齿状；所述夹爪抓取所述条形木档时，该直角梯形的直腰与所述条形木档的上表面齐平。

优选的，所述夹爪的最大开口宽度与所述条形木档宽度的比值为1.1至1.6。

优选的，所述夹爪的最小开口宽度与所述条形木档宽度的比值为0.75至0.9。

优选的，所述第一定位齿部、第二定位齿部的长度相等且与所述条形木档高度的比值为0.5至1.1。

优选的，所述导向机构还包括安装在所述驱动机构顶部的导向杆以及安装在所述基座上的导向座，所述弹性件绕设在所述导向杆上并两端与所述驱动组件和导向座相抵。

优选的，所述滑槽背向所述夹爪的一端设有限位挡板。

优选的，所述驱动组件上安装有感应与所述条形木档位置关系的限位传感器，所述机械臂受控于所述限位传感器。

本申请还公开了条形木档的转运系统，包括

转运框架，所述条形木档成阵列收容所述转运框架中；

转运机械臂，通过如上述技术方案所述的定位爪具将所述条形木档从转运框架转运至另一转运框架或其他设备中。

本申请公开的技术方案通过夹爪的优化和定位件的辅助定位，能够实现定位爪具对木档的精准抓取和释放，对木档尺寸宽容度高，抓取稳固效果好，效率高。

具体的有益技术效果将在具体实施方式中进一步阐释。

附图说明

图1为一实施例中转运系统示意图；

图2为一实施例中定位爪具示意图；

图3为图2中定位爪具靠近条形木档示意图；

图4为图2中定位爪具定位条形木档示意图；

图5为图2中定位爪具抓取条形木档示意图；

图6为图5中a处放大示意图；

图7为转运系统侧面示意图。

图中附图标记说明如下：

1、机械臂；2、基座；3、条形木档；4、驱动组件；41、夹爪；411、第一定位齿部；412、第二定位齿部；51、滑槽；52、弹性件；53、导向杆；54、导向座；55、限位挡板；56、限位传感器；6、定位件；7、转运框架。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为与另一个组件“连接”时，它可以直接与另一个组件连接或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参考图1至2，本申请公开了用于机械臂1抓取条形木档3的定位爪具，每个机械臂1上可以安装多个定位爪具，包括与机械臂1连接的基座2,基座2具有抓取条形木档3的工作位，定位爪具包括：

驱动组件4，滑动安装在基座2上，且在朝向条形木档3的一侧设有用于抓取条形木档3的夹爪41，夹爪41的夹持区内设有第一定位齿部411和朝向第一定位齿部411的若干个第二定位齿部412；

导向机构，包括：

滑槽51，设置在基座2上，用于安装驱动组件4；

弹性件52，两端分别于基座2和驱动组件4相抵；

定位件6，与驱动组件4连接且位于夹爪41之间，基座2处于工作位时，定位件6与条形木档3相抵。

条形木档3是指长宽高中某一指标明显大于其他两者的木档，本申请公开的技术方案也可以抓取板形木档，即长宽高中某两指标明显大于剩余一者的木档。

基座2能够在机械臂1的驱动下远离或靠近条形木档3，基座2能够为夹爪41提供固定为，从而对条形木档3施加作用力，实现抓取和搬运。当基座2太过于条形木档3时，驱动组件4能够沿滑槽51克服弹性件52的弹力释放该方向的运动，从而降低对机械臂1的运动精度要求。定位件6能够为定位爪具提供良好的定位效果，确保夹爪41与他条形木档3的位置关系。

驱动组件4的作用在于驱动夹爪41的闭合以减少夹持区或者打开以增大夹持区。夹爪41的两个相向的爪体具有多种安装形式。例如两个爪体一端铰接，另一端开合的钳式，或者如图中所示出的相向滑动的平台式，或者其他可行的形式。当夹爪41闭合时，夹持区变小，第一定位齿部411和第二定位齿部412相互靠拢直至夹紧条形木档3。夹爪41的闭合重点监测可以有多种方式，例如在第一定位齿部411和第二定位齿部412上设计传感器，当夹爪41和条形木档3之间的压力达到预设值时停止继续闭合夹爪41；再例如预设夹爪41闭合的行程，当到达行程即停止闭合；在例如图中所示出的实现方式，驱动组件4采用气缸，当气压恒定时，夹爪41的闭合力矩一定，当夹爪41夹持到位时，自动停止。

在图中所示的实施例中，第一定位齿部411与夹爪41形成单面单齿，第二定位齿部412与夹爪41形成单面双齿，夹爪41闭合后与条形木档3接触为三点接触，保证条形木档3抓取时的直线度，降低因条形木档3因干缩湿胀而产生的水平弯曲或扭曲在提升过程中卡在转运框架7中的风险。

本申请公开的技术方案通过夹爪41的优化和定位件6的辅助定位，能够实现定位爪具对木档的精准抓取和释放，对木档尺寸宽容度高，抓取稳固效果好，效率高。

参考图1至6，夹爪41具体通过第一定位齿部411、第二定位齿部412实现对条形木档3的夹持，在一实施例中，第一定位齿部411、第二定位齿部412的截面为梯形，该梯形的上底为锯齿状。

梯形的上底为朝向条形木档3的锯齿部分，下底为与夹爪41连接部分，两侧腰能够为夹爪41提供靠近条形木档3时引导，降低机械臂1的定位精度要求。

在另一实施例中，第一定位齿部411、第二定位齿部412的截面为直角梯形，该直角梯形的上底为朝向条形木档3的锯齿状；夹爪41抓取条形木档3时，该直角梯形的直腰与条形木档3的上表面齐平。

直角梯形的斜腰同样能为夹爪41提供靠近条形木档3时引导，降低机械臂1的定位精度要求；直腰能够尽可能增加第一定位齿部411、第二定位齿部412与条形木档3的接触面积，保证抓取的稳定性。直腰与条形木档3的上表面齐平通过定位件6实现，此方案中定位件6的下表面与条形木档3的上表面相抵。在其他方案中，定位件6也可以按需调整高低，来实现不同的定位需求。

夹爪41的具体参数需要进行优化设计。在一实施例中，夹爪41的最大开口宽度与条形木档3宽度的比值为1.1至1.6。

夹爪41的最大开口宽度越大，对于机械臂1的定位精度要求越低，成本也就越低；但是过大的夹爪41开口宽度会造成抓取效率降低，同时条形木档3码放在转运框架7内，过大的夹爪41开口宽度容易造成非操作对象对夹爪41干涉。

在一实施例中，夹爪41的最小开口宽度与条形木档3宽度的比值为0.75至0.9。

夹爪41的最小开口宽度越小越能实现夹爪41对条形木档3的极限抓取力度，同时对条形木档3的的尺寸误差更不敏感；但是过小的夹爪41的最小开口宽度容易在驱动力过强或者条形木档3强度不足的情况下对条形木档3造成破坏，造成物料的浪费和生产过程中的风险。

在一实施例中，第一定位齿部411、第二定位齿部412的长度相等且与条形木档3高度的比值为0.5至1.1。

第一定位齿部411、第二定位齿部412的长度越长能提供越大的和条形木档3的接触面积，保证抓取的效果；但是第一定位齿部411、第二定位齿部412的长度越长对机械臂1的定位精度要求就越高，而且机械臂1的运动路径也就越长，影响效率。

为了方便理解，图中所示的条形木档3截面为40毫米的正方形，第一定位齿部411、第二定位齿部412的齿面长度均优选为20毫米至44毫米，夹爪41在闭合时开口的宽度最小值为30毫米，夹爪41在打开时开口的宽度最大值为64毫米。

在抓取的过程中，驱动部件作为受力部件，会对滑槽51造成较大的负载。在一实施例中，导向机构还包括安装在驱动机构顶部的导向杆53以及安装在基座2上的导向座54，弹性件52绕设在导向杆53上并两端与驱动组件4和导向座54相抵。

在抓取的过程中，因为抓取位置，条形木档3的重量分布等原因，驱动组件4会受到各个方向的应力，因此导向杆53和导向座54能够分摊滑槽51的负载，从而延长整体的使用寿命，更可以提高抓取的精度。

在一实施例中，滑槽51背向夹爪41的一端设有限位挡板55。

限位挡板55可以为如图中所示的机械的阻挡结构，在其他实施例中，也为电控的限位开关，控制驱动组件4的上行行程，从而显示基座2与条形栏板之间的间距，防止意外碰撞。

在一实施例中，驱动组件4上安装有感应与条形木档3位置关系的限位传感器56，机械臂1受控于限位传感器56。

限位传感器56可以为距离传感器，也可以为接近传感器等，限位传感器56可以为机械臂1提供抓取的状态，相对位置关系等信息，该信息通过机械臂1的控制系统处理，机械臂1的控制系统可以由以公开的相关技术方案实现，在此不再赘述。

本申请还公开了条形木档3的转运系统，包括

转运框架7，条形木档3成阵列收容转运框架7中；

转运机械臂1，通过如上述技术方案定位爪具将条形木档3从转运框架7转运至另一转运框架7或其他设备中。

下面结合具体部件，阐释工作过程：

需要抓取条形木档3时，机械臂1按程序到达指定位置，(如图3)基座2下行，条形木档3处于夹爪41之间，(如图2)在定位件6的限位作用下，推动驱动组件4沿着导向杆53和滑槽51上行，压缩弹性件52，此时条形木档3上表面与定位件6下表面抵压，夹爪41通过驱动组件4作用下闭合直至第一定位齿部411和第二定位齿部412分别与木档的两侧咬合(如图3)，然后机械臂1按程序移动即可移动条形木档3，释放木档时反向操作即可。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。不同实施例中的技术特征体现在同一附图中时，可视为该附图也同时披露了所涉及的各个实施例的组合例。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。