一种甜甜圈机器人抓手的制作方法

本发明涉及机械设备技术领域，特别涉及一种用于甜甜圈类外观形状的柔软性面制食品抓取的机械手。

背景技术：

甜甜圈在烘焙之前成型采用自动化设备，产量很大，在成型过程中，由于甜甜圈自身材料原因容易发生黏连，并且成型后在输送链板输送过程中，如果遇到落差或者转弯等情况，某些甜甜圈也会发生黏连或者变形情况，而这种黏连或者变形等因素，会影响后期烘焙的成型效果，需要在烘焙之前剔除。人工进行剔除的效率低，且可操作性差。

技术实现要素：

为克服现有技术中存在的问题，本发明提供了一种甜甜圈机器人抓手。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：该种甜甜圈机器人抓手，安装在机器人上配合使用，包括旋转安装组件、抓手开合组件和定位安装组件，抓手开合组件安装于旋转安装组件上，抓手开合组件中的夹爪在旋转安装组件的带动下夹取/释放甜甜圈，定位安装组件安装在抓手开合组件上且旋转安装组件、抓手开合组件可在定位安装组件定位导向作用下上下移动。

进一步地，所述旋转安装组件包含连接法兰、轴承和旋转基板，连接法兰通过螺栓安装到机器人的转动轴上，机器人转动轴转动时带动连接法兰转动；旋转基板通过螺栓与连接法兰连接，连接法兰转动时带动旋转基板转动，旋转基板上开了三组轨迹形状的长条孔，分别为内圈变径长条孔组、中圈同径长条孔组和外圈变径长条孔组，中圈同径长条孔组与抓手开合组件配合，内圈变径长条孔组和外圈变径长条孔组为夹爪的导向限位孔，配合安装夹爪，驱动抓手开合组件开合，轴承安装于旋转基板的凸轴上，轴向是通过连接法兰的轴肩以及抓手开合组件定位。

进一步地，所述内圈变径长条孔组和外圈变径长条孔组的长条孔走向相反。

进一步地，所述抓手开合组件包含扣板、中心架、端板、开合轴、直线轴承和夹爪，抓手开合组件有三组开合机构；

扣板卡扣于轴承的外径上，通过螺栓连接安装于所述中心架上；

中心架是带有三个分支的安装基架，三个分支内分别安装有一开合机构；开合机构包括开合轴、直线轴承、内夹爪和外夹爪；

端板通过螺栓安装于中心架三个分支的端部；

开合轴通过轴孔配合安装于端板与中心架上；

直线轴承安装于开合轴上并与开合轴滑动配合；

夹爪包括内夹爪和外夹爪，夹爪通过上下两个轴承孔与直线轴承配合，通过安装在直线轴承上的轴卡轴向限位；内夹爪和外夹爪的顶部有柱销，分别嵌在旋转基板的内圈变径长条孔组和外圈变径长条孔组内；旋转基板的转动推动内夹爪和外夹爪靠直线轴承在开合轴上滑动，且内夹爪和外夹爪的运行方向相反。

进一步地，所述中心架和端板上均开有用于开合轴固定与安装的盲孔，且端板安装到中心架上后与中心架上的盲孔同心。

进一步地，所述直线轴承两端带有用于对与其配合零件的限位卡簧槽。

进一步地，所述中心架底部安装有底部防护用的挡板，三个相同的挡板均布安装于中心架底部。

进一步地，所述外夹爪底部设计有突出的脚边，脚边在夹取甜甜圈时嵌入甜甜圈的外底部。

进一步地，所述定位安装组件由导向轴、法兰直线轴承、安装轴承座和导向轴固定座组成；

导向轴通过轴孔配合以及销子定位，安装固定于导向轴安装座上；

法兰直线轴承安装于导向轴上，可沿导向轴上下移动；

安装轴承座螺栓与法兰直线轴承连接，安装轴承座侧面通过螺栓安装到机器人的执行末端非旋转轴上；

导向轴固定座通过螺栓安装于中心架上，其安装在中心架上的安装孔位置同端板相同，导向轴固定座开有两个盲孔用于安装配合开合轴。

进一步地，还包括护罩，护罩通过螺栓安装于连接法兰上。

综上，本发明的上述技术方案的有益效果如下：烘焙之前的甜甜圈比较软并且里面会比较黏，但表皮相对内里会有一层比较硬的保护膜，所以为了减少抓手的污染以及黏连抓手，在分拣的时候尽可能的不破坏甜甜圈表皮，机械手可以配合视觉系统有效的分拣出黏连以及变形的甜甜圈，提高甜甜圈分拣、剔除效率，可操作性强，避免人工剔除的危险性。

附图说明

图1为整体结构示意图。

图2为工作状态下带有护罩及甜甜圈时的结构示意图。

图3为旋转安装组件的结构示意图。

图4为旋转基板俯视图。

图5为抓手开合组件结构示意图。

图6为抓手开合组件剖视图。

图7为扣板结构示意图。

图8为中心架结构示意图。

图9为端板结构示意图。

图10为内夹爪结构示意图。

图11为外夹爪结构示意图。

图12为导向轴结构示意图。

图13为导向轴固定座结构示意图。

图14为定位安装组件结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图1-14对本发明的特征和原理进行详细说明，所举实施例仅用于解释本发明，并非以此限定本发明的保护范围。

如图1、图2该抓手由四部分组成，分别是旋转安装组件a、抓手开合组件b、定位安装组件c和护罩d，以下按照部分对抓手设计进行详细叙述。

如图3所示，a、旋转安装组件

旋转安装组件包含连接法兰1、轴承2和旋转基板3组成，旋转安装组件图如下。

连接法兰1采用304材质，通过螺栓安装到机器人的转动轴上，起连接作用。机器人转动轴转动时可以带动连接法兰1转动。

轴承2安装于旋转基板3上的凸轴上，轴向是通过连接法兰1轴肩以及扣板4定位。

旋转基板3采用304材质，通过螺栓与连接法兰1连接，连接法兰转动时可以带动旋转基板3转动。旋转基板上开了三组轨迹形状的长条孔，分别为内圈变径长条孔组31、中圈同径长条孔组32和外圈变径长条孔组33，每组长条孔组均包括有三个长条孔。中圈同径长条孔组与抓手开合组件中的扣板4配合，扣板4可通过中圈同径长条孔。内圈变径长条孔组和外圈变径长条孔组为夹爪的导向限位孔，配合安装夹爪，驱动抓手开合组件开合，轴承2安装于旋转基板3的凸轴上，轴向是通过连接法兰1的轴肩以及扣板4定位。所述内圈变径长条孔组和外圈变径长条孔组的长条孔走向相反(图4)，为抓手的开合起到了限位导向的作用，实现了抓手组件中开合机构在一定范围内进行开合。

如图5、图6所示，b、抓手开合组件

抓手开合组件包含扣板4、中心架5、端板6、开合轴7、直线轴承8、挡板9、内夹爪10和外夹爪11组成。该发明抓手有三组开合机构。

如图7所示，扣板4采用304材质，卡扣与轴承2外径上。通过螺栓连接安装于下述所述中心架5上，起轴承定位以及连接的作用。

如图8所示，中心架5采用304材质，通过螺栓与扣板4连接。中心架5为抓手开合组件的安装基架。中心架5是带有三个分支的安装基架，三个分支内分别安装有一开合机构；开合机构包括开合轴7、直线轴承8、内夹爪10和外夹爪11。

如图9所示，端板6采用304材质，通过螺栓安装于中心架5端部，端板6上开有盲孔，安装到中心架5上后与中心架5上的盲孔同心，该同心盲孔用于开合轴7的轴的固定与安装。

开合轴7采用gcr15材质，通过轴孔配合安装于端板6与中心架5的盲孔上。

直线轴承8安装于开合轴7上，可以在开合轴7上滑动，该直线轴承两端带卡簧槽用于对与其配合件的限位。

挡板9采用304材质，通过螺栓连接3个相同的挡板9均布安装于中心架5上。主要起底部防护作用。

如图10所示，内夹爪10采用304材质，因与食品直接接触所以表面镀有一层特氟龙材质。外夹爪11采用304材质，同样因与食品直接接触所以表面镀有一层特氟龙材质。内夹爪10与外夹爪11结构进行了优化设计，首先都是通过上下两个轴承孔与直线轴承8配合，通过安装在直线轴承8上的轴卡进行轴向限位。如图10、图11所示，其次内夹爪10和外夹爪11的顶部有柱销，分别嵌在旋转基板3的内圈变径长条孔组和外圈变径长条孔组内。通过机器人转动轴的转动，实现了旋转基板3的转动，由于旋转基板3与两种夹爪配合的长条孔有一定的轨迹形状，从而推动了内、外两夹爪靠直线轴承8在开合轴7上的前后滑动，并且内、外两夹爪的运行方向相反，通过机器人转动轴的正反转实现了内外加转的开合运动。实际生产中为了实现更好的抓取甜甜圈，在外夹爪底部设计有突出的脚边111，该脚边正好在抓取时嵌入甜甜圈的外底部。

如图14所示，c、定位安装组件

定位安装组件由导向轴12、法兰直线轴承13、安装轴承座14和导向轴固定座15组成。定位安装组件如下图。

如图12所示，导向轴12采用gcr15材质，通过轴孔配合以及销子定位，安装固定于导向轴安装座15上，起导向作用。

法兰直线轴承13安装于导向轴12上，可以在导向轴12上面上下移动。

安装轴承座14采用铝合金材质，配合于法兰直线轴承13上，通过螺栓与法兰直线轴承13连接。安装轴承座14侧面通过螺栓可安装到机器人执行末端非旋转轴上，在整体抓手中主要起定位导向作用。

如图13所示，导向轴固定座15采用铝合金材质，通过螺栓安装于中心架5上，对导向轴固定座15进行了优化设计，其安装在中心架5上的安装孔位置同端板6相同，作用是除了安装固定导向轴12之外，还起到与端板6相同的作用。图13中左侧位置开有两个盲孔用于安装配合开合轴7。与导向轴12配合是通过轴孔配合以及销孔配合,垂直于导向轴12中间穿插通过导向轴12上通孔的销子用于固定导向轴12与导向轴固定座15的相对位置。

d、护罩

护罩采用304材质，通过螺栓安装于连接法兰1上，对整体抓手起到防护和美观的作用。

抓手整体工作原理：

连接法兰1与旋转基板3通过四个螺栓进行连接，两者可以视为一体，在工作中，通过机器人转动轴的转动，带动连接法兰1与旋转基板3进行转动。由于c定位安装组件安装位置相对于a旋转安装组件位置相对是不动的，所以a旋转安装组件转动时，c定位安装组件不动。b抓手开合组件通过扣板4与a旋转安装组件中的轴承2配合，实现了b抓手开合组件与a旋转安装组件的相对位置固定，所以在旋转基板3具有形状轨迹的长条孔的驱动下，内夹爪10与外夹爪11实现了延开合轴7的前后运动。实际生产中，内夹爪10嵌入甜甜圈的内孔，外夹爪11则包围于甜甜圈外圈。通过开合运动，实现了甜甜圈的夹取。当甜甜圈被夹住之后，机器人旋转轴可以上下伸缩运动，实现了甜甜圈被夹取着上下运动，在此运动过程中，c定位安装组件中只有导向轴固定座15和导向轴12是随着a旋转安装组件与b抓手开合组件上下运动的，c定位安装组件中其余件是相对固定不动的，这主要靠导向轴12与法兰直线轴承13配合的上下滑动实现的。

综上所述，通过机器人转动轴的转动带动a旋转安装组件的转动，进而驱动b抓手开合组件的开合实现甜甜圈的夹取，通过机器人转动轴的上下伸缩运动和c定位安装组件的定位导向作用，实现了整体抓手的上下运动，从而实现了甜甜圈的上下运动。进而实现了甜甜圈抓取移动剔除的功能。

上述实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本发明的各种变形和改进，均应扩入本发明权利要求书所确定的保护范围内。