本实用新型涉及转运设备技术领域，具体涉及一种托盘搬运机械手。
背景技术：
在现有技术领域，车辆制造总装车间小托盘转运抓手系统采用的方案有两种，一种为龙门架抓手系统，而另一种为电葫芦匹配简易吊钩辅具的抓手系统。
对于龙门架抓手系统，其具有自动化程度高的优点，但是其缺陷也较为明显，其缺陷在于：龙门架抓手系统的结构复杂，体积庞大，需要物理安装位置大，且改造成本投入较高。具体地，龙门架抓手系统采用西门子s120伺服控制，一旦出现故障，查找困难，耗时较长，每年停台5次，单次停台抢修时间平均超过60分钟，车辆产量损失为60台/次。如果为减少产量损失而增加备用抓手，那么规划投资较大。另外，若前期预留的安装位置空间狭窄，那么则不便于复制一模一样的备用抓手。
对于电葫芦匹配简易吊钩辅具的抓手系统，其具有结构简单的特点，但另一方面，若使用电葫芦匹配简易吊钩辅具的抓手系统来运转一个小托盘，则需要多人辅助操作，其操作过程困难，耗时长，且安全风险高。具体地，使用电葫芦匹配简易吊钩辅具的抓手系统来运转一个小托盘需要至少3人操作，耗时13分钟。由于电葫芦匹配简易吊钩辅具的抓手系统的吊装立柱力臂长，因此水平移动小托盘需要1人手动拉拽电葫芦线缆，另外2人手动辅助拉拽小托盘，操作费时费力，而且小托盘还有掉落伤人的风险。另外，人员操作位置周围都是运行的链床和转台，操作困难，环境复杂，安全风险大。
因此，急切需要设计一种安装便捷且维护保养较为方便的自动化托盘搬运机械手。
鉴于上述缺陷，本实用新型创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本实用新型。
技术实现要素：
为解决上述技术缺陷，本实用新型采用的技术方案在于，本实用新型提供一种托盘搬运机械手，其包括抓手夹具、位置调整单元、第一z向移动单元、y向移动单元、第二z向移动单元、旋转单元和控制单元，所述托盘搬运机械手整体为倒置的u型结构；所述第一z向移动单元上部与所述y向移动单元连接，其下部连接所述位置调整单元；所述抓手夹具吊装在所述位置调整单元上；所述第二z向移动单元下端与所述旋转单元连接，其上端连接所述y向移动单元；所述控制单元分别与所述抓手夹具、所述位置调整单元、所述第一z向移动单元、所述y向移动单元、所述第二z向移动单元和所述旋转单元电连接；所述控制单元用于发送控制信号。
较佳地，其还包括操作单元，所述操作单元通过可编程控制器与所述控制单元连接，操作单元用于操作所述托盘搬运机械手和/或显示托盘搬运机械手的工作状态。
较佳地，所述第一z向移动单元包括第一移动臂、第一固定臂和第一驱动装置，所述第一驱动装置的移动端与所述第一移动臂连接，所述第一驱动装置的固定端与所述第一固定臂连接，所述位置调整单元与所述第一移动臂连接。
较佳地，所述第一固定臂上设有第一导轨，所述第一导轨为直线导轨，所述第一移动臂通过所述第一导轨与所述第一固定臂连接。
较佳地，所述第二z向移动单元包括立柱、第二移动臂和第二驱动装置，所述第二驱动装置的移动端与所述第二移动臂连接，所述第二驱动装置的固定端与所述立柱连接；所述第二移动臂与所述y向移动单元连接；所述立柱与所述旋转单元连接。
较佳地，所述立柱上设有第二滑轨，所述第二滑轨为直线导轨；所述第二移动臂上设有第二滑块，所述第二滑轨与所述第二滑块连接。
较佳地，所述y向移动单元包括第三移动臂、第三固定臂和第三驱动装置，所述第三驱动装置的移动端与所述第三移动臂连接，所述第三驱动装置的固定端与所述第三固定臂连接；所述第三移动臂还与所述第一z向移动单元连接；所述第三固定臂和所述第二z向移动单元连接。
较佳地，所述第三固定臂上设有第三滑轨，所述第三滑轨为直线导轨；所述第三移动臂上设有第三滑块，所述第三滑块与所述第三滑轨连接。
较佳地，所述旋转单元通过底座与地面或者固定座连接。
较佳地，所述位置调整单元能够在水平方向进行0°至270°的位置调整；所述旋转单元的转动能够满足水平方向0°至360°的位置调整。
与现有技术比较本实用新型的有益效果在于：
本实用新型提供了一种托盘搬运机械手，该机械手结构设计紧凑，安装所需物理空间位置小，操作省时省力，效率高，维护保养方便，安全风险小。
附图说明
图1为本实用新型实施例3中托盘搬运机械手的结构示意图；
图2为本实用新型实施例3中托盘搬运机械手的另一角度结构示意图。
附图标记：
抓手夹具1、位置调整单元2、第一z向移动单元3、y向移动单元4、第二z
向移动单元5、立柱6、旋转单元7、底座8、第一移动臂31、第一固定臂32、第一驱动装置33、第一导轨34、第三移动臂41、第三固定臂42、第三驱动装置43、第三滑块44、第三滑轨45、第二移动臂51、第二驱动装置53、第二滑块54和第二滑轨55。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
实施例1
本实用新型实施例1提供一种托盘搬运机械手，其包括抓手夹具1、位置调整单元2、第一z向移动单元3、y向移动单元4、第二z向移动单元5、旋转单元7和控制单元。
托盘搬运机械手整体为倒置的u型结构，第一z向移动单元3上部与y向移动单元4连接，其下部连接位置调整单元2。
抓手夹具1吊装在位置调整单元2上，其用于抓取定位小托盘。
第二z向移动单元5下端与旋转单元7连接，其上端连接y向移动单元4。
第一z向移动单元3、y向移动单元4和第二z向移动单元5均为可伸缩组件。
旋转单元7用于实现抓手夹具1、位置调整单元2、第一z向移动单元3、y向移动单元4和第二z向移动单元5的整体转动功能。
控制单元分别与抓手夹具1、位置调整单元2、第一z向移动单元3、y向移动单元4、第二z向移动单元5和旋转单元7电连接。控制单元用于向托盘搬运机械手发送控制信号，即控制单元能够分别向抓手夹具1、位置调整单元2、第一z向移动单元3、y向移动单元4、第二z向移动单元5和旋转单元7发送控制信号。
实施例2
本实施例与实施例1不同之处在于：
位置调整单元2与第一z向移动单元3连接，位置调整单元2能够带动抓手夹具1及小托盘运动。位置调整单元2用于调整小托盘的水平位置，可以在水平方向实现0°至270°的位置调整。优选地，位置调整单元2通过安装支架板和螺栓与第一z向移动单元3连接。
旋转单元7带动抓手夹具1、位置调整单元2、第一z向移动单元3、y向移动单元4和第二z向移动单元5整体进行转动。其转动可以满足水平方向0°至360°的位置调整。
旋转单元7通过底座8与地面或者固定座连接。优选地，底座8通过螺栓和工字钢连接，用于支撑整个托盘搬运机械手。
实施例3
本实施例与实施例1不同之处在于：
第一z向移动单元3与y向移动单元4连接，第一z向移动单元3能够带动抓手夹具1、位置调整单元2和小托盘沿垂直方向上升或下降。第一z向移动单元3用于在垂直方向提升小托盘，通过第一z向移动单元3可以将小托盘从大托盘上抓取出来。
第一z向移动单元3包括第一移动臂31、第一固定臂32和第一驱动装置33，第一驱动装置33的移动端与第一移动臂31连接，第一驱动装置33的固定端与第一固定臂32连接，位置调整单元2与第一移动臂31连接。第一固定臂32上设有第一导轨34，第一移动臂31通过第一导轨34与第一固定臂32连接，第一移动臂31能够沿第一导轨34滑动。
y向移动单元4，能够实现小托盘的水平y向移动。y向移动单元4包括第三移动臂41、第三固定臂42和第三驱动装置43，第三驱动装置43的移动端与第三移动臂41连接，第三驱动装置43的固定端与第三固定臂42连接。第三移动臂41与第一固定臂32连接。第三固定臂42和第二z向移动单元5连接。
第三移动臂41上设有第三滑块44，第三固定臂42上设有第三滑轨45，第三滑块44与第三滑轨45连接，第三驱动装置43动作时，第三滑块44能够在第三滑轨45上滑动。
第二z向移动单元5，能够将小托盘在垂直方向再次提升，并绕过大托盘的最高点位置，避免小托盘在运动的过程中和大托盘撞击干涉。第二z向移动单元5包括立柱6、第二移动臂51和第二驱动装置53，第二驱动装置53的移动端与第二移动臂51连接，第二驱动装置53的固定端与立柱6连接。第二移动臂51与第三固定臂42连接。立柱6与旋转单元7连接。优选地，立柱6通过螺栓和旋转单元7相连接，立柱6是机械手的主要支撑力臂，承受机械手的轴径向载荷。
立柱6上设有第二滑轨55，第二移动臂51上设有第二滑块54，第二滑轨55与第二滑块54连接，第二驱动装置53动作时，第二滑块54能够在第二滑轨55上滑动。
优选地，第一滑轨34、第二滑轨55、第三滑轨45均为直线滑轨。
优选地，第一驱动装置33、第二驱动装置53、第三驱动装置43为直线驱动装置，进一步优选为，液压缸组件或气缸组件。
实施例4
本实施例与实施例3不同之处在于：
本实施例中的托盘搬运机械手还包括操作单元。操作单元通过可编程控制器与控制单元连接，操作单元用于操作机械手和/或显示机械手的工作状态。操作单元能够向控制单元传递控制指令。优选地，操作单元为通过网络与可编程控制器连接的可视化系统。
本实施例中的托盘搬运机械手的在手动控制状态下的使用方法为：
步骤1：抓取小托盘：
具体地，在操作单元面板上进行手动操作，操作抓手夹具1，将大托盘上的小托盘进行定位抓取，操作第一z向移动单元3将小托盘进行垂直方向提升，将小托盘从大托盘上部分离开，操作第二z向移动单元5将小托盘再次进行垂直方向提升，避免小托盘和大托盘最高支点干涉；
步骤2：水平移动小托盘。
具体地，在操作单元操作单元面板上进行手动操作，操作y向移动单元4水平移动小托盘，操作旋转单元7，将抓手夹具旋转到小托盘存放位置的上方，准备放置小托盘；
步骤3：放置小托盘。
具体地，在操作单元面板上进行手动操作，操作位置调整单元2水平旋转小托盘到正确的放置方向，操作第一z向移动单元3将小托盘下降到存放位置水平面，操作抓手夹具1将小托盘和机械手分离，操作第一z向移动单元3将抓手夹具1移出小托盘存放位置，小托盘转运结束。
本实施例中的托盘搬运机械手也可在自动控制状态下使用。
与现有技术相比，本实施中的托盘搬运机械手有益效果在于：
针对步骤1抓取小托盘这一过程，如采用电葫芦匹配简易吊钩辅具的抓手系统抓取小托盘，至少需要2人手扶小托盘，手动将简易吊钩辅具挂在小托盘的定位孔里，然后由另外1人手动操作电葫芦，将小托盘从大托盘上分离出来，一共需要3人操作，操作过程困难，而且人员操作位置均有其它设备运行，安全风险大，抓取一台小托盘耗时至少5min。若采用本实施例中的本实施例中的托盘搬运机械手仅需操作手1人，就可以在安全区操作操作单元，控制各个部件的运动，将小托盘从大托盘抓取出来，整个抓取过程耗时1min。
针对步骤2水平移动小托盘这一过程，如采用电葫芦匹配简易吊钩辅具的抓手系统来水平移动小托盘，需要1人拉拽电葫芦线缆，2人辅助拉拽小托盘，将小托盘水平移动到存放位置上方，并手动旋转电葫芦挂钩，保证小托盘放置的前后方向，该过程耗时5min，安全风险大；若采用本实施例中的本实施例中的托盘搬运机械手仅需操作手1人操作操作单元，就可以自动将小托盘抓手夹具旋转到小托盘存放位置上方，并保证小托盘的放置方向，且无人员干涉，耗时2min；
针对步骤3放置小托盘这一过程，采用电葫芦匹配简易吊钩辅具的抓手系统来放置小托盘，至少需要3人协同操作，才能保证小托盘的正确放置位置，耗时3min，而且放置过程中小托盘还存在掉落风险，若采用本实施例中的本实施例中的托盘搬运机械手仅需操作手1人就可以自动放置小托盘到正确的位置，不需要其他人员干预，放置过程中保证人员的绝对安全，耗时1min。
综上所述,本实施例中的托盘搬运机械手采用自动化控制技术，制造成本低，结构紧凑，结合现场实际情况，可以实现多自由度的运动，通过1人控制操作面板或自动控制，就可以将小托盘从大托盘上分离出来并安全转运到小托盘存放位置，可以将之前转运方式13min操作时间降低为4min，3人协同操作减少为1人操作。
另外，当现有西门子s120抓手系统出现故障，且短时间不能恢复生产时，就可以利用本方案中的托盘搬运机械手实现快速切换功能，保留原有抓手系统功能的同时，在保证人员安全的情况下，仅需1人耗时1min就可以完成将小托盘从大托盘上部抓取出来、并安全的转运到小托盘放置位置，避免传统方案的复杂操作过程、耗时长、投资金额大、安全风险高等问题，有效减少设备停机时间，保证设备的可动率。
综上，本实施例中的托盘搬运机械手的优点为：
1、自动化控制，操作省时省力，仅需1人1min就可完成小托盘的搬运任务，有效避免人员辅助操作的安全隐患，并节约操作时间；
2、改造成本投入低，维护保养方便；
3、整体结构设计紧凑，设备安装需要物理空间位置小；
4、机械手能够实现多自由度的运动，方便小托盘的位置调整和定位抓取。
以上仅为本实用新型的较佳实施例，对本实用新型而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本实用新型中各部件的结构和连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。
1.一种托盘搬运机械手，其特征在于，其包括抓手夹具、位置调整单元、第一z向移动单元、y向移动单元、第二z向移动单元、旋转单元和控制单元，所述托盘搬运机械手整体为倒置的u型结构；所述第一z向移动单元上部与所述y向移动单元连接，其下部连接所述位置调整单元；所述抓手夹具吊装在所述位置调整单元上；所述第二z向移动单元下端与所述旋转单元连接，其上端连接所述y向移动单元；所述控制单元分别与所述抓手夹具、所述位置调整单元、所述第一z向移动单元、所述y向移动单元、所述第二z向移动单元和所述旋转单元电连接；所述控制单元用于发送控制信号。
2.如权利要求1所述的一种托盘搬运机械手，其特征在于，其还包括操作单元，所述操作单元通过可编程控制器与所述控制单元连接，操作单元用于操作所述托盘搬运机械手和/或显示托盘搬运机械手的工作状态。
3.如权利要求1所述的一种托盘搬运机械手，其特征在于，所述第一z向移动单元包括第一移动臂、第一固定臂和第一驱动装置，所述第一驱动装置的移动端与所述第一移动臂连接，所述第一驱动装置的固定端与所述第一固定臂连接，所述位置调整单元与所述第一移动臂连接。
4.如权利要求3所述的一种托盘搬运机械手，其特征在于，所述第一固定臂上设有第一导轨，所述第一导轨为直线导轨，所述第一移动臂通过所述第一导轨与所述第一固定臂连接。
5.如权利要求1所述的一种托盘搬运机械手，其特征在于，所述第二z向移动单元包括立柱、第二移动臂和第二驱动装置，所述第二驱动装置的移动端与所述第二移动臂连接，所述第二驱动装置的固定端与所述立柱连接；所述第二移动臂与所述y向移动单元连接；所述立柱与所述旋转单元连接。
6.如权利要求5所述的一种托盘搬运机械手，其特征在于，所述立柱上设有第二滑轨，所述第二滑轨为直线导轨；所述第二移动臂上设有第二滑块，所述第二滑轨与所述第二滑块连接。
7.如权利要求1所述的一种托盘搬运机械手，其特征在于，所述y向移动单元包括第三移动臂、第三固定臂和第三驱动装置，所述第三驱动装置的移动端与所述第三移动臂连接，所述第三驱动装置的固定端与所述第三固定臂连接；所述第三移动臂还与所述第一z向移动单元连接；所述第三固定臂和所述第二z向移动单元连接。
8.如权利要求7所述的一种托盘搬运机械手，其特征在于，所述第三固定臂上设有第三滑轨，所述第三滑轨为直线导轨；所述第三移动臂上设有第三滑块，所述第三滑块与所述第三滑轨连接。
9.如权利要求1所述的一种托盘搬运机械手，其特征在于，所述旋转单元通过底座与地面或者固定座连接。
10.如权利要求1所述的一种托盘搬运机械手，其特征在于，所述位置调整单元能够在水平方向进行0°至270°的位置调整；所述旋转单元的转动能够满足水平方向0°至360°的位置调整。
技术总结