一种烟包卸车机械手自动卸车的设备系统的制作方法

本发明涉及一种在烟草行业中在烟叶公司与复烤企业工商交接时将原烟麻包快速从运输车上自动卸下的设备装置，即货物的自动卸货设备，具体为一种烟包卸车机械手自动卸车的设备系统。

背景技术：

在现代打叶复烤生产企业中，在烟叶公司与复烤企业工商交接时，原烟麻包卸车模式较为传统、落后。多采用车上人工将原烟麻包从运输货车(一般4.5米高)上直接丢到地面，之后由人工叉车将转运框装在平板车上或拉到指定位置存放。该种模式由于卸车全人工操作，需工人较多(一般最少需10～12个工人)，卸车效率低，劳动强度大，且车较高(一般4.5米高)，人工在车上卸烟包时，属于高空作业，有相当高的安全隐患，且人工在烟包上踩踏，对烟叶原料二次造碎大。在现代打叶复烤生产企业的发展中，该工艺段的短板越来越明显，是所有烟叶加工企业共同面对的一个亟待解决的难题，国内外均尝试过解决该问题的方法，但因所提供设备存在卸车效率低、安全隐患高，卸包场地物流、车流不畅等问题，急需一种新型原烟包自动卸车的方法及其设备。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种在烟草行业中在烟叶公司与复烤企业工商交接时采用机械人自动将原烟麻包快速从运输车上卸下，代替人工卸车的方法及设备，该方法及设备满足卸车效率高、完全代替人工劳动、彻底的解决了卸车工人的安全隐患、且操作安全、杜绝人工踩踏烟包，减少烟包二次造碎、同时设备简单、可靠，占地小。

本发明是这样实现的：

一种烟包卸车机械手自动卸车的设备系统，包括竖直立于地面两侧上的支架柱(1)，连接同一侧支架柱(1)顶部的横杆(2)，两侧的横杆(2)之间横向置有两部活动的抓取装置，并在于两侧横杆(2)之间的两端头处各设有一台横向运料皮带机(3)，横向运料皮带机(3)的端头处下方均设有安装于支架柱(1)上的纵向皮带输送出料机(4)，所述抓取装置能在横杆(2)上水平滑动和竖直方向上上下起降，所述抓取装置连接至电控系统(22)，抓取装置的端头为机械手爪(5)，机械手爪(5)包括有圆弧状的爪钩(6)，所述爪钩(6)在旋转时所经过的路径始终沿爪钩(6)的圆弧状所在的圆周线上转出或转进。

进一步的，所述抓取装置还包括传动机构，所述传动机构包括与机械手爪(5)连接并位于其上方的补偿取料机构(7)，位于补偿取料机构(7)上方用于支撑补偿取料机构(7)和机械手爪(5)的升降式机械手支架(8)，位于抓取装置顶部的升降动力机构(9)，位于升降动力机构(9)下方并与其连接的升降传动机构(10)，支撑升降动力机构(9)和升降传动机构(10)的移动机架(11)，位于移动机架(11)中下部置于横杆(2)上方的水平移动机构(23)，装于移动机架(11)下部的被动转动机构(12)。

进一步的，所述机械手爪(5)还包括与爪钩(6)连接的转动机构(13)，安装转动机构(13)的机体(14)，装于机体(14)上的纵向铰接装置(16)和横向铰接装置(15)，横向铰接装置(15)穿过机体(14)的两侧面，机体(14)的整上方通过纵向铰接装置(16)连接至补偿取料机构(7)。

进一步的，补偿取料机构(7)为气缸缓冲机构组成，所述气缸缓冲机构具有上、下腔，上、下腔的进气压力独立设置，上腔中装有压力传感器，下腔内装有气缸限流器及气压平衡装置。

进一步的，所述抓取装置包括四组传动机构、四组机械手爪(5)，每个机械手爪(5)的四端均装有四个爪钩(6)。

进一步的，所述横向运料皮带机(3)以中部位置划分为相接的左右两段独立的皮带机，左右两段独立的皮带机的转向方向相反，左段皮带机往左输送，末端下方对接为所在一侧的纵向皮带输送出料机(4)，右段皮带机往右输送，末端下方对接为所在一侧的纵向皮带输送出料机(4)，完成双向送料。

进一步的，所述横向运料皮带机(3)的上方设有一个固定在横杆(2)上的导向架(17)，导向架(17)横向安装在两个横杆(2)之间，横向运料皮带机(3)正上方相对的导向架(17)的部分具有一段倾斜段。

进一步的，于两侧横杆(2)的中心位置的正下方地面上安装有货车导引位置检测装置(18)，所述机械手爪(5)上安装有检测器。

一种烟包卸车机械手自动卸车的设备系统，包括竖直立于地面两侧上的支架柱(1)，其特征在于，每一侧支架柱(1)顶部均安装有升降传动机构(10)，每一侧的升降传动机构(10)均连接至纵向分布的抓取装置，两组升降传动机构(10)之间连接有横向滑杆(20)，抓取装置安装在横向滑杆(20)上，每一侧升降传动机构(10)的底部均安装有一组纵向皮带输送出料机(4)，所述抓取装置能在横向滑杆(20)上横向滑动和竖直方向上上下起降，所述抓取装置连接至电控系统(22)，抓取装置的端头为机械手爪(5)，机械手爪(5)包括有圆弧状的爪钩(6)，所述爪钩(6)在旋转时所经过的路径始终沿爪钩(6)的圆弧状所在的圆周线上转出或转进。

本发明的工作原理介绍：一种烟包卸车机械手自动卸车的设备系统，包括竖直立于地面两侧上的支架柱，连接同一侧支架柱顶部的横杆，使用时，运输车停放于两侧横杆之间，两侧的横杆之间横向置有两部活动的抓取装置，在于两侧横杆之间的两端头处各设有一台横向运料皮带机，横向运料皮带机的端头处下方均设有安装于支架柱上的纵向皮带输送出料机，所述抓取装置能在横杆上水平滑动和竖直方向上上下起降，所述抓取装置连接至电控系统，使用时，操控电控系统对抓取装置进行控制，抓取装置用于直接抓取运输车上的烟包货物，然后抓运到横向运料皮带机上放料，物料在横向运料皮带机上随之运输，于横向运料皮带机的末端落在纵向皮带输送出料机，物料在纵向皮带输送出料机上完成出料卸货；抓取装置的端头为机械手爪，机械手爪包括有圆弧状的爪钩，所述爪钩在旋转时所经过的路径始终沿爪钩的圆弧状所在的圆周线上转出或转进，即保证爪钩转动钩入或退出麻袋时始终是沿着初始点旋转半径方向钩入或退出，在爪钩钩入或退出麻袋时爪钩的钩入或退出初始点位置始终不变，这样爪钩钩入或退出时就不会对麻袋采生撕扯作用，对麻袋的损伤降到最小，在麻袋上只会留下爪钩直径大小的孔，从而保证麻袋不被扯坏，从而提高本设备在实际操作中的可行性，提高了工作效率，节省了人力，降低了安全隐患；所述抓取装置还包括传动系统，所述传动系统包括与机械手爪连接并位于其上方的补偿取料机构，补偿取料机构通过气动或电动动力能够带动机械手爪在竖直方向上上下升降，位于补偿取料机构上方用于支撑补偿取料机构和机械手爪的升降式机械手支架，位于抓取装置顶部的升降动力机构，位于升降动力机构下方并与其连接的升降传动机构，支撑升降动力机构和升降传动机构的移动机架，升降动力机构由气动、液压动力或电动方式作用于升降传动机构，升降传动机构能够作用升降式机械手支架在竖直方向上的上下升降，位于移动机架中下部置于横杆上方的的水平移动机构，水平移动机构能够带动移动机架于横杆上滑动，装于移动机架下部的被动转动机构。被动转动机构作用是对配合升降传动机构一道实现对机械手升降升降的驱动，实现对主传动机构的传动装置的张紧及被动传动。

传动系统通过上述部件连接，能够达到在横杆上来回滑动调整工位位置，当到达目标工位后停止，升降动力机构带动机械手爪开始下降，下降到一定高度后停止，补偿取料机构开始进一步带动机械手爪下降直至接触到物料包后，完成抓取，再重返下降的过程，将物料上升提取后，运送至横杆的端头后下料，传动系统保证了一整个取料、运输、下料的全过程；

所述机械手爪还包括与爪钩连接的转动机构，安装转动机构的机体，装于机体上的纵向铰接装置和横向铰接装置，横向铰接装置穿过机体的两侧面，机体的整上方通过纵向铰接装置连接至补偿取料机构。机体两端的前后的爪钩可以随机体绕着横向铰接装置的X轴随意转动，机体中间固定部分通过纵向铰接装置连接至补偿取料机构，机体中间固定部分可带着整个机体绕纵向铰接装置的Y轴随意转动，爪钩的转动机构为电动或气动驱动，机体能带着转动机构根据烟包的高低绕横向铰接装置和纵向铰接装置作相应的转动，从而能够使爪钩接触烟包后，在机体的作用下进一步调整与烟包接触的接触面角度，抱着爪钩能够贴紧烟包而不抓空，这种自适应转动是随机的，机体、爪钩和传动机构能够在烟包表面的阻力不同作用下绕横向铰接装置和纵向铰接装置作前后、左右自适应转动，保证爪钩有效的接触于烟包的表面，保证抓取时的成功率和稳定效果。

补偿取料机构为气缸缓冲机构组成，所述气缸缓冲机构具有上、下腔，上、下腔的进气压力独立设置，上腔中装有压力传感器，下腔内装有气缸限流器及气压平衡装置，气缸具有上、下腔，气缸上、下腔的进气管路及压力调节独立设置，气缸上腔装有压力传感器，气缸下腔内装有气缸限流器及气压平衡装置，机械手爪的重量可通过设置于气缸下腔的气压平衡装置通过调节气缸下腔内的压力即阻力来抵消，机械手爪下移的速度可通过气缸下腔内装有气缸限流器来调节，这样机械手爪压于烟包上的压力就是气缸上腔的气压，而气缸上腔的压力可通过独立设置于气缸上腔的压力调节装置来调节，这样机械手爪压于烟包上的理就可调，压力可通过气缸上腔装有压力传感器来检测，当机械手爪下压力达到设定值时，压力传感器发出讯号，控制机械手不在下行，这样就不会压碎烟包。即保证了烟包不被压碎，解决造碎问题，

所述抓取装置包括四组传动机构、四组机械手爪，每个机械手爪的四端均装有四个爪钩。四个爪钩同时勾住烟包的麻袋，四组机械手爪一次抓取四个烟包，正好符合运输车辆上每横排的烟包数量，同理，机械手爪的组数可以根据运输车上横排的烟包摆放数量而决定，能够进一步的提高卸货精准度和工作效率；

所述横向运料皮带机以中部位置划分为相接的左右两段独立的皮带机，左右两段独立的皮带机的转向方向相反，左段皮带机往左输送，末端下方对接为所在一侧的纵向皮带输送出料机，右段皮带机往右输送，末端下方对接为所在一侧的纵向皮带输送出料机，完成双向送料。由于每次抓取装置抓取的货物为四件，因此，将横向运料皮带机划分为两侧输料的形式，放于左段皮带机上的货物从左边卸货，放置于右段皮带机上的货物从右边卸货，达到提高卸货效率的目的；

所述横向运料皮带机的上方设有一个固定在横杆上的导向架，导向架横向安装在两个横杆之间，横向运料皮带机正上方相对的导向架的部分具有一段倾斜段。导向架能够使得在空中运输过程中的物料能够更精准的放料至横向运料皮带机上，提高下料过程的准确度；

于两侧横杆的中心位置的正下方地面上安装有货车导引位置检测装置，该位置检测装置由视觉及智能控制系统组成，视觉检测装置安装于货车进料位置的前端及后端两侧，通过成像技术与智能控制系统结合，计算出烟包车的三维位置，通过电控系统换算后，确定机械手爪的工作范围，所述机械手爪上安装有检测器，该检测器具体为位置检测器及变焦距成像检测装置，可适时检测机械手爪下烟包的状况及机械手爪的工作情况，通过电控系统的换算，发命令给伺服控制系统，通过伺服控制系统系统来控制机械手爪的适时位置，有效的将烟包抓取；

一种烟包卸车机械手自动卸车的设备系统，包括竖直立于地面两侧上的支架柱，每一侧支架柱顶部均安装有升降传动机构，每一侧的升降传动机构均连接至纵向分布的抓取装置，两组升降传动机构之间连接有横向滑杆，抓取装置安装在横向滑杆上，每一侧升降传动机构的底部均安装有一组纵向皮带输送出料机，所述抓取装置能在横向滑杆上横向滑动和竖直方向上上下起降，所述抓取装置连接至电控系统，抓取装置的端头为机械手爪，机械手爪包括有圆弧状的爪钩，所述爪钩在旋转时所经过的路径始终沿爪钩的圆弧状所在的圆周线上转出或转进。这种结构的烟包卸车机械手自动卸车的设备系统，整体的卸车的基本原理和结构不变，改变仅在于该设备系统运用时，是从货车的侧边侧向的方式进行卸货，能够提高卸车的效率。

综上所述，本发明提供的一种烟包卸车机械手自动卸车的设备系统卸车效率高、完全代替人工劳动、彻底的解决了卸车工人的安全隐患、且操作安全、杜绝人工踩踏烟包，减少烟包二次造碎、同时设备简单、可靠，占地小。

附图说明

图1为一种烟包卸车机械手自动卸车的设备系统的结构主视图；

图2为一种烟包卸车机械手自动卸车的设备系统的结构右侧视图；

图3为一种烟包卸车机械手自动卸车的设备系统的结构俯视图；

图4为机械手爪的结构示意图；

图5为机械手爪的结构侧视图；

图6为机械手爪内部结构示意图；

图7为机械手爪内部结构侧面示意图；

图8为侧面卸车的烟包卸车机械手自动卸车的设备系统的结构主视图；

图9为一种烟包卸车机械手自动卸车的设备系统的结构主视图右侧视图；

图10为爪钩的结构示意图；

图11为为机械手爪横向铰接装置的结构示意图；

图12为为机械手爪纵向铰接装置的结构示意图；

其中：1—支架柱、2—横杆、3—横向运料皮带机、4—纵向皮带输送出料机、5—机械手爪、6—爪钩、7—补偿取料机构、8—升降式机械手支架、9—升降动力机构、10—升降传动机构、11—移动机架、12—被动转动机构、13—转动机构、14—机体、15—横向铰接装置、151—X轴、16—纵向铰接装置、161—Y轴、17—导向架、18—货车导引位置检测装置、20—横向滑杆、21—麻包、22—电控系统、23—水平移动机构。

具体实施方式

实施例1：如图1～图3所示，烟包运输车开到卸货工位，就位后，位于卸车系统中两横杆2的两端头处的抓取装置往烟包运输车中部移动，使抓取装置处于卸车系统中部，两端的抓取装置负责烟包运输车的前后两部分的货物，通过电控系统22控制抓取装置从货物烟包的正上方开始下降，机械手爪5接触到烟包后停止下降，爪钩6开始做圆周旋转，爪钩6穿过装载烟包的麻包21后完成对麻包21的抓取，通过抓取装置上升升料，并在横杆2上往抓取装置所靠近的端头方向移动，当货物烟包移动到横向运料皮带机3上后开始下降，当货物烟包落在横向运料皮带机3上后，爪钩6开始做方向的圆周旋转，从抓取麻包21时的开口位置原路退出后，抓取装置完成一次货物运输，继续重复至抓取下一包烟包，物料烟包在横向运料皮带机3上随横向运料皮带机3的运动往侧向移动，最终在横向运料皮带机3的末端落料到纵向皮带输送出料机4上，完成最终的货物烟包的出料卸车，进入下一工位。

实施例2：在实施例1的基础上，进一步的，如图4～图7、图10～图12所示，所述抓取装置还包括传动机构，所述传动机构包括与机械手爪5连接并位于其上方的补偿取料机构7，位于补偿取料机构7上方用于支撑补偿取料机构7和机械手爪5的升降式机械手支架8，位于抓取装置顶部的升降动力机构9，位于升降动力机构9下方并与其连接的升降传动机构10，支撑升降动力机构9和升降传动机构10的移动机架11，位于移动机架11中下部置于横杆2上方的的水平移动机构23，装于移动机架11下部的被动转动机构12。被动转动机构12作用是对配合升降传动机构10一道实现对机械手升降升降的驱动，实现对主传动机构的传动装置的张紧及被动传动。

所述机械手爪5还包括与爪钩6连接的转动机构13，安装转动机构13的机体14，装于机体14上的纵向铰接装置16和横向铰接装置15，横向铰接装置15穿过机体14的两侧面，机体14的整上方通过纵向铰接装置16连接至补偿取料机构7。机体14两端的前后的爪钩6可以随机体14绕着横向铰接装置15的X轴151随意转动，机体14中间固定部分通过纵向铰接装置16连接至补偿取料机构7，机体14中间固定部分可带着整个机体14绕纵向铰接装置16的Y轴161随意转动，爪钩6的转动机构13为电动或气动驱动，机体14能带着转动机构13根据烟包的高低绕横向铰接装置15和纵向铰接装置16作相应的转动，从而能够使爪钩6接触烟包后，在机体14的作用下进一步调整与烟包接触的接触面角度，抱着爪钩6能够贴紧烟包而不抓空，这种自适应转动是随机的，机体14、爪钩6和传动机构能够在烟包表面的阻力不同作用下绕横向铰接装置15和纵向铰接装置16作前后、左右自适应转动，保证爪钩6有效的接触于烟包的表面，保证抓取时的成功率和稳定效果。

补偿取料机构7为气缸缓冲机构组成，所述气缸缓冲机构具有上、下腔，上、下腔的进气压力独立设置，上腔中装有压力传感器，下腔内装有气缸限流器及气压平衡装置，气缸具有上、下腔，气缸上、下腔的进气管路及压力调节独立设置，气缸上腔装有压力传感器，气缸下腔内装有气缸限流器及气压平衡装置，机械手爪5的重量可通过设置于气缸下腔的气压平衡装置通过调节气缸下腔内的压力即阻力来抵消，机械手爪5下移的速度可通过气缸下腔内装有气缸限流器来调节，这样机械手爪5压于烟包上的压力就是气缸上腔的气压，而气缸上腔的压力可通过独立设置于气缸上腔的压力调节装置来调节，这样机械手爪5压于烟包上的理就可调，压力可通过气缸上腔装有压力传感器来检测，当机械手爪5下压力达到设定值时，压力传感器发出讯号，控制机械手不在下行，这样就不会压碎烟包。即保证了烟包不被压碎，解决造碎问题，

实施例3：在实施例1或实施例2的基础上，如图1～图3所示，进一步的，所述抓取装置包括四组传动机构、四组机械手爪5，每个机械手爪5的四端均装有四个爪钩6。

所述横向运料皮带机3以中部位置划分为相接的左右两段独立的皮带机，左右两段独立的皮带机的转向方向相反，左段皮带机往左输送，末端下方对接为所在一侧的纵向皮带输送出料机4，右段皮带机往右输送，末端下方对接为所在一侧的纵向皮带输送出料机4，完成双向送料。

所述横向运料皮带机3的上方设有一个固定在横杆2上的导向架17，导向架17横向安装在两个横杆2之间，横向运料皮带机3正上方相对的导向架17的部分具有一段倾斜段。

于两侧横杆2的中心位置的正下方地面上安装有货车导引位置检测装置18，该位置检测装置由视觉及智能控制系统组成，视觉检测装置安装于货车进料位置的前端及后端两侧，通过成像技术与智能控制系统结合，计算出烟包车的三维位置，通过电控系统22换算后，确定机械手爪5的工作范围，所述机械手爪5上安装有检测器，该检测器具体为位置检测器及变焦距成像检测装置，可适时检测机械手爪5下烟包的状况及机械手爪5的工作情况，通过电控系统22的换算，发命令给伺服控制系统，通过伺服控制系统系统来控制机械手爪5的适时位置，有效的将烟包抓取。

实施例4：如图8、图9所示，一种烟包卸车机械手自动卸车的设备系统，包括竖直立于地面两侧上的支架柱1，每一侧支架柱1顶部均安装有升降传动机构10，每一侧的升降传动机构10均连接至纵向分布的抓取装置，两组升降传动机构10之间连接有横向滑杆20，抓取装置安装在横向滑杆20上，每一侧升降传动机构10的底部均安装有一组纵向皮带输送出料机4，所述抓取装置能在横向滑杆20上横向滑动和竖直方向上上下起降，所述抓取装置连接至电控系统22，抓取装置的端头为机械手爪5，机械手爪5包括有圆弧状的爪钩6，所述爪钩6在旋转时所经过的路径始终沿爪钩6的圆弧状所在的圆周线上转出或转进。这种结构的烟包卸车机械手自动卸车的设备系统，整体的卸车的基本原理和结构不变，改变仅在于该设备系统运用时，是从货车的侧边侧向的方式进行卸货，能够提高卸车的效率。