CN102699924A

CN102699924A - 机械手末端夹手机构

Info

Publication number: CN102699924A
Application number: CN2012101770654A
Authority: CN
Inventors: 肖辅龙; 欧阳航空; 饶进军; 蔡舒文; 华晓青
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2012-06-01
Filing date: 2012-06-01
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2032-06-01
Also published as: CN102699924B

Abstract

本发明涉及一种机械手末端夹手机构。它包括一套连结固定机构和一套夹紧机构。夹紧机构中包含有一个气缸，气缸的前后支座与底部支座相连结，而底部支座与下部的导轨滑块相连；在底部支座上安装有弹性铜片，通过气缸的伸缩可以实现底部支座及弹性铜片间的夹紧与放松动作，而夹紧机构中的导轨通过安装在连结固定机构的大底座上，使连接固定机构和夹紧机构连结在一起，并通过连结固定机构的大小底座与机械手末端相连，从而使整个末端夹手机构连结在机械手的末端。本机械手末端夹手机构具有一个自由度，基本可以实现对厚度较薄、刚度不大的方形薄片进行抓取，结构简单，成本较低，使用方便且效率较高。

Description

机械手末端夹手机构

技术领域

本发明涉及一种机器人技术，特别是一种机械手末端夹手机构。能够有效抓取刚度不大，厚度较薄的方形薄片。

背景技术

当今世界，机械手已经应用于制造行业的各个领域。它的广泛应用对提高制造行业的效率以及减少劳动成本具有极其重大的作用。

机械手通过夹持机构将物料从某一位置和方位，按一定运动轨迹传递到另一位置和方位，对机械手功能的实现至关重要。而随着机器人技术的飞速发展，根据被夹物体形状、大小变化的需要，作为机器人臂末端的执行机构的设计也变得越来越独特与重要。

对于一些厚度较薄刚度较低的薄片，要对其进行夹持是非常困难的。首先，它的厚度比较小，一般的末端执行器很难找到夹持点，不利于薄片的抓起。而且，如果这些薄片是叠在一起的话，普通的夹紧机构很难保证能把薄片分开，从而使之一片一片的被抓起，而不是粘在一起；其次，一般的夹紧机构在抓起薄片之后，由于不知道必须要多大的力进行夹持，故有可能因夹持力过大导致薄片的破损或变形。当然，现在有些末端执行器在抓取这类薄片时，往往采用吸附式的原理对其进行抓取与移动。这样不仅能保证一片一片的把薄片抓起，而且抓取面积大，抓取牢固可靠，效率也较高。然而，如果薄片的表面镂空，可能使吸附器不能有效密封，而导致该类末端夹持器失效。

因此，设计一种可以有效、便捷地夹持表面可能开孔、厚度薄、刚度低的薄片的夹持机构是非常必要且具有实用性的。有了这样的末端夹持机构，机械手对于该类物体的抓取和移动将变得更加高效与便捷。

发明内容

本发明的目的在于提出能够夹持低刚度方形薄片的机械手末端夹手机构，以满足实际生产中的需要。

为达到上述发明目的，本发明的构思是：

在一对导轨滑块上装上两个支座，在两个支座间通过一个气缸连结，气缸的伸缩导致两支座间的夹紧和放松。在两个支座上，排布了一些具有一定弹性的弹性铜片。弹性铜片在受到过大的力时，会产生一定的变形。而一对导轨固定在底座上，通过底座与机械手末端连结。由于气缸是以空气为介质，具有使用、维修方便、安全、可靠、成本低、寿命长等特点。

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种机械手末端夹手机构，包括一套连结固定机构和一套夹紧机构。其特征在于：所述夹紧机构中包含有一个气缸。所述气缸的前后支座与底部支座相连结，而所述底部支座与下部的导轨滑块相连；在所述底部支座上安装有弹性铜片。通过所述气缸的伸缩可以实现所述底部支座及所述弹性铜片间的夹紧与放松动作。而所述夹紧机构中的导轨通过安装在所述连结固定机构的大底座上，使连接固定机构和夹紧机构连结在一起。并通过所述连结固定机构的大小底座与机械手末端相连，从而使整个末端夹手机构连结在机械手的末端。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

（1）结构简单，紧凑，外形美观，成本较低；

（2）抓取效率高，且控制方便；

（3）对于夹持物体特别是厚度较薄且刚度不大的薄片特别有效。

（4）能够对一定范围内不一样大小的薄片进行抓取。

附图说明

图1是本发明的外观整体示意图。

图2是本发明中夹紧机构示意图。

图3是本发明零件分解示意图。

图4是图2的主视图。

图5是夹紧机构抓取物体是弹性铜片变形示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实例作进一步的说明。

实施例一：

参考图1~图4，本机械手末端夹手机构包括一套连结固定机构和一套夹紧机构，其特征在于，所述夹紧机构包括气缸13、左支座5、右支座12。所述左支座5和右支座12分别各由两个滑块7支撑；所述滑块7滑配安装在两条相互平行的导轨4上；所述左支座5和右支座12间是由所述气缸13的气缸前支座6和气缸后支座14连结起来；在左支座5与右支座12相对的夹口上，都安装有弹性铜片17；所述气缸13的伸缩运动可以驱动所述左支座5和右支座12间的相对运动，实现两支座间的夹紧和放松动作。而安装在所述左支座5和右支座12夹口上的所述弹性铜片17，因其具有一定的弹性，当其受力时，会产生变形，而由于所述弹性铜片17的变形，使夹紧机构与所抓取的薄片成线接触，这就能保证夹紧机构在抓取薄片时抓起的是一片，而不是两片甚至多片，使抓取更精确，更具效率。

实施例二：本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：

所述左支座5通过一个油压缓冲器座16固定连接一个油压缓冲器15。所述油压缓冲器15能够减少气缸突然动作或动作太快时对薄片造成的冲击，使整个夹紧过程更平稳；同时在所述导轨4上的两个相对的所述滑块7间还安装有一个限位滑块18；所述限位滑块18能有效防止气缸压力过大导致所述弹性铜片17变形过大，从而防止对抓取的薄片施加过大的力而使其变形。所述连结固定机构包括一个大底座19和一个小底座2，在所述小底座2上分别对称安装了两个小底座连接块10，在两个所述小底座连接块10上分别固定安装了两个直线轴承9；同时在所述大底座19上也分别对称安装了两个大底座连接块11；所述的两个大底座连接块11分别通过一根轴3与相对的所述小底座连接块10相连；其中两根所述轴3是固定安装在所述大底座连接块11上，并通过所述直线轴承9滑配连接在所述小底座连接块10上；所述小底座2上分别对称布置了两个沉头孔，并通过两对螺钉8和弹簧20拧入所述大底座19对应的螺纹孔中；所述大底座19和所述小底座2两端分别装有料盒夹片1；通过调节所述螺钉8拧入所述大底座19的深度，可以调节所述大底座19与小底座2之间的距离，从而使所述夹手机构能够夹取不同料盒大小的低刚度方形薄片。所述夹紧机构中的导轨4固定连结在所述连结固定机构中的大底座19上，使所述夹紧机构和所述连结固定机构连结在一起；同时通过所述大底座19连结在机械手的末端使整个所述夹手机构与机械手末端相连。

实施例三：

图1是本实施例整个机械手末端夹紧机构的外观整体示意图。图2是夹紧机构的结构示意图。参考图2，夹紧机构主要由气缸13、左支座5和右支座12组成。其特征在于：所述左支座5和右支座12分别各由两个滑块7支撑；所述滑块7滑配安装在两条相互平行的导轨4上；所述左支座5和右支座12间是由所述气缸13的气缸前支座6和气缸后支座14连结起来；在左支座5与右支座12相对的夹口上，都安装有弹性铜片17。所述气缸13的伸缩运动可以驱动所述左支座5和右支座12间的相对运动，实现两支座间的夹紧和放松动作。而安装在所述左支座5和右支座12夹口上的所述弹性铜片17，因其具有一定的弹性，当其受力时，会产生变形，而由于所述弹性铜片17的变形，使夹紧机构与所抓取的薄片成线接触，这就能保证夹紧机构在抓取薄片时抓起的是一片，而不是两片甚至多片。同时，由于所述弹性铜片17的变形，消耗了一些气所述缸13压缩产生的夹紧力，从而减小了薄片所承受的夹紧力，使得薄片不至于受过大的夹紧力而产生变形或者破损。

参考图2，所述左支座5通过一个油压缓冲器座16固定连接一个油压缓冲器15。所述油压缓冲器15能够减少气缸突然动作或动作太快时对薄片造成的冲击，使整个夹紧过程更平稳；同时在所述导轨4上的两个相对的所述滑块7间还安装有一个限位滑块18；所述限位滑块18能有效防止气缸压力过大导致所述弹性铜片17变形过大，从而防止对抓取的薄片施加过大的力而使其变形。当所抓取的薄片大小不一样时，所述限位滑块18的大小和所述油压缓冲器15的量程是可以调整的。

参考图1和图3。所述连结固定机构包括一个大底座19和一个小底座2。在所述小底座2上分别对称安装了两个小底座连接块10，在两个所述小底座连接块10上分别固定安装了两个直线轴承9；同时在所述大底座19上也分别对称安装了两个大底座连接块11；所述的两个大底座连接块11分别通过一根轴3与相对的所述小底座连接块10相连。其中两根所述轴3是固定安装在所述大底座连接块11上，并通过所述直线轴承9滑配连接在所述小底座连接块10上；所述小底座2上分别对称布置了两个沉头孔，并通过两对螺钉8和弹簧20拧入所述大底座19对应的螺纹孔中；所述大底座19和所述小底座2两端分别装有料盒夹片1；在所述夹紧机构抓取薄片前，通过所述料盒夹片1预先对薄片料盒进行定位夹紧，使夹紧机构抓取更快、更准确。同时通过调节所述螺钉8拧入所述大底座19的深度，可以调节所述大底座19与小底座2之间的距离，从而使所述夹手机构能够夹取不同料盒大小的薄片。同时所述夹紧机构中的导轨4固定连结在所述连结固定机构中的大底座19上，使所述夹紧机构和连结固定机构连结在一起。同时通过所述大底座19连结在机械手的末端使整个机构能够与机械手末端相连。

上述机械手末端夹手机构实例的工作过程是：在工作前，根据料盒的大小调整螺钉8拧入大底座19的深度，使装在大底座19和小底座2两端料盒夹片1间的距离刚好能够夹住料盒；工作时，先把气缸13打开，然后机械手把所述机械手末端夹手机构移动到料盒上方，继续下降，待料盒夹片1把料盒定位夹好之后，驱动气缸13缩回，使装在左支座5和右支座12上的弹性铜片17间的距离变小，从而把放在料盒中的薄片夹住，随后机械手将所述机械手末端夹手机构从料盒上方离开并移动到预定的位置，放置夹好的薄片。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims

1.一种机械手末端夹手机构，包括一套连结固定机构和一套夹紧机构，其特征在于，所述夹紧机构包括气缸（13）、左支座（5）、右支座（12）；所述左支座（5）和右支座（12）分别各由两个滑块（7）支撑；所述滑块（7）滑配安装在两条相互平行的导轨（4）上；所述左支座（5）和右支座（12）间是由所述气缸（13）的气缸前支座（6）和气缸后支座（14）连结起来；在左支座（5）与右支座（12）相对的夹口上，都安装有弹性铜片（17）；所述气缸（13）的伸缩运动可以驱动所述左支座（5）和右支座（12）间的相对运动，实现两支座间的夹紧和放松动作；而安装在所述左支座（5）和右支座（12）夹口上的所述弹性铜片（17），因其具有一定的弹性，当其受力时，会产生变形，而由于所述弹性铜片（17）的变形，使夹紧机构与所抓取的薄片成线接触，这就能保证夹紧机构在抓取薄片时抓起的是一片，而不是两片甚至多片，使抓取更精确，更具效率。

2.根据权利要求1所述的一种机械手末端夹手机构，其特征在于：所述左支座（5）通过一个油压缓冲器座（16）固定连接一个油压缓冲器（15）；所述油压缓冲器（15）能够减少气缸突然动作或动作太快时对薄片造成的冲击，使整个夹紧过程更平稳；同时在所述导轨（4）上的两个相对的所述滑块（7）间还安装有一个限位滑块（18）；所述限位滑块（18）能有效防止气缸压力过大导致所述弹性铜片（17）变形过大，从而防止对抓取的薄片施加过大的力而使其变形。

3.根据权利要求1所述的一种机械手末端夹手机构，其特征在于：所述连结固定机构包括一个大底座（19）和一个小底座（2），在所述小底座（2）上分别对称安装了两个小底座连接块（10），在两个所述小底座连接块（10）上分别固定安装了两个直线轴承（9）；同时在所述大底座（19）上也分别对称安装了两个大底座连接块（11）；所述的两个大底座连接块（11）分别通过一根轴（3）与相对的所述小底座连接块（10）相连；其中两根所述轴（3）是固定安装在所述大底座连接块（11）上，并通过所述直线轴承（9）滑配连接在所述小底座连接块（10）上；所述小底座（2）上分别对称布置了两个沉头孔，并通过两对螺钉（8）和弹簧（20）拧入所述大底座（19）对应的螺纹孔中；所述大底座（19）和所述小底座（2）两端分别装有料盒夹片（1）；通过调节所述螺钉（8）拧入所述大底座（19）的深度，可以调节所述大底座（19）与小底座（2）之间的距离，从而使所述夹手机构能够夹取不同料盒大小的低刚度方形薄片。

4.根据权利要求1所述的一种机械手末端夹手机构，其特征在于：所述夹紧机构中的导轨（4）固定连结在所述连结固定机构中的大底座（19）上，使所述夹紧机构和所述连结固定机构连结在一起；同时通过所述大底座（19）连结在机械手的末端使整个所述夹手机构与机械手末端相连。