一种利用机械手操作的储存柜
技术领域
本发明涉及一种利用机械手操作的储存柜。
背景技术
机械手是一种能模仿人手和臂的某些动作功能,用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。特点是可以通过编程来完成各种预期的作业,构造和性能上兼有人和机械手机器各自的优点。
现有的利用机械手操作的储存柜存在以下方面的缺陷,机械手存取物件的过程中容易对物件造成夹伤,同时由于缺乏定位装置,很难实现运动过程中的精准定位,导致取放物件的时候存在偏差,无法对物件进行精准存取。
发明内容
本发明的目的是针对以上问题,提供一种利用机械手操作的储存柜,自动化程度高,能够对物件进行精准提取并存储到对应的储物格内,方便存储工作人员对物件进行连续化投放,降低存储工作人员的劳动强度,提高存储工作人员投放物件的效率。
为实现以上目的,本发明采用的技术方案是:它包括储物格、物件提升装置和提存机械手,储物格内设置有支撑底板,物件提升装置包括水平设置的提升板,其特征在于,提存机械手包括水平设置的提存板,提存板可旋转,提存板底面设置有伸缩式定位插销,提存板末端设置有多个支撑条;支撑底板的上表面和提升板的底面均设置有与伸缩式定位插销相匹配的定位座组件,还设置有与支撑条和伸缩式定位插销形状相匹配的长条状缺口。
柜体上设置有提存控制器、顶棚和多个存放层,每个存放层均配有一个水平横移机构,每个存放层均设置有多个储物格,每个储物格均配设有取件门,取件门可以通过输入密码或扫码来打开,储物格用来储放物件,在取件时,需要将取件门打开然后取走储物格内的物件。柜体内设置有中空结构,水平横移机构、物件提升装置和提存机械手设置在中空结构的内,每个存放层均配有一个水平横移机构和提存机械手,物件提升装置和提存机械手都在中空结构的内部运行。水平横移机构设置在物件提升装置的侧方;提存机械手安装在水平横移机构上;柜体的下端设置有物件存放通道,物件存放通道的入口处设有放件门。
优选的,物件提升装置包括步进电机、第一转轴、第二转轴、传输带和提升板;第一转轴和第二转轴安装在中空结构内,第一转轴设置在第二转轴的正上方,第一转轴和第二转轴中的任意一个与步进电机的输出轴连接,传输带安装在第一转轴和第二转轴上;提升板的数量为多个,且均匀固定在传输带上;物件提升装置用于对物件进行提升并输送到目标储物格所在的水平位置,具体在运作时,步进电机带动第一转轴和第二转轴旋转,传输带进行顺时针方向旋转,提升板带动物件提升到目标储物格所处的水平位置。
优选的,提升板包括支撑面板和固定板,固定板与支撑面板之间相互垂直,固定板通过螺栓与传输带连接。
优选的,提存机械手包括横向滑块、竖板、气缸、纵向导轨、纵向滑块、横板、旋转驱动机构、转台、提存板和伸展驱动机构,其中,横向滑块固定设置在竖板的顶部,纵向导轨固定在竖板上,纵向滑块安装在纵向导轨上,横板的端部与纵向滑块固定连接,气缸安装在座体底部,气缸的伸出端与横板的上端固定连接;转台安装在横板上,且可在旋转驱动机构的作用下按照顺时针或逆时针方向旋转90°;提存板安装在转台的末端,且可在伸展驱动机构的作用下向前推动;提存板的末端设置有多个支撑条,支撑条与长条状缺口匹配设置。提存机械手在提取物件提升装置上的物件时,需要对提存板进行定位,提存板定位后可以对物件进行精准提取。
为防止物件在提取和存放过程中存在有可能破损的情况,本发明提供的一种利用机械手操作的储存柜具备动态精准定位的功能,主要是通过伸缩式定位插销和定位座组件对接来实现的。
为了方便物件平稳存放在储物格,支撑底板顶部设置有垫块,垫块的高度低于定位座组件的高度。
优选的,伸缩式定位插销包括固定块和活动块,固定块通过螺栓固定在提存板的底部,活动块的后端固定有第一导向杆和多个第二导向杆,第一导向杆和第二导向杆分别穿插在固定块中对应的导向孔内,第一导向杆在位于所述导向孔的一端固定设置有防脱块;固定块和活动块之间设置有伸缩弹簧,伸缩弹簧套设在第一导向杆上;伸缩式定位插销与定位座组件对接前,伸缩弹簧处于伸展状态;伸缩式定位插销与定位座组件对接时,伸缩弹簧受压力回缩,活动块远离弹簧的一端与支撑条末端保持平齐;活动块的前端设置有圆弧,有利于伸缩式定位插销与定位座组件对接的流畅性。
优选的,定位座组件包括定位座本体,定位座本体的末端设置有与活动块相匹配的U形导向槽,U形导向槽用于活动块对插定位,U形导向槽左右两个侧臂上均设置有方形槽,方形槽内安装有导向滚轮,活动块在对插到U形导向槽内时,先经过导向滚轮,有助于提高对插定位的流畅性,防止活动块与U形导向槽侧壁的碰撞和磨损。U形导向槽的入口处设置有倾角,导向滚轮设置在倾角处,有助于提高对接的流畅性,防止活动块碰撞磨损。
优选的,旋转驱动机构包括第一电机、主动齿轮和从动齿轮,主动齿轮设置在横板的底部且与第一电机的输出轴固定连接,转台的底部固定设置转轴,转轴的底部穿过横板后与从动齿轮固定连接,主动齿轮和从动齿轮啮合连接。
伸展驱动机构用于驱动提存板进行前后移动,伸展驱动机构的具体结构包括了第二电机、两个第一滚珠丝杆、多个第二导向杆、第一驱动带和第二驱动带;两个第一滚珠丝杆分别安装在转台末端的左右两侧,第三导向杆平行于第一滚珠丝杆并固定连接转台的末端,第二驱动带固定在两个第一滚珠丝杆末端的皮带轮上,其中一个第一滚珠丝杆的皮带轮与第二电机输出轴上的皮带轮之间连接第一驱动带;支撑条的底部设置有安装座,第一滚珠丝杆和第三导向杆均横向穿过对应的安装座,与第一滚珠丝杆相配套的螺帽固定连接在对应的安装座上。
水平横移机构用于驱动提存机械手进行横向移动,水平横移机构包括步进电机、横向导轨和第二滚珠丝杆,横向导轨和第二滚珠丝杆安装在左右两个固定横梁上,左右两个固定横梁固定在中空结构内,步进电机的输出轴与第二滚珠丝杆连接,横向导轨和第二滚珠丝杆活动穿过横向滑块,第二滚珠丝杆的螺帽与横向滑块固定连接。
本发明还可以按照物件自动寄存相同的原理,在柜体的另一侧设置物件下降装置和取件通道,提存机械手移动到相应储物格底部,然后将储物格上的物件向上抬起并输送到物件下降装置上,物件下降装置将物件输送到取件通道口,从而方便收件人物件提取物件,使物件存取更加的方便和快捷。
本发明的有益效果:本发明提供了一种利用机械手操作的储存柜,存储工作人员将物件从物件存放通道口放置到物件提升装置中的提升板上,然后通过物件提升装置将提升板上的物件向上提起目标储物格的水平位置,通过提存机械手对物件进行提取并输送到相应的储物格,然后完成自动化寄存,提高了存取储存柜的自动化程度。
本发明中伸缩式定位插销与定位座组件之间完成对接后,可以对提存板的旋转角度进行矫正,使支撑条与长条状缺口对齐,防止支撑条与长条状缺口之间错位而造成提存板与提升板卡死现象,确保了设备的正常运行。
本发明能够方便存储工作人员对物件进行连续化投放,降低存储工作人员的劳动强度,提高存储工作人员投放物件的效率。
本发明可以实现提存机械手在提取和存放物件运动过程中的精准定位,在提取物件时,支撑条从长条状缺口底部向上运行,托起物件,不会对物件造成损坏。解决了现有机械手提取物件过程中容易对物件造成挤压变形或者叉破的缺陷,同时也解决了现有机械手存放物件过程中容易造成物件掉落产生碰撞损坏的缺陷,确保了物件的完整形,尤其是对易碎物品的保护。
本发明中的提存机械手上设置的伸缩式定位插销和提升板上的定位座组件相互配合,伸缩式定位插销向提升板底部的定位座组件进行对插,能够实现了提存板与提升板的精准对接,从而能够顺畅的从提升板底部向上提起物件。
本发明中的提存机械手上设置的伸缩式定位插销和储物格中支撑底板上的定位座组件相互配合,伸缩式定位插销向支撑底板上部的定位座组件进行对插,实现了提存板与支撑底板的精准对接,从而能够顺畅将提存板上的物件降放到支撑底板上,并顺利完成提存板的脱离,实现物件的自动化寄存。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图。
图2为本发明中柜体内部的结构示意图。
图3为本发明的剖面结构示意图。
图4为本发明柜体中空结构内最下端的提存机械手移动并对接到提升装置中最下端的提升板状态时的局部立体结构示意图。
图5为本发明中提存机械手第一角度的立体结构示意图。
图6为本发明中提存机械手的提存板处于伸展状态时的立体结构示意图。
图7为本发明中提存机械手的俯视示意图。
图8为本发明中提存机械手的剖面结构示意图。
图9为本发明中提存机械手第二角度的立体结构示意图
图10为本发明中物件提升装置的立体结构示意图。
图11为本发明中提升板的立体结构示意图。
图12为本发明中定位座组件的立体结构示意图。
图13为本发明支撑底板的俯视示意图。
图中所述文字标注表示为:1、放件门;2、提存控制器;3、柜体;4、取件门;5、顶棚;6、物件提升装置;7、提存机械手;8、水平横移机构;9、定位座组件;31、中空结构;32、储物格;33、支撑底板;331、垫块;61、第一转轴;62、传输带;63、第二转轴;64、提升板;641、支撑面板;642、固定板;71、横向滑块;72、竖板;73、纵向导轨;74、纵向滑块;75、横板;76、转台;77、安装座;78、第一滚珠丝杆;79、支撑条;710、活动块;711、第三导向杆;712、固定块;713、提存板;714、第二电机;715、第一电机;716、气缸;717、座体;718、第一驱动带;719、第二驱动带;720、伸缩弹簧;721、第二导向杆;722、第一导向杆;723、主动齿轮;724、从动齿轮;725、转轴;726、防脱块;81、横向导轨;82、第二滚珠丝杆;83、固定横梁;91、定位座本体;92、U形导向槽;93、方形槽;94、倾角;95、导向滚轮。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图对本发明进行详细描述,本部分的描述仅是示范性和解释性,不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
如图1-图13所示,本发明的具体结构为:它包括储物格32、物件提升装置6和提存机械手7,储物格32内设置有支撑底板33,物件提升装置6包括水平设置的提升板64,提存机械手7包括水平设置的提存板713,提存板713可旋转,提存板713底面设置有伸缩式定位插销,提存板713末端设置有多个支撑条79;支撑底板33的上表面和提升板64的底面均设置有与伸缩式定位插销相匹配的定位座组件,还设置有与支撑条79和伸缩式定位插销形状相匹配的长条状缺口。
在现有技术中提存板713与支撑底板33、提升板64之间一般是利用传感器进行定位,由于提存板713在电机控制下旋转时容易产生偏移,同时在移动过程中产生振动而错位,普通传感器无法实现对提存板713旋转的角度进行矫正,从而容易造成支撑条与长条状缺口之间错位,支撑条与长条状缺口错位会提存板与提升板卡死,容易造成故障。而本发明中伸缩式定位插销与定位座组件之间完成对接后,可以对提存板的角度进行矫正,使支撑条与长条状缺口对齐,防止支撑条与长条状缺口之间错位从而造成提存板与提升板卡死现象,确保了储存柜存取物件的正常运行。
柜体3、提存控制器2和顶棚5,柜体3上设置有多个存放层,每个存放层均设置有多个储物格32,每个储物格32均配设有取件门4,取件门4可以通过输入密码或扫码来打开,储物格用来储放物件,在取件时,需要将取件门4打开然后取走储物格32内的物件。柜体3内设有中空结构31;中空结构31的内部设置有水平横移机构8、物件提升装置6和提存机械手7;每个存放层均配有一个水平横移机构8和提存机械手7,物件提升装置6和提存机械手7都在中空结构31的内部运行。水平横移机构8设置在物件提升装置6的侧方,提存机械手7安装在水平横移机构8上,用于对物件提升装置6上摆放的物件进行提取并输送到对应的储物格32内;柜体3的下端设置有物件存放通道,物件存放通道的入口处设有放件门1。
存储工作人员在投放物件时,将放件门4打开,在提存控制器2上输入目标储物格,然后将物件从物件存放通道放置在物件提升装置6中的提升板64上,通过提存控制器2中预先设定的程序控制提存机械手7移向对物件提升装置6,并将物件提升装置6上摆放的物件进行提取,并通过水平横移机构8输送到对应的储物格处,然后将物件存放在储物格内,完成物件的自动化寄存。
优选的,物件提升装置6包括步进电机、第一转轴61、第二转轴63、传输带62和提升板64;第一转轴61和第二转轴63安装在中空结构31内,第一转轴61设置在第二转轴63的正上方,第一转轴61和第二转轴63中的任意一个与步进电机的输出轴连接,传输带62安装在第一转轴61和第二转轴63上;提升板64的数量为多个,且均匀固定在传输带62上。物件提升装置6用于对物件进行提升并输送到目标储物格所在的水平位置,具体在运作时,步进电机带动第一转轴61和第二转轴63旋转,传输带62进行顺时针方向旋转,提升板64带动物件提升到目标储物格所处的水平位置。
优选的,提升板64包括支撑面板641和固定板642,固定板642与支撑面板641之间相互垂直,固定板642通过螺栓与传输带62连接。
优选的,提存机械手7包括横向滑块71、竖板72、气缸716、纵向导轨73、纵向滑块74、横板75、旋转驱动机构、转台76、提存板713和伸展驱动机构,其中,横向滑块71固定设置在竖板72的顶部,纵向导轨73固定在竖板72上,纵向滑块74安装在纵向导轨73上,横板75的端部与纵向滑块74固定连接,竖板72的上端固定连接座体717,气缸716安装在座体717底部,气缸716与纵向导轨73平行设置,气缸716的伸出端与横板75固定连接;转台76安装在横板75上,且可在旋转驱动机构的作用下按照顺时针或逆时针方向旋转90°;提存板713安装在转台76的末端,且可在伸展驱动机构的作用下向前推动。提存机械手7在提取物件提升装置6上的物件时,需要对提存板713进行定位,提存板713定位后可以对物件进行精准提取。提取物件的过程如图4所示:气缸716回缩带动纵向滑块74和提存板713一起向上运动,支撑条79从长条状缺口向上移动并将物件抬起。
提存机械手7在存放物件时,同样需要对提存板713进行定位,提存板713定位后可以对物件进行精准放置。
优选的,伸缩式定位插销包括固定块712和活动块710,固定块712通过螺栓固定在提存板713的底部,活动块710的末端固定连接第一导向杆722和第二导向杆721,第二导向杆721的数量为多个,第一导向杆722和第二导向杆721活动穿插在固定块712中对应的导向孔内,第一导向杆722在位于所述导向孔的一端固定设置有防脱块726;固定块712和活动块710之间设置有伸缩弹簧720,伸缩弹簧720套设在第一导向杆722上;伸缩式定位插销与定位座组件9对接前,伸缩弹簧720处于伸展状态;伸缩式定位插销与定位座组件9对接时,伸缩弹簧受压力回缩,活动块远离弹簧的一端与支撑条末端保持平齐;活动块710远离伸缩弹簧的一端为圆弧形,有利于伸缩式定位插销与定位座组件9对接的流畅性。
优选的,定位座组件9包括定位座本体91,定位座本体91的末端设置有与活动块710相匹配的U形导向槽92,U形导向槽92用于活动块710对插定位。定位座本体91位于U形导向槽92的两侧均设置有方形槽93,方形槽93内安装有导向滚轮95。活动块710在对插到U形导向槽92内时,先经过导向滚轮95,导向滚轮95的滚动有助于提高对插定位的流畅性,防止活动块710与U形导向槽92侧壁的碰撞和磨损。U形导向槽92的入口处设置有倾角94,导向滚轮95设置在倾角94处,有助于提高对接的流畅性,防止活动块710碰撞磨损。
提取定位过程:伸缩式定位插销在水平方向与提升板底部的定位座组件9进行对接,从而使提存板713完成与提升板64的定位,伸缩式定位插销与定位座组件9对接时,伸缩弹簧受压力回缩,活动块远离弹簧的一端与支撑条末端保持平齐,还可以向上移动。提存板713可以顺畅地从提升板64底部向上提起物件,防止了提存机械手7在提取物件时对物件造成挤压变形或者叉破,确保了物件的完整形,尤其是对易碎物品的保护。
存放定位过程:伸缩式定位插销水平方形与支撑底板33顶部的定位座组件9进行对接,对接完成后,提存板713可以顺畅地向下运动并穿过支撑底板33,使物件不产生碰撞力而平稳的落入到储放格内,防止了物件下落存放过程中造成的损坏,确保了物件的完整形,尤其是对易碎物品的保护。
为了方便物件平稳存放在储物格,支撑底板33顶部设置有垫块331,垫块331的高度略低于定位座组件9的高度。
优选的,旋转驱动机构包括第一电机715、主动齿轮723和从动齿轮724,主动齿轮723设置在横板75的底部且与第一电机715的输出轴固定连接,转台76的底部固定设置转轴725,转轴725的底部穿过横板75后与从动齿轮724固定连接,主动齿轮723和从动齿轮724啮合连接。
优选的,伸展驱动机构包括第二电机714、两个第一滚珠丝杆78、多个第三导向杆711、第一驱动带718和第二驱动带719;两个第一滚珠丝杆78分别安装在转台76末端的左右两侧,第三导向杆711平行于第一滚珠丝杆78并固定连接转台76的末端,第二驱动带719固定在两个第一滚珠丝杆78末端的皮带轮上,其中一个第一滚珠丝杆78的皮带轮与第二电机714输出轴上的皮带轮之间连接第一驱动带718;支撑条79的底部设置有安装座77,第一滚珠丝杆78和第三导向杆711均横向穿过对应的安装座77,与第一滚珠丝杆78相配套的螺帽固定连接在对应的安装座77上。
优选的,水平横移机构8包括步进电机、横向导轨81、第二滚珠丝杆82和固定横梁83,横向导轨81和第二滚珠丝杆82的两端安装在固定横梁83上,步进电机的输出轴与第二滚珠丝杆82连接,横向导轨81和第二滚珠丝杆82横向穿过横向滑块71,与第二滚珠丝杆82相配套的螺帽固定连接在横向滑块71上。
本发明的整体运行过程,如图1-13所示,存储工作人员打开放件门1从将物件物件存放通道口处放入到物件提升装置6中的提升板64上,在物件存放通道口上方的提存控制器上输入目标储物格,物件提升装置6将提升板64提升到目标储物格所在的水平位置(图3的目标储物格在最下层,物件提升装置提升板64处于该层的水平位置),提存机械手7中的气缸716向下伸展, 使横板75降下,水平横移机构8驱动提存机械手7向提升板64方向移动,活动块710自动完成导向对插到U形导向槽92内,气缸716向上抬起,支撑条79从长条状缺口处向上运动将物件从提升板64上抬起,水平横移机构8驱动提存机械手7向目标储物格方向移动,当提存机械手7到达目标储物格所处的位置时,第一电机715带动主动齿轮723和从动齿轮724旋转,从而实现转台76旋转90°,使提存板713对准目标储物格,然后第二电机714驱动两个第一滚珠丝杆78旋转,第一滚珠丝杆78旋转时,带动提存板713向目标储物格内伸展,从而将物件输送到目标储物格内,提存板713向目标储物格内伸展的过程中,活动块710对插到目标储物格上端定位座组件9中的U形导向槽92内,完成精准对接后,气缸716带动横板75向下运动,使支撑条79从长条状缺口处下运动将物件寄存在目标储物格内,第二电机714驱动使得提存板713缩回,第一电机715驱动使转台76回转90°,从而完成物件向目标储物格内的自动化寄存。
需要说明的是,在本文中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,由于文字表达的有限性,而客观上存在无限的具体结构,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进、润饰或变化,也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合;这些改进润饰、变化或组合,或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的,均应视为本发明的保护范围。