一种并联五连杆机械手抓取装置的制作方法

本实用新型涉及包装机械技术领域，具体涉及一种并联五连杆机械手抓取装置。

背景技术：

对现有盐化工行业中，对于立式袋盐包的的装箱一直是盐业包装的难点。目前市场上的装箱机械无法模仿人手的功能，所以装入箱内的软包杂乱无章，排序混乱，无法达到盐业用户的要求，所以主要的用户还是采用人工包装。立式袋人工包装存在着劳动强度大、用人成本高、生产效率低、计数准确性难以控制的弊端。而对于当前的现状，这就需要采用智能机械手的方式来装箱，而解决装箱的关键问题是机械手抓取装置。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种并联五连杆机械手抓取装置，结构简单、紧凑，能模仿人手臂功能，适应箱内部狭小空间，能在纸箱内进退自如，一次抓取多包的并联机械手抓取装置，实现对立式袋的定位抓取和定位装箱。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种并联五连杆机械手抓取装置，包括并联机械手、两个旋转机构和两个伸缩抓手，两个旋转机构设置于并联机械手的下端，两个伸缩抓手分别设置于两个旋转机构的下端，并联机械手带动旋转机构和伸缩抓手反复快速升降和左右移动，旋转机构带动伸缩抓手做180度往复旋转，通过伸缩抓手抓取立式袋，实现对立式袋的定位抓取和定位装箱。

按照上述技术方案，并联机械手包括两个A伺服电机、两个传动轴、安装架、两个五连杆机构和固定架，两个A伺服电机通过伺服减速机固设于安装架上，两个传动轴平行设置，两个传动轴的一端分别通过伺服减速机与两个A伺服电机连接，两个传动轴的另一端通过轴承座连接固定于安装架上，两个五连杆机构的上端分别与安装架铰接，两个五连杆机构分布于安装架的两侧，两个五连杆机构的下端分别与固定架的两端铰接，两个旋转机构均设置于固定架上，两个五连杆与传动轴连接，两个A伺服电机通过传动轴带动两个五连杆运转。

按照上述技术方案，安装架包括左侧安装板、右侧安装板、安装底板和A立板，A立板的上端与安装底板连接固定，左侧安装板和右侧安装板分别与A立板的两端连接固定，左侧安装板与右侧安装板平行分布，两个五连杆机构的上端分别与左侧安装板和右侧安装板连接，两个A伺服电机通过减速机固设于左侧安装板和右侧安装板上。

按照上述技术方案，五连杆机构包括两个大摆臂、A长连杆、两个长摆杆、三角臂、A短连杆、连杆支座，右侧的大摆臂的两端分别与安装架和右侧的长摆臂的一端铰接，左侧的大摆臂的一端与安装架铰接，左侧的大摆臂的另一端与左侧的长摆杆的一端和三角臂的一个角端铰接在一起，三角臂的另外两个角端分别与A短连杆的一端和A长连杆的一端铰接，右侧的长摆臂的另一端、左侧的长摆臂的另一端和A长连杆的另一端分别与固定架铰接，A短连杆的另一端通过连杆支座与安装架连接。

按照上述技术方案，固定架包括鞍形固定支架和两个三角固定支架，两个三角固定支架设置于鞍形固定支架的两端，两个三角固定支架的上端分别与两个五连杆机构的下端连接。

按照上述技术方案，传动轴包括短传动轴、长传动轴和联轴节，短传动轴的一端通过伺服减速机与A伺服电机连接，短传动轴的另一端通过联轴节与长传动轴的一端连接，长传动轴的另一端与轴承座连接。

按照上述技术方案，旋转机构包括B伺服电机、行星减速机、A连接法兰和检测支架，B伺服电机通过行星减速机与A连接法兰连接，检测支架固设于A连接法兰，A连接法兰与伸缩抓手连接，检测支架上设有传感器；B伺服电机驱动行星减速机通过A连接法兰带动伸缩抓手做正、反180度旋转，通过检测支架上的传感器的检测，反馈A连接法兰的位置信号。

按照上述技术方案，伸缩抓手包括安装座、气缸、连接板、两个连杆机构、两个导轨、前滑板和后滑板，两个导轨平行设置于安装座的两端，每个导轨上均设有两个滑块，同一导轨上的两个滑块之间通过连杆机构连接，前滑板的上端分别与两个导轨上前端的滑块连接，后滑板的上端分别与两个导轨上后端的滑块连接，气缸固设于安装座上，连接板的两端分别与后滑板的两端连接，气缸的气缸轴通过浮动接头与连接板连接；气缸通过连接板推动后滑板，后滑板通过后端两滑块沿两个导轨直线移动，同时通过连杆机构带动两个前端的滑块，驱动前滑板沿导轨与后滑板做同向直线移动。

按照上述技术方案，安装座包括B连接法兰、顶板、B立板、左侧板和右侧板，B连接法兰设置于顶板的上端，顶板的下端分别与B立板、左侧板和右侧板固定连接，组成盒状架构，左侧板和右侧板分别固定于B立板的两侧，两个导轨分别设置于左侧板和右侧板上。

按照上述技术方案，连杆机构包括B长连杆、支撑杆和B短连杆，支撑杆固定在安装座的一侧，支撑杆上设有A连杆座，前端的滑块上设有C连杆座，后端的滑块上设有B连杆座，两个长连接杆的一端分别与A连杆座和C连杆座铰接，两个长连接杆的另一端通过销钉铰接，两个B短连杆的一端分别与两个长连接杆上的中孔铰接，两个短连接杆的另一端与B连接座铰接。

本实用新型具有以下有益效果：

1、本装置结构简单、紧凑，能模仿人手臂功能，适应箱内部狭小空间，能在纸箱内进退自如，一次抓取多包的并联机械手抓取装置，实现对立式袋的定位抓取和定位装箱。

2、在两个A伺服电机1-1的驱动下，共有两组五连杆机构同时带动旋转机构和伸缩抓手3做上、下，左、右移动，本装置具有人体仿真特性，模仿人的大臂和小臂在一个平面内动作，由于采用了两组并联的方式，可承受大的工作负载。

附图说明

图1是本实用新型实施例中并联五连杆机械手抓取装置的正面轴测示意图；

图2是本实用新型实施例中并联机械手的正面轴测示意图；

图3是本实用新型实施例中并联机械手的背面轴测示意图；

图4是本实用新型实施例中旋转机构的正面轴测示意图；

图5是本实用新型实施例中伸缩抓手的工作位置图；

图6是本实用新型实施例中伸缩抓手的正面轴测示意图；

图7是本实用新型实施例中伸缩抓手的背面轴测示意图；

图8是本实用新型实施例中伸缩抓手的仰视图；

图中，1-并联机械手，1-1-A伺服电机，1-2-伺服减速机，1-3-左侧安装板，1-4-安装底板，1-5-A立板，1-6-右侧安装板，1-7-大摆臂，1-8-A长连杆，1-9-三角固定支架，1-10-长摆杆，1-11-三角臂，1-12-A短连杆，1-13-连杆支座，1-14-长传动轴，1-15-联轴节，1-16-短传动轴，1-17-轴承座，1-18-向心球轴承，1-19-鞍形固定支架，1-20-旋转抓手安装板；

2-旋转机构，2-1-B伺服电机，2-2-行星减速机，2-3-A连接法兰，2-4-检测支架；

3-伸缩抓手，3-1-B连接法兰，3-2-顶板，3-3-销钉，3-4-B长连杆，3-5-支撑杆，3-6-A连杆座，3-7-垫圈，3-8-B短连杆，3-9-B连杆座，3-10-后滑板，3-11-C连杆座，3-12-滑块，3-13-导轨，3-14-右侧板，3-15-B立板，3-16-气缸，3-17-左侧板，3-18-前滑板，3-19-浮动接头，3-20-连接板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。

参照图1～图2所示，本实用新型提供的一个实施例中的并联五连杆机械手抓取装置，包括并联机械手1、两个旋转机构和两个伸缩抓手3，两个旋转机构设置于并联机械手1的下端，两个伸缩抓手3分别设置于两个旋转机构的下端，并联机械手1带动旋转机构和伸缩抓手3反复快速升降和左右移动，旋转机构带动伸缩抓手3做180度往复旋转，通过伸缩抓手3抓取立式袋，实现对立式袋的定位抓取和定位装箱。

进一步地，并联机械手1包括两个A伺服电机1-1、两个传动轴、安装架、两个五连杆机构和固定架，两个A伺服电机1-1通过伺服减速机1-2固设于安装架上，两个传动轴平行设置，两个传动轴的一端分别通过伺服减速机1-2与两个A伺服电机1-1连接，两个传动轴的另一端通过轴承座1-17连接固定于安装架上，两个五连杆机构的上端分别与安装架铰接，两个五连杆机构分布于安装架的两侧，两个五连杆机构的下端分别与固定架的两端铰接，两个旋转机构均设置于固定架上，两个五连杆与传动轴连接，两个A伺服电机1-1通过传动轴带动两个五连杆运转；在两个A伺服电机1-1的驱动下，共有两组五连杆机构同时带动旋转机构和伸缩抓手3做上、下，左、右移动，本装置具有人体仿真特性，模仿人的大臂和小臂在一个平面内动作，由于采用了两组并联的方式，可承受大的工作负载。

进一步地，安装架包括左侧安装板1-3、右侧安装板1-6、安装底板1-4和A立板1-5，A立板1-5的上端与安装底板1-4连接固定，左侧安装板1-3和右侧安装板1-6分别与A立板1-5的两端连接固定，左侧安装板1-3与右侧安装板1-6平行分布，两个五连杆机构的上端分别与左侧安装板1-3和右侧安装板1-6连接，两个A伺服电机1-1通过减速机固设于左侧安装板1-3和右侧安装板1-6上。

进一步地，A立板1-5包括多个平行布置的平板，形成框架结构，平板的个数为2个。

进一步地，五连杆机构包括两个大摆臂1-7、A长连杆1-8、两个长摆杆1-10、三角臂1-11、A短连杆1-12、连杆支座1-13，右侧的大摆臂1-7的两端分别与安装架和右侧的长摆臂的一端铰接，左侧的大摆臂1-7的一端与安装架铰接，左侧的大摆臂1-7的另一端与左侧的长摆杆1-10的一端和三角臂1-11的一个角端铰接在一起，三角臂1-11的另外两个角端分别与A短连杆1-12的一端和A长连杆1-8的一端铰接，右侧的长摆臂的另一端、左侧的长摆臂的另一端和A长连杆1-8的另一端分别与固定架铰接，A短连杆1-12的另一端通过连杆支座1-13与安装架连接。

进一步地，左侧安装板1-3和右侧安装板1-6上均设有连杆支座1-13，两个A短连杆1-12通过连杆支座1-13分别与左侧安装板1-3和右侧安装板1-6铰接。

进一步地，固定架包括鞍形固定支架1-19和两个三角固定支架1-9，两个三角固定支架1-9设置于鞍形固定支架1-19的两端，两个三角固定支架1-9的上端分别与两个五连杆机构的下端连接。

进一步地，鞍形固定支架1-19上设有两个旋转抓手安装板1-20，旋转机构2固设于旋转抓手安装板1-20上。

进一步地，传动轴包括短传动轴1-16、长传动轴1-14和联轴节1-15，短传动轴1-16的一端通过伺服减速机1-2与A伺服电机1-1连接，短传动轴1-16的另一端通过联轴节1-15与长传动轴1-14的一端连接，长传动轴1-14的另一端与轴承座1-17连接。

进一步地，旋转机构包括B伺服电机2-1、行星减速机2-2、A连接法兰2-3和检测支架2-4，B伺服电机2-1通过行星减速机2-2与A连接法兰2-3连接，检测支架2-4固设于A连接法兰2-3，A连接法兰2-3与伸缩抓手3连接，检测支架2-4上设有传感器；B伺服电机2-1驱动行星减速机2-2通过A连接法兰2-3带动伸缩抓手3做正、反180度旋转，通过检测支架2-4上的传感器的检测，反馈A连接法兰2-3的位置信号。

进一步地，旋转机构的个数为2个。

进一步地，伸缩抓手3包括安装座、气缸3-16、连接板3-20、两个连杆机构、两个导轨3-13、前滑板3-18和后滑板3-10，两个导轨3-13平行设置于安装座的两端，每个导轨3-13上均设有两个滑块3-12，同一导轨3-13上的两个滑块3-12之间通过连杆机构连接，前滑板3-18的上端分别与两个导轨3-13上前端的滑块3-12连接，后滑板3-10的上端分别与两个导轨3-13上后端的滑块3-12连接，气缸3-16固设于安装座上，连接板3-20的两端分别与后滑板3-10的两端连接，气缸3-16的气缸3-16轴通过浮动接头3-19与连接板3-20连接；气缸3-16通过连接板3-20推动后滑板3-10，后滑板3-10通过后端两滑块3-12沿两个导轨3-13直线移动，同时通过连杆机构带动两个前端的滑块3-12，驱动前滑板3-18沿导轨3-13与后滑板3-10做同向直线移动。

由于A长连杆1-8与A短连杆1-12是两倍的比例关系，所以前滑板3-18的行程是后滑板3-10行程的两倍。该伸缩抓手3共两组。

进一步地，安装座包括B连接法兰3-1、顶板3-2、B立板3-15、左侧板3-17和右侧板3-14，B连接法兰3-1设置于顶板3-2的上端，顶板3-2的下端分别与B立板3-15、左侧板3-17和右侧板3-14固定连接，组成盒状架构，左侧板3-17和右侧板3-14分别固定于B立板3-15的两侧，两个导轨3-13分别设置于左侧板3-17和右侧板3-14上。

进一步地，连杆机构包括B长连杆3-4、支撑杆3-5和B短连杆，支撑杆3-5固定在安装座的一侧(两个支撑杆3-5分别固定于左侧板3-17和右侧板3-14上)，支撑杆3-5上设有A连杆座，前端的滑块3-12上设有C连杆座，后端的滑块3-12上设有B连杆座，两个长连接杆的一端分别与A连杆座和C连杆座铰接，两个长连接杆的另一端通过销钉3-3铰接，两个B短连杆的一端分别与两个长连接杆上的中孔(中孔设置于B长连杆3-4的中间)铰接，两个短连接杆的另一端与B连接座铰接。

本实用新型的工作过程是这样的：在并联机械手1的伺服驱动下，并联机械手1做上升、左移动作，带动伸缩抓手3到达拾包位置时，同时旋转机构带动伸缩抓手3做逆时针180度旋转。控制器发出拾包信号，首先气缸3-16动作，通过后滑板3-10做直线运动。同时通过连杆机构带动前滑板3-18，沿同向做直线运动。组成的连杆机构带动前滑板3-18、后滑板3-10沿水平方向伸出。在接到成组盐包后，并联机械手1做下降、右移动作，带动伸缩抓手3到达放包位置，同时旋转机构带动伸缩抓手3做顺时针180度旋转。当抓手运动到放包位置时，控制器发出放包信号，气缸3-16完成回位动作，通过连杆机构带动前滑板3-18、后滑板3-10沿水平方向缩回，将成组自立袋整齐地放置在纸箱内。

如图1所示，本实用新型由并联机械手1，两个旋转机构2和两个伸缩抓手3组成。并联机械手1的安装底板1-4与机架固连，两个旋转机构2的行星减速机2-2分别与并联机械手1上的旋转抓手安装板1-20固连。两个伸缩抓手3分别通过两个B连接法兰3-1与两个旋转机构2的A连接法兰2-3固连。并联机械手1通过两个A伺服电机1-1驱动可以带动伸缩抓手3在笛卡尔坐标系内做反复快速升降和左右移动，实现对立式袋盐包的定位抓取和定位装箱；固定在并联机械手1上的旋转机构2，分别通过两个B伺服电机2-1驱动，可以带动两个伸缩抓手3分别做180度往复旋转，将抓取后的成组盐包按规定的样式排列装箱。

如图2、3所示，所述并联机械手1由A伺服电机1-1两件、伺服减速机1-2两件、左侧安装板1-3、安装底板1-4、A立板1-5两件、右侧安装板1-6、大摆臂1-7四件、A长连杆1-8两件、三角固定支架1-9两件、长摆杆1-10四件、三角臂1-11两件、A短连杆1-12两件、连杆支座1-13两件、长传动轴1-14两件、联轴节1-15两件、短传动轴1-16两件、轴承座1-17两件、向心球轴承1-18两件、鞍形固定支架1-19两件、旋转抓手安装板1-20组成。左侧安装板1-3、右侧安装板1-6分别固定在两个A立板1-5的两侧，安装底板1-4固连在两个A立板1-5的上面。两个A伺服电机1-1分别与两个伺服减速机1-2固连，两个伺服减速机1-2上的外法兰固定在左侧安装板1-3上。两个短传动轴1-16的外凸肩与两个伺服减速机1-2上的旋转法兰固连。两个大摆臂1-7与两个短传动轴1-16上的法兰接口固定连，这样伺服动力分别传递给了两个大摆臂1-7和两个短传动轴1-16。两个轴承座1-17分别固定右侧安装板1-6上，两个向心球轴承1-18分别装在两个轴承座1-17内，对两个长传动轴1-14起支撑作用。两个长传动轴1-14分别通过两个联轴节1-15两件相连，另两个大摆臂1-7与两个长传动轴1-14固连。两件长摆杆1-10分别与两个大摆臂1-7铰接，另两件长摆杆1-10分别与两个大摆臂1-7、两个三角臂1-11铰接在一起。两个连杆支座1-13分别固定在左侧安装板1-3、右侧安装板1-6上，两个A短连杆1-12一端与两个连杆支座1-13铰接，另一端与两个三角臂1-11铰接，两个A长连杆1-8一端与两个三角固定支架1-9铰接，另一端与两个三角臂1-11铰接。两个三角固定支架1-9、两个鞍形固定支架1-19分别固定在旋转抓手安装板1-20上，鞍形固定支架1-19、三角固定支架1-9组成一组，与两个长摆杆1-10铰接，共两组。在两个A伺服电机1-1的驱动下，共有两组连杆机构同时带动旋转抓手安装板1-20做上、下，左、右移动。该机构具有人体仿真特性，模仿人的大臂和小臂在一个平面内动作，由于采用了两组并联的方式，可承受大的工作负载。

如图4所示，所述旋转机构2由B伺服电机2-1、行星减速机2-2、A连接法兰2-3、检测支架2-4组成。B伺服电机2-1与行星减速机2-2固连。A连接法兰2-3与行星减速机2-2的固连，检测支架2-4安装在A连接法兰2-3上。在B伺服电机2-1的驱动下，通过行星减速机2-2带动A连接法兰2-3做正、反180度旋转，通过检测支架2-4的检测，反馈A连接法兰2-3的位置信号。该旋转机构2共两组。

如图5、6、7、8所示，所述伸缩抓手3由B连接法兰3-1、顶板3-2、销钉3-3六件、B长连杆3-4四件、支撑杆3-5四件、A连杆座3-6两件、垫圈3-7一十二件、短连杆3-8四件、B连杆座3-9两件、后滑板3-10、C连杆座3-11两件、滑块3-12四件、导轨3-13两件、右侧板3-14、B立板3-15、气缸3-16、左侧板3-17、前滑板3-18、浮动接头3-19、连接板3-20组成。B连接法兰3-1和顶板3-2固连，左侧板3-17、右侧板3-14固定在B立板3-15的两侧，顶板3-2分别与左侧板3-17、右侧板3-14、B立板3-15固连，组成盒状架构。两个滑块3-12装在导轨3-13上，导轨3-13固定在右侧板3-14上，前滑板3-18右侧和C连杆座3-11固定在前段滑块3-12上，后滑板3-10右侧和B连杆座3-09固定在后端滑块3-12上，A连杆座3-6固定在两个支撑杆3-5上，两个支撑杆3-5固定在右侧板3-14上。两个B长连杆3-4一端分别与A连杆座3-6、C连杆座3-11铰接，另一端通过销钉3-3铰接。两个短连杆3-8一端与B连杆座3-9铰接，另一端通过两个销钉3-3分别与两个B长连杆3-4的中孔铰接；同理，两个滑块3-12装在导轨3-13上，导轨3-13固定在左侧板3-17上，前滑板3-18左侧和C连杆座3-11固定在前段滑块3-12上，后滑板3-10左侧和B连杆座3-9固定在后端滑块3-12上，A连杆座3-6固定在两个支撑杆3-5上，两个支撑杆3-5固定在左侧板3-17上。两个B长连杆3-4一端分别与A连杆座3-6、C连杆座3-11铰接，另一端通过销钉3-3铰接。两个短连杆3-8一端与B连杆座3-9铰接，另一端通过两个销钉3-3分别与两个B长连杆3-4的中孔铰接。气缸3-16安装在B立板3-15上，气缸3-16的气缸轴与浮动接头3-19的一端固连，浮动接头3-19的另一端与连接板3-20固连，连接板3-20与后滑板3-10的两侧分别固连。这样，在气缸3-16的推动下，通过连接板3-20推动后滑板3-10及两个后端滑块3-12沿两个导轨3-13上直线运动。同时通过连杆机构带动两个前端滑块3-12及前滑板3-18沿同向做直线运动。由于B长连杆3-4与短连杆3-8是两倍的比例关系，所以前滑板3-18的行程是后滑板3-10行程的两倍。该伸缩抓手3共两组。

本实用新型的工作过程是这样的：在并联机械手1的伺服驱动下，并联机械手1做上升、左移动作，带动伸缩抓手3到达拾包位置时，同时旋转机构2带动伸缩抓手3做逆时针180度旋转。控制器发出拾包信号，首先气缸3-16动作，通过后滑板3-10做直线运动。同时通过连杆机构带动前滑板3-18沿同向做直线运动。如图6所示，组成的连杆机构带动前滑板3-18、后滑板3-10沿水平方向伸出。在接到成组盐包后，并联机械手1做下降、右移动作，带动伸缩抓手3到达放包位置，同时旋转机构2带动伸缩抓手3做顺时针180度旋转。当伸缩抓手3运动到放包位置时，控制器发出放包信号，气缸3-16完成回位动作，如图5所示，通过连杆机构带动前滑板3-18、后滑板3-10沿水平方向缩回，将成组自立袋整齐地放置在纸箱内。

以上的仅为本实用新型的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等效变化，仍属本实用新型的保护范围。