一种物料盘抓取装置的制作方法
1.本发明涉及烟草行业中带状物料加工成型设备技术领域，具体属于一种物料盘抓取装置。
背景技术：
2.在带状物料加工过程中，需要使用卡爪装置抓取对应的盘状物料，并进一步通过机械臂装置将物料提升至机器的顶部实现物料的供给，现有技术中常用的抓取装置相对机架安装，抓取部分呈圆形，抓取物料时移动至物料外侧通过向内收紧实现对物料的固定和抓取操作，整体定位效率较低，在抓取物料时普遍需要人工操作将堆垛的物料放置在指定位置，通过人工操作的方式完成对物料的物理定位，以方便卡爪后续的抓取操作，整体效率相对低下，现有生产线中带状物料的加工设备工作自动化程度较高，导致现有抓取装置无法满足现有生产线高效生产的需求。
技术实现要素：
3.本发明提出一种在使用中定位更加精准使用更加灵活的物料盘抓取装置，用于提高抓取装置对物料的抓取效率，进而提高抓取装置在高效生产线中的适配性。
4.本发明的技术方案是这样实现的：一种物料盘抓取装置，包括用于安装在摆臂末端的卡爪机构和与卡爪机构配合的定位机构，所述卡爪机构包括安装在摆臂内腔的中心并与摆臂形成回转副的回转套和铰接在摆臂上的气缸，气缸的输出端与回转套铰接，回转套通过连接组件连接有至少两个卡爪，形成回转套通过连接组件带动各卡爪以圆弧的轨迹沿回转套径向移动的结构；所述定位机构包括设于回转套内侧的激光传感器和开关组件，所述开关组件包括感应开关和与摆臂形成移动副的连接盘，连接盘用于在受外力压缩时触发感应开关并改变气缸的工作状态。
5.相较于现有技术本方案的有益效果为：（1）提高了抓取装置抓取物料的灵活度，在盘垛物料完成接料口，摆臂带动卡爪机构移动至盘料的上方，定位机构中的激光传感器向下打光，并获取距离信息，通过内置程序设定的参数计算当前盘料的数量，在摆臂下降到指定高度后，摆臂小幅度旋转，激光传感器的激光点在盘面上移动，获取物料盘上外圆三个点，进而确定盘料的圆心点位置，并调整回转套的轴线与盘料的圆心位置对应，即可实现对盘料位置的精准定位，之后驱动悬臂下降至连接盘触碰到盘纸触发感应开关，进而驱动各卡爪以圆弧轨迹向外伸出撑紧盘料的内圈，实现对物料的抓取，并根据数量信息执行对应次数的抓取操作，同垛物料无需进行重复定位，相较于现有的卡爪装置，本方案提供的抓取装置可以快速准确的获取盘料的圆心位置信息完成对盘料位置的定位，并根据驱动卡爪机构的卡爪伸出撑紧盘料内圈实现对盘料的抓取，提高了物料抓取操作执行的标准化和工作效率。
6.（2）实现了抓取装置与高效生产线的适配性，现有技术中的卡爪装置通过一系列
复杂连接传动结构，驱动卡爪做直线或圆弧运动，因其定位精准度较低，抓取过程中需要确保卡爪的伸出抓取范围远大于盘料的大小，并在抓取时逐渐缩小范围至卡爪夹取盘料外端面，现有卡爪装置对物料摆放的要求较高，需要物料之间预留足够的抓取空间，本方案相对与现有技术减少了抓取装置及物料在生产线上的空间占用，抓取过程中对物料的摆放要求较低，更加使用于现有的高效生产线。
7.（3）实现对物料的稳定抓取，烟草加工涉及的物料为盘纸，现有机械臂在抓取物料时从物料外部收缩至与物料贴合，机械臂的抓取力不便根据物料的抓取状态进行控制，若抓取力较小容易导致物料的滑落，若抓取力较大会导致物料受过度挤压变形，本方案采取的撑紧内圆的抓取方式，在抓取物料时保证物料均衡受力，实现物料的稳定抓取操作。
8.在上述方案的基础上，进一步改进如下，所述连接组件包括连杆和偏心轴，连杆的一端通过销子与回转套铰接，连杆的另一端与偏心轴的上端偏心铰接，偏心轴的下端部与卡爪的偏心孔键连接。
9.相较于现有技术本方案的有益效果为：便于驱动卡爪以圆弧的轨迹沿回转套的径向移动，在物料抓取过程中感应开关通过控制气缸的通气量，实现卡爪贴合盘料内壁撑紧抓取盘料或在盘料内收起放下盘料的操作。
10.在上述方案的基础上，进一步改进如下，所述偏心轴周侧对应的上、下端部分别设置有轴承，两个轴承之间设置有定距环，卡爪的上端部与下侧轴承的底端抵接。
11.在上述方案的基础上，进一步改进如下，偏心轴底部向下固定有与偏心轴同轴的下伸出轴，卡爪底部通过螺钉与下伸出轴的底端螺纹连接，螺钉与卡爪之间设有垫片。
12.相较于现有技术本方案的有益效果为：提升抓取装置抓取物料的稳定性，偏心轴周侧设置两个轴承作为支撑，两个轴承之间固定有定距环，轴承被限制安装在摆臂上，因此整个偏心轴的轴向方向自由度被完全限制，当连杆拉动偏心轴转动时，偏心嵌套的卡爪会以圆弧轨迹向外运动，最终实现物料的抓取。
13.在上述方案的基础上，进一步改进如下，摆臂末端一一对应各所述销子设置有挂钩，挂钩与销子之间连接有弹簧。
14.相较于现有技术本方案的有益效果为：（1）提高了抓取装置对盘料取放控制的便利性，向气缸内通气时气缸的输出端驱动回转套转动，并带动卡爪向内收缩，待接收到抓取信号，气缸切断电源，在弹簧的拉力作用下，逆向恢复之前的动作，卡爪向外运动撑紧物料盘，实现对物料的抓取，实际操作中气缸的关闭和通气即对应盘料抓取的两种状态，极大方便了物料抓取的控制操作。
15.（2）提高了抓取过程中对物料的保护，抓取装置撑紧内圆时仅靠弹簧的弹力作用，对抓取装置撑紧物料内圆的作用力进行了限制，避免出现使用气缸撑紧物料时，出现气缸掉气对物料或设备造成破坏。
16.在上述方案的基础上，进一步改进如下，所述连接盘与所述回转套同轴设置，所述开关组件还包括连接轴和压簧，所述连接轴底端与连接轴固定，所述连接轴上端部相对摆臂设置可伸缩的连接结构，所述压簧套接在连接轴位于连接盘和摆臂之间的部分。
17.相较于现有技术本方案的有益效果为：提高物料抓取操作的灵活度和精准度，在确定物料圆形位置后，卡爪对应物料位置下降，连接盘触碰到盘料盘纸后收到压缩触发感
应开关，对应的卡爪停止下降同时关闭气缸电源，卡爪在弹簧作用下伸出并撑紧盘料的内圈，完成物料的抓取工作。
附图说明
18.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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本发明的在纵向上的剖面图；图2为图1中a部分的放大图；图3为图1中b部分的放大图；图4为本发明在横向上的剖面图；图5为本发明中涉及到的机械臂的结构示意图；图6为图5中c部分的放大图；图7为图5中d部分的放大图；其中：1-摆臂、11-气缸、12-连接支架、13-蜗轮、14-蜗杆、15-第三驱动电机、2-回转套、21-偏心轴、211-上伸出轴、212-下伸出轴、22-卡爪、23-销子、24-连杆、25-弹簧、26-挂钩、27-轴承、28-定距环、3-激光传感器、31-感应开关、4-连接盘、41-连接轴、42-压簧、5-直线模组、51-第一驱动机构、52-第二驱动电机、53-齿轮箱、54-第一齿轮、55-第二齿轮、56-底板、57-地脚、58-连接板、59-支撑板、6-物料站。
具体实施方式
20.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。
21.本发明一种物料盘抓取装置的具体实施例，如图1-4所示：一种物料盘抓取装置，包括用于安装在摆臂1末端的卡爪机构和与卡爪机构配合的定位机构，卡爪机构包括安装在摆臂1内腔的中心并与摆臂1形成回转副的回转套2和铰接在摆臂1上的气缸11，气缸11的输出端与回转套2铰接，回转套2通过连接组件连接有至少两个卡爪22，各卡爪22相对回转套2均匀安装，优选的卡爪22设置有三个，回转套2通过连接组件带动各卡爪22以圆弧的轨迹沿回转套2径向同步移动，其中连接组件包括连杆24和偏心轴21，连杆24的一端通过销子23与回转套2铰接，连杆24的另一端与偏心轴21偏心铰接，具体的，偏心轴21上端固定有上伸出轴211，上伸出轴211与偏心轴21偏心设置，连杆24与上伸出轴211铰接，卡爪22上设置有偏心孔， 偏心轴21下端固定有下偏心轴21，下偏心轴21与偏心轴21同轴设置，下偏心轴21与卡爪22的偏心孔健连接，偏心轴21的周侧对应的上、下端部分别连接有轴承27，两个轴承27之间设置有固定环，卡爪22的上端部与下侧轴承27的底端抵接，卡爪22底部通过螺钉与下伸出轴212底端螺纹连接，螺钉与卡爪22之间设置有垫片，其中，两个轴承27作为支撑与摆臂1组成回转副，卡爪22与偏心轴21固定，轴承27中间间
隔有定距环28，轴承27由于被限位在摆臂1上，所以整个偏心轴21的轴向方向自由度被限制，因此当连杆24拉动偏心轴21转动时，偏心嵌套的卡爪22会以圆弧轨迹同步运动，实现对物料的抓取和下放。
22.进一步的摆臂1末端对应各销子23一一设置有挂钩26，挂钩26与销子23之间连接有弹簧25，在气缸11切断电源后，在弹簧25拉力的作用下，回转套2逆向运动，卡爪22向外运动撑紧物料盘的内圈，弹簧25的设置进一步对各卡爪22撑紧物料内圈的作用力大小进行限制，避免物料在抓取过程中被破坏。
23.定位机构包括设于回转套2内侧的激光传感器3和开关组件，开关组件包括感应开关31和与摆臂1形成移动副的连接盘4，连接盘4用于在受外力压缩相对摆臂1向上移动时触发感应开关31，感应开关31触发后并改变气缸11的工作状态，具体的，气缸11的连接电路上设置有电磁阀，感应开关31触发后改变电磁阀动作切断气缸11电源；其中，激光传感器3用于获取堆垛的盘纸的数量信息以及盘纸的圆心位置，具体的，在物料抓取过程中，抓取装置在摆臂1的带动下移动，激光组件向下发射激光束，因激光组件接收由盘纸和盘纸中心反射的激光束时间不同，结合光速即可获取盘纸的堆垛高度，再根据激光组件内置程序设定参数，即单个盘纸的高度，即可对应计算出当前堆垛盘纸的数量，当摆臂1降低至设定的相应高度后，摆臂1在盘纸上方附近做小幅度运动，激光束在盘纸上沿圆弧轨迹移动，激光束在落到盘纸内孔时读数会有明显差异，据此原理确定位于盘孔外圆上的三个点，通过获取的三个点即可获取盘纸的圆心位置，根据获取的圆心位置调整卡爪机构的轴心与盘纸的圆心对应同时驱动摆臂1带动卡爪机构下降对物料进行抓取，抓取装置工作时对于同垛物料仅需进行单次定位操作，并在完成定位操作后根据物料数量执行对应次数的相同抓取操作，极大提高了物料的抓取效率，无需对单个物料逐一定位识别抓取，在物料抓取过程中，可以根据抓取场景设置卡爪的高度实现单次对单个或多个物料的抓取。
24.机械臂为驱动摆臂1运动的驱动机构，具体参考图5-7所示，直线模组5竖直立于物料站6的后侧，直线模组5在顶端通过其上伸出的连接板58及支轴与支撑板59铰接，支撑板59相对物料站6固定，直线模组5在底部通过齿轮箱53将直线模组5与固定在底板56上的第一驱动机构11连接起来底板56下方还铰接有地脚57，直线模组5通过地脚57相对地面安装，机械臂包括竖直设置的直线模组5，摆臂1通过连接支架12与直线模组5连接并相对直线模组5横向设置，直线模组5上设置有用于驱动直线模组5绕其轴线转动的第一驱动机构51和驱动摆臂1沿直线模组5升降的第二驱动机构，摆臂1与连接支架12之间设置有用于驱动摆臂相对连接支架12摆动的第三驱动机构；具体的，直线模组1包括外壳体和设置在外壳体内的丝杆，第一驱动机构51可以是电机，第一驱动机构51的驱动端与外壳体底部连接，第二驱动机构包括齿轮箱53、第一齿轮54、第二齿轮55和第二驱动电机52，第一齿轮54与第二齿轮55在齿轮箱53内啮合，第二齿轮55固定在丝杆底部，第二驱动电机52的驱动端与第一齿轮54连接，第三驱动机构包括第三驱动电机15、蜗轮13和蜗杆14，蜗轮13与蜗杆14啮合，蜗轮13与摆臂1固定，第三驱动电机15安装在连接支架12上，第三驱动电机15的驱动端与蜗杆14连接，机械臂通过对应驱动第一、第二和第三驱动机构工作，带动抓取装置按照抓取要求灵活移动实现对物料的精准抓取，本方案涉及的机械臂在生产车间使用更加灵活方便，相较于传统的机械臂装置明显减少了
安装空间以及操作空间的占用，也更加符合现有生产线的轻量化需求。
25.卡爪机构下降过程中连接盘4会触碰到盘纸，连接盘4受到压缩后挤压压簧42和连接轴41触发感应开关31，摆臂1停止运动，感应开关31触发后通过控制电磁阀动作切断气缸11电源，卡爪22在弹簧25的弹力作用下伸出并撑紧纸盘内圈，实现盘纸的抓取，进一步的气缸11上布置有开关信号器，即在气缸11电源关闭后，开关信号器向驱动摆臂1运动的驱动机构发送信号，机械臂的第一、第二和第三驱动机构工作带动摆臂1完成上升、转动和小范围摆动，即在完成盘纸的抓取后继续带动盘纸上升并精准转运至指定接料位置，抓取机构带动物料移动至物料站的接料位置后，连接盘4在压簧42作用下伸出，感应开关31关闭，气缸11启动带动回转套2转动，拉动各卡爪22向内收缩，至此完成单次物料的抓取操作，之后抓取机构继续按照之前获取的位置信息进行重复抓取操作。
26.本发明提供的抓取装置可以在抓取过程中精准获取物料的数量信息及位置信息，根据获取信息对物料进行灵活抓取，降低物料抓取操作中对人工操作的依赖，满足自动化生产线的高效生产需求。
27.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：
1.一种物料盘抓取装置，其特征在于，包括用于安装在摆臂末端的卡爪机构和与卡爪机构配合的定位机构，所述卡爪机构包括安装在摆臂内腔的中心并与摆臂形成回转副的回转套和铰接在摆臂上的气缸，气缸的输出端与回转套铰接，回转套通过连接组件连接有至少两个卡爪，形成回转套通过连接组件带动各卡爪以圆弧的轨迹沿回转套径向移动的结构；所述定位机构包括设于回转套内侧的激光传感器和开关组件，所述开关组件包括感应开关和与摆臂形成移动副的连接盘，连接盘用于在受外力压缩时触发感应开关并改变气缸的工作状态。2.根据权利要求1所述的一种物料盘抓取装置，其特征在于，所述连接组件包括连杆和偏心轴，连杆的一端通过销子与回转套铰接，连杆的另一端与偏心轴的上端偏心铰接，偏心轴的下端部与卡爪的偏心孔键连接。3.根据权利要求2所述的一种物料盘抓取装置，其特征在于，所述偏心轴周侧对应的上、下端部分别设置有轴承，两个轴承之间设置有定距环，卡爪的上端部与下侧轴承的底端抵接。4.根据权利要求3所述的一种物料抓取装置，其特征在于，偏心轴底部向下固定有与偏心轴同轴的下伸出轴，卡爪底部通过螺钉与下伸出轴的底端螺纹连接，螺钉与卡爪之间设有垫片。5.根据权利要求4所述的一种物料盘抓取装置，其特征在于，摆臂末端一一对应各所述销子设置有挂钩，挂钩与销子之间连接有弹簧。6.根据权利要求5所述的一种物料盘抓取装置，其特征在于，所述卡爪有三个。7.根据权利要求1-6任一所述的一种物料盘抓取装置，其特征在于，所述连接盘与所述回转套同轴设置，所述开关组件还包括连接轴和压簧，所述连接轴底端与连接轴固定，所述连接轴上端部相对摆臂设置可伸缩的连接结构，所述压簧套接在连接轴位于连接盘和摆臂之间的部分。
技术总结
本发明提出了一种物料盘抓取装置，包括用于安装在摆臂末端的卡爪机构和与卡爪机构配合的定位机构，卡爪机构包括安装在摆臂内腔的中心并与摆臂形成回转副的回转套和铰接在摆臂上的气缸，气缸的输出端与回转套铰接，回转套通过连接组件连接有至少两个卡爪，形成回转套通过连接组件带动各卡爪以圆弧的轨迹沿回转套径向移动的结构，定位机构包括设于回转套内侧的激光传感器和开关组件，所述开关组件包括感应开关和与摆臂形成移动副的连接盘，连接盘用于在受外力压缩时触发感应开关并改变气缸的工作状态，本方案提供的抓取装置实现了抓取过程中对盘状物料的精准定位和灵活抓取，满足了现有生产线的高效生产要求。足了现有生产线的高效生产要求。足了现有生产线的高效生产要求。
