一种袋类包装搬运码垛机器人手部

1. 一种袋类包装搬运码垛机器人手部，由天板，左、右夹板，手指部分和压袋机构组 成；在所述天板下方的前后部位沿左右方向各设置有一导向杆，左、右夹板可沿所述导向 杆移动；在所述左、右夹板侧下方的手指旋转轴部件上固定安装多个手指，用以抓取和卸 载货物；所述压袋机构由固定在所述天板上的压袋机构驱动部件和与所述驱动部件相连的 压袋板组成；其特征在于：
在所述左、右夹板上分别固定有手指驱动元件，所述手指驱动元件与移动凸轮滑块机 构相连接，所述移动凸轮滑块机构包括移动凸轮滑块、滑块连接件、移动凸轮从动件、移 动凸轮滚子和复位弹簧；所述移动凸轮滑块与滑块连接件相连接，并与安装在夹板上的滑 块导轨组成移动副，安装在夹板上的移动凸轮滑块限位部件对所述移动凸轮滑块水平方向 的运动进行限位，移动凸轮从动件与安装在夹板上的轴套组成移动副，其末端安装有移动 凸轮滚子，复位弹簧保证所述移动凸轮滚子与所述移动凸轮滑块在工作过程中时刻接触而 组成移动凸轮副；所述手指旋转轴部件与安装在夹板上的前端支撑轴承部件和后端支撑轴 承部件相连接组成转动副；所述移动凸轮滑块机构的从动件通过连接杆件与所述手指旋转 轴部件相连接组成一个四杆机构，所述手指驱动元件、所述移动凸轮滑块机构和所述四杆 机构一起组成手指开合机构，控制所述手指的开合，手指闭合时所述移动凸轮滑块机构处 于自锁状态；
所述袋类包装搬运码垛机器人手部还包括一个左右夹板间距离调节装置，由旋向相反 的左、右两个丝杠通过丝杠连接件固连在一起后，再通过轴承组件与所述天板相连接，所 述左、右丝杠分别与固定在所述左、右夹板上的螺母组成丝杠螺母副，固定在所述天板上 的驱动电机通过传动机构带动所述左、右丝杠在所述轴承组件中转动，从而带动所述左、 右夹板朝相反方向移动，实现所述左、右夹板的开合。
2. 根据权利要求1所述的袋类包装搬运码垛机器人手部，其特征在于：所述传动机构 采用同步带传动。
3. 根据权利要求1所述的袋类包装搬运码垛机器人手部，其特征在于：所述传动机构 采用链轮传动。
4. 根据权利要求1、2或3所述的袋类包装搬运码垛机器人手部，其特征在于：所述 压袋机构驱动部件为气缸。
5. 根据权利要求1、2或3所述的袋类包装搬运码垛机器人手部，其特征在于：所述 手指驱动元件为气缸。

技术领域\n本发明涉及一种袋类包装搬运码垛机器人手部，具体的说一种能够实现对袋类包装产 品进行搬运以及码垛等工作的机器人手部，属于机器人领域。\n背景技术\n自20世纪70年代末，日本将机器人技术用于码垛工艺以来，机器人码垛机(也称为 码垛机器人)的研究获得了迅速的发展，柔性、处理速度以及抓取重量不断提高，同时， 机器人码垛机占地面积小，能够同时处理多种物料和码垛多个料垛，越来越受到广大用户 的青睐并迅速占领市场。工业生产中的很多产品，如饲料、化肥等大多采用袋类包装，码 垛机器人采用专用的抓取袋类包装的末端执行器，也就是专用的码垛机器人手部来完成上 述袋类包装完毕后的下流水线、出库等工作。\n瑞典的ABB Robotics、德国的KUKA Roboter、日本的Fuji Yusoki Kogyo、Okura Yusoki 等公司均有相应袋类包装码垛机器人手部出售，它们在结构形式上大同小异，大都包括手 指开合机构和压紧机构。但是，大多数机器人手部的手指开合机构在工作过程中无法自锁， 当竖直方向的压紧力过大时，手指可能会被压开，产生掉包现象，为了解决这个问题，现 在通常采用的方法是使用能够产生较大压紧力的气缸等来驱动手指开合机构，但是这不仅 增大了耗气量，而且增大了机器人手部的重量，从而降低了机器人码垛机的有效工作负载； 另一种解决方案是采用特殊的结构设计，降低对于手指开合机构驱动元器件的性能要求， 例如：申请号为JP2000295822的专利中提出了一种用于箱类包装的机器人手部，其设计思 想也可用于袋类包装，其原理是利用气缸和传动机构控制手指部分沿水平导槽运动而完成 开合动作，但是这种机构使用了水平方向的导槽，占用空间较大。\n同时，为了满足不同大小规格包装袋的搬运码垛任务，扩大应用范围，实际过程中需 要能够尽快尽好的完成搬运码垛机器人手部的调节工作。现有的码垛机器人手部大多采用 改变夹紧装置的安装位置来完成不同大小规格包装袋的搬运码垛任务，改变夹紧装置的安 装位置比较繁琐，并且需要人工完成，自动化程度不高。\n因而，现实中迫切需要寻求一种结构简单紧凑、自身重量轻、能够实现手指开合机构 自锁、能够满足不同大小规格包装袋搬运码垛工作的搬运码垛机器人手部。\n发明内容\n本发明的目的是为了提供一种结构简单紧凑、自身重量轻、能够实现手指开合机构自 锁、并且能够自动调节水平方向夹板距离从而能够满足不同大小规格包装袋搬运码垛工作 的搬运码垛机器人手部。\n本发明的技术方案如下：\n一种袋类包装搬运码垛机器人手部，由天板，左、右夹板，手指部分和压袋机构组成； 在所述天板下方的前后部位沿左右方向各设置有一导向杆，左、右夹板可沿所述导向杆移 动；在所述左、右夹板侧下方的手指旋转轴部件上固定安装多个手指，用以抓取和卸载货 物；所述压袋机构由固定在所述天板上的压袋机构驱动部件和与所述驱动部件相连的压袋 板组成；其特征在于：\n在所述左、右夹板上分别固定有手指驱动元件，所述手指驱动元件与移动凸轮滑块机 构相连接，所述移动凸轮滑块机构包括移动凸轮滑块、滑块连接件、移动凸轮从动件、移 动凸轮滚子和复位弹簧；所述移动凸轮滑块与滑块连接件相连接，并与安装在夹板上的滑 块导轨组成移动副，安装在夹板上的移动凸轮滑块限位部件对所述移动凸轮滑块水平方向 的运动进行限位，移动凸轮从动件与安装在夹板上的轴套组成移动副，其末端安装有移动 凸轮滚子，复位弹簧保证所述移动凸轮滚子与所述移动凸轮滑块在工作过程中时刻接触而 组成移动凸轮副；所述手指旋转轴部件与安装在夹板上的前端支撑轴承部件和后端支撑轴 承部件相连接组成转动副；所述移动凸轮滑块机构的从动件通过连接杆件与所述手指旋转 轴部件相连接组成一个四杆机构，所述手指驱动元件、所述移动凸轮滑块机构和所述四杆 机构一起组成手指开合机构，控制所述手指的开合，手指闭合时所述移动凸轮滑块机构处 于自锁状态；\n所述袋类包装搬运码垛机器人手部还包括一个左右夹板间距离调节装置，由旋向相反 的左、右两个丝杠通过丝杠连接件固连在一起后，再通过轴承组件与所述天板相连接，所 述左、右丝杠分别与固定在所述左、右夹板上的螺母组成丝杠螺母副，固定在所述天板上 的驱动电机通过传动机构带动所述左、右丝杠在所述轴承组件中转动，从而带动所述左、 右夹板朝相反方向移动，实现所述左、右夹板的开合。\n作为本发明的一种实施方式，所述传动机构采用同步带传动。\n作为本发明的另一种实施方式，所述传动机构采用链轮传动。\n在本发明中，所述压袋机构驱动部件为气缸。\n在本发明中，所述手指驱动元件为气缸。\n本发明结构简单紧凑，手指开合机构中移动凸轮滑块机构在工作过程中可以实现自锁， 有效地防止了在机器人搬运过程中产生掉包现象，同时极大地降低了手指开合机构对于驱 动元件的要求，因而可以选择较小的气缸等执行元件，有效降低了机器人手部的重量；另 外，在本发明中，左右夹板之间的距离可以由电机通过传动装置带动丝杠螺母副自动调节， 满足了不同大小规格包装袋的搬运码垛工作需求，自动化程度高。\n附图说明\n图1为本发明的三维结构示意图。\n图2为本发明手指开合机构的三维结构示意图。\n图3为本发明的侧面示意图。\n图4为本发明的正面示意图。\n图5为本发明的左右夹板间距离调节装置的示意图。\n图6为本发明与码垛机器人本体相连接的示意图。\n其中1：天板。2：机器人手部连接板。3L：左夹板。3R：右夹板。4：导向杆连接件。 5：丝杠轴承固定件。6：手指。7F：前端导向杆。7B：后端导向杆。8：导向杆轴套。9： 垫圈。10：端盖。11：压袋板。12：左右夹板间距离调节装置。12L：左端丝杠。12R：右 端丝杠。13L：左端螺母。13R：右端螺母。14L：左端丝杠轴承。14R：右端丝杠轴承。15L： 左端连轴节。15R：右端连轴节。16：同步带轮组件。17：同步带。18：驱动电机组件。19： 压袋气缸。21L：左端手指驱动气缸。21R：右端手指驱动气缸。22：移动凸轮滑块。23： 滑块导轨。24：滑块连接件。25：移动凸轮滚子。26：复位弹簧。27：轴套。28：移动凸 轮从动件。29：第一连接销钉。30：第一连接杆。31：第二连接销钉。32：第二连接杆。 33：手指旋转轴部件。34F：前端支撑轴承部件。34B：后端支撑轴承部件。35：移动凸轮 滑块限位部件。36：加强板。40：机器人本体。41：包装袋。\n具体实施方式\n下面结合附图和最佳实施例对本发明作进一步详细说明。\n如图1所示，一种袋类包装搬运码垛机器人手部，由天板1，左夹板3L、右夹板3R， 手指部分和压袋机构组成；在所述天板1下方的前后部位沿左右方向分别设置前端导向杆 7F和后端导向杆7B，它们分别通过导向杆连接件4固定安装在天板1上，四组导向杆轴套 8和垫圈9分别通过螺钉固定在左夹板3L和右夹板3R上，导向杆轴套8与所述前端导向 杆7F和后端导向杆7B组成移动副，因此，所述左夹板3L和右夹板3R便可向左右方向运 动，在所述前端导向杆7F和后端导向杆7B两端分别安装有端盖10，对所述左夹板3L和 右夹板3R的运动起限位作用；在所述左、右夹板侧下方的手指旋转轴部件33上固定安装 多个手指6，用以抓取和卸载货物。\n所述袋类包装搬运码垛机器人手部包括一个左右夹板间距离调节装置12，它通过丝杠 轴承固定件5安装在所述天板1上。图5中展示的是左右夹板间距离调节装置12的示意图。 左端丝杠12L和右端丝杠12R是旋向相反的两个丝杠，它们分别通过左端连轴节15L和右 端连轴节15R与同步带轮组件16连接在一起，上述组件组成的连接件通过安装在所述丝杠 轴承固定件5上的左端丝杠轴承14L和右端丝杠轴承14R支撑；左端螺母13L和右端螺母 13R分别通过螺钉分别安装在所述左夹板3L和右夹板3R之上，并分别与所述左端丝杠12L 和右端丝杠12R组成旋转移动副；安装在所述天板1上的驱动电机组件18与所述同步带轮 组件16通过同步带17连接。根据上述连接关系，当所述驱动电机组件18带动丝杠转动时， 由于所述左端丝杠12L和右端丝杠12R旋向相反，因而，所述左夹板3L和右夹板3R运动 方向相反。从而实现了左右夹板的夹紧与松开两个动作。当然，所述同步带传动也可采用 齿轮、皮带、链等传动方式来带动所述左端丝杠12L和右端丝杠12R的旋转。由此可见， 由于可以通过电机驱动丝杠螺母副自动调节左右夹板之间的距离，因而可以满足不同大小 规格包装袋的搬运码垛工作需求，自动化程度高。\n所述袋类包装搬运码垛机器人手部还包括固定在所述左、右夹板上的两个手指开合机 构，所述左右两个手指开合机构除安装位置不同之外，其余组成机构均相同。下面将结合 图2和图3介绍右端手指开合机构的结构，右端手指驱动气缸21R(作为右端手指驱动元 件)安装在所述右夹板3R上，移动凸轮滑块22与滑块连接件24相连接，并与安装在所述 右夹板3R上的滑块导轨23组成移动副，安装在所述右夹板3R上的移动凸轮滑块限位部件 35可以对所述移动凸轮滑块22水平方向的运动进行限位；移动凸轮从动件28与安装在所 述右夹板3R上的轴套27组成移动副，其末端安装有移动凸轮滚子25，复位弹簧26可以 保证所述移动凸轮滚子25与所述移动凸轮滑块22在工作过程中时刻接触而组成移动凸轮 副。手指旋转轴部件33与安装在所述右夹板3R上的前端支撑轴承部件34F和后端支撑轴 承部件34B相连接组成转动副，第二连接杆32与所述手指旋转轴部件33相固连，手指6 也固连在手指旋转轴部件33上。所述移动凸轮从动件28依次通过第一连接销钉29、第一 连接杆30和第二连接销钉31与所述第二连接杆32连接而组成四杆机构。所述右端手指驱 动气缸21R、所述移动凸轮滑块机构和所述四杆机构一起组成手指开合机构，控制所述手 指6的开合，手指闭合时所述移动凸轮滑块机构处于自锁状态；同理，安装在左夹板3L上 的左端手指驱动气缸21L可以通过左端手指开合机构控制左夹板上的手指开合。由于采用 了上述结构，机器人手部的手指开合机构在工作过程中自锁，对于驱动元件的要求很低， 降低了机器人手部的重量，同时，当竖直方向的压紧力很大时，手指也不会被压开。在实 际的实施过程中，也可以采用其他的直线移动部件代替气缸作为手指驱动元件。\n实施过程中，为了降低机器人手部的重量，左、右夹板均采用较薄的材料制成，为提 高其强度，在所述左右夹板上垂直设置多个加强板36，这样，在维持左、右夹板较高强度 的基础上降低了机器人手部的质量。\n图4中是本发明的正面示意图。如图4所示，所述压袋机构由固定在所述天板1上的 压袋气缸19(作为压袋机构驱动部件)和与所述压袋气缸19相连的压袋板11组成，在机 器人的搬运码垛过程中，所述压袋机构可以对包装袋进行整型，方便码垛。\n图6是本发明与码垛机器人本体相连接的示意图。机器人手部通过机器人手部连接板2 与机器人本体40相连接，机器人手部抓有包装袋41。\n在实施过程中，为降低制造成本，所述左、右夹板除左端螺母13L和右端螺母13R不 同外，其余部分均相同，这样，所述机器人手部的重心在中心位置附近，在码垛机器人工 作过程中，当手部旋转时，其重心位置基本不动。