一种物料数量自感知机械夹爪的制作方法

1.本发明涉及一种机械夹爪，尤其是一种可对夹取的物料数量实现自感知的机械夹爪，属于机械臂的技术领域。


背景技术：

2.在很多工况场景下，机械夹爪需要逐个夹取物料，才能满足使用需求，以炼钢连铸生产过程中对于钢包覆盖剂袋包的夹取为例。钢包覆盖剂可以隔绝钢水与周围空气的接触，达到绝热保温的作用，是炼钢连铸生产过程中必不可少的辅助材料。钢厂现场为方便运输，通常将多个覆盖剂料袋放置于大吨袋中，位置摆放通常较为随意，再将大吨袋运输到生产现场。
3.目前，根据覆盖剂均匀添加的工艺要求，在从大吨袋中抓取覆盖剂料袋时需要保证单袋抓取，即每次执行抓取动作时只能抓取一袋覆盖剂料袋，才能满足现场工艺要求。而由于覆盖剂料袋在大吨袋中位置摆放不受控，传统机械臂无法精确的单袋抓取，时常出现多抓、漏抓的情况，导致生产现场无法实现自动化、无人化。


技术实现要素：

4.发明目的：针对上述问题，本发明的目的是提供一种物料数量自感知机械夹爪，实现物料的单袋抓取，以满足钢厂覆盖剂袋包抓取的使用需求。
5.技术方案：一种物料数量自感知机械夹爪，包括夹爪本体、浮动模块、第一感应片、第二感应片、第一传感器、第二传感器、安装杆，所述夹爪本体通过所述浮动模块连接所述安装杆，所述第一感应片、第二感应片固定在所述安装杆上，所述第一传感器、第二传感器固定在所述浮动模块上，且分别与所述第一感应片、第二感应片对位设置；所述第一传感器、第一感应片的对位时间与所述第二感应片、第二传感器的对位时间交错且重叠。
6.本发明的原理是：原始位置时，第一传感器、第一感应片对位，第二传感器、第二感应片不对位，第一传感器显示为有信号，第二传感器显示为无信号，此状态即表征夹爪本体夹取的物料为0袋。
7.开始使用后，夹爪本体夹取物料，受重力作用，浮动模块带动第一传感器、第二传感器下移，夹取的物料越多，重力越大，第一传感器、第二传感器下移的距离越长。当夹取单袋物料后，第一传感器、第二传感器下移，且第一传感器仍未离开与第一感应片的对位位置，同时第二传感器下移到了与第二感应片的对位位置。此时，第一传感器、第一感应片之间，第二传感器、第二感应片之间同时形成对位，即两者的对位时间重叠，同时显示为有信号，即表征夹爪本体夹取了单袋物料。
8.当夹取物料后，第一传感器的下移位置离开了与第一感应片的对位位置，且第二传感器的下移位置与第一感应片对应时，第一传感器显示无信号，第二传感器显示有信号，即表征夹爪本体夹取了多袋物料。从而通过两个传感器的信号重叠与交错，准确感知夹取的物料数量，提高了系统的自动化程度。
9.进一步，所述安装杆上设置有安装板，所述浮动模块包括弹簧、直线轴承、导向杆、固定板，所述导向杆穿过所述安装板与所述固定板连接，所述直线轴承套设在所述导向杆上，且其外壁固连所述安装板，所述导向杆的顶部固设限位螺帽，所述弹簧套设在所述导向杆上，且连接所述限位螺帽与直线轴承，所述第一传感器、第二传感器安装在所述导向杆上，所述夹爪本体安装在所述固定板上。本结构中，夹爪本体夹取物料后，导向杆沿直线轴承下移，弹簧压缩；夹爪本体松开物料后，弹簧复位，带动导向杆沿直线轴承上移复位，从而形成浮动结构。
10.进一步，所述浮动模块还包括连接块，所述弹簧、直线轴承、导向杆分别设置有四组，一组相对侧的所述导向杆之间分别架设一个所述连接块，所述第一传感器、第二传感器分别固定在一个所述连接块上，以获得更加稳定的浮动结构。
11.进一步，所述第一传感器、第二传感器等高设置，所述第一感应片、第二感应片交错设置。本结构中，夹爪使用前，需要根据料包的重量、弹簧的强度得到浮动模块的下移距离，从而预设第一感应片、第二感应片的安装位置，等高设置的第一传感器、第二传感器可以方便调试第一感应片、第二感应片的安装位置。
12.进一步，所述第一传感器、第二传感器采用u型传感器，所述第一感应片、第二感应片的感应端分别伸入所述第一传感器、第二传感器的u型口内，以使第一传感器、第二传感器的信号检测更加稳定。
13.进一步，所述夹爪本体包括气缸、连杆机构、左爪头、右爪头，所述左爪头、右爪头的具有下齿部，且所述左爪头、右爪头的下齿部相互咬合，所述气缸驱动所述连杆机构带动所述左爪头、右爪头咬合以抓取物料。
14.有益效果：与现有技术相比，本发明的优点是：通过两个传感器的信号排列组合，实现了抓取物料数量的自感知，尤其适合在需要单包抓取物料的场景下使用，提高了系统的自动化程度。
附图说明
15.图1为本发明用于覆盖剂袋包抓取场景下的立体结构示意图；图2为本发明的立体结构示意图；图3为图2中a位置的放大示意图；图4为图2中b位置的放大示意图。
具体实施方式
16.下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
17.一种物料数量自感知机械夹爪，如附图1所示，适用于钢厂覆盖剂袋包的单包抓取场景，覆盖剂袋包100不规则的放置于料仓101内，工业机器人102驱动机械夹爪对覆盖剂袋包进行抓取作业。如附图2、3所示，机械夹爪具体包括夹爪本体1、浮动模块2、第一感应片3、第二感应片4、第一传感器5、第二传感器6、安装杆7、安装板8。
18.如附图2所示，夹爪本体1通过浮动模块2连接安装板8，第一感应片3、第二感应片4、安装板8固定在安装杆7上。
19.如附图2所示，夹爪本体1具体包括气缸11、连杆机构12、左爪头13、右爪头14，左爪头13、右爪头14的具有下齿部a，且左爪头13、右爪头14的下齿部a相互咬合，气缸11驱动连杆机构12带动左爪头13、右爪头14咬合以抓取物料。连杆机构12的具体结构如附图4所示，采用多根转轴和连接臂的组合方式。
20.如附图3所示，浮动模块2具体包括弹簧21、直线轴承22、导向杆23、固定板24、限位螺帽25、连接块26。导向杆23穿过安装板8与固定板24连接，直线轴承22套设在导向杆23上，且其外壁固连安装板8，导向杆23的顶部固设限位螺帽25，弹簧21套设在导向杆23上，且连接限位螺帽25与直线轴承22，第一传感器5、第二传感器6安装在导向杆23上，且分别与第一感应片3、第二感应片4对位设置，夹爪本体1安装在固定板24上。本实施例中，为获得更加稳定的浮动结构，弹簧21、直线轴承22、导向杆23分别设置有四组，一组相对侧的导向杆23之间分别架设一个连接块26，第一传感器5、第二传感器6分别固定在一个连接块26上。第一传感器5、第二传感器6等高设置，第一感应片3、第二感应片4交错设置。第一传感器5、第二传感器6采用u型传感器，第一感应片3、第二感应片4的感应端分别伸入第一传感器5、第二传感器6的u型口内。
21.本实施例中，第一传感器5、第一感应片3的对位时间与第二感应片4、第二传感器6的对位时间交错且重叠。具体是指存在三种对位状态，第一种：第一传感器5与第一感应片3对位，但第二感应片4与第二传感器6不对位。第二种：第一传感器5、第一感应片3，第二感应片4、第二传感器6同时对位。第三种：第一传感器5与第一感应片3不对位，但第二感应片4与第二传感器6对位。
22.本实施例的机械夹爪使用前，需要根据覆盖剂袋包的重量调节第一感应片3、第二感应片4的安装高度。具体的，需要在非抓取覆盖剂袋包状态，使传感器和感应片处于第一种对位状态；在抓取单包覆盖剂袋包时，使传感器和感应片处于第二种对位状态；在抓取多包覆盖剂袋包时，使传感器和感应片处于第三种对位状态。
23.使用时，工业机器人驱动机械夹爪到达料仓内，通过气缸11驱动连杆机构12，带动左爪头13、右爪头14的下齿部a相互咬合，抓取覆盖剂袋包，当第一传感器5、第二传感器6同时有信号反馈时，则对应第二种对位状态，用于表征抓取了单包覆盖剂袋包，当当第一传感器5无信号反馈，第二传感器6有信号反馈时，则对应第三种对位状态，用于表征抓取了多包覆盖剂袋包，从而通过两个传感器的信号排列组合，实现了抓取物料数量的自感知。

技术特征：
1.一种物料数量自感知机械夹爪，其特征在于：包括夹爪本体（1）、浮动模块（2）、第一感应片（3）、第二感应片（4）、第一传感器（5）、第二传感器（6）、安装杆（7），所述夹爪本体（1）通过所述浮动模块（2）连接所述安装杆（7），所述第一感应片（3）、第二感应片（4）固定在所述安装杆（7）上，所述第一传感器（5）、第二传感器（6）固定在所述浮动模块（2）上，且分别与所述第一感应片（3）、第二感应片（4）对位设置；所述第一传感器（5）、第一感应片（3）的对位时间与所述第二感应片（4）、第二传感器（6）的对位时间交错且重叠。2.根据权利要求1所述的一种物料数量自感知机械夹爪，其特征在于：所述安装杆（7）上设置有安装板（8），所述浮动模块（2）包括弹簧（21）、直线轴承（22）、导向杆（23）、固定板（24），所述导向杆（23）穿过所述安装板（8）与所述固定板（24）连接，所述直线轴承（22）套设在所述导向杆（23）上，且其外壁固连所述安装板（8），所述导向杆（23）的顶部固设限位螺帽（25），所述弹簧（21）套设在所述导向杆（23）上，且连接所述限位螺帽（25）与直线轴承（22），所述第一传感器（5）、第二传感器（6）安装在所述导向杆（23）上，所述夹爪本体（1）安装在所述固定板（24）上。3.根据权利要求2所述的一种物料数量自感知机械夹爪，其特征在于：所述浮动模块（2）还包括连接块（26），所述弹簧（21）、直线轴承（22）、导向杆（23）分别设置有四组，一组相对侧的所述导向杆（23）之间分别架设一个所述连接块（26），所述第一传感器（5）、第二传感器（6）分别固定在一个所述连接块（26）上。4.根据权利要求2所述的一种物料数量自感知机械夹爪，其特征在于：所述第一传感器（5）、第二传感器（6）等高设置，所述第一感应片（3）、第二感应片（4）交错设置。5.根据权利要求2所述的一种物料数量自感知机械夹爪，其特征在于：所述第一传感器（5）、第二传感器（6）采用u型传感器，所述第一感应片（3）、第二感应片（4）的感应端分别伸入所述第一传感器（5）、第二传感器（6）的u型口内。6.根据权利要求1所述的一种物料数量自感知机械夹爪，其特征在于：所述夹爪本体（1）包括气缸（11）、连杆机构（12）、左爪头（13）、右爪头（14），所述左爪头（13）、右爪头（14）的具有下齿部（a），且所述左爪头（13）、右爪头（14）的下齿部（a）相互咬合，所述气缸（11）驱动所述连杆机构（12）带动所述左爪头（13）、右爪头（14）咬合以抓取物料。

技术总结
本发明公开了一种物料数量自感知机械夹爪，包括夹爪本体、浮动模块、第一感应片、第二感应片、第一传感器、第二传感器、安装杆，所述夹爪本体通过所述浮动模块连接所述安装杆，所述第一感应片、第二感应片固定在所述安装杆上，所述第一传感器、第二传感器固定在所述浮动模块上，且分别与所述第一感应片、第二感应片对位设置；所述第一传感器、第一感应片的对位时间与所述第二感应片、第二传感器的对位时间交错且重叠。本发明的优点是：通过两个传感器的信号排列组合，实现了抓取物料数量的自感知，尤其适合在需要单包抓取物料的场景下使用，提高了系统的自动化程度。提高了系统的自动化程度。提高了系统的自动化程度。


技术研发人员：杨余成 李建金 王宇轩 魏敬忠 刘明灯 唐铖
受保护的技术使用者：江苏金恒信息科技股份有限公司
技术研发日：2023.05.16
技术公布日：2023/8/2