【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及自动投料领域，具体涉及一种定量自动投料装置及定量自动投料方法。
技术介绍
1、传统的物料投料方式是利用人工将烟框中的烟叶散开，然后将烟叶放到铺叶台上进行投料。但人工投料的劳动强度大、成本较高，而且投料效率极其依赖工人的熟练度。同时，人工投料不能精准地控制投料量，使得每次投料存在很大的重量偏差。据统计，人工投料的最大偏差量可到100％以上。
2、公开号为cn214802252u的技术专利公开了一种基于桁架机械手的物料自动投料装置。该装置采用单机械手投料，有效节省了人力成本。但是，单机械手结构每次抓取的物料重量并不相同，因而无法达到定量投料的目的。如果采用该装置进行定量精准取料，就需要在机械手取料后调整机械手夹持部的开合幅度来使抓取重量接近所需物料重量。这一过程并不可控，需要多次试错才能得到合适的取料重量，进而严重影响到取料投料的效率。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种定量自动投料装置，以解决现有自动投料装置在进行定量投料时操作麻烦，效率低下的问题。本专利技术的目的还在于提供一种定量自动投料方法，以解决现有自动投料装置在进行定量投料时操作麻烦，效率低下的问题。
2、本专利技术采用如下技术方案：
3、一种定量自动投料装置，包括控制单元、机械臂及设置在机械臂末端的抓手基座，所述抓手基座上设置有两组以上的抓手组，所述抓手组至少包括一个用于取料投料的抓手，所述抓手组内设有独立的驱动单元以驱动抓手组上抓手的张合；抓手组内或抓手组与抓
4、有益效果：本专利技术在原有的自动投料装置的基础上进行改进，通过上述技术方案，可以利用多个抓手组来抓取多份物料。单个抓手组上的物料重量信息可以通过重量传感器传递给控制单元，使控制单元能够根据抓手组上的物料重量对抓手组进行分组，计算并遴选出所持物料重量最接近当前所需物料总重的抓手组合。控制单元根据计算所得的组合方案，单独控制遴选出的抓手组实现精准的定量投料。基于上述技术方案的自动投料过程全程可控，不需要多次试错就可以得到精准的取料重量，简化操作的同时有效提升了取料投料效率。
5、进一步地：所述抓手组仅包括一个抓手。
6、有益效果：采用上述技术方案，可以使每个抓手上都设置有重量传感器与驱动单元，进而实现控制单元对每一个抓手的精准控制。
7、进一步地：所述重量传感器设置在抓手内。
8、有益效果：采用上述技术方案，重量传感器不必承受全部的抓手重量，进而有效降低重量传感器所受除抓手抓取物料重量以外的额外载荷，进而提升了重量传感器的可选范围，延长了重量传感器的使用寿命。
9、进一步地：所述抓手包括用于与机械臂抓手基座相连接的抓手连接板、执行抓取动作的夹爪及抓手底板；所述夹爪设置在在抓手底板上；所述抓手连接板与抓手底板通过连接结构连接；所述重量传感器过渡连接在连接结构与抓手连接板之间或连接结构与抓手底板之间，以便抓手底板上的夹爪抓取物料时重量传感器能够受到物料重力作用并向控制单元发出重量信号。
10、有益效果：采用上述技术方案，当夹爪上抓取有物料时，物料的重力可通过连接结构直接作用在重量传感器上。这样的设置在保证重量传感器精准检测的基础上，有效简化了结构方案。
11、进一步地：所述连接结构对称分布在抓手上的两侧，重量传感器对应连接结构具体设置有两个。
12、有益效果：采用上述技术方案，可以通过对称分布的连接结构位置，来使传感器能够均衡地承载物料重量及部分抓手自重，避免传感器因承受偏载而导致的损伤或可用寿命损减。
13、进一步地：所述驱动单元设置在抓手连接板与抓手底板之间。
14、有益效果：采用上述技术方案，可避免在抓手外部设置驱动抓手张合的驱动单元，进而有效的节省了定量自动投料装置的占用空间。
15、进一步的：所述夹爪包括至少一个可活动的爪臂，所述抓手底板上设置有爪臂转轴，所述爪臂固定安装在爪臂转轴上并可随爪臂转轴同步转动；所述驱动单元包括驱动机构及传动机构，所述传动机构传动连接在驱动机构与爪臂转轴之间，以驱动爪臂转轴带动爪臂往复摆动，进而实现夹爪的合拢与张开动作。
16、有益效果：采用上述技术方案，爪臂转轴上可布置一个以上的爪臂，进而使夹爪的任一侧可具有多个爪臂来进行抓取。这种设置增加了夹爪与物料的接触点位，进而增强了夹持的稳定性；同时多个爪臂之间可以相互分担载荷，使爪臂可以设计地更加纤细，进而使其更适用于抓取细小或薄片状的柔性物料。
17、进一步地：所述驱动机构为直线驱动机构，所述传动机构为齿轮齿条机构；所述齿轮固定连接在爪臂转轴上，所述齿条设置在直线驱动机构伸出端并与齿轮啮合。
18、有益效果：齿轮齿条机构结构简单，易于实现，可以简化传动机构的技术方案；同时齿轮传动平稳，同步性好，可使夹爪的加持动作更加平稳可靠。
19、进一步地：所述抓手底板上对应爪臂相对运动轨迹位置设置有避让槽；所述爪臂执行张开或合拢的运动轨迹始终保持在避让槽内，以便通过避让槽槽壁来限制爪臂自由端过大的挠曲变形。
20、有益效果：为了降低重量传感器上的负载，以及为了使抓手更好地适用于烟叶抓取，爪臂通常会设计的比较纤细。这样的爪臂受外力作用时通常会产生较大的挠曲变形。对此，抓手底板上对应爪臂相对运动轨迹位置设置有避让槽。爪臂执行张开或合拢的运动轨迹始终保持在避让槽内。当爪臂的自由端因受力而产生相对于避让槽槽壁方向的挠曲变形时，避让槽槽壁可以限制该挠曲变形的进一步扩大，进而避免爪臂受到破坏，也避免了过大挠曲变形而导致抓手抓取不稳的问题。
21、进一步地：所述抓手底板上设有伸出孔；直线驱动机构的伸出端末端设置有顶压结构；爪臂张开时，所述顶压结构可以从所述伸出孔伸出并顶压在物料上；抓手在抓取薄片状的柔性物料时，物料表面因受顶压结构的顶压作用，于其自身产生使物料边缘翘曲的应力，进而使物料边缘下方产生供爪臂的末端插入的空间来方便抓手抓取。
22、有益效果：采用上述技术方案，抓手在抓取薄片状的柔性物料时，可以通过将顶压结构顶压在物料表面上来使物料因自身应力作用而于边缘处产生翘曲，进而使物料边缘下方产生供爪臂末端插入的空间来方便抓手抓取。这样的设置可以使抓手更加适用于抓取薄片状的柔性物料。
23、进一步地：所述抓手组于抓手基座上呈阵列排布。
24、有益效果：采用上述方案，可以使每个抓手或抓手组抓取的物料重量相对均匀，避免机械臂偏载。同时这种布置有利于规划机械臂及抓手抓取物料时的路径，便于抓手的抓取范围均匀覆盖整个待抓取物料的范围。
25、一种定量自动投料方法，所述定量自动投料方法采用的定量自动投料装置包括控制单元、机械臂及设置在机械臂末端的抓手基座，所述抓手基座上设置有两本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种定量自动投料装置，包括控制单元(10)、机械臂及设置在机械臂末端的抓手基座(9)，其特征在于，所述抓手基座(9)上设置有两组以上的抓手组，所述抓手组至少包括一个用于取料投料的抓手(3)，所述抓手组内设有独立的驱动单元以驱动抓手组上抓手(3)的张合；抓手组内或抓手组与抓手基座(9)之间设置有重量传感器(19)，以便根据抓手组上抓取物料的重量向控制单元(10)发出重量信号；所述控制单元(10)可以单独控制每一个抓手组的开合，并根据所需物料总重控制抓手组进行抓取投料作业。
2.根据权利要求1所述的定量自动投料装置，其特征在于，所述抓手组仅包括一个抓手(3)。
3.根据权利要求2所述的定量自动投料装置，其特征在于，所述重量传感器设置在抓手(3)内。
4.根据权利要求3所述的定量自动投料装置，其特征在于，所述抓手(3)包括用于与机械臂抓手基座(9)相连接的抓手连接板(11)、执行抓取动作的夹爪及抓手底板(14)；所述夹爪设置在在抓手底板(14)上；所述抓手连接板(11)与抓手底板(14)通过连接结构连接；所述重量传感器(19)过渡连接在连接结构与
5.根据权利要求4所述的定量自动投料装置，其特征在于，所述连接结构对称分布在抓手上的两侧，重量传感器(19)对应连接结构具体设置有两个。
6.根据权利要求4或5所述的定量自动投料装置，其特征在于，所述驱动单元设置在抓手连接板(11)与抓手底板(14)之间。
7.根据权利要求6所述的定量自动投料装置，其特征在于，所述夹爪包括至少一个可活动的爪臂(13)，所述抓手底板(14)上设置有爪臂转轴(21)，所述爪臂(13)固定安装在爪臂转轴(21)上并可随爪臂转轴(21)同步转动；所述驱动单元包括驱动机构及传动机构，所述传动机构传动连接在驱动机构与爪臂转轴(21)之间，以驱动爪臂转轴(21)带动爪臂(13)往复摆动，进而实现夹爪的合拢与张开动作。
8.根据权利要求7所述的定量自动投料装置，其特征在于，所述驱动机构为直线驱动机构，所述传动机构为齿轮齿条机构；所述齿轮(22)固定连接在爪臂转轴(21)上，所述齿条(15)设置在直线驱动机构伸出端并与齿轮(22)啮合。
9.根据权利要求7所述的定量自动投料装置，其特征在于，所述抓手底板(14)上对应爪臂(13)相对运动轨迹位置设置有避让槽(28)；所述爪臂(13)执行张开或合拢的运动轨迹始终保持在避让槽(28)内，以便通过避让槽(28)槽壁来限制爪臂(13)自由端过大的挠曲变形。
10.根据权利要求8所述的定量自动投料装置，其特征在于，所述抓手底板(14)上设有伸出孔；直线驱动机构的伸出端末端设置有顶压结构；爪臂(13)张开时，所述顶压结构可以从所述伸出孔伸出并顶压在物料上；抓手(3)在抓取薄片状的柔性物料时，物料表面因受顶压结构的顶压作用，于其自身产生使物料边缘翘曲的应力，进而使物料边缘下方产生供爪臂(13)的末端插入的空间来方便抓手(3)抓取。
11.根据权利要求1所述的定量自动投料装置，其特征在于，所述抓手组于抓手基座(9)上呈阵列排布。
12.一种定量自动投料方法，其特征在于，所述定量自动投料方法采用权利要求1-11所述定量自动投料装置，包括如下步骤：步骤一，根据产线要求向控制单元(10)预设置总投料量M、投料频次N；步骤二，控制单元(10)根据总投料量M、投料频次N计算得出每轮平均投料值m，并以每轮平均投料值m作为首轮投料目标值m1；步骤三，控制单元(10)控制机械臂及抓手组进行抓取作业，重量传感器(19)对抓手组上所抓取物料的重量信息进行采集并将重量信息反馈给控制单元(10)；步骤四，控制单元(10)根据重量传感器(19)反馈的重量信息进行逻辑判断，遴选出所抓取物料重量和最接近且不大于首轮投料目标值m1的抓手组的组合，并计算该和值与首轮投料目标值m1的差值A1；步骤五，控制单元(10)控制步骤四中遴选出的抓手组的组合进行投料作业，并自动将差值A1与每轮平均投料值m的和作为下一轮投料目标值m2；重复进行步骤二至步骤五，直到定量自动投料装置完成全部轮次的投料作业。
13.根据权利要求12所述的定量自动投料方法，其特征在于，所述步骤四中控制单元(10)的判断逻辑包括分组逻辑；所述分组逻辑对待处理的重量信息的所有组合方案进行穷举，并从中遴选出重量值的和最接近且不大于首轮投料目标值m1的组合。
14.根据权利要求13所述的定量自...
【技术特征摘要】
1.一种定量自动投料装置，包括控制单元(10)、机械臂及设置在机械臂末端的抓手基座(9)，其特征在于，所述抓手基座(9)上设置有两组以上的抓手组，所述抓手组至少包括一个用于取料投料的抓手(3)，所述抓手组内设有独立的驱动单元以驱动抓手组上抓手(3)的张合；抓手组内或抓手组与抓手基座(9)之间设置有重量传感器(19)，以便根据抓手组上抓取物料的重量向控制单元(10)发出重量信号；所述控制单元(10)可以单独控制每一个抓手组的开合，并根据所需物料总重控制抓手组进行抓取投料作业。
2.根据权利要求1所述的定量自动投料装置，其特征在于，所述抓手组仅包括一个抓手(3)。
3.根据权利要求2所述的定量自动投料装置，其特征在于，所述重量传感器设置在抓手(3)内。
4.根据权利要求3所述的定量自动投料装置，其特征在于，所述抓手(3)包括用于与机械臂抓手基座(9)相连接的抓手连接板(11)、执行抓取动作的夹爪及抓手底板(14)；所述夹爪设置在在抓手底板(14)上；所述抓手连接板(11)与抓手底板(14)通过连接结构连接；所述重量传感器(19)过渡连接在连接结构与抓手连接板(11)之间或连接结构与抓手底板(14)之间，以便抓手底板(14)上的夹爪抓取物料时重量传感器(19)能够受到物料重力作用并向控制单元(10)发出重量信号。
5.根据权利要求4所述的定量自动投料装置，其特征在于，所述连接结构对称分布在抓手上的两侧，重量传感器(19)对应连接结构具体设置有两个。
6.根据权利要求4或5所述的定量自动投料装置，其特征在于，所述驱动单元设置在抓手连接板(11)与抓手底板(14)之间。
7.根据权利要求6所述的定量自动投料装置，其特征在于，所述夹爪包括至少一个可活动的爪臂(13)，所述抓手底板(14)上设置有爪臂转轴(21)，所述爪臂(13)固定安装在爪臂转轴(21)上并可随爪臂转轴(21)同步转动；所述驱动单元包括驱动机构及传动机构，所述传动机构传动连接在驱动机构与爪臂转轴(21)之间，以驱动爪臂转轴(21)带动爪臂(13)往复摆动，进而实现夹爪的合拢与张开动作。
8.根据权利要求7所述的定量自动投料装置，其特征在于，所述驱动机构为直线驱动机构，所述传动机构为齿轮齿条机构；所述齿轮(22)固定连接在爪臂转轴(21)上，所述齿条(15)设置在直线驱动机构伸出端并与齿轮(22)啮合。
9.根据权利要求7所述的定量自动投料装置，其特征在于，所述抓手底板(14)上对应爪臂(13)相对运动轨迹位置设置有避让槽(28)；所述爪臂(13)执行张开或合拢的运动轨迹始终保持在避让槽(28)内，以便通过避让槽(28)槽壁来限制爪臂(13)自由端过大的挠曲变形。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱文魁，袁文彬，曹燕琼，周博，杨雨要，邓国栋，王琳，陈君豪，汪军，苗向阳，
申请(专利权)人：中国烟草总公司郑州烟草研究院，
类型：发明
国别省市：
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