一种可调变距抓手

1.本发明涉及抓取装置，特别涉及一种可调变距抓手。


背景技术：

2.在产品加工的过程中，对产品的变距装箱一直是通过人工来操作的，人工操作不仅效率偏低，而且容易造成危险，尤其是对易燃易爆炸的产品采用全人工的操作装箱方式，使得操作人员的生命安全存在着较大隐患。由于传统的机械手有以下弊端：第一，由于需要旋转，传统的机械手只能抓取单个产品进行旋转固定角度之后再将产品放入箱子中，这样严重影响了生产的效率；第二，如果采用传统的组排抓手，虽然可以提升产品的抓取质量，但是无法实现对运载托盘中产品的间距与装箱内部产品的间距不同时的变换间距的抓取与放置；第三，采用多组机械手同时装箱的方式，虽然可以满足旋转与变距的要求，但是会大幅提升造价成本，还导致控制过程十分复杂繁琐，难以实现产品间距较近的装箱。
3.目前，国内市场上在多产品同步旋转装箱领域还没有高精密的机械抓手成形装备，现阶段的操作方式不能满足多种类型产品装箱自动化和安全性的要求。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明的目的在于提供一种可调变距抓手，以解决现有机械手不能满足多种类型产品装箱自动化和安全性要求的问题。
5.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：本发明提供一种可调变距抓手，包括：接口转换结构，底部沿横向设有横向固定滑轨及与横向固定滑轨滑动配合的多个横向固定滑块；多组自动到位抓取结构，分别与多个横向固定滑块连接；自动调距结构，设置于接口转换结构上且依次与多组自动到位抓取结构连接，自动调距结构用于实现多组自动到位抓取结构的自动调距。
6.所述自动调距结构包括自动调距驱动机构、调距滑轨及调距螺丝连接器，两个调距滑轨平行设置于横向固定滑轨的下方，多组自动到位抓取结构与两个调距滑轨滑动配合，相邻两个自动到位抓取结构之间通过调距螺丝连接器活动连接；自动调距驱动机构设置于所述接口转换结构的顶部，且与位于最外侧的自动到位抓取结构连接，自动调距驱动机构驱动多组自动到位抓取结构依次展开或收缩。
7.所述调距螺丝连接器包括连接器和两个调距螺丝，其中连接器包括连接板及设置于连接板两端的连接耳座ⅰ和连接耳座ⅱ，其中连接耳座ⅰ和连接耳座ⅱ上分别设有光孔和螺纹孔；连接板与所述自动到位抓取结构连接，且相邻两个所述自动到位抓取结构上的连接板安装方向相反，相邻两个连接板的两端相对应的连接耳座ⅰ和连接耳座ⅱ通过两个调距螺丝连接，且连接耳座ⅰ和连接耳座ⅱ之间具有位移量。
8.所述自动调距驱动机构包括四个调距动力气缸，四个调距动力气缸均布在所述接
口转换结构的顶部；四个调距动力气缸从两侧驱动所述自动到位抓取结构横向运动。
9.所述自动到位抓取结构包括自动转向结构、同步转动结构及多组机械手，其中自动转向结构与横向固定滑块连接，自动转向结构的底部通过同步转动结构与多组机械手连接，多组机械手沿纵向依次排列。
10.所述自动转向结构包括纵向滑轨、纵向滑块及调距滑块，其中纵向滑轨沿纵向连接在横向固定滑块的底部，纵向滑轨与两个纵向滑块滑动配合，两个纵向滑块的底部通过两个调距滑块分别与两个平行设置的所述调距滑轨滑动配合。
11.所述同步转动结构包括轴承座ⅰ、中间轴承座、轴承座ⅱ、旋转轴ⅰ、中间旋转轴、旋转轴ⅱ、上齿轮齿条传动结构及下齿轮齿条传动结构，其中旋转轴ⅰ、中间旋转轴、旋转轴ⅱ平行设置，旋转轴ⅰ和旋转轴ⅱ的上端通过轴承分别与轴承座ⅰ和轴承座ⅱ连接，轴承座ⅰ和轴承座ⅱ通过上齿轮齿条传动结构与中间旋转轴的上端连接，中间旋转轴的下端通过轴承与中间轴承座连接，中间轴承座通过下齿轮齿条传动结构与旋转轴ⅰ和旋转轴ⅱ的下端连接；轴承座ⅰ和轴承座ⅱ分别与两个所述调距滑轨上相对应的两个调距滑块连接；当两个所述调距滑轨的纵向间距改变时，通过上齿轮齿条传动结构带动中间旋转轴旋转，通过下齿轮齿条传动结构带动旋转轴ⅰ和旋转轴ⅱ与中间旋转轴同向转动。
12.所述上齿轮齿条传动结构包括转向齿条ⅰ、转向齿轮及转向齿条ⅱ，其中转向齿轮设置于所述中间旋转轴的上端，转向齿条ⅰ和转向齿条ⅱ啮合在转向齿轮的相对两侧，且转向齿条ⅰ和转向齿条ⅱ分别与轴承座ⅰ和轴承座ⅱ连接；所述下齿轮齿条传动结构包括同步齿轮ⅰ、同步齿条ⅰ、同步齿轮ⅱ及同步齿条ⅱ，其中同步齿轮ⅰ和同步齿轮ⅱ分别设置于所述旋转轴ⅰ和所述旋转轴ⅱ的下端，同步齿条ⅰ和同步齿条ⅱ分别设置于所述中间轴承座的相对两侧，且同步齿条ⅰ和同步齿条ⅱ分别与同步齿轮ⅰ和同步齿轮ⅱ啮合。
13.所述的可调变距抓手，还包括转向驱动机构；转向驱动机构包括转向动力气缸、气缸支撑座、纵向固定滑轨及纵向固定滑块，其中纵向固定滑轨沿纵向设置于所述接口转换结构的端部，纵向固定滑轨上滑动连接有两个纵向固定滑块，两个纵向固定滑块分别与两个气缸支撑座连接，转向动力气缸连接在两个气缸支撑座之间，两个所述调距滑轨的端部分别与两个气缸支撑座连接。
14.所述旋转轴ⅰ、中间旋转轴及旋转轴ⅱ的下端分别与三个所述机械手连接；所述机械手包括夹手连接器和机械夹。
15.本发明的优点及有益效果是：本发明解决了产品装箱行业的自动化程度不足的问题，提升了装箱生产的效率；根据产品装箱操作批量大但操作过程一致的需求，对产品的抓取、旋转、调距等环节进行精准控制，保证多产品同时执行装箱操作，提高装箱的效率。
16.本发明通过自动转向结构和同步转动结构对机械夹上的产品进行精确同步旋转，解决了传统机械控制产品旋转效率低的问题。
17.本发明通过机械手对产品进行抓取调距，既满足大批量产品快速装箱的生产要求，又保证生产过程中检测工人远离危险场所。
18.本发明通过成行成组同步旋转抓取，保证产品放入箱里时为线状排列，避免了产品叠放不整齐情况的发生。
附图说明
19.图1为本发明一种可调变距抓手的轴测图；图2为本发明一种可调变距抓手的主视图；图3为图2的侧视图；图4为本发明中调距螺丝连接器的结构示意图；图5为本发明中调距螺丝连接器的连接示意图；图6为本发明中自动到位抓取结构的示意图；图7为本发明中自动转向结构的示意图；图8为本发明中同步转动结构的示意图；图中：1为调距螺丝连接器，101为连接板，102为连接耳座ⅰ，103为光孔，104为连接耳座ⅱ，105为螺纹孔，2为自动到位抓取结构，3为自动转向结构，4为同步转动结构，401为轴承座ⅰ，402为旋转轴ⅰ，403为同步齿轮ⅰ，404为转向齿条ⅰ，405为转向齿轮，406为中间旋转轴，407为转向齿条ⅱ，408为轴承座ⅱ，409为旋转轴ⅱ，410为同步齿轮ⅱ，411为中间轴承座，412为同步齿条ⅰ，413为同步齿条ⅱ，5为接口转换结构，6为横向固定滑轨，7为横向固定滑块，8为调距滑轨，9为调距滑块，10为调距动力气缸，11为调距螺丝，12为夹手连接器，13为机械夹，15为纵向滑轨，16为纵向滑块，17为转向动力气缸，24为接口转换器，25为接口底座，27为气缸支撑座，28为限位板，29为限位销，30为纵向固定滑轨，31为纵向固定滑块。
具体实施方式
20.为了使本发明的技术方案更加清晰，设计优势更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
21.如图1-3所示，本发明提供的一种可调变距抓手，包括自动调距结构、接口转换结构5及多组自动到位抓取结构2，其中接口转换结构5用于与机器人连接；接口转换结构5的底部沿横向设有两个横向固定滑轨6及与各横向固定滑轨6滑动配合的多个横向固定滑块7，多组自动到位抓取结构2分别与多个横向固定滑块7连接。具体地，横向固定滑块7扣在横向固定滑轨6的下方，方便自动到位抓取结构2在调距过程中的滑动稳定。自动调距结构1设置于接口转换结构5上且依次与多组自动到位抓取结构2连接，自动调距结构1用于实现多组自动到位抓取结构2的自动调距。自动到位抓取结构2通过机器人的动作，到达相应的位置后，实现对产品的抓取以及到达放置位后实现对产品的放置。
22.如图1-2所示，本发明的实施例中，接口转换结构5包括接口底座25及设置于接口底座25顶部中间位置的接口转换器24，接口转换器24方便机器人更换不同产品型号的机械抓手，两个横向固定滑轨6设置于接口底座25的底部两侧。自动调距结构1包括自动调距驱动机构、调距滑轨8及调距螺丝连接器，两个调距滑轨8平行设置于横向固定滑轨6的下方，多组自动到位抓取结构2与两个调距滑轨8滑动配合，相邻两个自动到位抓取结构2之间通过调距螺丝连接器活动连接；自动调距驱动机构设置于接口底座25的顶部，且与位于最外侧的自动到位抓取结构2连接，自动调距驱动机构驱动多组自动到位抓取结构2依次展开或收缩。
23.如图1所示，本发明的实施例中，自动调距驱动机构包括四个调距动力气缸10，四个调距动力气缸10均布在接口底座25的顶部；四个调距动力气缸10从两侧驱动自动到位抓
取结构2横向运动，通过调距动力气缸10对自动到位抓取结构2提供调距的动力。
24.本发明的实施例中，调距螺丝连接器1用于对转运间距不同的托盘装载的产品实现自动位置变换。如图4-5所示，调距螺丝连接器包括连接器和两个调距螺丝11，其中连接器包括连接板101及设置于连接板101两端的连接耳座ⅰ102和连接耳座ⅱ104，其中连接耳座ⅰ102和连接耳座ⅱ104上分别设有光孔103和螺纹孔105；连接板101与自动到位抓取结构2连接，且相邻两个自动到位抓取结构2上的连接板101安装方向相反，相邻两个连接板101的两端相对应的连接耳座ⅰ102和连接耳座ⅱ104通过两个调距螺丝11连接，且连接耳座ⅰ102和连接耳座ⅱ104之间具有位移量。也就是说，调距螺丝11穿过连接耳座ⅰ102上的光孔103与连接耳座ⅱ104上的螺纹孔105螺纹连接，连接耳座ⅰ102具有在调距螺丝11上移动的自由度，使得牵动位于最外侧的调距滑块9的时候，可以牵动其它调距滑块9依次向外侧移动，实现调距的功能。只要调距螺丝11在调距螺丝连接器的长短一样，就可以在调距过程中保持所有调距滑块9的均匀分布，同时固定滑块7之间的最大间距，保证了自动调距结构的准确性和安全性。
25.如图2-3所示，本发明的实施例中，自动到位抓取结构2包括自动转向结构3、同步转动结构4及多组机械手，其中自动转向结构3与横向固定滑块7连接，自动转向结构3的底部通过同步转动结构4与多组机械手连接，多组机械手沿纵向依次排列。具体地，机械手包括夹手连接器12和机械夹13，机械夹13通过夹手连接器12与同步转动结构4连接。
26.如图6所示，本发明的实施例中，自动转向结构3包括纵向滑轨15、纵向滑块16及调距滑块9，其中纵向滑轨15沿纵向连接在横向固定滑块7的底部，纵向滑轨15与两个纵向滑块16滑动配合，两个纵向滑块16的底部通过两个调距滑块9分别与两个平行设置的调距滑轨8滑动配合，调距滑块9保证自动到位抓取结构2沿着调距滑轨8平稳移动。优选地，调距螺丝连接器中的连接板101与调距滑块9连接。
27.如图3所示，本发明提供的一种可调变距抓手，还包括转向驱动机构；转向驱动机构包括转向动力气缸17、气缸支撑座27、纵向固定滑轨30及纵向固定滑块31，其中纵向固定滑轨30沿纵向设置于接口底座25底部两端，纵向固定滑轨30上滑动连接有两个纵向固定滑块31，两个纵向固定滑块31分别与两个气缸支撑座27连接，转向动力气缸17连接在两个气缸支撑座27之间，两个调距滑轨8的端部分别与两个气缸支撑座27连接，转向动力气缸17用于调整两个调距滑轨8之间的间距。由转向动力气缸17对调距滑轨8提供纵向移动的动力，使得调距滑轨8带动纵向固定滑块31沿着纵向固定滑轨30方向平稳移动。
28.进一步地，纵向固定滑轨30的两端均设有机械限位结构。具体地，机械限位结构包括限位板28和限位销29，其中限位板28布设于纵向固定滑轨30的端部，且上端与接口底座25连接，限位销29设置于限位板28的下端，用于限制气缸支撑座27的行程。
29.如图7-8所示，本发明的实施例中，同步转动结构4包括轴承座ⅰ401、中间轴承座411、轴承座ⅱ408、旋转轴ⅰ402、中间旋转轴406、旋转轴ⅱ409、上齿轮齿条传动结构及下齿轮齿条传动结构，其中旋转轴ⅰ402、中间旋转轴406、旋转轴ⅱ409平行设置，旋转轴ⅰ402和旋转轴ⅱ409的上端通过轴承分别与轴承座ⅰ401和轴承座ⅱ408连接，轴承座ⅰ401和轴承座ⅱ408通过上齿轮齿条传动结构与中间旋转轴406的上端连接，中间旋转轴406的下端通过轴承与中间轴承座411连接，中间轴承座411通过下齿轮齿条传动结构与旋转轴ⅰ402和旋转轴ⅱ409的下端连接。轴承座ⅰ401和轴承座ⅱ408的顶部分别与两个调距滑轨8上相对应的
两个调距滑块9连接；当两个调距滑轨8带动两个相对应的调距滑块9改变纵向间距时，通过上齿轮齿条传动结构带动中间旋转轴406旋转，通过下齿轮齿条传动结构带动旋转轴ⅰ402和旋转轴ⅱ409与中间旋转轴406同向转动。
30.本发明的实施例中，上齿轮齿条传动结构包括转向齿条ⅰ404、转向齿轮405及转向齿条ⅱ407，其中转向齿轮405设置于中间旋转轴406的上端，转向齿条ⅰ404和转向齿条ⅱ407啮合在转向齿轮405的相对两侧，且转向齿条ⅰ404和转向齿条ⅱ407分别与轴承座ⅰ401和轴承座ⅱ408连接。下齿轮齿条传动结构包括同步齿轮ⅰ403、同步齿条ⅰ412、同步齿轮ⅱ410及同步齿条ⅱ413，其中同步齿轮ⅰ403和同步齿轮ⅱ410分别设置于旋转轴ⅰ402和旋转轴ⅱ409的下端，同步齿条ⅰ412和同步齿条ⅱ413分别设置于中间轴承座411的相对两侧，且同步齿条ⅰ412和同步齿条ⅱ413分别与同步齿轮ⅰ403和同步齿轮ⅱ410啮合。
31.工作时，当两个调距滑轨8沿纵向反向移动时，带动轴承座ⅰ401和轴承座ⅱ408反向运动，进而使相对设置的转向齿条ⅰ404和转向齿条ⅱ407同时作用在转向齿轮405上，拉动转向齿轮405旋转，此时两侧的速度都会作用在转向齿轮405上，形成同一速度，使得位于中间的机械夹12旋转。当旋转轴ⅰ402和旋转轴ⅱ409沿纵向反向移动时，同步齿轮ⅰ403和同步齿轮ⅱ410分别沿同步齿条ⅰ412和同步齿条ⅱ413转动，所以带动旋转轴ⅰ402和旋转轴ⅱ409转动。又因同步齿条ⅰ412和同步齿条ⅱ413相对设置，所以旋转轴ⅰ402和旋转轴ⅱ409的转动方向与中间旋转轴406的转动方向相同。通过同步转动结构4可以保证整体的旋转角度一致，大大提升了多个产品同步旋转的精确度。
32.本发明的实施例中，旋转轴ⅰ402、中间旋转轴406及旋转轴ⅱ409的下端分别与三个机械手连接。机械手中的夹手连接器12的上端与旋转轴ⅰ306、中间旋转轴308或旋转轴ⅱ307连接，夹手连接器12的下端与机械夹13连接，通过夹手连接器12实现与各旋转轴的同步转动；夹手气缸安装在机械夹13的上方，给机械夹13提供夹取产品和松开产品的动力，可以确保机械夹13将产品安全稳妥的运输到指定地点。
33.本发明提供的一种可调变距抓手，将多数量的产品进行两个方向调距以及沿产品轴线旋转一定角度，其工作原理是：本发明的自动调距结构1是整个机械手的核心技术，自动调距结构1用于将机械夹13调整到与托盘运载的产品相适应的间距，以及将取放产品的机械夹13调整到与运输产品的装载箱内格相适应的间距，方便多组机械手同时装箱的操作，解决了传统机械手不可变距的弊端。工作时，通过同排的两个调距动力气缸10提供牵引动力。以每根调距滑轨8上安装十个调距滑块9为例，拉动第一排调距滑块9沿着调距滑轨8向外侧移动，当达到调距螺丝11的限定长度时，第一个调距滑块9在调距动力气缸10的带动下，通过调距螺丝11拉着第二个调距滑块9沿着调距滑轨8的方向移动，其余三个调距滑块9也以相同原理向外侧移动。同时，另外一组两个调距动力气缸10也同步带动另一侧的的五个调距滑块9向另一个外侧移动，当所有调距螺丝11都到达限定长度时，此时机械爪手实现变宽调距功能，通过同排的两个调距动力气缸10提供缩回动力，挤压第一排调距滑块9沿着调距滑轨8向内侧移动，当达到限距螺丝26的限定长度时，第一个调距滑块9在调距动力气缸10的带动下，通过限距螺丝26推着第二个调距滑块9沿着调距滑轨8的方向向内侧移动，剩下三个滑块也以相同原理向内侧移动。同时，另外两个调距动力气缸10也同步带动另一侧的的五个调距滑块9向内侧移动，当所有调距螺丝11都挤压到下一个相邻调距滑块9的挡板上时，抓手就实现了缩减调距
功能。
34.本发明的自动到位抓取结构2是抓手的基础结构，自动到位抓取结构2通过机器人的动作，到达相应的位置后实现对产品的抓取，用于完成对产品的移动，利用机械夹13夹紧产品可以防止产品滑落，避免在移动旋转过程中发生掉落的危险，同时到达放置位后通过松开机械夹13实现对产品的放置。具体地，通过旋转轴（旋转轴ⅰ402、中间旋转轴406或旋转轴ⅱ409）与夹手连接器12连接，当旋转轴开始旋转时，旋转轴带动夹手连接器12进行相同角度的旋转，夹手连接器12带动机械夹13进行旋转，完成夹手对产品的旋转功能。
35.本发明的自动转向结构3是抓手机械旋转的动力基础，自动转向结构3用于对放置角度不同的托盘装载的产品实现自动位置变换，自动转向结构3通过对机械夹13的转动带动产品的转动，使得产品完成旋转，实现了旋转的自动化操作，使得生产线的自动化水平更高。具体地，通过转向动力气缸17推动调距滑轨8沿纵向移动，此时与调距滑块9相连的纵向滑块16获得向外侧的推力，纵向滑块16沿着纵向滑轨15向外侧移动，达到纵向滑轨15外侧限位时，转向动力气缸17推动到位，完成对转向提供动力的功能。动力作用在与旋转轴连接的同步齿轮ⅰ403和同步齿轮ⅱ410上，同步齿轮ⅰ403和同步齿轮ⅱ410分别沿着同步齿条ⅰ412和同步齿条ⅱ413向外侧移动，此时同步齿轮ⅰ403和同步齿轮ⅱ410是旋转着移动，对应连接的旋转轴ⅰ402和旋转轴ⅱ409也随之转动，实现对两侧机械夹13的旋转控制。同时，转向齿条ⅰ404和转向齿条ⅱ407随着转向动力向外移动，拉动转向齿轮405进行旋转，与转向齿轮405连接的中间旋转轴406就随之转动，实现对应的机械夹13的旋转控制，此时就实现了抓手对产品进行自动旋转的功能。
36.本发明的同步转动结构4保证产品旋转的角度相同，可以实现多数量产品之间保持相同的旋转角度，保证系统的同步性和稳定性。当转向动力气缸17带动两个纵向固定滑块31沿着纵向固定滑轨30向两侧移动时，带动转向齿条ⅰ404和转向齿条ⅱ407向外侧移动，且拉动转向齿轮405也转动。同时，通过转向齿轮405的转动也限制转向齿条ⅰ404和转向齿条ⅱ407移动相同的距离，这样，左右两侧的机械夹13转动的角度就会相同，实现同步转动的功能，大大提升了多产品旋转的精确度。
37.本发明的接口转换结构5是提升机械抓手机械价值的关键，通过接口转换器24可以实现与机器人的机械臂进行对接，实现可拆卸功能，同时通过接口底座25连接不同类型产品的抓手，可以将生产线的功能最大化利用，显著提高了生产线的使用价值。
38.本发明提供的一种可调变距抓手，可以通过调节机械的伸展参数实现对多种类型的产品进行可调变间距的旋转装箱，实现了产品装箱的自动化生产，提高了在生产过程中的装箱效率，提升了产品在可调变间距的旋转装箱过程中的安全性，优化了生产的自动化过程，实现危险场所无人化生产，并且保证在高生产效率的同时，使得产品装箱旋转角度的一致性，并能够实现多种产品不同变距、不同角度的装箱需求，提高产品的使用价值。本发明的精确度高、稳定性强、执行效率高，可有效的加快产品的生产效率，保障产品的生产安全。
39.以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。