本发明涉及一种采样机械手。特别是涉及一种用于固定排列摆放的棉包内棉花采样的棉花采样机械手。
背景技术：
在原棉质量检测过程中，要求在所有待检测棉包中，任意抽取棉包中的一部分棉花进行检测。棉花采样多采取人工方式，还没有适用的取样工具。操作人员用手抓取棉包表层的棉纤维，原棉检测全部靠人力完成，特别是对固定排列摆放的棉包内棉花进行采样，人工作业强度大，检验效率低，且易出现安全隐患。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够快速高效地进行棉花采样的棉花采样机械手。
本发明所采用的技术方案是：一种棉花采样机械手，包括有u型底板，所述u型底板的后壁高于前壁，夹紧油缸通过油缸用连接法兰固定在所述u型底板的后壁的后侧上，所述夹紧油缸的活塞杆贯穿所述后壁，且前端头连接导向齿条，还设置有双出杆式阻尼油缸，所述双出杆式阻尼油缸两侧的活塞杆端部分别通过一个锁紧螺母固定在所对应的u型底板的前壁和后壁上，所述双出杆式阻尼油缸的阻尼缸筒上通过支腿固定设置有位于导向齿条下面的连接板，所述导向齿条的两侧对称的设置有在导向齿条的驱动下用于夹取棉花样品的夹头组件，所述的夹头组件对称的连接在所述连接板的两侧。
所述的夹头组件包括有：分别与导向齿条两侧的齿条相啮合且分别通过一个卡簧连接件铰接连接在所述连接板两侧的第一扇形齿轮和第二扇形齿轮，在第一扇形齿轮和第二扇形齿轮前侧一体形成有第一齿轮杆和第二齿轮杆，所述第一齿轮杆和第二齿轮杆的端头分别铰接连接用于夹取棉花样品的左夹头和右夹头，所述左夹头和右夹头还分别铰接连接有第一连杆和第二连杆的前端，所述第一连杆和第二连杆的后端分别通过一个卡簧连接件铰接连接在所述连接板的两侧，所第一连杆和第二连杆对应与第一齿轮杆和第二齿轮杆平行且位于第一齿轮杆和第二齿轮杆的外侧。
所述的第一扇形齿轮、第二扇形齿轮、第一连杆后端和第二连杆后端上设置有共同通过卡簧连接件上下连接用于稳固第一扇形齿轮、第二扇形齿轮、第一连杆后端和第二连杆后端的上平行板。
所述的左夹头和右夹头结构相同对称设置，均包括有：用于夹取棉花的夹板，通过支撑肋固定连接在夹板外侧面上的用于连接所述的第一扇形齿轮和第一连杆后端或第二扇形齿轮和第二连杆后端的两个连接板，所述两个连接板分别形成有两个销轴孔，所述的第一扇形齿轮和第一连杆后端或第二扇形齿轮和第二连杆后端夹在所述两个连接板之间，并通过贯穿所述销轴孔的夹头用销轴与所述的两个连接板铰接连接。
所述的夹板的前端侧形成有便于插入棉花内的具有导入斜面的导入插条。
所述的夹板在用于夹住棉花的侧面上设置有能够防止棉花脱落的阻脱条。
所述的导向齿条的后端面上形成有用于与所述夹紧油缸的活塞杆螺纹连接的螺孔，所述导向齿条后端的两侧形成有用于通过销轴固定活塞杆的销轴孔，所述导向齿条在位于所述销轴孔前方的两侧分别形成有用于与夹头组件中的第一扇形齿轮和第二扇形齿轮相啮合的齿条，所述导向齿条的底面形成有用于与所述连接板相结合形成滑动副的凹槽。
所述连接板为t形结构，所述的支腿通过螺钉固定在所述t形结构垂直部分的下面，夹头组件中的第一扇形齿轮和第一连杆后端，以及第二扇形齿轮和第二连杆后端分别通过一个卡簧连接件固定连接在所述t形结构的水平部分的两侧，所述t形结构的水平部分的中部向上凸出的形成有与导向齿条底面的凹槽滑动结合的导向键。
所述的双出杆式阻尼油缸是由两端分别具有一个活塞杆的液压缸和单向节流阀构成，所述单向节流阀的两端通过油管分别连接液压缸的两个油腔的过油孔。
本发明的一种棉花采样机械手，将液压缸活塞杆的直线运动，转换为齿轮齿条啮合运动，并通过连杆实现夹头的张开与松紧，此外设置了阻尼油缸，通过增大夹紧油缸后退时的阻力，保证夹头可靠夹紧棉花。本发明可实现棉花采样机械自动化，有效地把操作者从较危险的人工工作过程中解脱出来，也能够快速高效地进行棉花采样，提高生产效率，从而提高检测的总体效率。
附图说明
图1是本发明一种棉花采样机械手的立体结构示意图；
图2是本发明一种棉花采样机械手的俯视图；
图3是本发明一种棉花采样机械手的正面结构示意图；
图4是本发明中夹头组件的结构示意图；
图5是本发明中导向齿条的结构示意图；
图6是图5的底部结构示意图；
图7是本发明中连接板的结构示意图；
图8是图7的侧面视图；
图9是图8的左侧视图；
图10是本发明中双出杆式阻尼油缸有构成示意图；
图11是本发明中左夹头/右夹头结构示意图；
图12是图11的俯视图；
图13是图11的侧视图。
图中
1：夹紧油缸1.1：活塞杆
2：u型底板2.1：前壁
2.2：后壁3：双出杆式阻尼油缸
3.1：活塞杆的液压缸3.2：单向节流阀
4：支腿5：连接板
6：夹头用销轴7a：左夹头
7b：右夹头7.1：夹板
7.2：支撑肋7.3：连接板
7.4：销轴孔7.5：阻脱条
7.6：导入插条8a：第一连杆
8b：第二连杆9：上平行板
10：卡簧连接件11：销轴
12a：第一扇形齿轮12b：第一齿轮杆
12c：第二扇形齿轮12d：第二齿轮杆
13：导向齿条13.1：螺孔
13.2：销轴孔13.3：齿条
13.4：凹槽14：加强筋板
15：油缸用连接法兰16：螺钉
17：螺栓连接18：锁紧螺母
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的一种棉花采样机械手做出详细说明。
如图1、图2、图3所示，本发明的一种棉花采样机械手，包括有u型底板2，所述u型底板2的后壁2.2高于前壁2.1，夹紧油缸1通过油缸用连接法兰15固定在所述u型底板2的后壁2.2的后侧上，所述夹紧油缸1的活塞杆1.1贯穿所述后壁2.2，且前端头连接导向齿条13，还设置有双出杆式阻尼油缸3，所述双出杆式阻尼油缸3两侧的活塞杆端部分别通过一个锁紧螺母18固定在所对应的u型底板2的前壁2.1和后壁2.2上，所述双出杆式阻尼油缸3的阻尼缸筒上通过支腿4固定设置有位于导向齿条13下面的连接板5，所述导向齿条13的两侧对称的设置有在导向齿条13的驱动下用于夹取棉花样品的夹头组件，所述的夹头组件对称的连接在所述连接板5的两侧。所述u型底板2的直角处均设置有加强筋板14。
如图4所示，所述的夹头组件包括有：分别与导向齿条13两侧的齿条相啮合且分别通过一个卡簧连接件10铰接连接在所述连接板5两侧的第一扇形齿轮12a和第二扇形齿轮12c，在第一扇形齿轮12a和第二扇形齿轮12c前侧一体形成有第一齿轮杆12b和第二齿轮杆12d，所述第一齿轮杆12b和第二齿轮杆12d的端头分别铰接连接用于夹取棉花样品的左夹头7a和右夹头7b，所述左夹头7a和右夹头7b还分别铰接连接有第一连杆8a和第二连杆8b的前端，所述第一连杆8a和第二连杆8b的后端分别通过一个卡簧连接件10铰接连接在所述连接板5的两侧，所第一连杆8a和第二连杆8b对应与第一齿轮杆12b和第二齿轮杆12d平行且位于第一齿轮杆12b和第二齿轮杆12d的外侧。
如图1、图2所示，所述的第一扇形齿轮12a、第二扇形齿轮12c、第一连杆8a后端和第二连杆8b后端上设置有共同通过卡簧连接件10上下连接用于稳固第一扇形齿轮12a、第二扇形齿轮12c、第一连杆8a后端和第二连杆8b后端的上平行板9。
如图4、图12、图13所示，所述的左夹头7a和右夹头7b结构相同对称设置，均包括有：用于夹取棉花的夹板7.1，通过支撑肋7.2固定连接在夹板7.1外侧面上的用于连接所述的第一扇形齿轮12a和第一连杆8a后端或第二扇形齿轮12c和第二连杆8b后端的两个连接板7.3，所述两个连接板7.3分别形成有两个销轴孔7.4，所述的第一扇形齿轮12a和第一连杆8a后端或第二扇形齿轮12c和第二连杆8b后端夹在所述两个连接板7.3之间，并通过贯穿所述销轴孔7.4的夹头用销轴6与所述的两个连接板7.3铰接连接。
所述的夹板7.1的前端侧形成有便于插入棉花内的具有导入斜面的导入插条7.6。所述的夹板7.1在用于夹住棉花的侧面上设置有能够防止棉花脱落的阻脱条7.5。
如图5、图6所示，所述的导向齿条13的后端面上形成有用于与所述夹紧油缸1的活塞杆1.1螺纹连接的螺孔13.1，所述导向齿条13后端的两侧形成有用于通过销轴11固定活塞杆1.1的销轴孔13.2，从而，防止横向窜动。所述导向齿条13在位于所述销轴孔13.2前方的两侧分别形成有用于与夹头组件中的第一扇形齿轮12a和第二扇形齿轮12c相啮合的齿条13.3，所述导向齿条13的底面形成有用于与所述连接板5相结合形成滑动副的凹槽13.4。当夹紧油缸1的活塞杆1.1前进或后退时，导向齿条13实现前进或后退，此时与导向齿条13有啮合关系的第一扇形齿轮12a和第二扇形齿轮12c开始转动。
如图7、图8、图9、图10所示，所述连接板5为t形结构，所述的支腿4通过螺钉16固定在所述t形结构垂直部分的下面，夹头组件中的第一扇形齿轮12a和第一连杆8a后端，以及第二扇形齿轮12c和第二连杆8b后端分别通过一个卡簧连接件10固定连接在所述t形结构的水平部分的两侧，所述t形结构的水平部分的中部向上凸出的形成有与导向齿条13底面的凹槽13.4滑动结合的导向键5.1。
所述支腿4的下端形成有能够卡在所述双出杆式阻尼油缸3的阻尼缸筒上的圆弧结构。
如图11所示，所述的双出杆式阻尼油缸3是由两端分别具有一个活塞杆的液压缸3.1和单向节流阀3.2构成，所述单向节流阀3.2的两端通过油管分别连接液压缸3.1的两个油腔的过油孔。
初始状态下，双出杆式阻尼油缸3的活塞处于缸筒中间位置，双出杆式阻尼油缸3的左腔压力等于右腔压力。双出杆式阻尼油缸3的阻尼缸筒向左前进时，液压油从右腔通过单向节流阀3.2中的单向阀通道进入左腔，双出杆式阻尼油缸3的阻尼缸筒停止前进时，双出杆式阻尼油缸3的右腔压力明显高于左腔压力；双出杆式阻尼油缸3的阻尼缸筒向右后退时，液压油只能从阻尼油缸3的左腔通过单向节流阀3.2中的节流阀进入右腔。由于单向节流阀3.2中的节流阀口开度较小，存在一定通流阻力，并且双出杆式阻尼油缸3的阻尼缸筒向左前进时使得双出杆式阻尼油缸3的右腔压力明显高于左腔压力，因此夹紧油缸1的活塞杆后退开始时的一段时间内，双出杆式阻尼油缸3的阻尼缸筒基本没有回退位移，必须在足够的负载力作用下双出杆式阻尼油缸3的阻尼缸筒才能开始回退。
本发明一种棉花采样机械手的工作原理为：
当需要抓取棉花进行检测时，夹紧油缸1的活塞杆伸出，并使得导向齿条13前进。导向齿条13分别与第一扇形齿轮12a和第二扇形齿轮12c啮合，带动第一扇形齿轮12a和第二扇形齿轮12c转动，进而第一连杆8a和第二连杆8b与左夹头7a和右夹头7b运动，使左夹头7a和右夹头7b张开至最大开口，伸入棉包切口之内，此时与连接板5焊接在一起的双出杆式阻尼油缸的缸筒一同向前运动。左夹头7a和右夹头7b切入棉包之后，夹紧油缸1的活塞杆1.1向后运动，导向齿条13与第一扇形齿轮12a和第二扇形齿轮12c进行啮合运动，进而第一连杆8a和第二连杆8b与左夹头7a和右夹头7b有运动趋势。但由于与连接板5焊接在一起的双出杆式阻尼油缸3回退时存在很大阻力，连接板5的初始后退位移很小，因此保证了在第一扇形齿轮12a的第一齿轮杆12b和第二扇形齿轮12c的第二齿轮杆12d与第一连杆8a和第二连杆8b作用下，左夹头7a和右夹头7b把棉样夹紧。随着夹紧油缸1的活塞杆1.1继续后退，在足够的负载力作用下双出杆式阻尼油缸3的阻尼缸筒开始回退，双出杆式阻尼油缸3的左腔压力升高，当左腔压力大于右腔压力时，阻尼缸缸筒迅速回退，夹紧油缸1的活塞杆到达初始位置后停止运动，完成棉花抓取工作。夹紧油缸1的活塞杆再次伸出，则导向齿条13向前运动，再次与第一扇形齿轮12a和第二扇形齿轮12c进行啮合运动，进而第一连杆8a和第二连杆8b与左夹头7a和右夹头7b张开，抓取的棉花掉落到相应装置，并随着夹紧油缸1的活塞杆的不断前进，伸入棉包切口之内，进行下一次的抓取棉花工作。