本公开的实施例总体上涉及一种夹持装置(优选但非排他地用于卸垛带盖箱子)、一种包括该夹持装置的卸垛系统(优选但非排他地为具有机器人的卸垛系统)、一种夹持方法和一种卸垛方法。
背景技术：
现今，机器人在许多领域中被广泛使用。随着劳动力成本的提高以及出于安全考虑，将工业机器人用于生产过程与手工工作相比具有巨大的优势。使用自动化设备或者工业机器人取代人类将成为未来的趋势，尤其是在卸垛行业中。
智能的卸垛工业生产可以通过将工业机器人用于生产过程(诸如，从存储区夹持物品并且将其移动到装配区)来实现。基本地，工业机器人可以被用于控制抓取和移动物品。更具体地，工业机器人可能需要安装在其上的夹持装置来安全地夹持物品并且将其转移到生产线。
过去，夹持装置已经被用来将物品(例如，箱子)输送到期望位置。通常，当待夹持或者移动的箱子在紧凑状况下时，难以从两侧夹持每个箱子，因此，传统的夹持装置被设计为从顶部拿起箱子。在处理分体式箱子(带盖箱子)时已经遇到了问题，因为当从顶部拾起盖时，难以确保箱子的主体也能够与盖一起同时被可靠地拾起。因此，传统的夹持装置仅仅可以实现夹持一体式箱子并且在分体式结构的形状方面有很大的局限性。
众所周知，分体式箱子被广泛用于容纳物品的包装工业，诸如仪表箱。如上所述，传统的夹持装置不可能操纵分体式箱子。结果，在每个包装工厂中，将分体式箱子转移到生产线只能依靠手工工作。这会导致低工作效率和额外的成本。
因此，迫切需要自动的分体式箱子卸垛系统。
技术实现要素：
为了解决手动转移分体式箱子的低工作效率和高成本的问题，本发明的目的是提供一种用于操纵分体式箱子的智能卸垛系统，其也用于一体式箱子。
为了达到前述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种用于抓住物品并且允许将物品输送到期望位置的夹持装置，该夹持装置包括第一夹紧单元和第二夹紧单元。夹紧装置进一步包括抽吸单元，其中第一夹紧单元包括能够竖直地移动的第一夹紧板；第二夹紧单元包括能够水平地移动的第二夹紧板；第一夹紧板和第二夹紧板基本上彼此平行，其间有用于容纳物品的间隙；第一夹紧板和第二夹紧板能够夹紧物品的相应的相对侧面，以便将该物品夹紧在它们之间；以及抽吸单元包括至少一个真空吸盘，该至少一个真空吸盘能够抽吸物品以接近第二夹紧板，从而为第一夹紧板的腾出空间来向下移动直到面向第二夹紧板。
根据本发明的优选实施例，第一夹紧单元进一步包括提升缸，用于使第一夹紧板在竖直方向上移动。
根据本发明的优选实施例，第一夹紧单元进一步包括至少一个竖直导轨，用于引导第一夹紧板沿竖直导轨移动。
根据本发明的优选实施例，第一夹紧单元进一步包括至少一个竖直支架，每个竖直支架上都安装有一个竖直导轨。
根据本发明的优选实施例，第一夹紧单元进一步包括减震器，用于限制第一夹紧板的预定最低位置并且延迟其到最低位置的到达时间。
根据本发明的优选实施例，第二夹紧单元进一步包括夹紧缸，用于使第二夹紧板在水平方向上移动，以便将物品夹持在第一夹紧板与第二夹紧板之间。
根据本发明的优选实施例，第二夹紧单元进一步包括连接器，用于将第二夹紧板连接至夹紧缸。
根据本发明的优选实施例，第二夹紧单元进一步包括至少一个水平导轨，用于引导第二夹紧板沿水平导轨移动。
根据本发明的优选实施例，抽吸单元进一步包括拉缸，用于使真空吸盘在水平方向上移动，以便在物品被真空吸盘抽吸时移动该物品以接近第二夹紧板。
根据本发明的优选实施例，抽吸单元进一步包括至少一个真空发生器，每个真空发生器都连接至一个真空吸盘。
根据本发明的优选实施例，抽吸单元进一步包括用于将真空发生器安装在其上的支撑板。
根据本发明的优选实施例，抽吸单元进一步包括用于将支撑板安装到第二夹紧板上的连接板。
根据本发明的优选实施例，第二夹紧板设置有至少一个孔，每个孔都允许一个真空吸盘穿过。
根据本发明的优选实施例，夹持装置进一步包括用于耦合至机器人的耦合板。
根据本发明的优选实施例，第一夹紧单元和第二夹紧单元均连接至耦合板。
根据本发明的优选实施例，物品被配置为箱子。
根据本发明的优选实施例，箱子包括盖。
根据本发明的另一方面，提供了一种卸垛系统，其包括机器人和上述夹持装置，其中夹持紧装置被耦合至机器人并且能够由机器人移动到目标位置。
根据本发明的另一方面，提供了一种使用上述夹持装置的夹持方法，该夹持方法包括以下步骤：使真空吸盘移动以接触物品；通过真空吸盘抽吸物品；通过真空吸盘使物品移动以接近第二夹紧板，从而为第一夹紧板腾出空间来向下移动；停止抽吸物品；使第一夹紧板向下移动直到其面向第二夹紧板；通过第一夹紧板和第二夹紧板来夹紧物品的相应的相对侧面以便将物品夹持在它们之间。
根据本发明的优选实施例，在夹紧步骤之后，夹持方法进一步包括：拾起物品并且将其输送到期望位置。
根据本发明的优选实施例，在抽吸步骤之前，夹持方法进一步包括下面的预备步骤：使第二夹紧板远离第一夹紧板移动；使第一夹紧板向上移动；使真空吸盘移动靠近第二夹紧板；使夹持装置移动到准备位置。
根据本发明的优选实施例，准备位置被设置为，物品的一个侧面面向第二夹紧板并且彼此分开，而物品的相对侧面与第一夹紧板的底端相邻并且允许第一夹紧板向下移动。
根据本发明的另一方面，提供了一种使用上述卸垛系统的卸垛方法，该卸垛方法包括以下步骤：使第二夹紧板远离第一夹紧板移动；使第一夹紧板向上移动；使真空吸盘移动靠近第二夹紧板；使夹紧装置移动到准备位置，其中物品的一个侧面面向第二夹紧板并且彼此分开，而物品的相对侧面与第一夹紧板的底端相邻并且允许第一夹紧板向下移动；使真空吸盘移动以接触物品；通过真空吸盘抽吸物品；通过真空吸盘使物品移动以接近第二夹紧板，从而为第一夹紧板腾出空间来向下移动；停止抽吸物品；使第一夹紧板向下移动直到其面向第二夹紧板；通过第一夹紧板和第二夹紧板来夹紧物品的相应的相对侧面以便将物品夹持在它们之间；拾起物品并且将其输送到期望位置。
与现有技术相比较，本发明可以提供一种用于对物品进行卸垛、优选但并非排他地用于对分体式箱子进行卸垛的卸垛系统。新的卸垛系统使夹持装置能够准确并快速地对分体式箱子进行卸垛。通过使用对分体式箱子进行卸垛的新的解决方案，本发明可以实现如下多个优点。
该新的系统将提高工作效率并且节约人工成本。由于在从顶部抓住时箱子的主体可能很容易与盖分开，因此利用两侧夹紧机构的本解决方案能够可靠、准确并快速地对带盖箱子进行拆堆。
卸垛系统的结构很简单、易于维护。由于每个分体式箱子包装工厂可能需要这种卸垛系统，系统可以根据不同的箱子模型快速地切换，这具有很强的适应性。
由于真空吸盘的应用，本发明对所供应材料的要求很低，该真空吸盘可以在紧凑状况下分开箱子，这对降低将夹紧板定位在两个箱子之间的难度有很大帮助。
结合附图阅读时，还会通过以下对具体示例性实施例的描述来理解本申请实施例的其它特征和优点，该附图作为示例图示了本发明的原理。
附图说明
本公开的上述特征和其它特征通过关于说明书中参照附图说明的实施例的详细阐释将变得更加显而易见，贯穿附图，相同的附图标记表示相同或相似的部件，并且其中：
图1示出了根据本公开实施例的夹持装置的透视图；
图2示出了根据本公开实施例的夹持装置的正视图；
图3示出了根据本公开实施例的夹持装置的左视图；
图4示出了根据本公开实施例的夹持装置的顶视图；
图5图示了根据本公开实施例的处于准备位置的夹持装置；
图6示出了根据本公开实施例的在真空吸盘接触物品状态下的夹持装置的正视图；
图7示出了根据本公开实施例的在物品接近第二夹紧板状态下的夹持装置的正视图；
图8示出了根据本公开实施例的在第一夹紧板面向第二夹紧板状态下的夹持装置的正视图；
图9图示了根据本公开实施例的执行夹紧过程的夹持装置。
贯穿附图，相同或相似的附图标记指示相同或相似的元件。
具体实施方式
在下文中，将参照附图通过实施例详细描述本公开所提供的解决方案。应该理解，提出这些实施例仅仅是为了使本领域的技术人员能够更好地理解和实施本公开，并不旨在以任何方式限制本公开的范围。
通常情况下，在权利要求书中使用的所有术语将根据它们在技术领域中的普通含义来解释，除非本文另有明确限定。除非另有明确说明，否则，对“一(a)/一个(an)/该/所述[元件、装置、部件、构件、步骤等]”的所有提及都应被开放地解释为是指所述元件、装置、部件、构件、单元、步骤等的至少一个实例，不排除多个这种装置、部件、构件、单元、步骤等。此外，本文所使用的不定冠词“一(a)/一个(an)”并不排除多个这种步骤、单元、模块、装置、对象等。
贯穿本申请的各个实施例的描述，将省略对于一些相似元件进行的重复描述。
一般而言，本申请的实施例提供了一种用于与机器人一起使用以对物品进行卸垛的新型夹持装置。如通过下面的进一步讨论将显而易见的，为了提高工作效率和减少不必要的人工成本，采用工业生产系统来提供智能的抽吸和夹紧机构。
用于将物品输送到预定位置的卸垛系统包括承载根据本发明的夹持装置的机器人。这种夹持装置可以抓住物品并且通过机器人将该物品移动到期望目标位置。物品可以是箱子、优选但非排他地是带盖箱子。控制单元(其可以是通用计算机)以传统方式控制机器人以便将夹持装置搬动到目标位置。控制单元也被耦合至夹持装置的致动器以控制夹持操作。
图1至图4示出了本发明的夹持装置的优选示例。图1是透视图、图2是正视图、图3是左视图并且图4是夹持装置的顶视图。夹持装置包括第一夹紧单元1、第二夹紧单元2和抽吸单元3。第一夹紧单元1包括可以竖直地移动的第一夹紧板10。第二夹紧单元2包括可以水平地移动的第二夹紧板20。第一夹紧板10和第二夹紧板20基本上彼此平行，其间有用于容纳物品100的间隙。第一夹紧板10和第二夹紧板20可以夹紧物品100的相应的相对侧面，以便将物品100夹紧在它们之间。抽吸单元3包括一个或多个真空吸盘、例如四个吸盘，以用于确保足够的吸力。真空吸盘可以抽吸物品100以接近第二夹紧板20，从而为第一夹紧板10腾出空间来向下移动直到面向第二夹紧板20。
根据一些实施例，第一夹紧单元1可以包括提升缸11，该提升缸11可以使第一夹紧板10在竖直方向上移动，如图3所示。而且，第一夹紧单元1可以包括一个或多个竖直导轨12、例如两个轨，以用于引导第一夹紧板10沿竖直导轨12移动，如图3所示。另外，第一夹紧单元1可以进一步包括一个或多个竖直支架13。每个竖直支架13上都可以安装一个竖直导轨12，如图1所示。
为了更好地控制第一夹紧板10的运动，第一夹紧单元1可以进一步包括减震器14，该减震器14用于限制第一夹紧板10的预定最低位置并且延迟其到最低位置的到达时间，如图1所示。
根据一些实施例，第二夹紧单元2可以包括夹紧缸21，该夹紧缸21可以使第二夹紧板20在水平方向上移动，如图2所示。当第一夹紧板10与第二夹紧板20之间的间隙变得越来越小时，物品100可以被夹持在它们之间。另外，第二夹紧单元2可以包括连接器23，该连接器23可以将第二夹紧板20连接至夹紧缸21，如图1所示。而且，第二夹紧单元2可以包括一个或多个水平导轨22，该水平导轨22可以引导第二夹紧板20沿水平导轨22移动，如图2所示。根据一些实施例，为了更好地布置吸盘，第二夹紧板20可以设置有孔。每个孔都允许一个真空吸盘30穿过。
根据一些实施例，抽吸单元3可以包括拉缸31，如图2所示。拉缸31可以使真空吸盘30在水平方向上移动，以便在物品100被真空吸盘30抽吸时使物品100移动以接近第二夹紧板20。另外，抽吸单元3可以包括一个或多个真空发生器32、例如四个发生器。每个真空发生器32都连接至一个真空吸盘30，如图1所示。为了更好地定位真空发生器32，抽吸单元3可以进一步包括用于将真空发生器32安装在其上的支撑板33，如图1所示。而且，为了更好地定位支撑板33，抽吸单元3可以进一步包括用于将支撑板33安装到第二夹紧板20上的连接板34，如图2所示。
为了利于运动控制，夹持装置可以包括用于耦合至机器人的耦合板40。根据一些实施例，第一夹紧单元1和第二夹紧单元2均可以被连接至耦合板40，如图1所示。
为了使得本领域的技术人员更好地理解如何使用根据本发明的卸垛系统以夹持并卸垛物品，参照示出了抽吸并夹紧物品的步骤的图5至图9来提供优选示例。
步骤1：如图5所示，将夹持装置设置为准备状态。预备步骤包括：使第二夹紧板20远离第一夹紧板10移动；使第一夹紧板10向上移动；使真空吸盘30移动靠近第二夹紧板20；使夹持装置移动到准备位置，其中物品100的一个侧面面向第二夹紧板20并且彼此分开，而物品100的相对侧面与第一夹紧板10的底端相邻并且允许第一夹紧板10向下移动。
步骤2：如图6所示，使真空吸盘30移动以接触物品100，并且通过真空吸盘30抽吸物品100。
步骤3：如图7所示，通过真空吸盘30使物品100移动以接近第二夹紧板20，从而为第一夹紧板10腾出空间来向下移动。然后，停止抽吸物品100。
步骤4：如图8所示，使第一夹紧板10向下移动直到其面向第二夹紧板20。
步骤5：如图9所示，通过第一夹紧板10和第二夹紧板20来夹紧物品100的相应的相对侧面以便将物品100夹持在它们之间。可以看到，物品100可以被拾起并且被输送到期望位置。
因此，卸垛系统使夹持装置能够可靠、准确并快速地对分体式箱子进行卸垛，以便提高工作效率和节约人工成本。
在上文中，已经参照附图通过实施例详细描述了本公开的实施例。应该理解，虽然本说明书包含了许多具体实施方式的细节，但是不应当将这些细节解释为对任何发明或者任何可以被要求保护的内容的范围的限制，而是应当将这些细节作为特定于特定发明的特定实施例的特征的描述。本说明书中在单独实施例的背景下描述的某些特征还可以以在单个实施例的中组合形式实施。相反，在单个实施例的背景下描述的各种特征也可以在多个实施例中单独地或者按照任何合适的子组合来实施。而且，虽然上面可能描述了在特定组合中起作用的特征以及甚至以此最初作为权利要求保护范围的特征，但是在一些情况下可以从要求保护的组合中删除一个或多个特征，并且要求保护的组合可以涉及子组合或者子组合的变型。
在结合附图阅读时，根据前面的描述，对本公开的前述示例性实施例的各种修改、适应对于相关领域的技术人员而言将变得显而易见。任何和所有修改仍然在本公开的非限制性和示例性实施例的范围内。此外，得益于在上述描述和相关附图中所呈现的教导的本公开的这些实施例所属领域的技术人员会想到本文所阐述的本公开的其它实施例。
因此，要理解本公开的实施例并不限于所公开的特定实施例，并且旨在将修改和其它实施例也包括在所附权利要求的范围内。虽然本文中使用了具体术语，但仅以一般性和描述性的意义而被使用，而不是出于限制的目的。