一种具有分类拾取功能的机械手

技术领域

本发明属于拾取机械手技术领域，具体是指一种具有分类拾取功能的机械手。

背景技术

拾取机械手是工业机器人的一种，主要具备快速拾取的功能；在堆放的薄片状的零件中拾取零件是常见的拾取工况，这类拾取主要是为了便于包装或者组装前的预定位，因此不仅需要能快速拾取，还需要在拾取的同时具备计数功能。

传统的高速拾取单元只是运动速度较快，一次仅能拾取一组零件，其计数拾取的效率上限已经很难突破，并且想要实现高速拾取，对机械臂的刚性、精度、驱动力都提出了较高的要求。

因此本发明另辟蹊径，通过批量拾取的方式提高计数拾取的效率。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提出了一种具有批量计数拾取功能的、能够在一个工位拾取完成之后自动切换至下一工位的具有分类拾取功能的机械手；为了实现自动切换工位的功能，本发明基于选择远离，创造性地提出了压感式流路控制阀，通过感应内部支撑滚筒的内部气压的方式对压感式流路控制阀的开闭进行自适应控制，当感应到当前工位的每组吸嘴本体都吸附了有且仅有一组拨片本体之后，便会自动控制压感式流路控制阀打开，在没有任何传感器和电子控制装置的情况下，仅仅通过巧妙的机械、气压传动结构，就实现了吸附和换位的工况切换，实现了自适应切换工位的技术目的。

本发明采取的技术方案如下：本发明提出了一种具有分类拾取功能的机械手，包括滚筒式拨片吸嘴机构、固定式内部支撑限位组件、压感式流路控制阀和快速拾取机械臂，所述滚筒式拨片吸嘴机构转动设于固定式内部支撑限位组件上，通过滚筒式拨片吸嘴机构的旋转能够切换不同的拾取工位，从而最大限度地利用一组滚筒的空间，提高单次拾取的数量上限，所述压感式流路控制阀卡合设于固定式内部支撑限位组件中，通过固定式内部支撑限位组件能够对滚筒式拨片吸嘴机构进行滚动支撑和旋转限位，能够保证每次停下时，都存在阵列式吸嘴组件能够和内滚筒通气孔对应、贯通，所述固定式内部支撑限位组件设于快速拾取机械臂上。

进一步地，所述滚筒式拨片吸嘴机构包括旋转式外部滚筒组件和阵列式吸嘴组件，所述旋转式外部滚筒组件转动设于固定式内部支撑限位组件上，所述阵列式吸嘴组件环形均布设于旋转式外部滚筒组件上。

作为优选地，所述旋转式外部滚筒组件包括外部滚筒本体和低惯量叶轮，所述外部滚筒本体转动设于固定式内部支撑限位组件上，所述外部滚筒本体上环形均布设有滚筒圆孔，所述低惯量叶轮卡合设于外部滚筒本体的一端，所述低惯量叶轮上设有驱动扇叶，当空气撞击驱动扇叶时，低惯量叶轮将会带着外部滚筒本体一起旋转，进行拾取工位的切换。

作为本发明的进一步优选，所述阵列式吸嘴组件包括吸嘴接头、吸嘴本体和拨片本体，所述吸嘴接头卡合设于滚筒圆孔中，所述吸嘴本体卡合设于吸嘴接头中，所述吸嘴本体上设有吸嘴扩口部，所述拨片本体通过外界气压贴合在吸嘴扩口部处，吸嘴接头和吸嘴本体呈阵列布置并且环形均布设置，能够充分利用自身空间、提高效率。

进一步地，所述固定式内部支撑限位组件包括内部支撑滚筒、旋转支撑组件和旋转定位组件，所述旋转支撑组件对称设于内部支撑滚筒上，所述旋转式外部滚筒组件卡合设于旋转支撑组件上，所述旋转定位组件位于内部支撑滚筒的另一端；所述内部支撑滚筒的一端设有内滚筒接头，所述内部支撑滚筒的另一端设有内滚筒圆台，所述内部支撑滚筒上阵列设有内滚筒通气孔，所述内滚筒通气孔的孔径、间距和滚筒圆孔的孔径、间距相对应，内滚筒通气孔每次只和一列阵列式吸嘴组件进行贯通，此列阵列式吸嘴组件则是当前时刻具备吸附拾取能力的阵列式吸嘴组件。

作为优选地，所述旋转支撑组件包括轴承安装台和旋转支撑轴承，所述轴承安装台固接于内部支撑滚筒的两侧，所述旋转支撑轴承卡合设于轴承安装台上，所述外部滚筒本体卡合设于旋转支撑轴承上，通过旋转支撑组件的支承，能够降低旋转式外部滚筒组件的旋转阻力、降低工位切换的难度。

作为本发明的进一步优选，所述旋转定位组件包括定位内环和定位外环，所述定位内环卡合设于轴承安装台上，所述定位内环和轴承安装台固接，所述定位内环上环形均布设有内环凸台，所述定位外环卡合设于外部滚筒本体中，所述定位外环上环形均布设有和内环凸台相应的外环凹槽，所述内环凸台和外环凹槽在相互挤压时能够发生弹性形变，通过内环凸台和外环凹槽的相互配合，能够在旋转式外部滚筒组件的转动驱动力消失或者接近消失的时候，将旋转式外部滚筒组件停在一个能使滚筒圆孔和内滚筒通气孔刚好贯通的位置，从而提高下一个拾取工位气流流通的流畅程度。

进一步地，所述压感式流路控制阀包括控制阀座、阀塞限位架和滑动控制组件，所述控制阀座卡合设于内滚筒圆台中，所述控制阀座上设有阀座锥部，所述阀塞限位架卡合设于控制阀座的一端，所述阀塞限位架上设有限位架内孔，所述滑动控制组件卡合滑动设于阀座锥部中。

作为优选地，所述滑动控制组件包括滑动阀塞和拉力弹簧，所述滑动阀塞的轮廓和阀座锥部相对应，所述滑动阀塞上设有阀塞导向部，所述阀塞导向部卡合滑动设于限位架内孔中，所述拉力弹簧设于滑动阀塞和阀塞限位架之间，通过压感式流路控制阀能够感应内部支撑滚筒的内部气压，在识别到当前工位的吸嘴本体已经全部吸附拨片本体之后，将会通过自身的打开趋势旋转式外部滚筒组件旋转、进入下一个工位。

进一步地，所述快速拾取机械臂包括机械臂本体和刚性支撑中空管，所述机械臂本体上设有机械臂连接头，所述刚性支撑中空管卡合设于机械臂连接头中，所述刚性支撑中空管卡合设于内滚筒接头中，所述刚性支撑中空管和内部支撑滚筒固接，刚性支撑中空管不仅能够输送空气，还能够作为刚性构件对滚筒式拨片吸嘴机构和固定式内部支撑限位组件进行支撑。

其中，所述定位内环和定位外环为低摩擦系数的弹性材质。

采用上述结构本发明取得的有益效果如下：

（1）通过滚筒式拨片吸嘴机构的旋转能够切换不同的拾取工位，从而最大限度地利用一组滚筒的空间，提高单次拾取的数量上限；

（2）通过固定式内部支撑限位组件能够对滚筒式拨片吸嘴机构进行滚动支撑和旋转限位，能够保证每次停下时，都存在阵列式吸嘴组件能够和内滚筒通气孔对应、贯通；

（3）当空气撞击驱动扇叶时，低惯量叶轮将会带着外部滚筒本体一起旋转，进行拾取工位的切换；

（4）吸嘴接头和吸嘴本体呈阵列布置并且环形均布设置，能够充分利用自身空间、提高效率；

（5）内滚筒通气孔每次只和一列阵列式吸嘴组件进行贯通，此列阵列式吸嘴组件则是当前时刻具备吸附拾取能力的阵列式吸嘴组件；

（6）通过旋转支撑组件的支承，能够降低旋转式外部滚筒组件的旋转阻力、降低工位切换的难度；

（7）通过内环凸台和外环凹槽的相互配合，能够在旋转式外部滚筒组件的转动驱动力消失或者接近消失的时候，将旋转式外部滚筒组件停在一个能使滚筒圆孔和内滚筒通气孔刚好贯通的位置，从而提高下一个拾取工位气流流通的流畅程度；

（8）通过压感式流路控制阀能够感应内部支撑滚筒的内部气压，在识别到当前工位的吸嘴本体已经全部吸附拨片本体之后，将会通过自身的打开趋势旋转式外部滚筒组件旋转、进入下一个工位；

（9）刚性支撑中空管不仅能够输送空气，还能够作为刚性构件对滚筒式拨片吸嘴机构和固定式内部支撑限位组件进行支撑。

附图说明

图1为本发明提出的一种具有分类拾取功能的机械手的立体图；

图2为本发明提出的一种具有分类拾取功能的机械手的主视图；

图3为本发明提出的一种具有分类拾取功能的机械手的左视图；

图4为本发明提出的一种具有分类拾取功能的机械手的俯视图；

图5为本发明提出的一种具有分类拾取功能的机械手的仰视图；

图6为图2中沿着剖切线A-A的剖视图；

图7为本发明提出的一种具有分类拾取功能的机械手的滚筒式拨片吸嘴机构的结构示意图；

图8为本发明提出的一种具有分类拾取功能的机械手的固定式内部支撑限位组件的结构示意图；

图9为本发明提出的一种具有分类拾取功能的机械手的压感式流路控制阀的结构示意图；

图10为本发明提出的一种具有分类拾取功能的机械手的快速拾取机械臂的结构示意图；

图11为图6中Ⅰ处的局部放大图；

图12为图6中Ⅱ处的局部放大图；

图13为图6中Ⅲ处的局部放大图；

图14为图2中Ⅳ处的局部放大图。

其中，1、滚筒式拨片吸嘴机构，2、固定式内部支撑限位组件，3、压感式流路控制阀，4、快速拾取机械臂，5、旋转式外部滚筒组件，6、阵列式吸嘴组件，7、外部滚筒本体，8、低惯量叶轮，9、吸嘴接头，10、吸嘴本体，11、拨片本体，12、滚筒圆孔，13、驱动扇叶，14、吸嘴扩口部，15、内部支撑滚筒，16、旋转支撑组件，17、旋转定位组件，18、内滚筒接头，19、内滚筒圆台，20、内滚筒通气孔，21、轴承安装台，22、旋转支撑轴承，23、定位内环，24、定位外环，25、内环凸台，26、外环凹槽，27、控制阀座，28、阀塞限位架，29、滑动控制组件，30、阀座锥部，31、限位架内孔，32、滑动阀塞，33、拉力弹簧，34、阀塞导向部，35、机械臂本体，36、刚性支撑中空管，37、机械臂连接头。

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

具体实施方式

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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系为基于附图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。

如图1~图14所示，本发明提出了一种具有分类拾取功能的机械手，包括滚筒式拨片吸嘴机构1、固定式内部支撑限位组件2、压感式流路控制阀3和快速拾取机械臂4，滚筒式拨片吸嘴机构1转动设于固定式内部支撑限位组件2上，通过滚筒式拨片吸嘴机构1的旋转能够切换不同的拾取工位，从而最大限度地利用一组滚筒的空间，提高单次拾取的数量上限，压感式流路控制阀3卡合设于固定式内部支撑限位组件2中，通过固定式内部支撑限位组件2能够对滚筒式拨片吸嘴机构1进行滚动支撑和旋转限位，能够保证每次停下时，都存在阵列式吸嘴组件6能够和内滚筒通气孔20对应、贯通，固定式内部支撑限位组件2设于快速拾取机械臂4上。

快速拾取机械臂4包括机械臂本体35和刚性支撑中空管36，机械臂本体35上设有机械臂连接头37，刚性支撑中空管36卡合设于机械臂连接头37中，刚性支撑中空管36卡合设于内滚筒接头18中，刚性支撑中空管36和内部支撑滚筒15固接，刚性支撑中空管36不仅能够输送空气，还能够作为刚性构件对滚筒式拨片吸嘴机构1和固定式内部支撑限位组件2进行支撑。

固定式内部支撑限位组件2包括内部支撑滚筒15、旋转支撑组件16和旋转定位组件17，旋转支撑组件16对称设于内部支撑滚筒15上，旋转式外部滚筒组件5卡合设于旋转支撑组件16上，旋转定位组件17位于内部支撑滚筒15的另一端；内部支撑滚筒15的一端设有内滚筒接头18，内部支撑滚筒15的另一端设有内滚筒圆台19，内部支撑滚筒15上阵列设有内滚筒通气孔20，内滚筒通气孔20的孔径、间距和滚筒圆孔12的孔径、间距相对应，内滚筒通气孔20每次只和一列阵列式吸嘴组件6进行贯通，此列阵列式吸嘴组件6则是当前时刻具备吸附拾取能力的阵列式吸嘴组件6；旋转支撑组件16包括轴承安装台21和旋转支撑轴承22，轴承安装台21固接于内部支撑滚筒15的两侧，旋转支撑轴承22卡合设于轴承安装台21上，外部滚筒本体7卡合设于旋转支撑轴承22上，通过旋转支撑组件16的支承，能够降低旋转式外部滚筒组件5的旋转阻力、降低工位切换的难度；旋转定位组件17包括定位内环23和定位外环24，定位内环23卡合设于轴承安装台21上，定位内环23和轴承安装台21固接，定位内环23上环形均布设有内环凸台25，定位外环24卡合设于外部滚筒本体7中，定位外环24上环形均布设有和内环凸台25相应的外环凹槽26，内环凸台25和外环凹槽26在相互挤压时能够发生弹性形变，通过内环凸台25和外环凹槽26的相互配合，能够在旋转式外部滚筒组件5的转动驱动力消失或者接近消失的时候，将旋转式外部滚筒组件5停在一个能使滚筒圆孔12和内滚筒通气孔20刚好贯通的位置，从而提高下一个拾取工位气流流通的流畅程度。

滚筒式拨片吸嘴机构1包括旋转式外部滚筒组件5和阵列式吸嘴组件6，旋转式外部滚筒组件5转动设于固定式内部支撑限位组件2上，阵列式吸嘴组件6环形均布设于旋转式外部滚筒组件5上；旋转式外部滚筒组件5包括外部滚筒本体7和低惯量叶轮8，外部滚筒本体7转动设于固定式内部支撑限位组件2上，外部滚筒本体7上环形均布设有滚筒圆孔12，低惯量叶轮8卡合设于外部滚筒本体7的一端，低惯量叶轮8上设有驱动扇叶13，当空气撞击驱动扇叶13时，低惯量叶轮8将会带着外部滚筒本体7一起旋转，进行拾取工位的切换；阵列式吸嘴组件6包括吸嘴接头9、吸嘴本体10和拨片本体11，吸嘴接头9卡合设于滚筒圆孔12中，吸嘴本体10卡合设于吸嘴接头9中，吸嘴本体10上设有吸嘴扩口部14，拨片本体11通过外界气压贴合在吸嘴扩口部14处，吸嘴接头9和吸嘴本体10呈阵列布置并且环形均布设置，能够充分利用自身空间、提高效率。

压感式流路控制阀3包括控制阀座27、阀塞限位架28和滑动控制组件29，控制阀座27卡合设于内滚筒圆台19中，控制阀座27上设有阀座锥部30，阀塞限位架28卡合设于控制阀座27的一端，阀塞限位架28上设有限位架内孔31，滑动控制组件29卡合滑动设于阀座锥部30中；滑动控制组件29包括滑动阀塞32和拉力弹簧33，滑动阀塞32的轮廓和阀座锥部30相对应，滑动阀塞32上设有阀塞导向部34，阀塞导向部34卡合滑动设于限位架内孔31中，拉力弹簧33设于滑动阀塞32和阀塞限位架28之间，通过压感式流路控制阀3能够感应内部支撑滚筒15的内部气压，在识别到当前工位的吸嘴本体10已经全部吸附拨片本体11之后，将会通过自身的打开趋势旋转式外部滚筒组件5旋转、进入下一个工位。

定位内环23和定位外环24为低摩擦系数的弹性材质。

具体使用时，首先用户需要通过机械臂本体35和刚性支撑中空管36的运动，将滚筒式拨片吸嘴机构1运送至指定位置，然后通过和刚性支撑中空管36连接的外接气泵抽取空气，对薄片物料进行计件拾取；

空气从外界通过吸嘴接头9和吸嘴本体10流入滚筒圆孔12，然后通过内滚筒通气孔20进入内部支撑滚筒15中，当吸嘴本体10的吸嘴扩口部14处吸附有且仅有一个拨片本体11的时候，拨片本体11能够将吸嘴扩口部14完全封堵、阻挡空气从阵列式吸嘴组件6流通；

当一列吸嘴本体10全部吸附了一组拨片本体11之后，外界空气无法进入，但外接气泵依然在抽取空气，此时内部支撑滚筒15内部的气压将会降低，当外部气压对滑动阀塞32的压力能够克服拉力弹簧33的拉力之后，滑动阀塞32便会朝向内部支撑滚筒15中滑动；

此时空气是从控制阀座27中（而非内滚筒通气孔20中）进入内部支撑滚筒15的内部的，在外界气流撞击驱动扇叶13时，低惯量叶轮8会带着外部滚筒本体7一起旋转；

旋转式外部滚筒组件5在旋转的时候，内环凸台25和外环凹槽26之间存在弹性变形和相对滑动，当下一列滚筒圆孔12和内滚筒通气孔20对应后，内部支撑滚筒15重新和外界贯通，此时拉力弹簧33带着滑动阀塞32回弹，旋转式外部滚筒组件5也在旋转定位组件17的限位下刚好停在滚筒圆孔12和内滚筒通气孔20对齐的位置；

当滚筒圆孔12和内滚筒通气孔20错开之后，吸嘴接头9和吸嘴本体10中形成了一个封闭空间，因此拨片本体11会在负压的作用下维持吸附状态；

只有当同列的每个吸嘴本体10上都吸附了一组拨片本体11，旋转式外部滚筒组件5才会旋转至下一工位，而吸嘴本体10的数量是固定的，因此本装置能在拾取的同时完成计数。

以上便是本发明整体的工作流程，下次使用时重复此步骤即可。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。