一种小型旋转臂式码垛机械手及使用方法与流程

本发明涉及工业码垛技术领域，尤其涉及到一种小型旋转臂式码垛机械手及使用方法。

背景技术：

码垛技术是机械与自动化技术相结合的一门新型技术。随着经济的发展和生产规模的扩大及机械自动化水平的提高，码垛技术，尤其是自动化码垛技术凭借其机械结构、适用范围、灵活性等方面的优势，应用日渐广泛。

但是目前的自动化码垛设备以大重型为主，对于食品生产流水线上的小型袋装食品而言，仍然是靠人工搬运码垛，效率较低，完全满足不了现代化生产的要求。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提供一种小型旋转臂式码垛机械手，可以代替人工进行工厂流水线的小型袋装食品搬运码垛工作。

本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种小型旋转臂式码垛机械手，包括底座和竖直设置在所述底座上且由第一驱动装置驱动旋转的立柱，所述立柱上穿设有悬臂，所述悬臂连接有驱动其左右移动的第二驱动装置，所述悬臂的一端固接有分向块，所述分向块上设置有由第三驱动装置驱动且上下移动的起降机构，所述起降机构下端设置有抓取装置。

本方案利用第一驱动装置带动立柱转动，从而带动抓取装置的周向移动，进行周向定位，通过第二驱动装置带动悬臂左右移动，从而可以调节抓取装置的抓取半径，扩大抓取范围，通过第三驱动装置带动抓取装置上下移动，实现抓取物的码放，便于抓取物的放置。

作为优选，所述第一驱动装置包括伺服电机ⅰ、将所述伺服电机ⅰ与所述底座固接的法兰ⅰ，以及将所述伺服电机ⅰ的输出轴与所述立柱固接的联轴器ⅰ。将伺服电机ⅰ通过法兰ⅰ与底座固接，安装时更为省力，拆卸电机时更加方便，通过联轴器ⅰ将立柱与电机输出轴连接，可以对立柱和电机轴起到保护作用，同时方便安装和拆卸。

作为优选，所述第二驱动装置包括通过法兰ⅱ与所述立柱固接的伺服电机ⅱ，以及一端通过联轴器ⅱ与所述伺服电机ⅱ的输出轴固接、另一端穿设在所述分向块内且通过螺纹与所述分向块连接的丝杠ⅱ，所述丝杠ⅱ与所述悬臂平行。将伺服电机ⅱ通过法兰ⅱ与立柱固接，安装时更为省力，拆卸电机时更加方便，通过联轴器ⅱ将电机轴与丝杠ⅱ连接，可以对丝杠和电机轴起到保护作用，同时方便安装和拆卸。

作为优选，所述起降机构包括竖直穿过所述分向块的导向柱，以及固定于所述导向柱下端的安装盘，所述第三驱动装置安装在所述安装盘上，所述抓取装置安装在所述安装盘底面。导向柱起到导向作用，避免上下移动时发生偏斜，保证好的定位，安装盘起到过渡连接作用，既用于第三驱动装置的载体，又作为抓取装置的载体，使设备整体性更强。

作为优选，所述第三驱动装置包括通过法兰ⅲ与所述安装盘固接的伺服电机ⅲ，以及通过联轴器ⅲ与所述伺服电机ⅲ的输出轴固接的立臂，所述立臂竖直穿过所述分向块，且立臂通过螺纹与所述分向块连接。通过伺服电机ⅲ带动立臂转动，由于分向块在竖直方向固定，因此立臂会随伺服电机ⅲ的转动而上下移动，由于是通过螺纹实现，因此移动平稳，且能实现位置的连续变动。

作为优选，抓取装置包括两相对设置的抓手、竖直安装在所述安装盘上的电动伸缩杆，以及固定于所述安装盘底面的立板，所述电动伸缩杆的伸出端连接有一垂直于所述立板的销轴，所述销轴穿过两抓手的上端，且在两抓手上开设有供所述销轴滑过的长孔，两抓手上还分别穿设有与立板固接且与立板垂直的固定销。本优选方案中，电动伸缩杆向下伸出时，销轴下移并沿长孔移动，将两抓手的上端向内交叉，同时两抓手绕固定销转动，抓手的下端打开，伸缩杆向上收回时，则抓手的下端相靠近，实现抓紧。

一种小型旋转臂式码垛机械手的使用方法：

（1）抓取准备，启动伺服电机ⅰ，带动立柱旋转，同时启动伺服电机ⅱ，带动丝杠ⅱ旋转，从而使悬臂相对于立柱滑动，至抓手位于待抓袋装食品的正上方后，停止伺服电机ⅰ和伺服电机ⅱ；

（2）抓取，启动伺服电机ⅲ，立臂转动，立臂和抓手整体下移，至抓手即将接触袋装食品时，电动伸缩杆向下伸出，抓手打开，袋装食品位于两抓手之间时，伺服电机ⅲ停止，电动伸缩杆向上收回，两抓手夹紧袋装食品；

（3）搬运码垛，通过伺服电机ⅲ、伺服电机ⅱ和伺服电机ⅰ的动作，分别完成竖向、横向和周向的移动，至指定位置后，电动伸缩杆向下伸出，两抓手将袋装食品松开，完成搬运码垛；

（4）回程复位，通过各伺服电机反向转过相应角度，使抓手复位至步骤（1）的位置，准备下一个袋装食品的抓取。

本发明的有益效果为：利用第一驱动装置带动立柱转动，从而带动抓取装置的周向移动，进行周向定位，通过第二驱动装置带动悬臂左右移动，从而可以调节抓取装置的抓取半径，扩大抓取范围，通过第三驱动装置带动抓取装置上下移动，实现抓取物的码放，便于抓取物的放置，整个机械手结构紧凑，功能完备，易于加工，使用方便，代替人工进行工厂流水线的小型袋装食品搬运码垛工作，大幅提高了生产效率，而且实用性强，易于推广。

附图说明

图1为本发明立体图；

图2为图1的主视图；

图3为图2的左视图；

图4为图2的俯视图；

图中所示：

1、底座，2~3、抓手，4、立板，5、电动伸缩杆，6、安装盘，7、导向柱，8、悬臂，9、立柱，10、法兰ⅱ，11、伺服电机ⅱ，12、联轴器ⅱ，13、丝杠ⅱ，14、立臂，15、联轴器ⅲ，16、伺服电机ⅲ，17、法兰ⅲ，18、联轴器ⅰ，19、伺服电机ⅰ，20、法兰ⅰ，21、分向块。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

如图1所示一种小型旋转臂式码垛机械手，包括底座1和竖直设置在所述底座1上且由第一驱动装置驱动旋转的立柱9，立柱9上端为矩形块，矩形块上穿设有悬臂8，悬臂8连接有驱动其左右移动的第二驱动装置，悬臂8的一端固接有台阶式的分向块21，分向块21上设置有由第三驱动装置驱动且上下移动的起降机构，所述起降机构下端设置有抓取装置。本实施例中的起降机构包括竖直穿过分向块21上较高部分的导向柱7，以及固定于所述导向柱7下端的安装盘6，导向柱穿过分向块的较高部分，增大了导向距离，保证了导向效果，所述第三驱动装置安装在所述安装盘6上，所述抓取装置安装在所述安装盘6底面。

作为优选方案，本实施例中的第一驱动装置包括伺服电机ⅰ19、将伺服电机ⅰ19与底座1固接的法兰ⅰ20，以及将所述伺服电机ⅰ19的输出轴与所述立柱9固接的联轴器ⅰ18。

第二驱动装置包括通过法兰ⅱ10与所述立柱9固接的伺服电机ⅱ11，以及一端通过联轴器ⅱ12与所述伺服电机ⅱ10的输出轴固接、另一端穿设在所述分向块21内且通过螺纹与所述分向块连接的丝杠ⅱ13，所述丝杠ⅱ13与所述悬臂8平行。

第三驱动装置包括通过法兰ⅲ17与所述安装盘6固接的伺服电机ⅲ16，以及通过联轴器ⅲ15与所述伺服电机ⅲ16的输出轴固接的立臂14，所述立臂14竖直穿过分向块21，且立臂14通过螺纹与所述分向块21连接，作为优化，立臂穿过分向块21上高度较矮的部分，以减小摩擦力，从而降低能耗。

为了保证好的抓取效果，本实施例中的抓取装置包括两相对设置的抓手2和抓手3、竖直安装在安装盘6上的电动伸缩杆5，以及固定于安装盘6底面的立板4，电动伸缩杆5的伸出端连接有一垂直于立板4的销轴，所述销轴穿过两抓手的上端，且在两抓手上开设有供所述销轴滑过的长孔，两抓手上还分别穿设有与立板4固接且与立板垂直的固定销。

针对本实施例的一种小型旋转臂式码垛机械手的使用方法：

（1）抓取准备，启动伺服电机ⅰ，带动立柱旋转，同时启动伺服电机ⅱ，带动丝杠ⅱ旋转，使悬臂相对于立柱滑动，至抓手位于待抓袋装食品的正上方后，停止伺服电机ⅰ和伺服电机ⅱ；

（2）抓取，启动伺服电机ⅲ，立臂转动，立臂和抓手整体下移，至抓手即将接触袋装食品时，电动伸缩杆向下伸出，抓手打开，袋装食品位于两抓手之间时，伺服电机ⅲ停止，电动伸缩杆向上收回，两抓手夹紧袋装食品；

（3）搬运码垛，通过伺服电机ⅲ、伺服电机ⅱ和伺服电机ⅰ的动作，分别完成竖向、横向和周向的移动，至指定位置后，电动伸缩杆向下伸出，两抓手将袋装食品松开，完成搬运码垛；

（4）回程复位，通过各伺服电机反向转过相应角度，使抓手复位至步骤（1）的位置，准备下一个袋装食品的抓取。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。