CN102069501A - 机械手爪结构与机械手 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机械手爪结构，包括手爪架、气缸与两个以上的钳臂，所述气缸定位于手爪架上，包括气缸体、活塞与推杆，所述钳臂与气缸的推杆连接并通过气缸驱动，不位于同一钳臂夹持端的任意三点构成的平面为夹持面，钳臂与手爪架通过枢轴枢接，钳臂的夹持端与钳臂-气缸推杆连接处分列枢接点两侧，所述活塞的运动路径与机械手爪的夹持面平行。这样的设计使钳臂以枢轴为支点，形成一个杠杆结构，该杠杆结构中，气缸推力与动力臂基本垂直，在推力大小相似的情况下有效地增大了力矩值，而且在气缸行程相似的条件下，有效地加大了钳臂夹持端的运动距离，而且气缸横向设置，大大减少了机械手爪结构的长度，使手爪结构简单紧凑。

Description

机械手爪结构与机械手
技术领域
本发明涉及一种机械手爪结构与机械手。
背景技术
长期以来，市场上流通的机械手在高档手机行业等高精度加工或一些结构复杂零件抓取时就表现出笨重或不适应的问题，机械手后端夹持性能调节限制性强或不可以调节等，给机器人手爪设计带来很大的困惑。
尤其是在轻载机器人(5公斤)手爪(手机行业)设计中表现出缺陷有：
1.抓持力不足，定位销钉的摩擦力加上手爪/治具本体重量就会超过机器人理论承受值；
2.无法根据需求编辑气缸体的定位销位或根据需求的感应器位置确定等(不增加重量)；
3.抓取力选型增大后手爪重量也随之增大的问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种抓持力强，结构紧凑的机械手爪结构，以及基于该结构的机械手。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种机械手爪结构，包括手爪架、气缸与两个以上的钳臂，所述气缸定位于手爪架上，包括气缸体、活塞与推杆，所述钳臂与气缸的推杆连接并通过气缸驱动，不位于同一钳臂夹持端的任意三点构成的平面为夹持面，钳臂与手爪架通过枢轴枢接，钳臂的夹持端与钳臂-气缸推杆连接处分列枢接点两侧，所述活塞的运动路径与机械手爪的夹持面平行。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的机械手爪结构，本发明钳臂的夹持端与钳臂-气缸推杆连接处分列枢接点两侧，所述活塞的运动路径与机械手爪的夹持面平行。这样的设计使钳臂以枢轴为支点，形成一个杠杆结构，该杠杆结构中，气缸推力与动力臂基本垂直，在推力大小相似的情况下有效地增大了力矩值，而且在气缸行程相似的条件下，有效地加大了钳臂夹持端的运动距离，而且气缸横向设置，大大减少了机械手爪结构的长度，使手爪结构简单紧凑。
作为本发明的改进，所述推杆包括推力气缸轴以及与推力气缸轴相接缓冲器，所述推力气缸轴与钳臂连接，推力气缸轴通过缓冲器与活塞连接，由缓冲器的伸缩改变推杆的长度起到缓冲的作用。
作为本发明的改进，每只钳臂对应有两个以上的可枢接的位置，所述两个以上的可枢接的位置沿与活塞运动路径的平行的方向设置于手爪架上。
作为本发明的进一步改进，钳臂与手爪架的枢接结构如下：所述手爪架设有两个以上的轴孔，所述两个以上的轴孔沿与活塞运动路径的平行的方向设置于手爪架上，钳臂与手爪架通过穿过所述轴孔的枢轴枢接，所述轴孔和枢轴活动连接。
作为本发明的改进，所述钳臂上，从钳臂与手爪架的枢接点到夹持端的长度为可调节设计。
作为本发明的进一步改进，所述钳臂包括杠杆钳臂与夹持钳臂，所述杠杆钳臂与手爪架枢接，所述夹持钳臂前端为夹持端，夹持钳臂与杠杆钳臂分别设有多个固定孔，夹持钳臂与杠杆钳臂通过穿过固定孔的钳臂螺栓相固定。
作为本发明的进一步改进，所述钳臂的夹持端向内弯折。
作为本发明的进一步改进，所述手爪架在活塞向外运动的方向上设有用于阻挡推杆或钳臂沿活塞向外运动方向运动的限位板，所述限位板通过限位螺栓与手爪架相连接，限位螺栓沿活塞运动方向调节限位板的位置。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种机械手，所述机械手手臂上设置的机械手爪采用如权利要求1至8任意一项所述的机械手爪结构。
为了进一步改进，所述机械手上设有两个以上的机械手爪，所述机械手爪背靠背设置，机械手爪的开口方向以机械手爪与机械手手臂的结合部为中心向外，并可以绕该结合部旋转。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的机械手，本发明的机械手在配备相同推力的气缸的前提下，抓取力更大，结构更紧凑，体积更小。
附图说明
图1是本发明具体实施方式所述机械手的俯视图；
图2是图1沿A-A方向的剖视示意图。
标号说明：
0、夹持面    1、限位板    2、活塞    3、枢轴    4、推力气缸轴    5、内藏式缓冲器    6、缓冲弹簧    7、钳臂的夹持端    8、杠杆钳臂    9、夹持钳臂    10、钳臂螺栓    12、底平面缓冲器13、钳臂-气缸推杆连接处    20、被抓持物    30、放置平台    31、定位销钉    100、机械手手臂
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
请参阅图1以及图2，本发明提供了一种机械手，该机械手通过机械手手臂100，在其末端设置机械手爪。
在另一实施例中为适应不同大小的被抓持物20，如图1、2所示，所述机械手上设有两个以上的机械手爪，所述机械手爪背靠背设置，机械手爪的开口方向以机械手爪与机械手手臂的结合部为中心向外，并可以绕该结合部旋转。当需要不同开口大小的手爪时，可以旋转调整，使开口大小合适的手爪对准被抓持物20。被抓持物20放置于放置平台30上，通过定位销钉31定位。
上述两种机械手上的机械手爪结构如图2所示：一种机械手爪结构，包括手爪架、气缸与两个以上的钳臂，所述气缸定位于手爪架上，包括气缸体、活塞2与推杆，所述钳臂与气缸的推杆连接并通过气缸驱动，不位于同一钳臂的夹持端7的任意三点构成的平面为夹持面0，钳臂与手爪架通过枢轴3枢接，钳臂的夹持端7与钳臂-气缸推杆连接处13分列枢接点两侧，所述活塞2的运动路径与机械手爪的夹持面0平行。钳臂的数目可以是2只，也可以是3只、4只等，根据实际需要抓取的物品而定。
在抓持物体时，气缸的活塞向外运动，通过推杆推动钳臂，钳臂以枢轴为支点形成一个杠杆，钳臂的夹持端就向内运动，整个手爪就收紧，抓住被抓持物。由于活塞的运动方向与夹持面平行，因此动力臂与活塞推力之间夹角较大，有效地增大了力矩。(在本实施例中，被抓持物为一长方体，夹持面与其上表面平行)
如图2所示，在另一实施例中，所述推杆包括推力气缸轴4以及与推力气缸轴相接的缓冲器，所述推力气缸轴4与钳臂连接，推力气缸轴4通过缓冲器与活塞2连接，由缓冲器的伸缩改变推杆的长度起到缓冲的作用。所述缓冲器可以为缓冲弹簧6配合内藏式缓冲器5的结构。在手爪抓紧被抓持物20的过程中，由于缓冲器的缓冲，由气缸传递到钳臂的力量通过缓冲作用，避免了手爪与被抓持物之间的刚性接触，可以有效的避免被抓持物的损坏。
在另一实施例中，每只钳臂对应有两个以上的可枢接的位置，所述两个以上的可枢接的位置沿与活塞运动路径的平行的方向设置于手爪架上。这样的设计可以通过调整钳臂与手爪架的枢接点，调整相对或相邻的手爪的间距，达到方便地调整手爪开口大小的目的。
在又一具体实施例中，钳臂与手爪架的枢接结构如下：所述手爪架设有两个以上的轴孔，所述两个以上的轴孔沿与活塞运动路径的平行的方向设置于手爪架上，钳臂与手爪架通过穿过所述轴孔的枢轴枢接，所述轴孔和枢轴活动连接。通过取出与轴孔活动连接的枢轴，将钳臂移动到手爪架上另一个轴孔处，再连接上枢轴，这样就达到了调整手爪开口大小的目的。
在本发明的另一实施例中，所述钳臂上，从钳臂与手爪架的枢接点到夹持端的长度为可调节的。可调节长度的钳臂可以改变手爪抓持的力矩。
如图2所示，在又一具体实施例中，所述钳臂包括杠杆钳臂8与夹持钳臂9，所述杠杆钳臂8与手爪架枢接，所述夹持钳臂前端为夹持端7，夹持钳臂9与杠杆钳臂8分别设有多个固定孔，夹持钳臂9与杠杆钳臂8通过穿过固定孔的钳臂螺栓10相固定。这样通过不同固定孔的组合，就方便地达到了调节钳臂长度的目的。
如图2所示，在又一实施例中，所述钳臂的夹持端7向内弯折。这样的手爪形状有利于抓持的稳固性。
如图2所示，在又一实施例中，所述手爪架在活塞向外运动的方向上设有用于阻挡推杆或钳臂沿活塞向外运动方向运动的限位板1，所述限位板1通过限位螺栓与手爪架相连接，限位螺栓沿活塞运动方向调节限位板的位置。设置限位板的作用在于防止推杆推动钳臂过度向外运动，使手爪夹持端彼此过度靠近。而通过限位螺栓可以方便地根据需要调节限位板的位置，以此来调节手爪抓持的最小间距。
如图2所示，还可以对本发明进行进一步改进，在手爪架朝向被抓持物20的一面设有底平面缓冲器12，底平面缓冲器12可以防止被抓持物20的顶面和手爪直接刚性接触。该缓冲器也可以设计为内藏式缓冲器加弹簧的结构。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种机械手爪结构，包括手爪架、气缸与两个以上的钳臂，所述气缸定位于手爪架上，包括气缸体、活塞与推杆，所述钳臂与气缸的推杆连接并通过气缸驱动，不位于同一钳臂夹持端的任意三点构成的平面为夹持面，其特征在于，钳臂与手爪架通过枢轴枢接，钳臂的夹持端与钳臂-气缸推杆连接处分列枢接点两侧，所述活塞的运动路径与机械手爪的夹持面平行。
2.根据权利要求1所述的机械手爪结构，其特征在于，所述推杆包括推力气缸轴以及与推力气缸轴相接的缓冲器，所述推力气缸轴与钳臂连接，推力气缸轴通过缓冲器与活塞连接，由缓冲器的伸缩改变推杆的长度起到缓冲的作用。
3.根据权利要求1所述的机械手爪结构，其特征在于，每只钳臂对应有两个以上的可枢接的位置，所述两个以上的可枢接的位置沿与活塞运动路径的平行的方向设置于手爪架上。
4.根据权利要求3所述的机械手爪结构，其特征在于，钳臂与手爪架的枢接结构如下：所述手爪架设有两个以上的轴孔，所述两个以上的轴孔沿与活塞运动路径的平行的方向设置于手爪架上，钳臂与手爪架通过穿过所述轴孔的枢轴枢接，所述轴孔和枢轴活动连接。
5.根据权利要求1所述的机械手爪结构，其特征在于，所述钳臂上，从钳臂与手爪架的枢接点到夹持端的长度为可调节设计。
6.根据权利要求5所述的机械手爪结构，其特征在于，所述钳臂包括杠杆钳臂与夹持钳臂，所述杠杆钳臂与手爪架枢接，所述夹持钳臂前端为夹持端，夹持钳臂与杠杆钳臂分别设有多个固定孔，夹持钳臂与杠杆钳臂通过穿过固定孔的钳臂螺栓相固定。
7.根据权利要求1至6任意一项所述的机械手爪结构，其特征在于，所述钳臂的夹持端向内弯折。
8.根据权利要求1至6任意一项所述的机械手爪结构，其特征在于，所述手爪架在活塞向外运动的方向上设有用于阻挡推杆或钳臂沿活塞向外运动方向运动的限位板，所述限位板通过限位螺栓与手爪架相连接，限位螺栓沿活塞运动方向调节限位板的位置。
9.一种机械手，其特征在于，所述机械手手臂上设置的机械手爪采用如权利要求1至8任意一项所述的机械手爪结构。
10.一种机械手，其特征在于，所述机械手上设有两个以上的机械手爪，所述机械手爪背靠背设置，机械手爪的开口方向以机械手爪与机械手手臂的结合部为中心向外，并可以绕该结合部旋转。
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