一种分拣夹具、分拣机器人及分拣方法与流程

1.本发明涉及辣条生产设备技术领域，尤其是涉及一种分拣夹具、分拣机器人及分拣方法。


背景技术：

2.对于辣条包装环节，按照4根一组的包装要求，目前大多采用人工整理分拣然后手工旋转90度后间隔成堆放入枕包机的拨叉料槽的形式，占用了大量的人力和成本费用，且受产能和包装机输出速度的影响，人工劳动强度极高。目前对于此包装环节，没有完全对口的设备能很好的匹配上。
3.现有的解决方式，是人工先将辣条码好备用。包装作业时，人工按照4根一组的要求快速将辣条转向放于枕包机的拨叉料槽中，按照固定的拨叉间隔，重复作业。
4.现有市面上的夹具没有完全匹配此环节需求的，现有夹具大多是多抓x单向变距或者多抓xy双向变距，无法实现此环节的自动化分拣需求。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种分拣夹具、分拣机器人及分拣方法，以解决现有技术中存在的人工分拣劳动强度高、效率低的技术问题。
6.为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
7.本发明提供的一种分拣夹具，悬吊在分拣机器人末端，包括
8.顶板，用于与分拣机器人连接；
9.固定夹件机构，设置在所述顶板上，用以夹持辣条；
10.活动夹件机构，对称设置在所述固定夹件机构两侧，用以夹持辣条；
11.换向机构，与所述活动夹件机构传动连接，能带动所述活动夹件机构移动，以在与所述固定夹件机构呈纵直线排列和横直线排列位置之间进行切换。
12.作为本发明的进一步改进，所述顶板为z形结构，顶部中间设置有连接环，用于与分拣机器人连接；所述固定夹件机构设置在所述顶板底部中心；所述活动夹件机构数量为偶数个，分成两组设置在所述固定夹件机构两侧；当所述固定夹件机构和所述活动夹件机构沿所述底板宽度方向排布呈纵直线排列时，相互之间保持最小间距贴合在一起；当所述固定夹件机构和所述活动夹件机构沿所述底板长度方向排布呈横直线排列时，相互之间间隔设置。
13.作为本发明的进一步改进，所述换向机构包括转轴、旋转限位板、导槽，所述转轴转动设置在所述顶板中心，并位于所述连接环中心位置；所述所述导槽为l形沿所述底板长度方向开设，数量为偶数个，分成两组对称设置在所述转轴两侧，且两组所述导槽的折弯方向均为顺时针折弯；所述旋转限位板放置在所述顶板上方且与所述转轴固定连接，所述旋转限位板两侧对称开设有滑槽；所述活动夹件机构顶部依次卡设在所述导槽和所述滑槽内，当所述旋转限位板转动时，能带动所述活动夹件机构沿所述导槽移动。
14.作为本发明的进一步改进，所述固定夹件机构和所述活动夹件机构均包括气缸、压板、第一夹爪和第二夹爪，所述气缸和所述压板均悬吊在所述底板上，所述第一夹爪设置在所述压板一端；所述第二夹爪位于所述压板另一端，且与所述气缸传动连接。
15.作为本发明的进一步改进，所述第一夹爪数量为两个，间隔设置；所述第二夹爪数量为两个，间隔设置；相邻的两个所述活动夹件机构或者是，相邻的所述固定夹件机构和所述活动夹件机构上的所述第一夹爪和所述第二夹爪错位设置。
16.作为本发明的进一步改进，所述活动夹件机构还包括用于悬吊所述气缸和所述压板的撑架，所述撑架顶部设置有连接柱、所述连接柱顶部设置有限位座，所述限位座顶部设置有导柱；所述连接柱宽度与所述导槽宽度相适配；所述限位座规格大于所述导槽规格；所述导柱规格与所述滑槽规格相适配。
17.作为本发明的进一步改进，所述连接柱为方形柱；所述限位座为圆柱形；所述导柱为圆柱形。
18.作为本发明的进一步改进，所有的所述导槽始端与所述转轴中心纵轴线处于同一直线上；所有的导槽尾端与所述转轴中心横轴线处于同一直线上。
19.作为本发明的进一步改进，所述导槽宽度大于所述滑槽宽度。
20.本发明提供的一种分拣机器人，包括所述分拣夹具。
21.本发明提供的一种分拣方法，基于所述分拣机器人，包括如下步骤：
22.步骤s1、对待分拣包装的辣条在抓取工位进行整理排列，按照最小间距尺寸整理成等间距排列输送形式；
23.步骤s2、通过分拣机器人跟随抓取定点放置的形式进行自动分拣，分拣后的辣条被放入到放置位，放置位要求按照4根一组的形式置于枕包机拨叉槽内，每次分拣机器人分拣20根辣条；
24.步骤s2中，分拣机器人进行抓取时，固定夹件机构和活动夹件机构中的气缸张开正好使第一夹爪和第二夹爪分布在20根等间距的辣条上，然后气缸收缩，自动将20根辣条分成五组，每组4根成抱紧状态；
25.步骤s2中，分拣机器人进行放置时，分拣机器人旋转转轴，转轴带动旋转限位板转动，旋转限位板驱动四组活动夹件机构在顶板的导槽内按照路径移动，当转轴旋转90度时，四个活动夹件机构由之前的纵向直线排列位置移动到放置所需的横向直线排列位置，打开气缸，将五组辣条统一放置于五组拨叉内；
26.步骤s2中，分拣机器人放置完成后，转轴进行逆时针旋转，同时气缸收缩，恢复到抓取前的状态，如此反复循环，实现辣条纵向排列转换为横向排列，同时伴随有相邻两组辣条间的间距尺寸变化，完成辣条的包装作业需求。
27.本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
28.本发明提供的分拣夹具，能够实现辣条纵向排列转换为横向排列，同时伴随有相邻两组间的间距尺寸变化，完成辣条的包装作业需求，还具有制作成本和维护成本更低的特点；整体结构实现整个动作非常直接，工作效率高。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1是本发明分拣夹具的立体结构示意图；
31.图2是本发明分拣夹具从底部看过去的立体结构示意图；
32.图3是本发明分拣夹具的仰视图；
33.图4是本发明分拣夹具的爆炸图；
34.图5是本发明分拣夹具中一个活动夹件机构去掉连接柱后的主视图；
35.图6是本发明分拣夹具安装定位柱的主视图；
36.图7是本发明分拣夹具未安装定位柱的主视图；
37.图8是本发明分拣夹具从另一侧看过去的立体结构示意图；
38.图9是本发明分拣夹具中固定夹件机构和活动夹件机构纵直线排列时的结构示意图；
39.图10是本发明分拣夹具中固定夹件机构和活动夹件机构的爆炸图；
40.图11是本发明分拣夹具中固定夹件机构和活动夹件机构从另一视角看过去的爆炸图；
41.图12是本发明分拣夹具使用时的运动路线图。
42.图中1、顶板；2、固定夹件机构；3、活动夹件机构；31、气缸；32、压板；33、第一夹爪；34、第二夹爪；35、撑架；36、连接柱；37、限位座；38、导柱；4、换向机构；41、转轴；42、旋转限位板；421、滑槽；43、导槽；5、连接环。
具体实施方式
43.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
44.由于辣条表面带有食用油和辣椒面，常规真空吸附搬运的形式无法满足长期稳定有效的使用，只能考虑夹紧的形式进行分拣搬运。如图1和图2所示，所以本发明提供了一种分拣夹具，悬吊在分拣机器人末端，包括
45.顶板1，用于与分拣机器人连接；
46.固定夹件机构2，设置在顶板1上，用以夹持辣条；
47.活动夹件机构3，对称设置在固定夹件机构2两侧，用以夹持辣条；
48.换向机构4，与活动夹件机构3传动连接，能带动活动夹件机构3移动，以在与固定夹件机构2呈纵直线排列和横直线排列位置之间进行切换。
49.也就是说，换向机构4启动时，能够带动活动夹件机构3移动，使活动夹件机构3移动到与固定夹件机构呈纵直线排列，或者是移动到与固定夹件机构2呈横直线排列，换句话说就是夹件机构的纵向转横向。
50.本发明提供的分拣夹具，能够实现辣条纵向排列转换为横向排列，同时伴随有相邻两组间的间距尺寸变化，完成辣条的包装作业需求，还具有制作成本和维护成本更低的
特点；整体结构实现整个动作非常直接，工作效率高。
51.如图3和图4所示，作为本发明的一种可选实施方式，顶板1为z形结构，两端自由臂分别位于中间基础部分的两侧，顶板1顶部中间设置有连接环5，用于与分拣机器人连接，具体的连接环5为圆环形结构，底部相对设置两根连杆，连杆连接在顶板1上；固定夹件机构2设置在顶板1底部中心，具体的，位于对应于连接环5底部的顶板1上；如图4、图6和图7所示，顶板1上中心位置还设置有贯穿孔，该贯穿孔内可拆卸安装有用于分拣机器人标定零点用的定位柱，标定完零点后定位柱可以从顶板1上直接拧下来。进一步需要说明的是，该用于标定的贯穿孔也位于固定夹件机构2的中心位置，定位柱会穿过固定夹件机构2延伸到外侧以便于标定动作的顺利完成。活动夹件机构4数量为偶数个，分成两组设置在固定夹件机构2两侧；当固定夹件机构2和活动夹件机构3沿底板1宽度方向排布也就是呈纵直线排列时，相互之间保持最小间距贴合在一起，便于对等间距排列的辣条进行同时分多组抓取；当固定夹件机构2和活动夹件机构3沿底板1长度方向排布也就是呈横直线排列时，相互之间间隔设置，由此可形成多组分隔的辣条，从而满足放置位所需的间隔放置需求。
52.进一步的，换向机构4包括转轴41、旋转限位板42、导槽43，转轴41转动设置在顶板1中心，并位于连接环5中心位置，转轴41顶部与分拣机器人的旋转轴连接，从而可在分拣机器人带动下转动；导槽43为l形沿底板1长度方向开设，数量为偶数个，分成两组对称设置在转轴41两侧，且两组导槽43的折弯方向均为顺时针折弯；旋转限位板42放置在顶板1上方且与转轴41固定连接，旋转限位板42两侧对称开设有滑槽421；活动夹件机构3顶部依次卡设在导槽43和滑槽421内，当旋转限位板42转动时，能带动活动夹件机构3沿导槽43移动，考虑到导槽43具有拐角，为了便于活动夹件机构3的顺利通过，在实际操作时，当活动夹件机构3快到拐角处时，会降低移动速度以保证顺利通过拐角处而不被卡死或冲撞。
53.如图5、图8、图9和图10所示，作为本发明的一种可选实施方式，固定夹件机构2和活动夹件机构3均包括气缸31、压板32、第一夹爪33和第二夹爪34，气缸31和压板32均悬吊在底板1上，第一夹爪33设置在压板32一端；第二夹爪34位于压板32另一端，且与气缸31传动连接，通过第一夹爪33、压板32和第二夹爪34形成一个u形抓件槽，利用气缸31带动第二夹爪34的移动，从而实现抓件槽的扩大和缩小，实现辣条的抓取和放下动作。
54.如图10和图11所示，进一步的，第一夹爪33数量为两个，间隔设置；第二夹爪34数量为两个，间隔设置；相邻的两个活动夹件机构3或者是，相邻的固定夹件机构2和活动夹件机构3上的第一夹爪33和第二夹爪34错位设置。具体的，如图10中所示，每组中的两个活动夹件机构3中设置第二夹爪34的固定板结构正好相反，一个正l，一个反l，由此可使得相邻的两个夹件机构中的第一夹爪33和第二夹爪34能够错开不会发生干涉；如图11所示，是从夹件机构另一侧看过的示意图，在该侧可以看到第一夹爪33，通过该图看也可以看出，位于同组的两个活动夹件机构3中的第一夹爪33也是错位设置的，而且固定夹件机构2中的第一夹爪33和第二夹爪34位置需要和与其相邻的活动夹件机构3中的第一夹爪33和第二夹爪34错位设置。
55.如图4、图10和图11所示，具体的，活动夹件机构3还包括用于悬吊气缸31和压板32的撑架35，撑架35顶部设置有连接柱36、连接柱36顶部设置有限位座37，限位座37顶部设置有导柱38；连接柱36宽度与导槽43宽度相适配；限位座37规格大于导槽43规格；导柱38规格与滑槽421规格相适配。
56.进一步的，连接柱36为方形柱；限位座37为圆柱形；导柱38为圆柱形。通过以上结构设置，使得活动夹件机构3在移动时不会发生转动，能够保持辣条方向。
57.所有的导槽43始端与转轴41中心纵轴线处于同一直线上；所有的导槽43尾端与转轴41中心横轴线处于同一直线上。
58.导槽43宽度大于滑槽421宽度。
59.本发明提供的一种分拣机器人，包括上述的分拣夹具。
60.实施例1：
61.在本实施例中，提供了一种具有分拣夹具的分拣机器人，分拣机器人为并联机器人，以跟随抓取和定点放置的方式布置在抓取工位和放置位之间；辣条首先通过理料设备或者人工等其他方式，按照最小间距尺寸整理成等间距排列输送的形式。
62.在本实施例中，分拣夹具包括一块顶板1，顶板1上安装一套固定夹件机构2和四套活动夹件机构3，也就是共计五套夹件机构，五套夹件机构均是通过气缸驱动，用于对整理定位后的四根辣条进行归拢收缩夹紧，达到放置时需要的单组状态。
63.五组夹紧机构中的四套为活动夹件机构3，其通过撑架35和连接柱36约束在顶板1上，并利用限位座37进行限位，防止活动夹件机构3在自身重力作用下脱离顶板1，并利用限位座37顶部的导柱38与旋转限位板42活动连接，工作时，四组活动夹件机构3分别为a、b、d、e，四组夹件机构是可以在顶板1上的导槽43滑动的，固定夹件机构2也就是c组在整个分拣搬运过程中，除了自身的收缩气缸31动作外，自身的位置状态保持不变。a、b、d、e四组机构在顶板1上各自的导槽43就是在图12中所示的行走路径内行走。顶板1和连接环5固定在一起，连接环5直接固定在并联机器人末端的动平台上。并联机器人动作时，可以通过连接环5带动整个分拣夹具实现xyz三个方向的移动。
64.分拣夹具上还包括布置在顶板1顶部的旋转限位板42，旋转限位板42和中间转轴41连接在一起。而中间转轴41和并联机器人末端四轴中间旋转轴连接固定在一起。这样并联机器人的中间旋转旋转轴可以通过中间转轴41、旋转限位板42驱动a、b、d、e四组夹件机构在旋转限位板42的滑槽421内按照路径移动。这样，当并联机器人的中间旋转旋转轴按照图1中所示位置，顺时针方向旋转90
°
，就可以让a、b、d、e四组夹件机构按照既定的路径移动至我们放置时所需的状态。打开气缸31即可将五组辣条，统一放置于五组拨叉内。
65.放置完成后，并联机器人的中间旋转旋转轴逆时针90
°
，同时气缸收缩，恢复到抓取前的状态。如此循环，即可通过该夹具实现纵向排列转换为横向排列，同时伴随有相邻两组间的间距尺寸变化，完成辣条的包装作业需求。
66.本发明提供的一种分拣方法，基于分拣机器人，包括如下步骤：
67.步骤s1、对待分拣包装的辣条在抓取工位进行整理排列，按照最小间距尺寸整理成等间距排列输送形式；
68.步骤s2、通过分拣机器人跟随抓取定点放置的形式进行自动分拣，分拣后的辣条被放入到放置位，放置位要求按照4根一组的形式置于枕包机拨叉槽内，每次分拣机器人分拣20根辣条；每次机器人分拣20根，每分钟分拣22-25次，即可达到后端包装机的450-500根/min包装速度要求；
69.步骤s2中，分拣机器人进行抓取时，固定夹件机构和活动夹件机构中的气缸张开正好使第一夹爪和第二夹爪分布在20根等间距的辣条上，然后气缸收缩，自动将20根辣条
分成五组，每组4根成抱紧状态；
70.步骤s2中，分拣机器人进行放置时，分拣机器人旋转转轴，转轴带动旋转限位板转动，旋转限位板驱动四组活动夹件机构在顶板的导槽内按照路径移动，当转轴旋转90度时，四个活动夹件机构由之前的纵向直线排列位置移动到放置所需的横向直线排列位置，打开气缸，将五组辣条统一放置于五组拨叉内；
71.步骤s2中，分拣机器人放置完成后，转轴进行逆时针旋转，同时气缸收缩，恢复到抓取前的状态，如此反复循环，实现辣条纵向排列转换为横向排列，同时伴随有相邻两组辣条间的间距尺寸变化，完成辣条的包装作业需求。
72.抓取时的状态即为a、b、c、d、e组的状态，最终放置时需要调整变化为a
′
、b
′
、c
′
、d
′
、e
′
组的状态。整个过程的变化，包含了纵向排列转换为横向排列，同时伴随有相邻两组间的间距尺寸变化。图中绿色部分即为每个分组在变化过程中行走的路径。
73.这里首先需要说明的是，“向内”是朝向容置空间中央的方向，“向外”是远离容置空间中央的方向。
74.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
75.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
76.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
77.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
78.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
79.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。