一种用于烟草除杂的双斗抓手的制作方法

本发明涉及一种抓手，特别地，涉及一种用于烟草除杂的双斗抓手。

技术背景

中国是世界第一烟草大国，中国烟草产业在国民经济中占据重要地位，连续十年都是第一利税大户，每年上缴的利税近1万亿元，占财政收入的6％。现阶段吸烟人口约占世界总吸烟人口的25％，卷烟消费量达3894.5万箱，近年来，中国的烟叶生产量平均约占世界总量的35％，卷烟产量约占世界总量的32％。

卷烟材料的好坏是卷烟产品质量好坏的先决条件，确保烟叶的纯净度是非常必要的。传统的除杂方法都是安排大量的人力在生产线上进行实时挑选，通过人工手动或操作半自动化的设备将异物分拣，随着现代规模化生产要求精度高，速度快，稳定性好，其单纯的人工分拣已经不能满足高速、高强度的流水线作业的要求。

国家烟草专卖局于2016年出版的《卷烟工艺规范》明确规定烟片质量的含杂率应小于0.00665％，而现行的《yc/t489-2014片烟异物剔除装置异物剔除率的测定方法》规定了12种标准异物，主要是泡沫、塑料薄片、有机玻璃片、木块、纸箱板、纸板、线绳卷束。

烟叶质量是影响卷烟质量的最重要的生产环节。由于生长环境和运输条件等原因，导致有大量的杂物参杂在烟叶中，如麻绳、杂草、塑料绳、羽毛、烟虫、细绳、纸片、布片、塑料薄膜、烟梗、橡塑材料等，这些杂质如果不剃除干净，将严重影响口感。因此，如何有效去除烟叶中的杂质，成为卷烟生产质量把控的一个重要环节。

依赖人工拣杂要求拣杂工时刻观察物料，而动态物料带来的高强度的视觉疲劳又无法及时消除，使得拣杂工也很难在疲劳的、长时间的人工作业工作状态下，持续保持很高的工作效率。因此，研究如何融合视觉识别技术、计算机技术和机器人控制技术，实现更为有效的“手眼协同”作业，可弥补烟草企业现有烟叶除杂设备的不足，替代人工捡杂，提高烟叶原料的质量。为烟草企业提高生产效率，降低生产成本，帮助卷烟企业实现提质增效的管理目标，为企业带来直接的经济效益，同时以此研究推动相关领域应用能力提升具有重要作用。

采用机器除杂目前剔除杂物的方式有采用振动、静电等方式对所有烟草进行筛选。例如利用振筛使得麻纤维组团，再利用静电吸附来去除绒毛，组团物质为麻纤维，造成二次污染。或利用高频电场，使得绒毛带静电，从而剔除叶片绒毛麻丝。而利用视觉系统先给出杂物的具体位置，然后机器动作把杂物剔除，能够更加精准地除杂。

公开号为cn210279835u、cn105731074b和cn112044783a的发明专利采用负压吸附原理和静电吸附方法，然而这种方法对块状橡胶等效果较差，主要对灰尘和轻质物体有效。

公开号为cn209303212u的发明专利采用磁铁滚轮去除金属杂质，采用排齿条剔除丝物杂质。

公开号为cn2912277和cn202010329899.7的专利采用吹气方式分离杂质。这种方式对质量大的杂质效果不佳。

综上，目前缺乏一套采用视觉检测后可以适用于各种杂物的有效抓取装置。

技术实现要素：

本发明公布一种用于烟草除杂的双斗抓手，对杂质进行定点抓取，从烟草中分离后通过机械手搬运到杂物放置区。

烟叶通过传送带运输，通过视觉系统识别杂质的位置，机械手运动到杂质所在位置的上方，安装在机械手末端的双斗抓手下降到指定位置，执行抓取动作，然后把抓取到的物体移动到指定的杂物放置区后释放。

本发明公布一种安装在机械手末端的用于烟草除杂的双斗抓手，包括气缸，支架板，摆臂，连杆，滑块连接板，上下直线导轨，弹簧机构，抓斗用直线导轨，抓斗。

一种用于烟草除杂的双斗抓手，包括：

支架板，它是整个机构的支撑；

气缸，它固定在支架板上，用于驱动抓手的开合；

气缸用直线导轨，它的导轨也固定在支架板上，它的滑块受气缸驱动，它用于辅助支持气缸的运动；

两个摆臂，它们对称分布在气缸的两侧，与支架板铰接；

两个连杆，它们对称分布在气缸的两侧，一端与摆臂铰接，另一端与气缸用直线导轨铰接；

两个抓斗用直线导轨，它们对称分布在气缸的两侧，它们的导轨对称地固定在摆臂上；

两个抓斗，它们对称分布在气缸的两侧，它们的分开和并拢对应抓手的开合，它们固定在抓斗用直线导轨的滑块上；

两个弹簧机构，它们对称分布在气缸的两侧，分别固定在两个摆臂上，用于驱动抓斗用直线导轨上的滑块；弹簧机构包含弹簧、弹簧导柱和弹簧支座，它们作为一个整体通过弹簧支座固定在摆臂上；弹簧的一端固定在弹簧支座上，弹簧套在弹簧导柱上，弹簧的另一端被抓斗用直线导轨的滑块上的连接板压着；

其中，从该机构的一半看，支架板、气缸、摆臂、连杆组成了平面四杆机构的一种变体——定块机构；整体关于气缸对称；

抓斗用直线导轨的下端依靠限位块限位，抓斗用直线导轨的上端依靠弹簧机构限位。

一种用于烟草除杂的双斗抓手，两个抓斗在气缸推到最低时并拢，在气缸收到最高时打开。

一种用于烟草除杂的双斗抓手，两个抓斗的底部有齿形突起；它们并拢时，它们的齿形突起像双手的手指一样相互交叉。

一种用于烟草除杂的双斗抓手，用于烟草除杂的双斗抓手以两套或多套均布方式安装在机械手末端。

本发明适用于各种杂物的抓取，不仅可以抓取橡胶、树枝等实心杂物，也可以抓取绒毛、纸片、泡沫等轻质杂物，通用性强。本发明的双斗抓手，可以根据给定位置准确抓取，对中性好。本发明的双斗抓手，底部设置有弹性机构，可以柔性应对皮带上堆积不同高度的烟叶。本发明的双斗抓手外形小巧，可以2个或多个圆周均布在机械手末端，在抓取杂物2次或多次后再往返运送到杂物放置区，提高除杂效率。

附图说明

图1为抓斗张开时的正面图(正视气缸)。

图2为抓斗张开时的背面图(正视上下直线导轨)。

图3为抓斗张开时的侧面图。

图4为抓斗张开时的轴测图。

图5、图6和图7分别为抓斗闭合时的轴测图、正面图(正视气缸)、侧视图。

图8为抓斗半开状态的背面图(正视上下直线导轨)。

图9为抓斗的齿准备交错的立体图。

图10为隐藏抓斗的正面图。

其中1为气缸，2为支架板，3为摆臂，4为连杆，5为滑块连接板，6为上下直线导轨，7为弹簧机构，8为抓斗用直线导轨，9为抓斗，6.1为限位块一，7.1为弹簧座，7.2为弹簧，7.3为弹簧挡圈，7.4为弹簧导向柱，8.1为限位块二。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

参照图1至图8。本发明的用于烟草除杂的双斗抓手的具体实施例，该双斗抓手包括：

支架板(2)，它支撑整个机构；

气缸(1)，它固定在支架板上，用于驱动抓手的开合；

气缸用直线导轨(6)，它的导轨也固定在支架板上，它的滑块受气缸驱动，它用于辅助支持气缸的运动；

两个摆臂(3)，它们对称分布在气缸的两侧，与支架板铰接；

两个连杆(4)，它们对称分布在气缸的两侧，一端与摆臂铰接，另一端与气缸用直线导轨(6)上的滑块连接板(5)铰接；

两个抓斗用直线导轨(8)，它们对称分布在气缸的两侧，它们的导轨对称地固定在摆臂上；

两个抓斗(9)，它们对称分布在气缸的两侧，它们的分开和并拢对应抓手的开合，它们固定在抓斗用直线导轨的滑块上；

两个弹簧机构(7)，它们对称分布在气缸的两侧，分别固定在两个摆臂上，用于驱动抓斗用直线导轨上的滑块；弹簧机构包含弹簧、弹簧导柱和弹簧支座，它们作为一个整体通过弹簧支座固定在摆臂上；弹簧的一端固定在弹簧支座上，弹簧套在弹簧导柱上，弹簧的另一端被抓斗用直线导轨的滑块上的连接板压着；

其中，从该机构的一半看，支架板、气缸、摆臂、连杆组成了平面四杆机构的一种变体——定块机构；整体关于气缸中心平面对称；

抓斗用直线导轨(8)的下端依靠限位块限位，抓斗用直线导轨(8)的上端依靠弹簧机构(7)限位。

气缸(1)作为该对称型四杆机构的驱动源，其上下运动造成摆臂(3)及其末端连接的抓斗(9)的摆动。左右两边的抓斗(9)的运动关于气缸(1)对称，它们同时接近或远离气缸(1)(即本机构的中心)。当它们同时接近气缸(1)时，直到两个抓斗(9)相互碰撞，如图5、图6和图7所示。当它们同时远离气缸(1)时，直到气缸用直线导轨(6)的滑块碰到上方的限位块一(6.1)，如图1、图2、图3和图4所示。

在实际生产中，烟叶通过振动的皮带运输，振动的时间和强度、烟叶的数量和潮湿程度都会影响烟叶堆积的高度。在机械手带动该抓手运动时，机械手末端下探的高度是固定的，而烟叶上表面的高度却是不确定的。当机械手下探的高度正好可以深入烟叶内部一定深度时，该深度以上的烟叶都被抓取到抓斗中。而如果烟叶堆积高度过小，以至于机械手控制的抓斗碰不到烟叶上表面时，就抓不到杂物。反之，如果烟叶堆积高度过大，机械手控制的抓斗插入烟叶堆积层过厚，就会抓取过多的烟叶，造成负荷加大。

为了更好地应对烟叶堆积的不同高度，在抓斗(9)与摆臂(3)之间设置了浮动连接机构。如图10所示，该机构包含弹簧机构(7)、抓斗用直线导轨(8)和限位块二(8.2)。其中弹簧机构(7)包括弹簧座(7.1)，弹簧(7.2)，弹簧挡圈(7.3)和弹簧导向柱(7.4)。弹簧机构(7)以弹簧座(7.1)固定在摆臂(3)上，弹簧导向柱(7.4)的一端固定在弹簧座(7.1)上，弹簧(7.2)和弹簧挡圈(7.3)依次套在弹簧导向柱(7.4)上。因此，弹簧(7.2)被压在弹簧挡圈(7.3)和弹簧座(7.1)之间，弹簧挡圈(7.3)沿着弹簧导向柱(7.4)的移动使得弹簧(7.2)的长度发生变化。弹簧挡圈(7.3)固定在抓斗用直线导轨(8)的滑块上。抓斗用直线导轨(8)和弹簧导向柱(7.4)相互平行。抓斗用直线导轨(8)的滑块在下方受到限位块二(8.2)限制而不会掉落，在上方依次受到弹簧(7.2)和弹簧座(7.1)的阻挡而不会脱出。

烟叶在传送带上的堆叠高度大约有200mm，烟叶潮湿。为了提高抓取效率，在抓斗(9)的末端设置齿形突出，在并拢时，两个抓斗(9)的齿形相互交叉穿入，有利于液体流出和条带形杂物的抓取。如图9所示，抓斗(9)的齿相互交错，在两个抓斗(9)相互接近时，它们末端的齿形相互穿插，有利于把杂物装入抓斗(9)闭合时形成的封闭腔体中。

为了提高除杂效率，减少搬运次数，在机械手末端安装两套或多套这样的用于烟草除杂的双斗抓手，均布在机械手末端法兰上。当其中一个双斗抓手抓取物料后，机械手不需要立即运送杂物到杂物区，而是旋转机械手的法兰切换到另一个双斗抓手待命，这样可以减少机械手的运输次数，对于有两个或多个杂物位置比较近的情况也能及时抓取，等到下一个杂物比较远时再执行搬运到杂物放置区的动作。