CN103950037A - 一种机械手夹具及具有该机械手夹具的机械人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机械手夹具，包括顶架、夹持机构及下压位感应装置，所述夹持机构安装在顶架底端的两侧，所述下压位感应装置连接装配在顶架上，所述夹持机构包括两个相对设置的夹持块及用以驱动夹持块移动的驱动缸，所述下压位感应装置包括落销组件、感应器、以及安装架,安装架安装在顶架上，落销组件包括套筒以及落销杆，所述落销杆穿过套筒并配合有一弹簧复位结构安装在套筒内，落销杆的顶段设置有两个相间的感应盘，感应器设置在安装架上，通过压抵落销杆移动带动两个感应盘升降，升降预设距离后两个所述感测器对位感应，以触发感应盘发出信号以启动夹持机构动作。本发明采用双传感器定位的方法，可实现工件的高效定位和搬运，而且精度高。

Description

一种机械手夹具及具有该机械手夹具的机械人

技术领域

本发明涉及物件搬运技术领域，特别是涉及一种机械手夹具及具有该机械手夹具的机械人。

背景技术

随着工业生产规模的不断扩大，人力成本不断上升，工业自动化的要求越来越高。而机器人作为一种先进的科学技术，将得到广泛的应用。机械手可部分替代人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，在作业员的轻松操作下，可完成自动机械手的许多复杂工作，而生产及使用成本却大为降低，同时使用范围也广泛，灵活性和机动性更大。国内现有技术用于汽车发动机缸体搬运的一般是人工搬运或是横梁式的搬运、装夹及定位的装置是单臂吊配置取放夹具，单臂吊与夹具之间采用环链或钢丝绳软连接，这种设备的不足之处是装夹时定位不准，需两人协同操作，费力，效率低。

汽车发动机缸体属于精密部件，而且质量较重，因此在搬运过程中有着较高的要求。现有的机械手进行搬运过程中，一般要先进行定位确认，现有机械手夹持定位确认装置中，一般通过气压检测确认是否夹持成功，另外也有的夹持装置是在手指上或者在行程中设置传感器，这两种设置对传感器的要求非常高，结构比较复杂，而且精度比较低，容易造成工件损伤或漏夹的情况，影响工作效率。因此，提高机械手在夹持时对工件夹持定位的精度，是面临的主要问题。

发明内容

本发明是针对现有技术存在的问题，其目的在于提供一种机械手夹具，它采用传感器与机器人相结合而高效定位和搬运，自动化程度高、效率高且精度高，适用于大批量汽车发动机缸体搬运的需要。

一种机械手夹具，包括顶架、夹持机构及下压位感应装置，所述顶架包括一底板与设置在底板上的框体，所述框体包括顶壁以及二侧壁，二侧壁设置在底板上支撑所述顶壁，所述夹持机构包括两个相对设置在底板底侧的夹持块及用以驱动夹持块相向或相反方向移动的驱动缸，所述驱动缸安装在底板上且位于两侧壁之间，所述下压位感应装置包括落销组件，落销组件包括套筒、落销杆以及弹簧复位结构，套筒固设在顶架上，落销杆的顶端设置有两个相间的感应盘，落销杆穿过套筒并配合安装在套筒内的弹簧复位结构，弹簧复位结构提供弹力维持落销杆向下抵持状态，通过外力压抵落销杆的底端使得落销杆连同其顶端的两个感应盘上升，感应盘上升预设距离后触发信号，以驱动夹持机构动作。

进一步地，所述底板的两侧相对二侧壁伸出而对应地形成外侧承载壁，两外侧承载壁上分别安装所述下压位感应装置。

进一步地，所述下压位感应装置还包括二感测器，二所述感测器设置在侧壁上，所述下压位感应装置的套筒穿过并固定在外侧承载壁上，套筒与所述底板垂直，二所述感应盘在上升预设距离后分别与二所述感测器感应。

进一步地，所述底板上设置有导向限位轴，导向限位轴包括至少一圆柱形与一方形柱。

进一步地，所述落销杆上段较其下段的直径较小，所述弹簧复位结构包括压缩弹簧，压缩弹簧套设在落销杆的上段，压缩弹簧的下端抵持在下段与上段的连接面上，压缩弹簧的上端抵持在套筒的顶部封口端。

进一步地，所述机械手夹具包括上下相互配合的两个法兰，其中下端的法兰固接在顶壁上，上端的法兰可拆卸地与下端的法兰配合，两个法兰周侧分别开设有导线孔。

进一步地，所述下压位感应装置包括一扣板，所述扣板固接在底板的一侧并且其一端向下延伸在对应夹持块之间空间的外侧形成一搭载壁，落销组件的所述套筒垂直安装在搭载壁上，套筒与所述底板平行，所述下压位感应装置还包括二感测器，二所述感测器设置在底板上，二所述感应盘在上升预设距离后分别与二所述感测器感应。

进一步地，所述下压位感应装置包括安装架，安装架固接在底板底侧且位于两个夹持块的一侧，所述安装架包括两侧框以及开设在两侧框之间的中间框，侧框与中间框之间形成有间隔壁，落销组件分别安装在两侧框上，落销组件的套筒穿过并固定侧框的底壁上，套筒内穿套的落销杆延伸方向与夹持块的延伸方向平行，所述下压位感应装置还包括二感测器，感测器固定在间隔壁上，与落销杆上的感应盘相配合。

进一步地，所述机械手夹具还包括夹压传感装置，用以感应夹持块在夹紧时的位置。

此外，本发明提供一种机械人，包括主体及连接在主体上的旋转臂，旋转臂的末端安装有所述的机械手夹具。

与现有技术相比，本发明采用双传感器定位的方法，通过两个传感器的设置，不仅实现工件的高效定位和搬运，而且精度高，使起能适应更多的工件生产中，提高了工作效率。

附图说明

图1为本发明实施例一所述机械手夹具的结构示意图；

图2为图1所示的机械手夹具的侧视图；

图3为图1所示的机械手夹具具有连接法兰与连接主体时的结构示意图(未示出顶部框架)；

图4为本发明实施例二所述机械手夹具的结构示意图；

图5为本发明实施例三所述机械手夹具的结构示意图；

图6为图5所示的机械手夹具的分解示意图；

图7为应用图1所示机械手夹具的机器人结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例一：

如图1、图2所示，一种机械手夹具，包括顶架1、夹持机构2及下压位感应装置3，所述夹持机构2可滑动地安装在顶架1的底端，所述下压位感应装置3安装在顶架1上用来检测待夹持机构2下压后相对夹持工件的位置，以触发信号使夹持机构2动作。

所述顶架1用于承载和安装夹持机构2、下压位感应装置3及其他零部件。顶架1包括一底板12和设置在底板12上的一框体11。所述框体11包括顶壁111以及支撑顶壁111的二侧壁112，侧壁112之间可容置有控制系统或其他必要组件，如用于与机械人手臂末端主轴连接的连接主体。

所述底板12尺寸大于顶壁111尺寸，底板12两侧相对二侧壁111伸出而对应地形成外侧承载壁121，两外侧承载壁121上分别安装所述下压位感应装置3。所述底板12的底面设置有若干个导向限位轴122，导向限位轴122用于夹持机构2夹持时导向并对工件抵持限位，防止机械手夹具过度下压，损坏所述下压位感应装置3。导向限位轴122包括至少一圆柱与一方形柱。由于待夹持工件上开设的用于与导向限位轴122配合的导孔为圆形孔或方孔，在导向时，如果均采用圆柱与圆孔，或者方柱与方孔，则易于出现在导向限位轴套入导孔内后发生卡死而无法退出的现象。通常工件上的导孔为圆孔，为了避免卡死，则需保证导向限位轴122至少有一圆柱与一方形柱，通过圆柱与圆孔配合确保对位准确性，通过方形柱与圆孔配合，方形柱的棱与圆孔内周面线接触，可便于退出，防止完全卡死的现象。在本发明中，导向限位轴122优选为两对，每对为一圆柱与一方形柱，设置在底板12的底面的四角处。

所述夹持机构2包括两个相对设置在底板12底侧的夹持块21及用以驱动夹持块21相向或相反方向移动的驱动机构22。驱动机构22包括驱动缸(图未示)以及与驱动缸伸缩端连接的滑块22，驱动缸安装在底板12上的两侧壁111之间，如可安装在所述侧壁112之间的连接主体内；滑块22安装在二外侧承载壁121上，驱动缸的伸缩端穿出侧壁与滑块22连接，可驱动滑块22在外侧承载壁121上滑动。可以理解，在外侧承载壁121上可设置滑轨配合滑块22。二夹持块21安装在底板12的两侧，分别与安装在外侧承载壁121上的滑块22固接，连同滑块22一起滑动。两个驱动缸分别驱动两个滑块22移动，从而带动夹持块21相对或相向移动从而夹持工件或释放工件；所述夹持块21内侧通过螺钉等可拆卸的安装有夹块23，夹块23上可以根据工件的形状设置有抵块231，用于卡入工件对应的凹陷部位，提高移动待夹工件时夹持的稳定性。夹持机构2夹持不同的工件，可更换不同的夹持块21即可。

所述下压位感应装置3包括落销组件以及与落销组件配合的感测器33。落销组件包括套筒31、落销杆32以及顶压头34。所述套筒31穿过并固定在外侧承载壁121上，落销杆32套设在套筒31内并配合有安装在套筒31内的弹簧复位结构(图未示)，弹簧复位结构提供弹力维持落销杆32向下抵持的状态，且落销杆32可在向上外力的作用下(如压力抵推或拉力上拉)而向上移动，并在向上外力释放后回复至原位。所述顶压头34安装在套筒31底端并与落销杆32底端连接，并能够沿着套筒31连同落销杆32一起移动，套筒31的高度与导向限位轴122高度相同或略低。落销杆32上端套设有感应盘35，本实施例中为两个，如图2所示，第一感应盘351和第二感应盘352。

感测器33设置在侧壁112上，用于配合落销杆32上端的感应盘35，以感测落销杆32在压抵后的位置，从而对应地启动夹持机构2。本实施例中，感测器33对应感应盘35的数量为两个，即第一感测器331和第二感测器332，用以分别对应配合第一感应盘351与第二感应盘352。第一感测器331和第二感测器332均与安装在顶架1上内的控制系统连接。通过第一感测器331感测第一感应盘351位置结合第二感测器332感测第二感应盘352的位置，以判断夹持机构2抓取工件的位置是否到位，到位信号确定后进而启动夹持机构2,两夹持块21相向移动，实现对工件的抓取。通过设置两组感测，可提高感测精准度且防止误发生。

本实施例中，在通常状态下，第一感测器331低于第一感应盘351位置，第二感测器332的高度与第二感应盘352位置对应；在抓取工件如发动机缸体时，顶架1下降，所述顶压头34在抵触到工件后向套筒31缩进并推动落销杆32移动，落销杆32连同第一感应盘351与第二感应盘352一起向上移动。当第一感应盘351上移一定的高度后与第一感测器331位置对应后，对应地，第二感测器332的高度与第二感应盘352位置错开，此时，第一感测器331感测到信号并传送至控制系统，控制系统发出信号停止顶架1下压，并启动夹持机构2,在水平缸体的作用下两夹持块21相向移动，实现对工件的抓取。

可以理解，第一感测器331感测第一感应盘351位置，结合第二感测器332感测第二感应盘352的位置，可有多种感测判断设定方式，如将第一感测器331与第一感应盘351位置对应，同时第二感测器332与第二感应盘352的位置对应，来触发夹持机构2动作。平时第一感测器331与第一感应盘351错位，第二感测器332与第二感应盘352错位；设计人员可以根据需要调整第一感测器331和第二感测器332的高度位置，同时，也能够根据需要调整第一感应盘351和第二感应盘352的高度位置。

本实施例中，弹簧复位结构具体为，落销杆35由直径不同的两段杆体连接，上段较其下段的直径较小，在落销杆32直径较小的上段套设压缩弹簧，压缩弹簧的下端抵持在落销杆32直径较大的下段与上段的连接面上，同时弹簧的上端抵持在套筒31的顶部封口端，如此，将维持落销杆32上邻近的感应盘35抵持至套筒31的顶部封口端。

可以理解，机械手夹具还包括夹压传感装置(图未示)，用以感应夹持块在夹紧时水平方向上的位置。本实施例中，夹压传感装置可设置在外侧承载壁121上，可通过感测滑块22的位置而对应地感测夹块23的位置。

实施例二：

如图4所示，一种机械手夹具，包括顶架(未完整图示，仅示出顶壁111)、连接主体101、法兰组件102、夹持机构2及下压位感应装置3，所述夹持机构2可滑动地安装在顶架的底端，所述下压位感应装置3用来检测夹持机构2压抵在待夹持工件的位置，以触发信号使夹持机构2执行夹持动作。

所述顶架为实施例1中所示的结构，包括底板(图未示)和设置在底板上的框体。框体包括顶壁111以及支撑顶壁111的二侧壁(图未示)。所述连接主体101用于与机械人手臂末端主轴连接，其容置在侧壁之间。法兰组件102设置在顶壁111上，包括上下相互配合的两个法兰，其中下端的法兰固接在顶壁111上，上端的法兰可拆卸地与下端的法兰配合。两个法兰均开设有对应的轴心孔，以供机械人手臂末端主轴穿过两个法兰连接至连接主体101。两个法兰周侧分别连接有导线孔1021，通过导线孔1021用以将电线或液压、气压管连接至连接主体101内。通过设置两个配合的法兰，便于将机械手夹具整体地更换。在更换时，下端的法兰连同机械手夹具一起更换，上端的法兰固接在机械人手臂末端。

所述夹持机构2与实施例1中的夹持机构2结构大致相同，包括两个相对设置在底板底侧的夹持块21及用以驱动夹持块21相向或相反方向移动的驱动机构22。驱动机构22的驱动缸222设置在连接主体101内，推动设置在底板上的滑块滑动，从而带动夹持块21相对或相向滑动，实现夹持或释放功能，夹持机构2在此不再详述。

本实施例2中下压位感应装置3与实施例1中下压位感应装置3整体结构部件大致相同，具体不同在于本实施例中下压位感应装置3与实施例1中传感装置3结构布置不同，实施例1中，夹持块21的延伸方向与所述下压位感应装置3的落销杆32延伸方向平行，而本实施例2中夹持块21的延伸方向与所述下压位感应装置3的落销杆32延伸方向垂直，可利于根据不同工件形状选择夹持机构，便于夹持块21的伸入。本实施例中，所述下压位感应装置3同样地包括落销组件以及感测器33，还进一步包括扣板36及设置在扣板36上的挂壁362，分别用以安装所述落销组件以及感测器33。所述扣板36固定安装在底板上，并且扣板36一端向下延伸在对应夹持块21之间空间外侧而形成一搭载壁361，以安装落销组件。落销组件的所述套筒31垂直安装在搭载壁361上，与底板平行。落销杆32穿套在套筒31内，顶压头34安装在落销杆32一端连接，位于承载壁361的前侧(对应夹持块2之间空间的外侧)。两条挂壁362垂直地安装在搭载壁361上且位于夹持块21之间空间内，感测器33安装在挂壁362上，以对应配合落销杆32上的感应盘35。此种下压位感应装置3结构中所述下压位感应装置3的落销杆32延伸方向与夹持块21的延伸方向垂直，这样的结构有利于机械手夹具探测夹持L型的工件。在夹持工件时，将机械手夹具在机械人手臂转动下整体转动，使落销杆32的顶压头34抵持至工件上，整体下压至一定距离后，下压位感应装置3感应发出信号，夹持机构2启动，在与下方方向垂直的运动方向移动(如水平面的左右方向)将工件夹持。感测器33与感应盘35的配合与实施例1中相同，在此不再详述。

可以理解，所述扣板36还设有导向限位轴(图未示)，导向限位轴与落销杆32平行，导向限位轴包括至少一圆柱与一方形柱。

此外，本实施例中，所述夹持机构2还包括设置在夹块23上的抵块231，抵块231位于夹块23顶部或底部，进一步的，为了增加夹持的稳定性，其中一抵块231块位于一块夹块23顶部，另一块抵块231位于另一块夹块23的底部，从而形成一个扣合的对角，更进一步的，抵块231为方形凸块或呈L型，防止工件掉落。

实施例三：

请参阅图5、图6，一种机械手夹具，包括顶架、连接主体101、法兰组件102、夹持机构2及下压位感应装置3，所述夹持机构2可滑动地安装在顶架1底端，所述下压位感应装置3用来检测夹持机构2压抵在待夹持工件的位置，以触发信号使夹持机构2执行夹持动作。

所述顶架为实施例1中所示的结构，包括底板12和设置在底板12上的框体11。框体包括顶壁111以及支撑顶壁111的二侧壁112。所述连接主体102用于与机械人手臂末端主轴连接，其固定在顶壁111上并容置在侧壁112之间。法兰组件102设置在顶壁111上，包括上下相互配合的两个法兰，其中下端的法兰固定在顶壁111上，上端的法兰可拆卸地与下端的法兰配合。两个法兰均开设有轴心孔，以供机械人手臂末端主轴穿过两个法兰连接至连接主体101。两个法兰周侧分别连接有导线管1021，通过导线管用以将电线连接至连接主体101内。通过设置两个配合的法兰，便于将机械手夹具整体地更换。在更换时，下端的法兰连同机械手夹具一起更换，上端的法兰固接至机械人手臂末端。

所述夹持机构3与实施例1中的夹持机构2结构大致相同，包括两个相对设置在底板底侧的夹持块21及用以驱动夹持块21相向或相反方向移动的驱动机构22。驱动机构22的驱动缸222设置在连接主体101内，推动设置在底板上的滑块滑动，从而带动夹持块21相对或相向滑动，实现夹持或释放功能，夹持机构2在此不再详述。

本实施例3中下压位感应装置3与实施例1中下压位感应装置3整体结构部件大致相同，具体不同在于本实施例中下压位感应装置3与实施例1中传感装置3结构布置不同，

本实施例3中，所述下压位感应装置3同样地包括落销组件以及感测器，还进一步包括安装在底板12上的安装架14，安装架14固接在底板底侧的两个夹持块21的一侧，用于安装落销组件以及感测器33。通过设置安装架14，无需与顶架1一体组装，可以改善下压位感应装置3的安装。

所述安装架14为矩形框架，包括两侧框141以及开设在两侧框141之间的中间框142，侧框141与中间框142之间形成有间隔壁143。

所述下压位感应装置3的落销组件分别安装在两侧框141上，落销组件的套筒31穿过并固定侧框141的底壁上，套筒31内穿套的落销杆32延伸方向与夹持块21的延伸方向平行。感测器33固定在间隔壁143上，与落销杆32上的感应盘35相配合。

所述夹持机构2与实施例1中的夹持机构2结构相同，包括两个相对设置在底板底侧的夹持块21及用以驱动夹持块21相向或相反方向移动的驱动机构22。进一步的，夹持机构2还包括位于夹持块21侧面设置的抵块231，进一步的，所述夹持块21上设有一开口232，用于卡入工件的凸出部位，以供抵顶工件，防止工件在夹持时下滑。提高移动待夹工件时的稳定性，如弧形或方形。

本实施例与实施例1的工作原理相同，在此不再复述。

本发明所述的机械手夹具通过设置两个传感器，不仅实现工件的高效定位和搬运，而且精度高，减少了在搬运过程中对工件是损伤；同时将两个传感器改为可调式，使起能适应更多的工件生产中，提高了工作效率，另外，通过设置导向限位轴和抵块，提高了工件搬运的安全性，适用于大批量汽车发动机缸体搬运的需要。请参阅图7，本发明所述的机械手夹具应用与机器人，可极大地提高夹持定位精准度，相应地提高了生产效率与良率。

以上内容是结合具体实施实施例对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种机械手夹具，包括顶架、夹持机构及下压位感应装置，其特征在于：所述顶架包括一底板与设置在底板上的框体，所述框体包括顶壁以及二侧壁，二侧壁设置在底板上支撑所述顶壁，所述夹持机构包括两个相对设置在底板底侧的夹持块及用以驱动夹持块相向或相反方向移动的驱动缸，所述驱动缸安装在底板上且位于两侧壁之间，所述下压位感应装置包括落销组件，落销组件包括套筒、落销杆以及弹簧复位结构，套筒固设在顶架上，落销杆的顶端设置有两个相间的感应盘，落销杆穿过套筒并配合安装在套筒内的弹簧复位结构，弹簧复位结构提供弹力维持落销杆向下抵持状态，通过外力压抵落销杆的底端使得落销杆连同其顶端的两个感应盘上升，感应盘上升预设距离后触发信号，以驱动夹持机构动作。

2.根据权利要求1所述的机械手夹具，其特征在于：所述底板的两侧相对二侧壁伸出而对应地形成外侧承载壁，两外侧承载壁上分别安装所述下压位感应装置。

3.根据权利要求2所述的机械手夹具，其特征在于：所述下压位感应装置还包括二感测器，二所述感测器设置在侧壁上，所述下压位感应装置的套筒穿过并固定在外侧承载壁上，套筒与所述底板垂直，二所述感应盘在上升预设距离后分别与二所述感测器感应。

4.根据权利要求1至3任一项所述的机械手夹具，其特征在于：所述底板上设置有导向限位轴，导向限位轴包括至少一圆柱形与一方形柱。

5.根据权利要求1所述的机械手夹具，其特征在于：所述落销杆上段较其下段的直径较小，所述弹簧复位结构包括压缩弹簧，压缩弹簧套设在落销杆的上段，压缩弹簧的下端抵持在下段与上段的连接面上，压缩弹簧的上端抵持在套筒的顶部封口端。

6.根据权利要求1所述的机械手夹具，其特征在于：包括上下相互配合的两个法兰，其中下端的法兰固接在顶壁上，上端的法兰可拆卸地与下端的法兰配合，两个法兰周侧分别开设有导线孔。

7.根据权利要求1所述的机械手夹具，其特征在于：所述下压位感应装置包括一扣板，所述扣板固接在底板的一侧并且其一端向下延伸在对应夹持块之间空间的外侧形成一搭载壁，落销组件的所述套筒垂直安装在搭载壁上，套筒与所述底板平行，所述下压位感应装置还包括二感测器，二所述感测器设置在底板上，二所述感应盘在上升预设距离后分别与二所述感测器感应。

8.根据权利要求1所述的机械手夹具，其特征在于：所述下压位感应装置包括安装架，安装架固接在底板底侧且位于两个夹持块的一侧，所述安装架包括两侧框以及开设在两侧框之间的中间框，侧框与中间框之间形成有间隔壁，落销组件分别安装在两侧框上，落销组件的套筒穿过并固定侧框的底壁上，套筒内穿套的落销杆延伸方向与夹持块的延伸方向平行，所述下压位感应装置还包括二感测器，感测器固定在间隔壁上，与落销杆上的感应盘相配合。

9.根据权利要求1所述的机械手夹具，其特征在于：还包括夹压传感装置，用以感应夹持块在夹紧时的位置。

10.一种机械人，包括主体及连接在主体上的旋转臂，其特征在于：所述旋转臂的末端安装有权利要求1-9任一项所述的机械手夹具。