一种用于规则形状物体的吸取式抓取调整装置

1.本发明涉及一种机械设备生产制造技术领域，特别是关于一种用于规则形状物体的吸取式抓取调整装置。


背景技术：

2.在生产制造中，多数的产品在生产完成后，均需要进行装箱，目前常用的方法就是在生产加工线最后增加人工工位，人为进行商品的拿取和装箱，费时费力，人工成本较高，增加了工作人员的工作量，装箱效率较低。还有使用真空吸盘的方式，真空吸盘的方式没有存储空间，效率低，且只能在水平面进行货物姿态的调整。因此同时满足高效率且可以调整货物姿态的结构在市面上较为缺乏。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本发明的目的是提供一种用于规则形状物体的吸取式抓取调整装置，其装箱效率高，而且能对货物进行全方位姿态调整。
4.为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种用于规则形状物体的吸取式抓取调整装置，其包括：支架；夹取机构，位于所述支架的最前端，用于将物品从地面夹住并向后传输；传输机构，设置在所述支架的前端，位于所述夹取机构后端，将所述夹取机构传输至的物品向后传输；并与所述夹取机构传动连接，由所述传输机构带动所述夹取机构在水平面内转动，使所述夹取机构进行开合动作夹取物品；存储调整机构，设置在所述支架上，位于所述传输机构后端，将所述传输机构传输至的物品进行存储，同时与所述传输机构配合对物品在水平面和竖直面进行全方位姿态调整。
5.进一步，所述夹取机构包括两个卷吸臂，所述卷吸臂包括：
6.卷吸支撑部，由两块卷吸板构成，两块所述卷吸板之间固定连接；
7.卷吸电机安装板，设置为两块，安装在所述卷吸支撑部的后端，两块所述卷吸电机安装板的前端均位于两块所述卷吸板的外侧，并在所述卷吸电机安装板与所述卷吸板连接处的上部设置有卷吸电机；
8.驱动连接部，设置在所述卷吸电机安装板的后端，包括翻转轴、第一链条齿轮和第一气缸；在两块所述卷吸电机安装板之间的垂直方向安装所述翻转轴，所述翻转轴的内侧端与所述传输机构连接，所述翻转轴的外侧端从内到外依次设置有所述第一链条齿轮和所述第一气缸的一端；所述第一链条齿轮与所述传输机构传动连接，所述第一气缸的另一端固定在所述卷吸板上；
9.卷吸部，设置在所述卷吸支撑部上，包括位于两块所述卷吸板之间的第一主动轮、第一从动轮和第一同步带，以及位于两块所述卷吸板外侧的滚吸摩擦轮；所述第一主动轮与所述卷吸电机输出轴同轴连接，所述第一从动轮设置在所述卷吸支撑部的前端，通过所述第一同步带与所述第一主动轮传动连接；所述滚吸摩擦轮至少设置为两个，分别设置在两块所述卷吸板的外侧，并与所述第一从动轮的转轴端部同轴连接，由所述第一从动轮带
动所述滚吸摩擦轮转动，以吸取物体。
10.进一步，所述传输机构包括两个传送臂，两个所述传送臂之间至少通过两个碳管连接，且所述碳管的两端伸出传送臂形成第一延伸部，并在位于传送臂前端的所述碳管中部上设置有用于驱动所述传送臂进行传输的传送电机；每个所述传送臂的外侧通过所述第一延伸部连接有一个夹取臂，所述夹取臂的前端与所述夹取机构中的第一链条齿轮传动连接，所述夹取臂的后端安装在所述支架上，并与所述存储调整机构传动连接。
11.进一步，所述传送臂包括第一传动结构、同步带齿轮、传送板和第二同步带，所述同步带齿轮设置为多个，间隔设置在两个所述传送板之间；所述第一传动结构的输入端与所述传送电机输出端连接，所述第一传动结构的输出端与位于前端的所述同步带齿轮连接，带动该同步带齿轮转动，所有所述传送臂上的所述同步带齿轮经所述第二同步带传动连接，实现对物品的传输。
12.进一步，所述夹取臂包括夹取大侧板、夹取小侧板、夹取传动轴、第二链条齿轮、第三链条齿轮和第一链条；
13.所述夹取大侧板的内侧面与所述第一延伸部固定连接，所述夹取小侧板设置在所述夹取大侧板的前端外侧面；所述夹取机构的翻转轴204的水平方向两端固定在所述夹取大侧板和所述夹取小侧板之间，所述第一链条齿轮也位于所述夹取大侧板和所述夹取小侧板之间；两个所述夹取臂中的所述夹取大侧板后端经所述夹取传动轴连接，所述夹取传动轴的端部穿过所述夹取大侧板后形成第二延伸部，所述第二延伸部上从内到外依次设置有所述第二链条齿轮和所述第三链条齿轮，所述第二链条齿轮通过所述第一链条与所述夹取机构的第一链条齿轮传动连接，带动所述翻转轴动作，由所述翻转轴带动所述夹取机构的第一气缸进行伸缩；所述第三链条齿轮与所述存储调整机构传动连接。
14.进一步，所述夹取臂还包括转动电机安装座和转动电机；所述转动电机安装座设置在所述夹取大侧板后端两侧，其一端安装在所述夹取传动轴上，位于所述第二链条齿轮的内侧；所述转动电机安装座的另一端固定在所述支架上；所述转动电机安装在所述转动电机安装座侧部，所述转动电机的输出轴穿过所述转动电机安装板侧壁，与位于所述转动电机安装板内的转动主齿轮同轴，所述转动主持轮带动所述夹取大侧板动作，使所述夹取大侧板在垂直竖直方向进行上下移动。
15.进一步，所述夹取大侧板后端采用齿轮盘结构，该齿轮盘结构与所述转动主齿轮啮合，所述由转动电机带动所述夹取大侧板在竖直平面内行转动。
16.进一步，所述存储调整机构包括夹取电机、第四链条齿轮、第二链条、转向臂、第二气缸和固定座；所述夹取电机设置为两个，每个所述夹取电机都固定在所述支架的前端，其输出端与所述第四链条齿轮同轴连接，所述第四链条齿轮经所述第二链条与所述传输机构中的第三链条齿轮传动连接，进而带动所述传输机构中的夹取传动轴转动，设置在所述夹取传动轴上的第二链条齿轮转动，带动所述夹取机构动作；设置有两个所述固定座，两个所述固定座设置在所述支架中部两侧，每个所述固定座的上部都滑动设置有一个所述转向臂，两个所述转向臂之间通过所述第二气缸连接，以使两个所述转向臂在各自的所述固定座上水平滑动，以将物品存储并进行姿态调整。
17.进一步，所述转向臂包括大转向板、小转向板、电机、同步转动主齿轮、第三同步带和同步转动从齿轮；所述大转向板与所述小转向板之间固定连接，所述大转向板的后端底
部固定在所述固定座的滑块(406)上，靠近所述固定座一侧的所述大转向板底部设置有所述电机，所述电机的输出轴穿过所述大转向板，与位于所述大转向板和所述小转向板之间的所述同步转动主齿轮同轴连接，带动所述同步转动主齿轮转动；所述同步转动主齿轮经所述第三同步带与所述同步转动从齿轮传动连接，所述同步转动从齿轮设置在所述大转向板和所述小转向板之间的前端部，通过两个所述第三同步带的转向实现对物品的姿态调整。
18.进一步，所述物品的姿态调为：
19.当两个所述第三同步带反向转动时，能将物品在水平面内进行360
°
的转动，实现水平姿态调整；
20.当两个所述第三同步带同向转动时，带动位于两块所述存储板(405)内的物品向前移动，此时，所述传输机构在所述转动电机带动下向上旋转，使所述传输机构中传送臂与物品前端接触，在所述传送臂中第二同步带的带动下，使物品在竖直面内进行360
°
的转动，实现竖直姿态调整。
21.本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
22.1、本发明通过两个第三同步带的转向以及与传输机构中传送臂的配合，实现对物品的全方位姿态调整，装箱效率较高。
23.2、本发明的两个第三同步带反向转动时，能将物品在水平面内进行360
°
的转动，实现水平姿态调整；当两个第三同步带同向转动时，带动位于两块存储板内的物品向前移动，此时，传输机构在转动电机带动下向上旋转，使传输机构中传送臂与物品前端接触，在传送臂中第二同步带的带动下，使物品在竖直面内进行360
°
的转动，实现竖直姿态调整。
附图说明
24.图1是本发明一实施例中用于规则形状物体的吸取式抓取装置的整体结构示意图；
25.图2是本发明一实施例中夹取机构结构示意图；
26.图3是本发明一实施例中传送机构结构示意图；
27.图4是本发明一实施例中存储调整机构结构示意图；
28.附图标记：
29.100-支架，101-双通六角铝柱，102-双通六角铜柱；
30.200-卷吸臂，201-卷吸板，202-卷吸电机安装板，203-卷吸电机，204-翻转轴，205-第一链条齿轮，206-第一气缸，207-第一主动轮，208-第一从动轮，209-第一同步带，210-滚吸摩擦轮；
31.300-碳管，301-传送电机，302-同步带齿轮，303-传送板，304-第二同步带，305-传动齿轮组，306-夹取大侧板，307-夹取小侧板，308-夹取传动轴，309-第二链条齿轮，310-第三链条齿轮，311-第一链条，312-转动电机安装座，313-转动电机；
32.400-夹取电机，401-第四链条齿轮，402-第二链条，403-第二气缸，404-固定板，405-存储板，406-滑块，407-轴承，408-大转向板，409-小转向板，410-电机，411-同步转动主齿轮，412-第三同步带，413-同步转动从齿轮。
具体实施方式
33.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
35.在本发明一实施例中，提供一种用于规则形状物体的吸取式抓取调整装置。如图1至图4所示，该吸取式抓取装置包括：
36.支架100，用于承载吸取式抓取装置的其他部件，其两侧设置有行走机构，通过行走机构带动整个吸取式抓取装置进行移动；
37.夹取机构，位于支架100的最前端，用于将待装箱的物品从地面夹住并向后传输；
38.传输机构，设置在支架100的前端，位于夹取机构后端，用于将夹取机构传输至的物品向后传输；并与夹取机构传动连接，由传输机构带动夹取机构在水平面内转动，使夹取机构进行开合动作夹取物品；
39.存储调整机构，设置在支架100上，位于传输机构后端，将传输机构传输至的物品进行存储，同时与传输机构配合对物品在水平面和竖直面进行全方位姿态调整。
40.在一个优选的实施例中，支架100由铝方管构成，行走机构设置在支架100的两侧，本实施例中，行走机构采用现有技术中的驱动轮及对应的驱动电机和驱动控制器即可实现，在本实施例中不做限定，故不再赘述。
41.在一个优选的实施例中，如图2所示，夹取机构采用卷吸式结构，包括两个卷吸臂200，两个卷吸臂200的结构原理相似，仅以其中一个为例进行详细说明。
42.卷吸臂200包括：
43.卷吸支撑部，由两块卷吸板201构成，两块卷吸板201之间固定连接形成类似h结构；
44.本实施例中，两块卷吸板201之间通过双通六角铝柱101固定连接，双通六角铝柱101至少设置为一个，多个双通六角铝柱101间隔设置在两块卷吸板201之间，且两块卷吸板201的前端和后端都具有容置空间，分别用于设置卷吸部和驱动连接部。
45.卷吸电机安装板202，设置为两块，安装在卷吸支撑部的后端，两块卷吸电机安装板202的前端均位于两块卷吸板201的外侧，并在卷吸电机安装板202与卷吸板201连接处的上部设置有卷吸电机203；本实施例中，卷吸电机203通过法兰轴承固定前述连接处；
46.驱动连接部，设置在卷吸电机安装板202的后端，包括翻转轴204、第一链条齿轮205和第一气缸206；在两块卷吸电机安装板202之间的垂直方向安装翻转轴204翻转轴204的内侧端与传输机构连接翻转轴204的外侧端从内到外依次设置有第一链条齿轮205和第一气缸206的一端；第一链条齿轮205与传输机构传动连接，第一气缸206的另一端固定在卷吸板201上；优选的，第一气缸206的通过鱼眼轴承固定在卷吸板201上；
47.使用时，第一链条齿轮205由传输机构带动进行转动，由第一链条齿轮205带动翻
转轴204动作，进而带动第一气缸206动作，由第一气缸206带动卷吸支撑部在水平面内进行开合动作。
48.卷吸部，设置在卷吸支撑部上，包括位于两块卷吸板201之间的第一主动轮207、第一从动轮208和第一同步带209，以及位于两块卷吸板201外侧的滚吸摩擦轮210。第一主动轮207与卷吸电机203输出轴同轴连接，由卷吸电机203带动第一主动轮207转动；第一从动轮208设置在卷吸支撑部的前端，通过第一同步带209与第一主动轮207传动连接；滚吸摩擦轮210至少设置为两个，分别设置在两块卷吸板201的外侧，并与第一从动轮208的转轴的端部同轴连接，由第一从动轮208带动滚吸摩擦轮210转动，实现对物体的吸取。
49.本实施例中，滚吸摩擦轮210与两个卷吸臂200联合动作，将物品吸取并向后传输。两侧滚吸摩擦轮210与物品接触后经摩擦力的合力取到物品，第一气缸206在正向吸取过程中恒推出，在校准位置时气缸缩回。
50.具体的，设定以下参数，x为两个卷吸臂200闭合状态下滚吸摩擦轮210圆心距离货物边缘的距离，f
卷吸部
为卷吸部给物品的压力，f
气缸
为第一气缸206给卷吸部的推力，l
卷吸部
、l
气缸
分别为f
卷吸部
、f
气缸
的力臂，f
轮
为滚吸摩擦轮210与物品之间的摩擦力，f
物品
为物品上的压力。摩擦轮-卷吸臂复合式抓取工作需要满足以下条件：
51.x》0；
52.另外，在摩擦轮-卷吸臂复合式抓取中：
[0053][0054]
以获取200mm正方体为例，拟定滚吸摩擦轮210直径为40mm，l
卷吸部
[0055]
≥150mm。要达到最高效率，第一气缸206采用型号为亚德客mi8-10ca的气缸，根据亚德客气缸的规格数据和气缸理论出力表，由气缸推力公式得到气缸推力f
气缸
＝2.36n。根据同步带传动效率，得f
轮
＝1.92n。
[0056]
为满足所以
[0057]
由于整体结构影响，最终得到l
气缸
＝38.1mm；l
卷吸部
＝196.3mm；为了保证滚吸摩擦轮210的接触面，最终滚吸摩擦轮210与物品的接触角度设定为30
°
；x＝17.33mm；f
物品
＝2.2n。
[0058]
在一个优选的实施例中，如图1、图3所示，传输机构包括两个结构相同的传送臂，两个传送臂之间至少通过两个碳管300连接，且碳管300的两端伸出传送臂形成第一延伸部，并在位于传送臂前端的碳管300中部上设置有用于驱动传送臂进行传输的传送电机301；每个传送臂的外侧通过碳管300的第一延伸部连接有一个夹取臂，夹取臂的前端与夹取机构中的第一链条齿轮205传动连接，夹取臂的后端安装在支架100上，并与存储调整机构传动连接。
[0059]
本实施例中，传送臂包括第一传动结构、同步带齿轮302、传送板303、和第二同步带304，同步带齿轮302设置为多个，间隔设置在两个传送板303之间。第一传动结构的输入
端与传送电机301输出端连接，由传送电机301带动工作，第一传动结构的输出端与位于前端的同步带齿轮302连接，带动该同步带齿轮302转动，所有传送臂上的同步带齿轮302经第二同步带304传动连接，进而第二同步带304由第一传动结构带动进行转动，实现对物品的传输。
[0060]
其中，第一传动结构包括传动齿轮组305；传动齿轮组305中的传动主动齿轮与传送电机301输出轴同轴连接，传动齿轮组305中的传动从动齿轮与传动主动齿轮啮合，带动传动从动齿轮转动。传动从动齿轮与设置在两个传送臂之间的传动轴同轴连接，且该传动轴的两端分别连接各传动臂上的同步带齿轮302，以带动同步带齿轮302转动，使物体传送到存储调整机构。
[0061]
优选的，传动轴为d轴。
[0062]
本实施例中，夹取臂包括夹取大侧板306、夹取小侧板307、夹取传动轴308、第二链条齿轮309、第三链条齿轮310和第一链条311。
[0063]
夹取大侧板306的内侧面与碳管300的第一延伸部固定连接，夹取小侧板307设置在夹取大侧板306的前端外侧面，并通过双通六角铝柱101加固连接；夹取机构的翻转轴204的水平方向两端固定在夹取大侧板306和夹取小侧板307之间，第一链条齿轮205也位于夹取大侧板306和夹取小侧板307之间。两个夹取臂中的夹取大侧板306后端经夹取传动轴308连接，夹取传动轴308的端部穿过夹取大侧板306后形成第二延伸部，第二延伸部上从内到外依次设置有第二链条齿轮309和第三链条齿轮310，第二链条齿轮309靠近夹取大侧板306；第二链条齿轮309通过第一链条311与第一链条齿轮205传动连接，进而带动翻转轴204动作，由翻转轴204带动第一气缸206进行伸缩。第三链条齿轮310与存储调整机构传动连接。
[0064]
夹取臂还包括转动电机安装座312和转动电机313。转动电机安装座312设置在夹取大侧板306后端两侧，其一端安装在夹取传动轴308上，位于第二链条齿轮309的内侧；转动电机安装座312的另一端固定在支架100上。转动电机313安装在转动电机安装座312转动电机安装板312侧部，优选的，转动电机313通过抱紧法兰固定于转动电机安装座312转动电机安装板312上。转动电机313的输出轴穿过转动电机安装座312转动电机安装板312侧壁，与位于转动电机安装座312转动电机安装板312内的转动主齿轮同轴，转动主持轮带动夹取大侧板306动作，使夹取大侧板306在竖直方向进行上下移动，向下移动时便于带动夹取机构将位于地面的物品夹取到，向上移动时能与存储调整机构配合实现对物品在竖直面内的姿态调整。
[0065]
在本实施例中，夹取大侧板306后端采用齿轮盘结构，该齿轮盘结构与转动主齿轮啮合，进而由转动电机313带动夹取大侧板306在竖直平面内行转动。齿轮盘结构的中心处穿设夹取传动轴308。
[0066]
在一个优选的实施例中，如图1、图4所示，存储调整机构包括夹取电机400、第四链条齿轮401、第二链条402、转向臂、第二气缸403和固定座。夹取电机400设置为两个，每个夹取电机400都固定在支架100的前端，其输出端与第四链条齿轮401同轴连接，第四链条齿轮401经第二链条402与传输机构中的第三链条齿轮310传动连接，进而带动夹取传动轴308转动，以使设置在夹取传动轴308上的第二链条齿轮309转动，由第二链条齿轮309带动夹取机构动作。本实施例中设置有两个固定座，两个固定座设置在支架100中部两侧，每个固定座
的上部都滑动设置有一个转向臂，两个转向臂结构相同，且两个转向臂之间通过第二气缸403连接，以使两个转向臂在各自的固定座上在水平方向左右滑动，以实现将物品存储并进行姿态调整。
[0067]
其中，固定座包括两块固定板404、两块存储板405和两个滑块406。两块固定板404垂直固定在支架100上，存储板405的一端与支架100的前端垂直固定连接，存储板405的另一端与位于前部的固定板404垂直固定连接，由两块存储板405对物品进行存储。位于两块固定板404之间设置有用于安装滑块406的滑轨，转向臂的连接端固定在滑块406上，在第二气缸403的作用下由滑块406带动转向臂在滑轨内进行左右滑动。
[0068]
优选的，在两块存储板405的内侧都设置有轴承407，并在两块存储板405底部之间设置有用于承载物品的承载架(图中未示出)，通过轴承407可以减小物体从传送机构到存储时的摩擦力。
[0069]
如图4所示，转向臂包括大转向板408、小转向板409、电机410、同步转动主齿轮411、第三同步带412和同步转动从齿轮413。大转向板408与小转向板409之间固定连接，优选的，通过双通六角铜柱102固定；大转向板408的后端底部固定在滑块406上，靠近滑块406一侧的大转向板408底部设置有电机410，电机410的输出轴穿过大转向板408，与位于大转向板408和小转向板409之间的同步转动主齿轮411同轴连接，进而带动同步转动主齿轮411转动。同步转动主齿轮411经第三同步带412与同步转动从齿轮413传动连接，同步转动从齿轮413设置在大转向板408和小转向板409之间的前端部，通过两个转向臂中第三同步带412的转向实现对物品的姿态调整。
[0070]
当两个第三同步带412反向转动时，能将物品在水平面内进行360
°
的转动，实现水平姿态调整；当两个第三同步带412同向转动时，带动位于两块存储板405内的物品向前移动，此时，传输机构在转动电机313带动下向上旋转，使传输机构中传送臂与物品前端接触，在传送臂中第二同步带304的带动下，使物品在竖直面内进行360
°
的转动，实现竖直姿态调整。
[0071]
上述实施例中，第一同步带209，第二同步带304和第三同步带412都采用邵氏硬度60a的胶面同步带。
[0072]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。