CN104773517A - 一种机器人整层码垛终端执行器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种机器人整层码垛终端执行器，包括侧板，两对称侧板上方的内侧设置有多根铝型材横梁A，连接板下端安装在铝型材横梁A上，连接板上端与机器人相连，还包括止挡板A；在所述两个对称侧板的外侧面分别设置有气缸和导向杆，止挡板B安装在导向杆上；还包括固定在所述侧板前方的摆杆组件；还包括链传动组件，链传动组件在主动轴和驱动组件B的作用下，可完成双向转动，并由固定在链条上的滚链完成开门和关门动作。本发明能够提高机器人的可靠性和连贯性、使其动作灵活、码垛过程稳定；每侧使用单根链条完成双向转动动作，有效提高抓取节拍和生产效率、并且安全实用、又能大大地降低生产成本，可广泛推广等优点。
Description
技术领域
本发明属于物料搬运输送领域，其涉及一种码垛机器人，具体涉及一种可码垛整层箱式(或软包装瓶)物料的机器人末端执行器。
背景技术
码垛机器人及其输送系统现已广泛地应用于物流、仓储等行业中，其操作简单、工作效率高、节省人力能源等特点受到广大企业的喜爱，根据不同的工况要求和产品外形特点设计出的码垛机器人末端执行器结构多种多样，仍以抓取包装袋或是单箱等物料为主，码垛速度相对比较慢，在快速箱式生产线上无法达到相应的节拍要求。本发明涉及的一种机器人整层码垛终端执行器，可有效解决这一问题，应用于速度较快的箱式码垛生产线，达到高效稳定等性能要求。
发明内容
本专利的目的在于针对上述存在的问题和不足，通过研究国内外同类箱式抓手结构，比较各种抓手的优点和不足，设计出一种可抓取整层箱体的码垛机器人末端执行器，可满足提高生产效率和码垛过程稳定性，同时优化结构、并最大化的减轻机械抓手重量，使码垛机器人在相同的条件下抓取更多箱体、码垛速度更快更稳。
具体而言，本发明提供了一种机器人整层码垛终端执行器，包括抓手组件本体，该抓手组件本体包括侧板，侧板下方两端有定位圆杆，两对称侧板上方的内侧设置有多根铝型材横梁A、铝型材横梁B和多根定位圆杆，连接板下端安装在铝型材横梁A上，连接板上端与机器人相连，还包括止挡板A，其设置在安装侧板的后方，用于定位单层物料垛；在所述两个对称侧板的外侧面分别设置有气缸和导向杆，止挡板B安装在导向杆上，气缸驱动止挡板B沿着所述导向杆向所述两块侧板的中间方向移动，从而便于整理固定单层物料垛的左右两侧面；还包括固定在所述侧板前方的摆杆组件，所述摆杆组件由驱动组件A驱动，完成前后摆动的动作，所述驱动组件A设置在侧板上方的横梁上；还包括链传动组件，链传动组件在主动轴和驱动组件B的作用下，可完成双向转动，并由固定在链条上的滚链完成开门和关门动作，以完成单层物料垛的抱取和放置的动作。
特别的，所述驱动组件A设置在所述侧板的上方，其包括：电机板、驱动电机、同步带轮A、同步带及同步带轮B，固定在铝型材横梁B上端的电机板用于安装驱动电机，驱动电机通过驱动主动同步带轮A带动同步带的转动，使同步带轮B及主动轴转动，主动轴驱动摆杆驱动轴同步转动，完成驱动摆杆组件前后摆动。
进一步的，所述驱动组件B设置在所述侧板与所述驱动组件A相对的一方，其包括：电机板、驱动电机、同步带轮A、同步带及同步带轮B，固定在铝型材横梁B上端的电机板用于安装驱动电机，驱动电机通过驱动主动同步带轮A带动同步带的转动，使同步带轮B及主动轴转动，所述主动轴进一步驱动链传动组件完成双向转动动作。
进一步的，所述摆杆组件主要由摆杆、摆杆挡轴和摆杆驱动轴组成，摆杆驱动轴以套筒轴的形式安装在主动轴的外侧，以便两部分组件分别动作时不互相干涉，而两个摆杆和下部的摆杆挡轴，在摆杆驱动轴的带动下，前后摆动，完成止挡或释放单层物料垛前端的动作。
进一步的，所述链传动组件主要由链条、链轮、定位杆、带座轴承和压紧块组成，通过主动轴带动链传动组件，单侧一根链条沿各定位杆及布置在各关键部位的链轮组成的导向槽内，压紧块可起到对后端链轮压紧、导向的作用。
本发明与现有同类技术相比，本发明的这种可码垛整层箱体垛的机器人末端执行器，可有效提高码垛节拍，并保证搬运过程中整体稳定性，抓手减重的同时可提高生产效率，全面实现无人化高效码垛。
附图说明
图1为本发明实施例的一种机器人整层码垛终端执行器结构图。
图2为本发明实施例的一种机器人整层码垛终端执行器码垛过程立体示意图。
图3为本发明实施例的一种机器人整层码垛终端执行器主视图。
图4为本发明实施例的一种机器人整层码垛终端执行器链传动组件结构示意图。
图5为本发明实施例的一种机器人整层码垛终端执行器驱动组件结构示意图。
图中：1，侧板；2，连接板；3，铝型材横梁A；4,铝型材横梁B；5，定位圆杆；6，止挡板A；7，止挡板B；8，气缸；9，导向杆；10，驱动组件A；11,摆杆组件；12，链传动组件；13，滚链轴；14，主动轴；15，驱动组件B；16，单层物料垛；101，电机板；102，电机；103，同步带轮A；104,同步带；105，同步带轮B；111，摆杆；112，摆杆挡轴；113，摆杆驱动轴；121，链条；122，链轮；123，定位杆；124，带座轴承；125，压紧块。
具体实施方式
以下结合附图，具体阐述本发明。
参见图1和2，其示出了本发明实施例的一种机器人整层码垛终端执行器，主要由侧板(1)、连接板(2)、铝型材横梁A(3)、铝型材横梁B(4)、定位圆杆(5)、止挡板A(6)、止挡板B(7)、气缸(8)、导向(9)、驱动组件A(10)、摆杆组件(11)、链传动组件(12)、滚链轴(13)、主动轴(14)、驱动组件B(15)等部件组成。
连接板(2)上端与机器人相连，其下端安装在铝型材横梁A(3)上，连接板(2)上端与码垛机器人腕部下挡板相连，通过铝型材横梁A(3)固定在侧板(1)上部，铝型材横梁B(4)和定位圆杆(5)都在该装置中起固定作用。
铝型材横梁A(3)、铝型材横梁B(4)和多根定位圆杆(5)固定在两对称侧板(1)内侧，在整体构架中起到加固的作用。止挡板A(6)固定安装侧板(1)，用于定位单层物料垛(16)的内侧面，对称在侧板(1)外侧的气缸(8)和两组导向杆(9)用于驱动止挡板B(7)的左右推动动作，便于整理固定单层物料垛(16)的左右两侧面，而摆杆组件(11)主要用于将该单层物料垛(16)最外端推进和固定，保证在码垛过程中整体的稳定性。其中摆杆组件(11)由驱动组件A(10)驱动，完成前后摆动的动作。链传动组件(12)在主动轴(14)和驱动组件B(15)的作用下，可完成双向转动，并由固定在链条上的滚链(13)完成开门和关门动作，以完成单层物料垛16的抱取和放置的动作。
为了使整层箱体垛固定在该抓手的中间位置，本发明中使用止挡板A(6)、对称安装的止挡板B(7)组件和摆杆组件(11)，两端固定在侧板(1)内侧面的止挡板A(6)，可用于对整层物料垛后侧方面的定位，对称安装在侧板(1)内侧的止挡板B(7)通过气缸(8)的作用，可对整层物料垛进行左右两方向的双向定位，再借助摆杆组件(11)的推动，将整层物料垛最后一个自由度限制，使整层物料垛固定在该抓手的相对位置上，以确保抓取过程中整体稳定性。
本发明实施例中的驱动组件A(10)和驱动组件B(15)的主要组成部件相同，主要由以下几部分组成：电机板(101)、电机(102)、同步带轮A(103)、同步带(104)及同步带轮B(105)，其特征在于：固定在铝型材横梁B(4)上端的电机板(101)，用于安装驱动电机(102)，通过主动同步带轮A(103)的驱动和同步带(104)的带动，使同步带轮B(105)及摆杆驱动轴(113)同步转动，完成驱动摆杆组件(11)前后摆动的目的。安装在左侧的驱动组件B(15)以同样的结构和原理，电机(102)及同步带组件的带动下，通过主动轴(14)驱动链传动组件(12)完成双向转动动作。
特别的，固定在铝型材横梁B(4)上端的电机(102)，通过同步带传动作用，左侧组件驱动链传动组件(12)的双向转动，进而带动滚链轴(13)沿链条(121)轨道运动，以完成滚链轴(13)组的开合动作；通过套筒形式安装在主动轴(14)外的摆杆驱动轴，可在右侧驱动组件A(10)的驱动下，完成前后摆动的动作，并对物料垛进行导向定位和释放。
本发明实施例中的摆杆组件(11)，主要由摆杆(111)、摆杆挡轴(112)和摆杆驱动轴(113)组成，详见图5，其特征在于：安装在主动轴(14)外的摆杆组件(11)，其摆杆驱动轴(113)以套筒轴的形式安装在主动轴(14)的外侧，以便两部分组件分别动作时不互相干涉，而两个摆杆(111)和下部的摆杆挡轴(112)，在摆杆驱动轴(113)的带动下，前后摆动，完成止挡或释放单层物料垛(16)前端的动作。
参见图3和4，本发明实施例中的链传动组件(12)，主要由链条(121)、链轮(122)、定位杆(123)、带座轴承(124)和压紧块(125)组成，通过主动轴(14)带动链传动组件(12)，单侧一根链条(121)沿各定位杆(123)及布置在各关键部位的链轮(122)组成的导向槽内(详见图3和图4)，压紧块(125)可起到对后端链轮压紧、导向的作用。在本发明中巧妙设计每侧仅使用单根链条(121)，在左侧驱动组件B(15)及对称布置的链传动组件(12)共同作用完成双向转动的动作；而摆杆组件(11)则由布置在右上侧的驱动组件A(10)驱动，完成前后摆动的动作。该组件巧妙使用单链条结构替代现有的双链条技术(即对称布置的双链条对称控制滚链轴向两侧打开或关闭的动作)，节省耗材的同时，解决了因两链条分开动作而造成的整体动作不能协调统一的问题，在减轻抓手重量的同时，有效提高生产效率。
整体动作实施方式为：在该机器人整层码垛终端执行器执行抓取动作前，滚链轴(13)组件呈关闭状态，且摆杆组件(11)的摆杆挡轴(112)为收回至抓手内部状态，并且气缸(8)活塞杆收回，止挡板B(7)打开；当机器人抓手进入待抓取位置时，摆杆组件(11)的摆杆挡轴(112)打开以便箱体物料进入抓手内部(如图3)，整层箱体物料开始在辊筒线的输送及推杆的推动下被送入机器人整层码垛终端执行器中，当箱体物料完全进入后，气缸(8)的活塞杆伸出，带动止挡板B(7)推出，夹紧箱体垛，同时摆杆挡轴(112)收回，以便推进整垛物料，使物料整齐的摆放在抓手中间位置，保证其在抓取过程中的稳定性。物料摆满并整理完后，机器人带动抓手及整层物料送至托盘上方，左侧驱动组件B(15)反向转动，以便驱动链传动组件(12)及滚链轴(13)组件反向打开，同时气缸(8)活塞杆收回，摆杆组件反向打开，以便释放抓手上箱体，当滚链轴(13)组件完全打开，整层箱体全部放置在托盘上，即完成一套码垛动作，机器人再次带动整层码垛终端执行器回待抓取位，开始下一轮码垛。
本发明所使用的材料尽量使用能减轻夹具重量的轻型且强度可靠性材质，并且在保证夹具机构牢固的基础上减轻结构负担和重量，提高机器人的可靠性和连贯性、使其动作灵活、码垛过程稳定；每侧使用单根链条完成双向转动动作，有效提高抓取节拍和生产效率、并且安全实用、又能大大地降低生产成本，可广泛推广等优点。
尽管已经结合实施例对本发明进行了详细地描述，但是本领域技术人员应当理解地是，本发明并非仅限于特定实施例，相反，在没有超出本申请精神和实质的各种修正，变形和替换都落入到本申请的保护范围之中。
Claims (5)
1.一种机器人整层码垛终端执行器，包括抓手组件本体，该抓手组件本体包括侧板，侧板下方两端有定位圆杆，两对称侧板上方的内侧设置有多根铝型材横梁A、铝型材横梁B和多根定位圆杆，连接板下端安装在铝型材横梁A上，连接板上端与机器人相连，还包括止挡板A，其设置在安装侧板的后方，用于定位单层物料垛；在所述两个对称侧板的外侧面分别设置有气缸和导向杆，止挡板B安装在导向杆上，气缸驱动止挡板B沿着所述导向杆向所述两块侧板的中间方向移动，从而便于整理固定单层物料垛的左右两侧面；还包括固定在所述侧板前方的摆杆组件，所述摆杆组件由驱动组件A驱动，完成前后摆动的动作，所述驱动组件A设置在侧板上方的横梁上；还包括链传动组件，链传动组件在主动轴和驱动组件B的作用下，可完成双向转动，并由固定在链条上的滚链完成开门和关门动作，以完成单层物料垛的抱取和放置的动作。
2.如权利要求1所述的一种机器人整层码垛终端执行器，其特征在于：所述驱动组件A设置在所述侧板的上方，其包括：电机板、驱动电机、同步带轮A、同步带及同步带轮B，固定在铝型材横梁B上端的电机板用于安装驱动电机，驱动电机通过驱动主动同步带轮A带动同步带的转动，使同步带轮B及主动轴转动，主动轴驱动摆杆驱动轴同步转动，完成驱动摆杆组件前后摆动。
3.如权利要求1所述的一种机器人整层码垛终端执行器，其特征在于：所述驱动组件B设置在所述侧板与所述驱动组件A相对的一方，其包括：电机板、驱动电机、同步带轮A、同步带及同步带轮B，固定在铝型材横梁B上端的电机板用于安装驱动电机，驱动电机通过驱动主动同步带轮A带动同步带的转动，使同步带轮B及主动轴转动，所述主动轴进一步驱动链传动组件完成双向转动动作。
4.如权利要求2或3任意一项所述的一种机器人整层码垛终端执行器，其特征在于：所述摆杆组件主要由摆杆、摆杆挡轴和摆杆驱动轴组成，摆杆驱动轴以套筒轴的形式安装在主动轴的外侧，以便两部分组件分别动作时不互相干涉，而两个摆杆和下部的摆杆挡轴，在摆杆驱动轴的带动下，前后摆动，完成止挡或释放单层物料垛前端的动作。
5.权利要求2或3任意一项所述的一种机器人整层码垛终端执行器，其特征在于：所述链传动组件主要由链条、链轮、定位杆、带座轴承和压紧块组成，通过主动轴带动链传动组件，单侧一根链条沿各定位杆及布置在各关键部位的链轮组成的导向槽内，压紧块可起到对后端链轮压紧、导向的作用。
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