桁架机器人抓取装置的制作方法

本发明涉及桁架机器人技术领域，具体涉及一种桁架机器人抓取装置。

背景技术：

目前，桁架机器人通常是采用龙门框架式结构，其包括x轴、y轴、z轴、抓手结构、旋转结构、翻转结构等。图1为省略x轴、翻转结构、旋转结构、及各部分运动装置后的桁架抓手示意图，说明抓手抓取砂芯的方式。如图所示铸造砂芯通常在相对的两个面上设置有与桁架机器人抓手相对应的吊把，桁架抓手运动至砂芯放置位，通过升降、开合功能抓取砂芯。此类结构的缺点在于无法抓取厚度较小的砂芯或者左右两个砂芯放置间隙较小的砂芯。一种情况是当两个砂芯上下叠放时，如果上面的砂芯厚度接近于吊把的厚度，那么桁架抓取时，桁架抓手的下壁面会碰到下面的砂芯，造成干涉，导致桁架无法抓取砂芯；另一种情况是当砂芯左右放置(砂芯吊把先对)如果两个砂芯吊把之间的距离小于桁架抓手壁厚(桁架抓手壁厚一般再200mm～350mm之间)时，当桁架抓手下降去抓取其中一个砂芯时，桁架抓手的外壁会碰到此砂芯旁边的砂芯，也就是说桁架手臂与另一个砂芯发生了干涉，造成桁架抓手无法继续下降抓取砂芯。所以说目前的桁架只能解决部分砂芯的抓取，导致抓取能力低、抓取效率低、通用性差的问题。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种桁架机器人抓取装置。所述桁架机器人抓取装置包括常用抓手、多种快换抓手、快换抓手放置架、砂芯中转位。通过将多种快换抓手与常用抓手配合使用，可实现抓取厚度较小砂芯上下叠放、左右放置砂芯间距较小时的砂芯抓取。

为解决上述存在的不足，本发明采用的技术方案为：

一种桁架机器人抓取装置，所述抓取装置包括常用抓手和快换抓手；所述快换抓手包括c形快换抓手、吊带式快换抓手及开合形快换抓手；所述常用抓手用于抓取普通砂芯；所述快换抓手用于抓取常用抓手无法抓取的特殊砂芯。

在其中一个实施例中，所述常用抓手的前端设有与砂芯吊把相互配合的长方形槽；所述长方形槽的内部设有凹坑；所述凹坑用于固定所述快换抓手。

在其中一个实施例中，所述c形快换抓手包括弹簧固定装置、抓手安装凸台和勾手凹槽；所述弹簧固定装置设置于c形快换抓手的一端；所述勾手凹槽设置于c形快换抓手的另一端；所述第一抓手安装凸台的两侧对称安装有第一弹簧固定装置。所述c形快换抓手形式简单，可满足大重量砂芯、较宽的砂芯的抓取，且c形快换抓手制造简单，精度要求低，通用性强，对大小砂芯都能满足使用。

在其中一个实施例中，所述吊带式快换抓手包括基盘、第二弹簧固定装置、第二抓手安装凸台、吊带固定凹槽及吊带；所述基盘的内侧设有第二抓手安装凸台；所述第二抓手安装凸台的两侧对称安装有第二弹簧固定装置；所述基盘的外圆上掏设有吊带固定凹槽；所述吊带固定凹槽用于固定吊带。所述吊带式快换抓手只有吊带与砂芯接触，由于吊带是柔性材质，所以对砂芯与吊带式快换抓手的要求不高，而且吊带式快换抓手的通用性强，大小砂芯都适合。

在其中一个实施例中，所述基盘由轻量化材质制成；所述吊带式快换抓手可手动切换安装于常用抓手上或自动安装于常用抓手上。

在其中一个实施例中，所述开合形快换抓手包括第三弹簧固定装置、第三抓手安装凸台、动力件、背板、铰链结构及抓手；所述第三抓手安装凸台的两侧对称安装有第三弹簧固定装置；所述第三抓手安装凸台的两侧对称安装有第三弹簧固定装置；所述背板与第三抓手安装凸台连为一体；所述第三抓手安装凸台两侧有用于安装第三弹簧固定装置的孔，所述第三弹簧固定装置安装于第三抓手安装凸台两侧的孔中；所述动力件固定安装于背板上，抓手通过铰链结构与动力件连接，所述动力件内部结构的伸缩通过铰链结构转化为抓手的开合运动。当开合形快换抓手抓取砂芯后，运输到砂芯放置架时，开合形快换抓手放置好砂芯后，可直接张开抓手，桁架抓手向上运动即可，运动动作简单，且能够高效快速的抓取砂芯。

本发明提供了一种桁架机器人抓取装置。首先通过桁架机器人判断其需要抓取的砂芯是否能够通过常用抓手抓取，如果能用常用抓手抓取，则用常用抓手抓取；如果桁架机器人判断其要抓取的砂芯满足不了常用抓手抓取的要求，则桁架机器人自动去抓取快换抓手，用快换抓手抓取砂芯。且本发明中列出的三种快换抓手结构能够有效的解决各种不同结构砂芯的抓取，根据砂芯的结构，灵活采用适当的快换抓手。因而本发明抓取装置能够实现任何结构砂芯的自动抓取，解决了现有桁架机器人无法抓取较薄砂芯及砂芯放置距离较近的问题，提高了抓取的自动化率，使得桁架的通用性增强。尤其对于配套铸造3d打印机(3dp)类设备使用时，可以大大提高3d打印机工作箱的利用率，提高3d打印机的使用效率，进而节成本、节约能耗等。

说明书附图

图1为省略x轴、翻转结构、旋转结构、及各部分运动装置后的桁架抓手结构示意图。

图2为本发明抓取装置抓取过程示意图。

图3为本发明常用抓手的结构示意图。

图4为本发明常用抓手与c形快换抓手的连接结构示意图。

图5为本发明c形快换抓手的结构示意图。

图6为本发明常用抓手与吊带式快换抓手的连接结构示意图。

图7为本发明吊带式快换抓手结构示意图。

图8为本发明吊带式快换抓手结构示意图。

图9为本发明常用抓手与开合形快换抓手的连接结构示意图。

图10为本发明开合形快换抓手结构示意图。

图11为本发明开合形快换抓手结构示意图。

图12为本发明快换抓手放置位结构示意图。

图13为本发明砂芯中转位结构示意图。

图中，100-常用抓手，110-长方形槽，120-凹坑，200-快换抓手，210-c形快换抓手，211-第一弹簧固定装置，212-第一抓手安装凸台，213-勾手凹槽，220-吊带式快换抓手，221-基盘，222-第二弹簧固定装置，223-第二抓手安装凸台，224-吊带固定凹槽，225-吊带，230-开合形快换抓手，231-第三弹簧固定装置，232-第三抓手安装凸台，233-动力件，234-背板，235-铰链结构，236-抓手，300-快换抓手放置位，310-快换抓手放置架，320-放置槽，330-框架，400-砂芯中转位，410-砂芯放置架，420-固定立柱，430-移动立柱，440-车轮，450-轨道，460-框架，500-砂芯。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关说明书附图对本发明进行更全面的描述。说明书附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

为解决上述存在的不足，本发明采用的技术方案为：

在一实施方式中，一种桁架机器人抓取装置，所述抓取装置包括常用抓手和快换抓手；所述快换抓手包括c形快换抓手、吊带式快换抓手及开合形快换抓手；所述常用抓手用于抓取普通砂芯；所述快换抓手用于抓取常用抓手无法抓取的特殊砂芯。

上述一种桁架机器人抓取装置，首先通过桁架机器人判断其需要抓取的砂芯结构，如果是普通砂芯，则采用常用抓手，如果为常用抓手无法抓取的特殊砂芯，则采用快换抓手。本发明中列出的三种快换抓手结构能够有效的解决各种不同结构砂芯的抓取，根据砂芯的结构，灵活采用适当的快换抓手。因而本发明抓取装置能够实现任何结构砂芯的自动抓取，解决了现有桁架机器人无法抓取较薄砂芯及砂芯放置距离较近的问题，提高了抓取的自动化率，使得桁架的通用性增强。尤其对于配套铸造3d打印机类设备使用时，可以大大提高3d打印机工作箱的利用率，提高3d打印机的使用效率，进而节成本、节约能耗等。

下面结合具体实施例对所述桁架机器人抓取装置进行说明，以进一步理解所述桁架机器人抓取装置的发明构思。

请参阅图4至图10，一种桁架机器人抓取装置，所述抓取装置包括常用抓手100和快换抓手200；所述快换抓手200包括c形快换抓手210、吊带式快换抓手220及开合形快换抓手230；所述常用抓手100用于抓取普通砂芯；所述快换抓手200用于抓取常用抓手100无法抓取的特殊砂芯。

在其中一个实施例中，请参阅图3，所述常用抓手100包括长方形槽110和凹坑120。所述长方形槽110主要有两个作用，一是用于与砂芯500上的吊把相配抓取砂芯500，另一个作用是与快换抓手200的夹持部分配套抓取快换抓手200；所述常用抓手100的前端设有与砂芯吊把相互配合的长方形槽110；所述长方形槽110的内部设有凹坑120；所述凹坑120用于固定所述快换抓手200。

在其中一个实施例中，请参阅图4和图5，所述c形快换抓手210包括第一弹簧固定装置211、第一抓手安装凸台212和勾手凹槽213；所述第一弹簧固定装置211设置于c形快换抓手210的一端；所述勾手凹槽213设置于c形快换抓手210的另一端；所述第一抓手安装凸台212的两侧对称安装有第一弹簧固定装置211。工作时，将勾手凹槽213从砂芯500吊把的侧面插进去，提起砂芯500。这种结构的快换抓手形式简单，可满足大重量砂芯、较宽的砂芯500的抓取，其优点在于制造简单，精度要求低，通用性强，对大小砂芯都能满足使用。

在其中一个实施例中，请参阅图5，c形快换抓手210上的第一抓手安装凸台212的相对两侧安装有两个第一弹簧固定装置211，在c形快换抓手210与常用抓手100配合时，首先是常用抓手100的长方形槽110壁压缩第一弹簧固定装置211，当c形快换抓手210的第一弹簧固定装置211与常用抓手100的长方形槽110内部的凹坑120对中时，利用弹簧力把第一弹簧固定装置211上的球形装置弹入常用抓手100上的长方形槽110内部的凹坑120中锁紧，能够有效的保证在使用过程中c形快换抓手210不会脱开。第一弹簧固定装置211的优点在于其可逆，当c形快换抓手210与常用抓手100需要脱开时，当施加一定的力后即可脱开。

在其中一个实施例中，请参阅图6和图8，所述吊带式快换抓手220包括基盘221、第二弹簧固定装置222、第二抓手安装凸台223、吊带固定凹槽224及吊带225；所述基盘221的内侧设有第二抓手安装凸台223；所述第二抓手安装凸台223的两侧对称安装有第二弹簧固定装置222；所述基盘221的外圆上掏设有吊带固定凹槽224；所述吊带固定凹槽224用于固定吊带225。当吊带225下端挂在砂芯500的吊把上后，桁架机器人z轴上升提起砂芯500，并且可以借助桁架机器人常用抓手100的翻转机构实现对吊带225上砂芯的翻转。所述基盘221由轻量化材质制成；所述吊带式快换抓手220可手动切换安装于常用抓手100上或自动安装于常用抓手100上，另外所述吊带式快换抓手220只有吊带225与砂芯500接触，由于吊带225是柔性材质，所以对砂芯500与吊带式快换抓手220的要求不高，而且吊带式快换抓手220的通用性强，大小砂芯都适合。

在其中一个实施例中，吊带式快换抓手220上的第二抓手安装凸台223的相对两侧安装有两个第二弹簧固定装置222，在吊带式快换抓手220与常用抓手100配合时，首先是常用抓手100的长方形槽110壁压缩第二弹簧固定装置222，当吊带式快换抓手220的第二弹簧固定装置222与常用抓手100的长方形槽110内部的凹坑120对中时，利用弹簧力把第二弹簧固定装置222上的球形装置弹入常用抓手100上的长方形槽110内部的凹坑120中锁紧，能够有效的保证在使用过程中吊带式快换抓手220不会脱开。弹簧固定装置222的优点在于其可逆，当吊带式快换抓手220与常用抓手100需要脱开时，当施加一定的力后即可脱开。

在其中一个实施例中，请参阅图9至图11，所述开合形快换抓手230包括第三弹簧固定装置231、第三抓手安装凸台232、动力件233、背板234、铰链结构235及抓手236；所述第三抓手安装凸台232的两侧对称安装有第三弹簧固定装置231；所述背板234与第三抓手安装凸台232连为一体；所述第三抓手安装凸台232两侧有用于安装第三弹簧固定装置231的孔，所述第三弹簧固定装置231安装于第三抓手安装凸台232两侧的孔中；所述动力件233固定安装于背板234上，抓手236通过铰链结构235与动力件233连接，所述动力件233内部结构的伸缩通过铰链结构235转化为抓手236的开合运动。当抓手236打开时抓取砂芯500，所述开合形快换抓手230的抓手236与砂芯吊把的接触面积较小，所以开合形快换抓手230更加适用于重量较轻的砂芯。开合形快换抓手230的优点在于用开合形快换抓手230抓取砂芯500后，运输到砂芯放置架410时，开合形快换抓手230放置好砂芯500后，可直接张开抓手236，桁架抓手向上运动即可，运动动作简单，且能够高效快速的抓取砂芯。

在其中一个实施例中，请参阅图12，快换抓手放置位300包括快换抓手放置架310、放置槽320及框架330。快换抓手放置架310主要用于支撑固定放置槽320，框架330主要用于固定快换抓手放置架310。快换抓手200放置于放置槽320中，通过放置槽320的臂限制快换抓手200的位置，有效地保证快换抓手200在放置槽320中稳定、整体、高效放置。快换抓手放置位300的结构多样，能够满足不同结构的快换抓手200。

在其中一个实施例中，请参阅图13，砂芯中转位400包括砂芯放置架410、固定立柱420、移动立柱430、车轮440、轨道450及框架460。砂芯放置架410的作用是用来悬空放置砂芯500，且砂芯放置架410分别安装于固定立柱420和移动立柱430的上端。固定立柱420固定安装于框架460的一端，移动立柱430的下端安装有4个车轮440。车轮440安装于轨道450上，通过车轮440在轨道450上的运动带动移动立柱430沿着轨道滑移，满足不同尺寸的砂芯的放置。砂芯中转位400只有当使用快换抓手200时才发挥作用，其作用是放置从砂芯放置位运输出来的砂芯500，以便桁架抓手可以空闲出来把快换抓手200放置到快换抓手放置位300上，并通过砂芯中转位400的合理设计使得放置在砂芯中转位400上的任何砂芯500都可以用常用抓手100抓取。砂芯中转位400能够有效满足不同大小砂芯500的放置需求。

在其中一个实施例中，本发明桁架机器人抓取装置的具体操作过程：

当桁架机器人检测到需要抓取的砂芯500为普通砂芯，且砂芯500厚度及周围空间足够用常用抓手100抓取而不发生干涉时，采用常用抓手100直接抓取砂芯500并执行后续工序(后续工序略)。当桁架机器人检测到需要抓取的砂芯500为特殊砂芯(如厚度较小的或者左右两个砂芯放置间隙较小等情况)，且用常用抓手100无法抓取，此时在桁架机器人运动系统的带动下，通过常用抓手100抓取放置在快换抓手放置位300的快换抓手200，然后再用快换抓手200抓取放在砂芯放置位上的砂芯500，接着通过桁架机器人的运动系统运动砂芯至砂芯中转位400，此时常用抓手100带动快换抓手200脱开砂芯500，并把快换抓手200放回快换抓手放置位300。最后再通过常用抓手100抓取放置在砂芯中转位400的砂芯500并执行后续程序。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。