[发明专利]一种应用于智能仓储的物料夹持装置

权利要求书

1.一种应用于智能仓储的物料夹持装置，包括上下摆动组件(1)、左右物料夹持臂(2)、物料上下支撑滚动部(3)、旋转组件(4)及升降支撑管(5)；

所述上下摆动组件(1)包括摆动驱动马达(11)、摆动主动轮(12)、摆动从动轮(13)、摆动转轴(14)、摆动监测编码器(15)、摆动组件左右支撑固定板(16)及主支撑管(17)；

所述左右物料夹持臂(2)包括左物料夹持臂(21)和右物料夹持臂(22)，所述左物料夹持臂(21)包括左动力马达(211)、左动力小齿轮(212)、左主同步带(213)、左动力大齿轮(214)、左臂下夹板(215)、左臂下夹板驱动齿轮(216)、左头部驱动滑轮(217)、左臂上夹板(218)、左臂上夹板驱动齿轮(219)、左上同步带(2101)、左中部中转大滑轮(2102)、左中部中转小滑轮(2103)、左下同步带(2104)、左尾部皮带滑轮(2105)、左上夹持滚轮(2106)、左下夹持滚轮(2107)、左头轴(2108)、左中轴(2109)及左尾轴(2110)；

所述右物料夹持臂(22)包括右动力马达(220)、多行星变速箱(221)、枢轴传感器小齿轮(222)、枢轴传感器大齿轮(223)、夹臂运动信息收集编码器(224)、右臂主动轮(225)、右臂从动轮(226)、右头轴(227)、右臂上夹板驱动齿轮(228)、右臂上夹板(229)、右头部驱动滑轮(2210)、右臂下夹板驱动齿轮(2211)、右臂下夹板(2212)、右中部中转大滑轮(2213)、右中轴(2214)、右中部中转小滑轮(2215)、右尾部皮带滑轮(2216)、右尾轴(2217)、右上夹持滚轮(2218)、右上钳口逆止器(2219)、右下钳口逆止器(2220)、右下夹持滚轮(2221)、右上逆止垫片(2222)、右中逆止垫片(2223)及右下逆止垫片(2224)；

所述物料上下支撑滚动部(3)包括左物料上下支撑滚动部(31)、右物料上下支撑滚动部(32)、上滚筒(33)及下滚筒(34)，所述左物料上下支撑滚动部(31)包括左侧支撑板(311)、上下支撑滚动驱动马达(312)、驱动马达支撑固定板(313)、马达动力齿轮(314)、上部中转大滚轮(315)、上部中转小滚轮(316)、上部端部滚轮(317)、下部中转部侧滚轮(318)、下部中转传动主动轮(319)、下部中转传动从动轮(3101)、下部中转主动滚轮(3102)、下部端部从动滚轮(3103)、左上中轴(3104)及上部中转部侧滚轮(3105)，所述右物料上下支撑滚动部(32)包括右侧支撑板(321)、上滚筒预留接口(322)及下滚筒预留接口(323)；

所述旋转组件(4)包括左马达、右马达、下承重支撑板(41)、中承重支撑板(42)、上承重支撑板(43)及转轴(44)，所述左右马达与下承重支撑板(41)下板面连接，所述下承重支撑板(41)设有左马达皮带轮(411)、右马达皮带轮(412)、前皮带大轮(413)及后皮带大轮(414)，左马达皮带轮(411)与右马达皮带轮(412)分别通过同步带与前皮带大轮(413)和后皮带大轮(414)实现传动配合，所述中承重支撑板(42)包括前大齿轮(421)、中小齿轮(422)、中大齿轮(423)、后小齿轮(424)及旋转编码器组件(425)，前大齿轮(421)与前皮带大轮(413)在同一轴上且设置于中承重支撑板(42)上方一定距离形状扁大，后小齿轮(424)与后皮带大轮(414)在同一轴上且设置于中承重支撑板(42)上方形状长圆柱形，所述中小齿轮(422)和中大齿轮(423)设置于后前大齿轮(421)与后小齿轮(424)中间，中小齿轮(422)与前大齿轮(421)啮合，中大齿轮(423)与后小齿轮(424)啮合，中小齿轮(422)与中大齿轮(423)同轴且在上方，此轴通过法兰轴承连接于中承重支撑板(42)与上承重支撑板(43)上，所述旋转编码器组件(425)包括旋转编码器(4251)、轴(4252)、轴环(4253)及扁齿轮b(4254)，所述旋转编码器(4251)固定于中承重支撑板(42)上，所述轴(4252)上从上到下依次设有扁齿轮b(4254)、轴环(4253)及旋转编码器(4251)，所述上承重支撑板(43)包括支撑转盘(431)、上衬套(432)、扁齿轮a(433)及下衬套(434)；

所述旋转组件上的所述上承重支撑板(43)连接于升降支撑管(5)上管口上，所述旋转组件上的所述下承重支撑板(41)连接于升降支撑管(5)的内壁上，所述上下摆动组件(1)通过其上所述摆动组件左右支撑固定板(16)固定连接于所述支撑转盘(431)上，所述主支撑管(17)通过其上的耳环及轴承连接于所述摆动转轴(14)上，所述左右物料夹持臂(2)上的所述左物料夹持臂(21)和右物料夹持臂(22)的尾部分别连接于所述主支撑管(17)，所述物料上下支撑滚动部(3)上的所述左物料上下支撑滚动部(31)和右物料上下支撑滚动部(32)通过各自上的所述左侧支撑板(311)和右侧支撑板(321)固定连接于所述主支撑管(17)的左右两端，所述上滚筒(33)和下滚筒(34)分别用于左侧支撑板(311)和右侧支撑板(321)之间的上下端部连接；

所述支撑转盘(431)、上衬套(432)、扁齿轮a(433)、下衬套(434)及前大齿轮(421)依次从上往下排列通过三根螺栓连接成一体，所述转轴(44)上从上往下依次连接有支撑转盘(431)、上衬套(432)、扁齿轮a(433)、下衬套(434)、前大齿轮(421)、中承重支撑板(42)、中承重支撑板(42)、前皮带大轮(413)及下承重支撑板(41)，与转轴(44)的连接都通过法兰轴承实现连接，所述支撑转盘(431)在上衬套(432)的支撑下略高于上承重支撑板(43)便于其自身转动，所述旋转编码器(4251)通过扁齿轮b(4254)与扁齿轮a(433)的啮合运动来监测支撑转盘(431)运动情况，所述支撑转盘(431)动力来自两方面；1、左马达—左马达皮带轮(411)—同步带—前皮带大轮(413)—转轴(44)—支撑转盘(431)，这是支撑转盘(431)主要动力，2、右马达—右马达皮带轮(412)—同步带—后皮带大轮(414)—轴—后小齿轮(424)—中大齿轮(423)—中小齿轮(422)—前大齿轮(421)—转轴(44)—支撑转盘(431)，此部分的功能是实现了支撑转盘的变速，也可当做备用动力；

所述上承重支撑板(43)固定连接于升降支撑管(5)上管口上，下承重支撑板(41)固定连接于升降支撑管(5)的内壁上，承重支撑板大小：上承重支撑板(43)＞下承重支撑板(41)＞中承重支撑板(42)，所述上承重支撑板(43)中部的左右端通过支撑柱与中承重支撑板(42)连接，所述上承重支撑板(43)尾部通过两根长支撑柱与下承重支撑板(41)连接，中承重支撑板(42)前端通过两根支撑柱与下承重支撑板(41)连接，下承重支撑板(41)中部通过左右马达皮带轮上的轴连接支撑中承重支撑板(42)，转轴连接于上中下支撑板的前部，轴与各支撑板的连接都通过法兰轴承实现，分三层支撑板的作用是对整个夹持装置给予的压力进行分压；

所述上承重支撑板(43)和下承重支撑板(41)是成五边形状，便于夹持装置在旋转过程中能顺滑不会与支撑板产生干涉，上承重支撑板(43)把支撑柱设置于中部和后部，中承重支撑板(42)把支撑柱设置于前部与中部，也就是说两者前后错开式设置支撑柱，这样设置的目的：1、整个夹持装置主体是固定于上承重支撑板(43)前部的支撑转盘(431)上，也就说夹持装置施力于上承重支撑板(43)前部，上承重支撑板(43)类似于悬臂梁自身会产生一个回弹力再加上夹持装置整体的重心位于后部，这样能保持比较好的动态平衡，2、夹持装置施加的力能在上承重支撑板(43)、中承重支撑板(42)和下承重支撑板(41)内部自我消化，上承重支撑板(43)前部受力对中承重支撑板(42)中部产生压力，对下承重支撑板(41)后部就产生拉力，中承重支撑板(42)中部两根轴产生的拉力能抵消上承重支撑板(43)通过中部两根支撑柱施加的压力，上承重支撑板(43)通过后部两根支撑柱对下承重支撑板(41)后部产生拉力由两者之间连接的轴进行抵消，这样通过支撑柱和轴的设置保证了夹持装置在运动过程中施加给上中下承重支撑板上的力能在三者内部间抵消掉，保证了夹持装置物料夹持运动中的稳定性；

所述摆动组件左右支撑固定板(16)开有通口，从左往右依次是摆动主动轮(12)、多行星变速箱及摆动驱动马达(11)，三者通过轴连接成一体从右往左横着装入所述摆动组件左右支撑固定板(16)的口上，此轴的左端部用轴承和编码器安装板进行封装，并用两根螺栓左右将编码器安装板固定于摆动组件左右支撑固定板(16)的左支撑板上，多行星变速箱刚好套置于所述摆动组件左右支撑固定板(16)口上，摆动主动轮(312)位于所述摆动组件左右支撑固定板(16)的左侧，摆动驱动马达(311)位于所述摆动组件左右支撑固定板(16)的右侧，所述摆动从动轮(13)位于摆动主动轮(12)上方且两者之间通过啮合运动实现旋转运动的传递，所述摆动转轴(14)上依次从左往右设置有摆动监测编码器(15)、编码器安装板的上端、轴环、主支撑管(17)左耳环、摆动从动轮(13)、摆动组件左右支撑固定板(16)及主支撑管(17)右耳环，摆动主动轮(12)带动摆动从动轮(13)转动，从而使得摆动转轴(14)跟着摆动从动轮(13)一起转动，最终带动主支撑管(17)上的左右耳环转动实现主支撑管(17)的摆动，摆动监测编码器(15)监测并反馈摆动转轴(314)的运动信息，主支撑管(17)在摆动转轴(14)的带动下能旋转240°不产生干涉，所述主支撑管(17)前部开有成左右对称的开口形如和状，此形状便于安装、对左物料夹持臂(21)和右物料夹持臂(22)尾部固定支撑从而对左右夹持臂整体起到支撑、左物料夹持臂(21)和右物料夹持臂(22)左右张开时不会产生干涉，多行星变速箱(221)固定于主支撑管(17)上，多行星变速箱(221)下方固定连接右动力马达，右动力马达是位于接近主支撑管(17)右端末尾的下方其输出的动力是向上的；

所述多行星变速箱(221)上方连有枢轴传感器小齿轮(222)，枢轴传感器小齿轮(222)上设有右臂主动轮两者之间设有垫圈，从右动力马达(220)处连出一根轴，轴上依次连有多行星变速箱(221)、枢轴传感器小齿轮(222)、垫圈、右臂主动轮(225)及轴环，枢轴传感器大齿轮(223)与枢轴传感器小齿轮(222)啮合配合位于其左侧，夹臂运动信息收集编码器(224)通过固定座设置于主支撑管(17)上，夹臂运动信息收集编码器(224)位于枢轴传感器大齿轮(223)下方，两者之间通过轴连接并设有垫片，枢轴传感器大齿轮(223)上方设有轴环，夹臂运动信息收集编码器(224)的作用就是通过监测右动力马达传递到枢轴传感器小齿轮(222)进而传到枢轴传感器大齿轮(223)上的旋转信息来实现控制右物料夹持臂(22)的动作，右臂主动轮(225)通过同步带将旋转运动传递给右臂从动轮(226)，右臂从动轮(226)下方设有右臂上夹板驱动齿轮(228)，两者之间用三根螺栓连接同时也在同一根轴上这样更便于两者之间同步转动，右头轴(227)上依次从上到下设有右臂从动轮(226)、右臂上夹板驱动齿轮(228)、右臂上夹板(229)、主支撑管(17)上板、右头部驱动滑轮(2210)、右臂下夹板驱动齿轮(2211)、主支撑管(17)下板及右臂下夹板(2212)，右头轴(227)与其上的部件都通过滚动轴承进行连接，右臂从动轮(226)除了将动力传递给右尾轴(2217)外，还将通过右臂上夹板驱动齿轮(228)传递给与其啮合的左臂上夹板驱动齿轮(219)，这样就使得右臂上夹板(229)与左臂上夹板(218)能同步张开和回摆运动，同理右臂下夹板驱动齿轮(2211)与左臂下夹板驱动齿轮(216)之间的啮合运动使得右臂下夹板(2212)与左臂下夹板(215)能同步张开和回摆运动，最终使得左物料夹持臂(21)和右物料夹持臂(22)产生同步运动便于对物料的同时夹紧和放开，所以左右上下夹臂板的位置确定了左右臂上下夹板驱动齿轮的位置，也就是说左右臂上下夹板驱动齿轮应刚好设置于左右上下夹臂板的上方，这样能确保不会被其他运动部件进行驱动力的分离；

右头部驱动滑轮(2210)通过同步带使得右中部中转大滑轮(2213)旋转，所述右中轴(2214)从上端部依次到下端部设有右臂上夹板(229)、右中部中转大滑轮(2213)、右中部中转小滑轮(2215)及右臂下夹板(2212)，右中部中转大滑轮(2213)驱动右中轴(2214)产生自转同时带动了右中部中转小滑轮(2215)旋转，右中部中转小滑轮(2215)通过同步带使得右尾部皮带滑轮旋转，所述右尾轴(2217)从上到下依次设有右上夹持滚轮(2218)、右上钳口逆止器(2219)、右尾部皮带滑轮(2216)、右下钳口逆止器(2220)及右下夹持滚轮(2221)，所述右臂上夹板(229)与右臂下夹板(2212)之间的尾部之间连接从上往下依次设有右上逆止垫片(2223)、右上钳口逆止器(2219)、右中逆止垫片(2223)、右下钳口逆止器(2220)及右下逆止垫片(2224)，所述右上钳口逆止器(2219)和右下钳口逆止器(2220)伸出的圆盘支撑部对右尾轴起上下支撑作用，所述右尾部皮带滑轮(2220)带动右尾轴(2217)转动，从而驱动右上夹持滚轮(2218)和右下夹持滚轮(2221)自转，所述右上钳口逆止器(2219)和右下钳口逆止器(2220)除了对右尾轴(2217)提供支撑外，阻止右上夹持滚轮(2218)和右下夹持滚轮(2221)在运动过程中由于风阻、外物给它的摩擦力及其他方式的不助于其对物料夹持和应给与物料运动方向滚动的力产生逆转的情况发生，所述左物料夹持臂(21)的尾部同样设有此结构，这样能便于左右物料夹持臂协同作战，更好地取放物料；

所述左动力马达(211)通过马达固定座固定于主支撑管(17)左末端处的下板上，左动力马达(211)正好位于主支撑管(17)正后方，所述左动力马达(211)下端相连的是左动力小齿轮(212)，左动力小齿轮(212)通过左主同步带(213)将动力传递给与之平行的左动力大齿轮(214)，左动力小齿轮(212)正下方设置编码器，编码器通过连接于左动力小齿轮(212)下端同时通过固定左动力马达的固定座上的编码器安装板对其进行支撑；

左动力大齿轮(214)设置于左臂下夹板(215)头部的正下方，右头轴上依次从上到下设有左臂上夹板驱动齿轮、左臂上夹板、左头部驱动滑轮、左臂下夹板驱动齿轮、左臂下夹板及左动力大齿轮(214)，左动力马达(211)、左动力小齿轮(212)、编码器、左主同步带(213)及左动力大齿轮(214)的作用有四：1、配合右动力马达使得左右物料夹持臂能快速的张开和回收，2、通过去掉左右上下夹板驱动齿轮能使得左右物料夹持臂进行单独作业，比如对不规整物体进行夹持、有障碍物时便于通过、仓库货架巷道转弯处通行、进行取物料和放物料装置没能正对着物料停好位置等情况，3、作为备用动力以防右动力马达出现故障无法工作，4、与右动力马达之间产生平衡，两者都位于主支撑管(17)左右末端处，与主支撑管(17)的中心之间的距离相等，这样使得左动力马达的重力对主支撑管(17)中心的力矩与右动力马达的重力对主支撑管(17)中心的力矩能相互抵消，同时左动力马达输出向下的驱动力与右动力马达输出向上驱动力在力的方向上又相互抵消，这样保证了主支撑管(17)的平衡；所述左物料夹持臂(21)其他部件与右物料夹持臂(22)上的部件结构、位置及实现方式一样成对称布置；

左右上下夹持滚轮的作用是在抓放物料的时候使得物料左右侧能在夹持滚轮的带动下快速的滑入摆放位置或者带入夹持装置内；

所述左右物料夹持臂(2)的左物料夹持臂(21)和右物料夹持臂(22)成状，这样能更好把物料或货物环抱住不易脱落且夹持牢靠；

所述左侧支撑板(311)和右侧支撑板(321)形状为

所述驱动马达支撑固定板(313)设置于主支撑管(17)左端处上方且与左侧支撑板(311)平行，驱动马达支撑固定板(313)的下端通过两个螺栓与左侧支撑板(311)固定连接，驱动马达支撑固定板(313)的上端通过一个螺栓与左侧支撑板(311)固定连接，所述上下支撑滚动驱动马达(312)固定安装于驱动马达支撑固定板(313)的下端，驱动马达支撑固定板(313)的左侧连接着马达动力齿轮(314)，马达动力齿轮(314)的左侧连接设有编码器，马达动力齿轮(314)通过同步带与上部中转大滚轮(315)实现同步转动，上部中转大滚轮(315)驱动左上中轴(3104)上自转，左上中轴(3104)上从右往左依次设置有驱动马达支撑固定板(313)的上端、上部中转大滚轮(315)、上部中转小滚轮(316)、左侧支撑板(311)及上部中转部侧滚轮(318)，左上中轴(3104)靠驱动马达支撑固定板(313)和左侧支撑板(311)进行支撑，右上中轴带动上部中转小滚轮(316)和上部中转部侧滚轮(3105)转动，上部中转小滚轮(316)通过同步带使得上部端部滚轮(317)转动，上部端部滚轮(317)带动嵌在上滚筒(33)内的传动塞转动从而使得上滚筒(33)转动，下部中转传动主动轮(319)与下部中转传动从动轮(3101)设置于左侧支撑板(311)下部转折处且位于右侧，下部中转传动主动轮(319)在上，下部中转传动从动轮(3101)位于下部中转传动主动轮(319)斜下方，下部中转部侧滚轮(318)与下部中转传动主动轮(319)通过轴相连位于左侧支撑板(311)的左侧，下部中转主动滚轮(3102)设置于左侧支撑板(311)的左侧与下部中转传动主动轮(319)轴相连且位于下部中转部侧滚轮(318)斜下方，上部中转部侧滚轮(3105)通过同步带使得下部中转部侧滚轮(318)转动，下部中转部侧滚轮(318)转动带动同轴的下部中转传动主动轮(319)转动，下部中转传动主动轮(319)啮合驱动下部中转传动从动轮(3101)转动，下部中转传动从动轮(3101)带动同轴下部中转主动滚轮(3102)转动，下部中转主动滚轮(3102)通过同步带使得下部端部从动滚轮(3103)转动，最终下部端部从动滚轮(3103)带动嵌在下滚筒(34)内的传动塞转动使得下滚筒(34)转动，上滚筒(33)和下滚筒(34)转动的目的是使得整个物料装置在抓放物料时，在上下支撑滚动驱动马达(312)正反转动下使得物料的上下方能更好通过上下滚筒的滚动使得物料在上下方向上快速的将物料推到摆放位置上和抓取时将摆放位置上的物料在上下方向上带到物料夹持装置内，为了更好的推动物料上下方向上的滚动和支撑，在右侧支撑板(321)上下转折处分别设置了上滚筒预留接口(322)和下滚筒预留接口(323)，加设的滚筒安装位于：下滚筒预留接口(323)的两个接口连接上的滚筒分别连接于下部中转主动滚轮(3102)和下部端部从动滚轮(3103)上，下部中转主动滚轮(3102)和下部端部从动滚轮(3103)侧设置的支撑架可以对滚筒也起到支撑，上滚筒预留接口(322)连出的滚筒与左上中轴(3104)的右侧相连接，同时驱动马达支撑固定板(313)可对其进行支撑；

所述左侧支撑板(311)和右侧支撑板(321)的上装有若干个实时摄像监控探头用于监控整个装置取放物料动作，便于使用者更好的操作，同时能提高工作质量和效率。

2.根据权利要求1所述的一种应用于智能仓储的物料夹持装置，其特征在于：对所述左右物料夹持臂(2)更进一步张开夹持物料的改进方法：对右物料夹持臂而言，将右臂上夹板设置成前后两块，同理右臂下夹板也设置成前后两块，也就说在右中轴上从上到下依次设置右臂上头半板、右臂上尾半板、右臂下尾半板及右臂下头半板，这样右中轴在转动的过程中右臂上尾半板和右臂下尾半板会一起转动，进一步也可在右臂上头半板上设置马达与右中轴上端连接，在右臂下头半板下方设置旋转编码器与右中轴连接监测右中轴运动情况，通过马达的供力能使得右臂上尾半板和右臂下尾半板一起更快速的来回摆动，同理左物料夹持臂(21)也进行上述设置实现相同功能，这样左右物料夹持臂能更进一步展开回收动作，更便于对不同外观尺寸的物料进行夹持。