一种具有三爪结构的气爪及开关盖机器人的制作方法

1.本发明涉及工业生产领域，尤其涉及一种具有三爪结构的气爪及开关盖机器人。


背景技术：

2.在灌装领域常用的盖体有两种，一种是内凹结构，开关盖要插入内凹盖体内部驱动盖体转动；另一种是平面盖体，需要将夹爪夹持在盖体的四周再驱动盖体转动。目前的开关盖设备通常只能应用于单一规格或者种类的盖体，不能用于不同规格、种类的盖体。本发明设计的产品可以在原有的只能应用于内凹结构的盖体的开关盖设备基础上，设计快换结构，使其能够应用于平面盖体上。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种具有三爪结构的气爪及开关盖机器人，在原有的只能应用于内凹结构的盖体的开关盖设备基础上，能够与快换结构结合使用，使其能够应用于平面盖体上。
4.为实现上述目的，提供以下技术方案：
5.一种具有三爪结构的气爪，包括气缸、转动体和桶盖夹具，转动体固定连接在气缸的下部中心，桶盖夹具有三个，通过气缸驱动，所述转动体的下表面设有一字型的旋盖器；所述桶盖夹具呈正三角形分布在所述旋盖器的周围，并且所述旋盖器与气爪中心之间的距离小于桶盖夹具与气爪中心之间的最小距离；所述桶盖夹具的底部设有夹槽。
6.所述桶盖夹具与所述旋盖器的底面对齐。
7.所述夹槽的方向为圆周的切向。
8.一种开关盖机器人，包括以上所述的具有三爪结构的气爪。
9.还包括升降驱动机构、旋转气动控制装置、旋盖装置，其中：
10.旋转气动控制装置，用于为负载提供转动动力，并同时为转动的负载提供气动控制和电路导通；
11.升降驱动机构，用于驱动旋转气动控制装置在竖直方向升降，以调节旋转气动控制装置的高度；
12.旋盖装置，作为负载连接在旋转气动控制装置的转动输出端，通过气爪夹持桶盖，并被转动驱动以实现旋盖。
13.进一步地，所述旋转气动控制装置，包括固定支架、旋转供气机构、旋转驱动机构，其中：
14.所述旋转供气机构包括中空的转轴，转轴的中空结构作为导气通道，转轴竖直安装在固定支架上，并且导气通道的顶部开口设置在转轴的中心，且与旋转接头连接；旋转接头上设置电滑环；
15.所述旋转驱动机构设置在固定支架上，用于驱动所述转轴的上端旋转；
16.旋盖装置连接在固定支架下方的转轴上，能够在转轴的带动下转动，所述旋盖装
置上设有气动装置，并且气动装置与所述转轴的导气通道下部的另一个开口连通。
17.所述转轴为台阶式转轴，并且大径端位于上部，小径端垂下。
18.所述旋转驱动机构包括电机、减速机和皮带轮，电机带动减速机转动，减速机通过皮带轮驱动转轴转动；或者，所述旋转驱动机构包括电机、减速机和齿轮，电机带动减速机转动，进而驱动转轴上的齿轮传动。
19.所述导气通道的下部的开口设置在转轴的下端中心或者设置在转轴的侧面。
20.所述转轴被配置在固定支架上竖直设置的轴承座上，对应地，轴承座的上下两端分别通过轴承与转轴连接。
21.进一步地，所述旋盖装置，包括外罩架、旋转架、气爪，其中：
22.外罩架竖直设置，其顶部用于接受外部驱动力；
23.旋转架呈环形，且固定连接在外罩架底部，能够随着外罩架转动，并与外罩架一起将气爪容置于内部；气爪安装在旋转架的环形孔内，能够在旋转架的带动下转动；
24.气爪包括气缸、转动体和桶盖夹具，转动体固定连接在气缸的下部，转动体和气缸均位于外罩架内，并且转动体可浮动地连接在旋转架的中心，在旋转架的带动下转动，桶盖夹具有三个以上，布置在转动体的周围，自旋转架的环形孔向下伸出，并能够在气缸的作用下向旋转架的中心运动以夹住桶盖。
25.每个桶盖夹具通过布置在转动体侧面的、沿着水平方向布置的滑道和滑块驱动，所述滑块由气缸驱动；
26.可选择地，所述气缸设有一个，竖直向下驱动，并通过传动机构将气缸杆竖直方向的伸缩运动转换为水平方向的滑块运动，传动机构可以采用例如多连杆机构；或者，所述气缸为三爪夹紧气缸，通过三个爪带动三个滑块进而驱动桶盖夹具沿着滑道方向做往复运动；或者对应每个滑块设置一个气缸驱动。
27.所述转动体通过设置在其侧面的两个以上的凸块连接在旋转架的环形孔上设置的卡槽上，卡槽竖直布置，以使旋转架能够在卡槽和凸块的作用下带动气爪转动。
28.进一步地，所述卡槽的槽底表面向环形孔的中心方向渐缩，使凸块在卡槽的作用下能够自动定心；对应地，所述外罩架的内顶部与气爪之间保留一预设距离，以使气爪能够向上运动预设距离后被外罩架限位。
29.在外罩架的内顶部中心设有半球体，以使气爪顶部和外罩架之间的接触为点接触。
30.所述转动体的底部中心设有旋盖器，所述旋盖器同时也位于三个以上桶盖夹具的中心，能够向下卡住桶盖顶部内侧，旋盖器的底部设有与桶盖顶部对接的凸棱或卡槽。
31.外罩架上还设置有气阀，用于对气缸供气，以驱动桶盖夹具动作；优选地，所述气阀固定在外罩架的上顶部。
32.外罩架的顶部通过支撑柱与转轴固定结构连接，所述转轴固定结构能够连接在竖直的转轴上。
33.所述转轴固定结构为法兰架。
34.进一步地，所述升降驱动机构，包括直线导轨、升降气缸，所述直线导轨与固定滑块滑动连接，所述升降气缸驱动所述旋转气动控制装置沿着直线导轨在竖直方向运动。
35.所述升降气缸的底部通过铰接座与固定支架连接，顶部通过铰接座与相应的外部
固定结构连接。
36.与现有技术相比，本发明的优点如下：
37.本发明提供的具有三爪结构的气爪及开关盖机器人，在原有的只能应用于内凹结构的盖体的开关盖设备基础上，能够与快换结构结合使用，使其能够应用于平面盖体上。
附图说明
38.图1为本发明实施例中旋转气动控制装置整体示意图；
39.图2为本发明实施例中转轴及其相关结构示意图；
40.图3为本发明实施例中开关盖机器人的整体结构示意图；
41.图4为本发明实施例中旋盖装置的结构示意图；
42.图5为本发明实施例中升降驱动机构的结构示意图；
43.图6为本发明实施例中气爪的结构示意图；
44.图7为本发明实施例中电磁阀的结构示意图；
45.图8为本发明实施例中的安装旋盖快换结构的开关盖机器人的结构示意图；
46.图9为本发明实施例中的未安装旋盖快换结构的开关盖机器人的结构示意图；
47.图10为本发明实施例中的旋盖快换结构的结构示意图。
48.图中：
49.1、升降驱动机构；2、旋转气动控制装置；3、旋盖装置；5、固定支架；6、升降气缸；7、铰接座；8、连接架；9、直线导轨；
50.10、电机；11、减速机；12、第一皮带轮；13、皮带；14、第二皮带轮；15、轴承座；16、转轴；17、轴承；18、旋转接头；19、气管接头；
51.20、法兰架；21、支撑柱；22、电磁阀；23、外罩架；24、旋转架；25、转动体；26、半球体；27、气爪；28、桶盖夹具；29、旋盖器；
52.30、顶板；32、消声器；
53.50、三槽结构；51、第一滑槽；52、第二滑槽；53、夹爪；54、定位结构；55、可调结构；56、连接结构；57、凸块。
具体实施方式
54.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
55.实施例
56.结合图1-图7，首先介绍本实施例中涉及的结构及部件的作用：
57.升降驱动机构1，用于驱动旋转气动控制装置2在竖直方向升降，以调节旋转气动控制装置的高度.
58.旋转气动控制装置2，用于为负载提供转动动力，并同时为转动的负载提供气动控制和电路导通。
59.旋盖装置3，作为负载连接在旋转气动控制装置2的转动输出端，通过气爪27夹持
桶盖，并被转动驱动以实现旋盖。
60.固定支架5作为连接旋转气动控制装置2的固定结构，具有连接架8和直线导轨9，从而在升降气缸6的驱动下带动转轴16、电机10及旋盖装置3在竖直方向运动。
61.升降气缸6竖直放置，用于控制旋转气动控制装置的升降，通常地升降气缸的两端均通过铰接座进行固定连接。
62.铰接座7能够连接升降气缸6和连接架8，使升降气缸6能够驱动固定支架5沿着直线导轨9在竖直方向运动。
63.连接架8作为连接结构固定设置于固定支架上，其高度低于固定支架5的固定平面的高度，能够为升降气缸6留出驱动空间。
64.直线导轨9竖直设置，能够为旋转气动控制装置2和旋盖装置3提供竖直方向的运动路径，是连接升降驱动机构1和旋转气动控制装置2的主要部件。
65.电机10和减速机11共同作为动力装置，带动第一皮带轮12、皮带13和第二皮带轮14转动，进而驱动转轴16旋转。
66.旋转接头18连接气管和转轴16的导气通道，使转轴16转动过程中能够为电磁阀22持续供气；同时旋转接头18上设置电滑环，可以同时为旋盖装置上的传感器等电控装置提供导通电路。
67.气管接头19位于转轴16的导气通道的下部，可以是如图所示的轴心位置，也可以设置在转轴16的侧面，用于供气。
68.法兰架20的顶端用于与转轴16的下端连接，并且为气管接头19留出布置空间，法兰架作为动力传递部件，能够在转轴16的带动下与法兰架20上的其他部件一起转动。
69.支撑柱21设置3个，布置在法兰架20的四周，能够连接下部的外罩架23，并为电磁阀22留出布置空间，使电磁阀22可以被固定在外罩架23上。
70.电磁阀22与气管接头19连通，用于控制气爪27上的气缸，电磁阀22固定在外罩架23和法兰架20之间。
71.外罩架23呈框架形或者圆筒形，能够为内部的气爪27等结构提供容纳空间，外罩架23与法兰架20一样也是动力传递部件。
72.旋转架24连接在外罩架23的底部，随着外罩架23一起转动，能够为气爪27提供支撑，并带动气爪27一起转动。
73.转动体25连接在气爪的气缸底部，能够为桶盖夹具28提供滑道，转动体25的周祥设有两个或三个凸块，凸块连接在旋转架24上布置的卡槽内，通过卡槽、凸块的连接使转动体25能够带动转动体25转动；转动体25的凸块的侧面为向下渐缩，从而能够悬浮的方式固定在卡槽内，当转动体25的下部受力的时候，转动体25会沿着向上窜动一定的距离，然后顶部被半球体26限位，当下部的受力被消解之后，能够在重力作用下自动落回卡槽内，并通过渐缩的侧面引导作用下使转动体25自动定心。
74.气爪27通常采用三爪夹紧气缸驱动，从而带动滑块沿着滑道运动，实现控制桶盖夹具28沿着转动体25和旋转架24之间运动，并对应地，在转动体和旋转架24之间预留桶盖夹具28的运动空间，通常在对应的位置开槽，使桶盖夹具28能够向下伸出旋转架24。
75.桶盖夹具28通常配置三个，从三个不同的方向向中心收缩，以夹紧桶盖；
76.旋盖器29设置在转动体25的底部中心，并且位于三个桶盖夹具28的内侧，旋盖器
29下落的时候能够与桶盖的顶部配合，并在桶盖夹具28的辅助夹持作用下一起旋盖。
77.顶板30设置在外罩架23的顶部，用于承载电磁阀22，并为气爪27向上窜动提供限位，放置气爪27过度上窜之后完全脱离旋转架24。
78.更进一步地，如图3所示，本发明实施例提供一种开关盖机器人，包括升降驱动机构1、旋转气动控制装置2、旋盖装置3，其中：
79.旋转气动控制装置2，用于为负载提供转动动力，并同时为转动的负载提供气动控制和电路导通；
80.升降驱动机构1，用于驱动旋转气动控制装置在竖直方向升降，以调节旋转气动控制装置的高度；
81.旋盖装置3，作为负载连接在旋转气动控制装置的转动输出端，通过气爪夹持桶盖，并被转动驱动以实现旋盖。
82.本发明提供的开关盖机器人，通过升降驱动机构1、旋转气动控制装置2、旋盖装置3的配合动作，能够完成旋盖打开和关盖动作。
83.进一步地，所述旋转气动控制装置2，包括固定支架5、旋转供气机构、旋转驱动机构，其中：
84.所述旋转供气机构包括中空的转轴16，转轴16的中空结构作为导气通道，转轴16竖直安装在固定支架5上，并且导气通道的顶部开口设置在转轴16的中心，且与旋转接头18连接；
85.所述旋转驱动机构设置在固定支架5上，用于驱动所述转轴的上端旋转；通常地，旋转驱动机构采用电机10带动减速器11，进而通过机械传动的方式驱动，本实施例中采用皮带轮传动的方式，根据使用需求，也可以采用齿轮、链条传动；
86.旋盖装置3作为负载连接在固定支架5下方的转轴16上，能够在转轴16的带动下转动，旋盖装置3上设有气动装置，并且气动装置与所述转轴16的导气通道下部的另一个开口连通。
87.本发明提供的旋转气动控制装置能够实现对负载单元(旋盖装置)的旋转驱动的同时，对其完成气动控制和电路传输的效果。
88.所述转轴16为台阶式转轴，并且大径端位于上部，小径端垂下，能够将转轴固定，避免负载过重而导致转轴沿着轴向下降，并且转轴自上向下装配更便捷。
89.所述旋转驱动机构包括电机10、减速机11和皮带轮，电机10带动减速机11转动，减速机11通过皮带轮驱动转轴转动；或者，所述旋转驱动机构包括电机10、减速机11和齿轮，电机10带动减速机11转动，进而驱动转轴16上的齿轮传动。
90.所述导气通道的下部的开口设置在转轴16的下端中心或者设置在转轴16的侧面。由于转轴的下端固定负载(旋盖装置)，负载与转轴共同转动，所以二者之间不存在相对运动，将导气通道的下部开口设置在转轴的侧面，可以降低转轴和气管接头19的总长度，从而降低整机的竖向尺寸。
91.所述转轴16被配置在固定支架5上竖直设置的轴承座15上，对应地，轴承座15的上下两端分别通过轴承17与转轴16连接。
92.进一步地，所述旋盖装置3，包括外罩架23、旋转架24、气爪27，其中：
93.外罩架23竖直设置，其顶部用于接受外部驱动力；
94.旋转架24呈环形，且固定连接在外罩架23底部，能够随着外罩架23转动，并与外罩架23一起将气爪27容置于内部；气爪27安装在旋转架24的环形孔内，能够在旋转架24的带动下转动；
95.气爪27包括气缸、转动体25和桶盖夹具28，转动体25固定连接在气缸的下部，转动体25和气缸均位于外罩架23内，并且转动体25可浮动地连接在旋转架24的中心，在旋转架24的带动下转动，桶盖夹具28有三个以上，布置在转动体25的周围，自旋转架24的环形孔向下伸出，并能够在气缸的作用下向旋转架24的中心运动以夹住桶盖。
96.本发明提供的旋盖装置，解决旋盖装置能够很好地夹住桶盖进行旋转打开和关闭的问题，并进一步通过悬浮的气爪设计，解决了旋盖装置与桶盖碰撞导致桶盖密封失效或者旋盖操作失败的问题。
97.每个桶盖夹具28通过布置在转动体25侧面的、沿着水平方向布置的滑道和滑块驱动，所述滑块由气缸驱动；
98.可选择地，所述气缸设有一个，竖直向下驱动，并通过传动机构将气缸杆竖直方向的伸缩运动转换为水平方向的滑块运动，传动机构可以采用例如多连杆机构；或者，所述气缸为三爪夹紧气缸，通过三个爪带动三个滑块进而驱动桶盖夹具沿着滑道方向做往复运动；或者对应每个滑块设置一个气缸驱动。
99.所述转动体25通过设置在其侧面的两个以上的凸块连接在旋转架24的环形孔上设置的卡槽上，卡槽竖直布置，以使旋转架24能够在卡槽和凸块的作用下带动气爪转动。卡槽能够对凸块及转动体25起到承托的作用，同时还为转动体25向上的窜动提供了上行的导向路径，当转动体25下落时，通过凸块自动定心，确保竖直回落。
100.进一步地，所述卡槽的槽底表面向环形孔的中心方向渐缩，使凸块在卡槽的作用下能够自动定心；对应地，所述外罩架23的内顶部与气爪之间保留一预设距离，以使气爪能够向上运动预设距离后被外罩架限位。
101.在外罩架的内顶部中心设有半球体26，以使气爪27顶部和外罩架23之间的接触为点接触。
102.所述转动体25的底部中心设有旋盖器29，所述旋盖器29同时也位于三个以上桶盖夹具28的中心，能够向下卡住桶盖顶部内侧，旋盖器29的底部设有与桶盖顶部对接的凸棱或卡槽。旋盖器29整体形状与桶盖的顶部凹槽形状适配，通常为圆柱形，旋盖器29的底部设有一字型卡块，一字形卡块的高度小于桶盖顶部凹槽的深度，以使一字形卡块与桶盖顶部凹槽卡住之后，一字形卡块上方的旋盖器29本体结构也能嵌入桶盖顶部，从内部向外提供支撑，以与桶盖夹具配合内外夹击，实现夹紧桶盖的目的。
103.外罩架23上还设置有气阀，用于对气缸供气，以驱动桶盖夹具28动作；优选地，所述气阀固定在外罩架23的上顶部。
104.外罩架23的顶部通过支撑柱21与转轴固定结构连接，所述转轴固定结构能够连接在竖直的转轴16上。
105.所述转轴固定结构为法兰架20，法兰架的中心设有轴孔，以与转轴16对应连接固定，轴孔的周向是法兰结构，以通过支撑柱21与外罩架23的顶部固定连接。
106.进一步地，所述升降驱动机构，包括直线导轨9、升降气缸6，所述直线导轨9与固定滑块滑动连接，所述升降气缸6驱动所述旋转气动控制装置2沿着直线导轨9在竖直方向运
动。
107.所述升降气缸6的底部通过铰接座7与固定支架5连接，顶部通过另一个铰接座7与相应的外部固定结构连接。
108.本发明提供的升降驱动机构，能够从竖直方向实现对旋转气动控制装置2以及旋盖装置的往复驱动。依据本发明的技术构思，升降驱动机构也可以采用其他的机械结构实现，例如电机、齿条、齿轮结构，以及电机、皮带轮、导轨结构等等。
109.旋盖快换结构及开关盖机器人实施例
110.如图10所示，本发明实施例还提供一种旋盖快换结构，包括三槽结构50和滑动安装在三槽结构50上的三个夹爪53，其中所述三槽结构50的顶部设有两个夹角为120度的第一滑槽51和与两个第一滑槽分别呈120夹角的第二滑槽52；所述夹爪53对应连接在第一滑槽51和第二滑槽52中，并且呈正三角形向下垂向分布，所述第二滑槽52的长度大于第一滑槽51的长度，并且第二滑槽52穿过所述三槽结构50的几何中心，使连接在第二滑槽52中的夹爪53与第二滑槽52之间形成驱动槽，驱动槽与一字头形状的旋盖器29配合连接，接受旋盖器29的动力带动三槽结构50及其上的夹爪53转动；所述夹爪53的内侧上部设置有凸块57，并且凸块57的高度不高于三槽结构50的上表面，使三槽结构能够与旋盖器紧密配合；在所述第二滑槽52的两侧设置有连接结构56。
111.对应每个滑槽，在所述三槽结构每个滑槽的端部下方设有垂向的定位结构54，在每个定位结构54上设有向外侧凸伸的可调结构55；所述定位结构55向下凸伸的长度小于所述夹爪向下凸伸的长度。
112.所述连接结构56为贯穿于所述三槽结构的螺栓孔。
113.所述第一滑槽、第二滑槽为t形槽。
114.如图9所示，并结合图4、图6，本实施例还提供一种具有三爪结构的气爪27，包括气缸(图中未示出)、转动体25和桶盖夹具28，转动体固定连接在气缸的下部中心，桶盖夹具28有三个，通过气缸驱动，所述转动体的下表面设有一字型的旋盖器29；所述桶盖夹具28呈正三角形分布在所述旋盖器的周围，并且所述旋盖器与气爪中心之间的距离小于桶盖夹具与气爪中心之间的最小距离；所述桶盖夹具的底部设有夹槽。夹槽用于与旋盖快换结构的凸块57连接。
115.所述桶盖夹具与所述旋盖器的底面对齐。
116.所述夹槽的方向为圆周的切向。
117.所述桶盖夹具28设有与所述凸块连接的夹槽，该夹槽如图9所示，能够夹持住所述凸块57，以使气爪27的三爪气缸结构的驱动下，桶盖夹具28能够通过凸块57带动夹爪53沿着滑槽做往复运动。而在不与所述旋盖快换结构连接时，桶盖夹具28自身还能够与桶盖夹具28的一字头的配合下完成对内凹的盖体的夹持和旋盖动作。
118.本实施例中，桶盖夹具28具有三个，分别在三爪气缸结构的气爪27的带动下做往复运动；旋盖器位于气爪的底部中心，并呈一字形状凸伸，从而能够下沉进入到内凹结构盖体中。
119.如图8所示，安装了旋盖快换结构之后的机器人，可以实现对平面盖体的夹持并带动盖体的旋转驱动。
120.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，
本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。