CN104002308B - 夹持器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种夹持器包括框体、滑板、第一夹片、第二夹片和驱动滑板的驱动机构，滑板、第一夹片和第二夹片分别与框体滑动连接，第一夹片和第二夹片平行设置，滑板的滑动方向与第一夹片和第二夹片的滑动方向相垂直，滑板的一侧开设有至少两根相互平行的第一直槽，滑板的另一侧开设有相对于滑板的滑动方向与第一直槽相对称的第二直槽，第一直槽和第二直槽的长度方向与滑板的滑动方向呈锐角夹角；第一夹片上设有限位于相应的第一直槽内且适于沿第一直槽移动的第一限位柱，第二夹片上设有限位于相应的第二直槽内且适于沿第二直槽移动的第二限位柱。本发明的夹持器可以水平夹持物体，其结构紧凑，运行平稳，夹持力稳定。

Description

夹持器

技术领域

本发明涉及一种机械手的执行机构，属于机械手技术领域。

背景技术

机械手可以实现生产的机械化和自动化，应用于机械制造、冶金、电子、轻工等多个领域。机械手主要由执行机构、驱动机构和控制系统三大部分组成。机械手的执行机构根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求的不同，有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。机械手夹持器是较为常见的夹持型的机械手执行机构。目前，一些高精尖的流水线、工作站需要快速准确地抓取一些较小的物品，对于夹持器抓取精度、夹持力度、工作稳定性有了更高的要求。

中国专利文献CN201776754（申请号：200920048683.2）公开了一种多功能机械手夹持器包括框体、盖板和一对夹爪；所述框体和盖板中部均开有纵向的滑槽，盖板扣装在框体上，在框体和盖板之间安装有压簧、滑块和一对夹爪座；所述一对夹爪固装在一对夹爪座底部，滑块设置于框体的滑槽内，该滑块上部设有一立柱，下部又设两个小立柱，小立柱上套装有滑套，上部的立柱穿经盖板上滑槽并装有滑套；两夹爪座的楔形面分别与滑块下部的一小立柱上的滑套相抵。本夹持器通过机械手工作站上的弧形顶杆作用下,控制夹爪的开合,完成夹料和卸料。这是一种典型的机械手夹持器，其应用了杠杆原理实现夹爪的开合，夹爪的运动轨迹为弧线，夹爪的端部夹持力最大。该夹持器由于不是水平夹持，对升降高度的准确性要求极高，夹持力无法控制。

中国专利文献CN103624792（申请号：201610549623.X）公开了一种手爪平行开闭型机械手，包括基座、驱动气缸和手爪，所述驱动气缸设置在基座上，手爪包括相对设置的左手爪和右手爪，两者与基座滑动连接，并可在基座上按相对方向移动，其中，增设有滑块和连杆，所述滑块连接在驱动气缸的活塞杆端部，滑块与左手爪和右手爪之间均设有所述连杆，且滑块两侧的连杆关于驱动气缸轴向对称。该机械手虽然实现了平行夹持，但是其仅仅依靠驱动气缸活塞杆的刚性和连杆机构的刚性来限制滑块的滑动轨迹，运行过程中容易产生误差，影响夹持的准确性，并且其采用连杆机构，铰接的节点较多，对各个零部件的加工精度要求较高，容易磨损，磨损后噪音较大，运行稳定性明显下降，无法小型化。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提出一种结构紧凑，运行平稳，夹持力稳定，可以水平夹持物体的夹持器。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种夹持器包括框体、滑板、第一夹片、第二夹片和驱动所述滑板的驱动机构，所述滑板、第一夹片和第二夹片分别与所述框体滑动连接，所述第一夹片和第二夹片平行设置且分别位于所述滑板的两侧，所述第一夹片的滑动方向与所述第二夹片的滑动方向相向，所述滑板的滑动方向与所述第一夹片和第二夹片的滑动方向相垂直，其特征在于：

所述滑板的一侧开设有至少两根相互平行的第一直槽，所述滑板的另一侧开设有相对于所述滑板的滑动方向与所述第一直槽相对称的第二直槽，所述第一直槽和第二直槽的长度方向与滑板的滑动方向呈锐角夹角；

为了使得夹持器的结构更加紧凑，保证力的有效传递，一种优选的技术方案是：上述第一直槽和第二直槽的长度方向与滑板的滑动方向呈30至60度的夹角。

上述技术方案的一种优选是：上述第一直槽位于滑板的左侧，所述第一直槽斜向滑板的右侧底部设置；所述第二直槽位于滑板的右侧，所述第二直槽斜向滑板的左侧底部设置。当滑板在驱动机构的作用下从框体顶部滑至框体底部时，滑板将带动第一限位柱和第二限位柱分别沿第一直槽和第二直槽从槽底滑至槽顶，夹片张开，当滑板在驱动机构的作用下从框体底部滑至框体顶部时，夹片合拢。

上述技术方案的另一种优选是：上述第一直槽位于滑板的左侧，所述第一直槽斜向滑板的左侧底部设置；所述第二直槽位于滑板的右侧，所述第二直槽斜向滑板的右侧底部设置。当滑板在驱动机构的作用下从框体顶部滑至框体底部时，滑板将带动第一限位柱和第二限位柱分别沿第一直槽和第二直槽从槽底滑至槽顶，夹片合拢，当滑板在驱动机构的作用下从框体底部滑至框体顶部时，夹片分开。

所述第一夹片上设有限位于相应的第一直槽内且适于沿所述第一直槽移动的第一限位柱，所述第二夹片上设有限位于相应的第二直槽内且适于沿所述第二直槽移动的第二限位柱。

为了使得滑板与夹片之间相对运动更加平稳流畅，减轻磨损，减少噪音，一种优选的技术方案是：上述第一限位柱和第二限位柱由转轴和套设在所述转轴上的轴承构成；所述第一直槽和第二直槽的内壁分别与相应轴承的外圈相接触，所述第一直槽和第二直槽的宽度分别与相应轴承的外径相匹配。

为了使得滑板更好地在框体内上下运动，不会产生左右偏移，一种优选的技术方案是：上述滑板上设有至少两根第三直槽，所述第三直槽的长度方向与所述第一夹片和第二夹片的滑动方向相垂直；所述框体上设有限位于相应的第三直槽内且适于沿所述第三直槽移动的第三限位柱；所述第三限位柱均由转轴和套设在所述转轴上的轴承构成；所述第三直槽的内壁分别与相应轴承的外圈相接触，所述第三直槽的宽度分别与相应轴承的外径相匹配。

为了使得夹片更好地平行合拢，不会产生上下偏移，一种优选的技术方案是：上述第一夹片上设有第四直槽，所述第二夹片上设有第五直槽，所述第四直槽与第五直槽共线设置；所述框体上设有限位于所述第四直槽内且适于沿所述第四直槽移动的第四限位柱和限位于所述第五直槽内且适于沿所述第五直槽移动的第五限位柱。所述第四限位柱和第五限位柱均由转轴和套设在所述转轴上的轴承构成；所述第四直槽和第五直槽的内壁分别与相应轴承的外圈相接触，所述第四直槽和第五直槽的宽度分别与相应轴承的外径相匹配。

为了保证夹片运动时受力平衡，一种优选的技术方案是：上述第一夹片和第二夹片朝向所述滑板的一侧延伸出两块相互平行的板条，所述滑板位于所述两块板条之间，所述第一限位柱和第二限位柱的转轴的两端分别与相应的板条相连接。

为了使得夹持器在夹持小型物体时耗能更少，一种优选的技术方案是：上述夹持器还包括连接在所述框体顶部且与框体内腔相通的套管，所述框体的底部开设有与所述套管位置相对的通孔；所述驱动机构包括推杆、顶头、弹簧和中空螺母；所述推杆穿过所述套管与所述滑板的一端相抵，所述顶头穿过所述通孔与所述滑板的另一端相抵；所述中空螺母旋合在所述通孔内，所述弹簧位于所述中空螺母的内腔中；所述弹簧的一端与中空螺母头部相抵，另一端与所述顶头相抵。

推杆可以在步进电机的驱动下推动滑板向下运动，使得夹片张开，此时夹持器可以移动至被夹持物旁。顶头在弹簧的作用下始终对滑板施加向上的力，推杆泄力之后滑板向上滑动，夹片合拢夹紧被夹持物。由于夹持力始终由弹簧的作用力提供，可以有效地减少夹持器夹持物品移动时的能耗。

为了使得夹持器的组装、维修、维护更加便捷，一种优选的技术方案是：上述框体包括主框体和固定连接在所述主框体上的盖板，所述滑板、第一夹片和第二夹片限位于主框体和盖板之间。

为了满足各类物品的夹持需要，一种优选的技术方案是：上述第一夹片和第二夹片的底部安装有相向设置的适配爪。

本发明具有积极的效果：

（1）本发明的夹持器在限制滑板只能在框体内上下向运动且夹片只能平行合拢的同时，利用夹片上的限位柱与滑板上的直槽的滑动配合，使得夹片和滑板构成凸轮机构，有利于保证夹持力的基本恒定，保证各零部件的运动平稳流畅。

（2）本发明的夹持器仅仅采用限位柱与槽相配合的结构，结构十分紧凑，可以将夹持器体积做到很小而不影响抓取效果。

（3）本发明的夹持器由于其结构设计合理，大大降低了对零部件加工精度、装配精度的要求，有效地控制了生产成本，适于大规模推广。

附图说明

下面结合附图对本发明的夹持器作进一步说明：

图1是本发明实施例1的夹持器的立体分解结构示意图；

图2是图1中的夹持器进一步分解的立体结构示意图；

图3是图1中的夹持器的剖视图；

图4是图1中的夹持器从背面观察时的局部剖视图。

上述附图的标记如下：

框体1，通孔11，主框体12，盖板13，

滑板2，第一直槽21，第二直槽22，第三直槽23，

第一夹片3，第四直槽31,

第二夹片4，第五直槽41,

驱动机构5，推杆51，顶头52，弹簧53，中空螺母54，

第一限位柱61，第二限位柱62，第三限位柱63，第四限位柱64，第五限位柱65，

套管7，适配爪8。

具体实施方式

本发明的具体实施方式中，对各个零部件的方位以及相互关系的描述是按照图1中所示的滑板2竖直放置状态下进行的，滑板2的顶部为上方，滑板2的底部为下方，并以盖板13相对于主框体12的位置为前方。

实施例1

见图1及图2，本实施例的夹持器包括框体1、滑板2、第一夹片3、第二夹片4和驱动滑板2的驱动机构5。第一夹片3和第二夹片4的底部安装有相向设置的适配爪8。适配爪8有一对，分别通过螺钉从内侧固定在第一夹片3和第二夹片4。框体1包括主框体12和通过螺钉从前方固定连接在主框体12上的盖板13。滑板2、第一夹片3和第二夹片4分别与主框体12滑动连接。第一夹片3和第二夹片4平行设置且分别位于滑板2的两侧。滑板2、第一夹片3和第二夹片4限位于主框体12和盖板13之间。

见图3，滑板2的左侧开设有两根相互平行且斜向滑板2的右下方设置的第一直槽21。滑板2的右侧开设有两根相互平行且斜向滑板2的左下方设置的第二直槽22。滑板2的中部开设有两根沿上下向设置的第三直槽23。第一直槽21与第三直槽23相对于第三直槽23对称设置。第一直槽21和第二直槽22的长度方向与滑板2的滑动方向呈45度的夹角。

见图1及图2，第一夹片3和第二夹片4朝向滑板2的一侧延伸出两块相互平行的板条，滑板2位于两块板条之间。

见图4，第一夹片3的位于后方的板条上设有沿左右向设置的第四直槽31。第二夹片4的位于后方的板条上设有沿左右向设置第五直槽41。第四直槽31与第五直槽41共线设置。

见图1及图2，第一夹片3上设有限位于相应的第一直槽21内且适于沿第一直槽21移动的第一限位柱61。第二夹片4上设有限位于相应的第二直槽22内且适于沿第二直槽22移动的第二限位柱62。主框体12的前端面上设有限位于相应的第三直槽23内且适于沿第三直槽23移动的第三限位柱63。主框体12的前端面上还设有限位于第四直槽31内且适于沿第四直槽31移动的第四限位柱64和限位于第五直槽41内且适于沿第五直槽41移动的第五限位柱65。

见图3及图4，第一限位柱61、第二限位柱62、第三限位柱63、第四限位柱64和第五限位柱65均由转轴和套设在转轴上的轴承构成。第一直槽21、第二直槽22、第三直槽23、第四直槽31和第五直槽41的内壁分别与相应轴承的外圈相接触，第一直槽21、第二直槽22、第三直槽23、第四直槽31和第五直槽41的宽度分别与相应轴承的外径相匹配。

第一限位柱61的转轴的两端分别与第一夹片3的两块板条固定连接。第二限位柱62的转轴的两端分别与第二夹片4的两块板条固定连接。第三限位柱63的转轴的后端固定连接在主框体12上，第三限位柱63的转轴的前端限位于盖板13上。第四限位柱64和第五限位柱65的转轴的后端固定连接在主框体12上。

见图1至图4，本实施例的夹持器还包括穿过主框体12的顶部的套管7。主框体12的底部开设有与套管7位置相对的通孔11。驱动机构5包括推杆51、顶头52、弹簧53和中空螺母54。推杆51穿过套管7与滑板2的顶部相抵，顶头52穿过通孔11与滑板2的底部相抵。中空螺母54旋合在通孔11内，弹簧53位于中空螺母54的内腔中。弹簧53的底端与中空螺母54头部相抵，弹簧53的顶端与顶头52相抵。

本实施例的夹持器在使用时，外力向下推动推杆51，推杆51下压，从而推动滑板2向下移动；由于第一夹片3和第二夹片4受限制只能在左右方向上移动，滑板2向下移动时带动第一限位柱61和第二限位柱62分别沿第一直槽21和第二直槽22从槽的底部斜向上移动，从而使得第一夹片3和第二夹片4向外打开，此时弹簧53被压缩，机械手可移动至相应位置处。当外力撤销，滑板2在弹簧53的作用下向上滑动，第一夹片3和第二夹片4向内合拢，夹紧被夹持物，夹持力始终由弹簧的作用力提供。

实施例2

本实施例的夹持器的其余部分与实施例1相同，不同之处在于：第一直槽21斜向滑板2的左下方设置。第二直槽22斜向滑板2的右下方设置。本实施例的夹持器在使用时，滑板2向下移动，夹片合拢夹紧被夹持物；滑板2向上移动，夹片张开，机械手可移动至相应位置处。

本发明的夹持器不局限于上述各实施例。显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种夹持器，包括框体（1）、滑板（2）、第一夹片（3）、第二夹片（4）和驱动所述滑板（2）的驱动机构（5），所述滑板（2）、第一夹片（3）和第二夹片（4）分别与所述框体（1）滑动连接，所述第一夹片（3）和第二夹片（4）平行设置且分别位于所述滑板（2）的两侧，所述第一夹片（3）的滑动方向与所述第二夹片（4）的滑动方向相向，所述滑板（2）的滑动方向与所述第一夹片（3）和第二夹片（4）的滑动方向相垂直，其特征在于：

所述滑板（2）的一侧开设有至少两根相互平行的第一直槽（21），所述滑板（2）的另一侧开设有相对于所述滑板（2）的滑动方向与所述第一直槽（21）相对称的第二直槽（22），所述第一直槽（21）和第二直槽（22）的长度方向与滑板（2）的滑动方向呈锐角夹角；

所述第一夹片（3）上设有限位于相应的第一直槽（21）内且适于沿所述第一直槽（21）移动的第一限位柱（61），所述第二夹片（4）上设有限位于相应的第二直槽（22）内且适于沿所述第二直槽（22）移动的第二限位柱（62）；

该夹持器还包括连接在所述框体（1）顶部且与框体（1）内腔相通的套管（7），所述框体（1）的底部开设有与所述套管（7）位置相对的通孔（11）；所述驱动机构（5）包括推杆（51）、顶头（52）、弹簧（53）和中空螺母（54）；所述推杆（51）穿过所述套管（7）与所述滑板（2）的一端相抵，所述顶头（52）穿过所述通孔（11）与所述滑板（2）的另一端相抵；所述中空螺母（54）旋合在所述通孔（11）内，所述弹簧（53）位于所述中空螺母（54）的内腔中；所述弹簧（53）的一端与中空螺母（54）头部相抵，另一端与所述顶头（52）相抵。

2.根据权利要求1所述的夹持器，其特征在于：所述第一直槽（21）和第二直槽（22）的长度方向与滑板（2）的滑动方向呈30至60度的夹角。

3.根据权利要求1所述的夹持器，其特征在于：所述第一直槽（21）位于滑板（2）的左侧，所述第一直槽（21）斜向滑板（2）的右侧底部设置；所述第二直槽（22）位于滑板（2）的右侧，所述第二直槽（22）斜向滑板（2）的左侧底部设置。

4.根据权利要求1所述的夹持器，其特征在于：所述第一直槽（21）位于滑板（2）的左侧，所述第一直槽（21）斜向滑板（2）的左侧底部设置；所述第二直槽（22）位于滑板（2）的右侧，所述第二直槽（22）斜向滑板（2）的右侧底部设置。

5.根据权利要求1至4之一所述的夹持器，其特征在于：所述第一限位柱（61）和第二限位柱（62）由转轴和套设在所述转轴上的轴承构成；所述第一直槽（21）和第二直槽（22）的内壁分别与相应轴承的外圈相接触，所述第一直槽（21）和第二直槽（22）的宽度分别与相应轴承的外径相匹配。

6.根据权利要求5所述的夹持器，其特征在于：所述滑板（2）上设有至少两根第三直槽（23），所述第三直槽（23）的长度方向与所述第一夹片（3）和第二夹片（4）的滑动方向相垂直；所述框体（1）上设有限位于相应的第三直槽（23）内且适于沿所述第三直槽（23）移动的第三限位柱（63）；所述第三限位柱（63）均由转轴和套设在所述转轴上的轴承构成；所述第三直槽（23）的内壁分别与相应轴承的外圈相接触，所述第三直槽（23）的宽度分别与相应轴承的外径相匹配。

7.根据权利要求6所述的夹持器，其特征在于：所述第一夹片（3）上设有第四直槽（31），所述第二夹片（4）上设有第五直槽（41），所述第四直槽（31）与第五直槽（41）共线设置；所述框体（1）上设有限位于所述第四直槽（31）内且适于沿所述第四直槽（31）移动的第四限位柱（64）和限位于所述第五直槽（41）内且适于沿所述第五直槽（41）移动的第五限位柱（65）；所述第四限位柱（64）和第五限位柱（65）均由转轴和套设在所述转轴上的轴承构成；所述第四直槽（31）和第五直槽（41）的内壁分别与相应轴承的外圈相接触，所述第四直槽（31）和第五直槽（41）的宽度分别与相应轴承的外径相匹配。

8.根据权利要求5所述的夹持器，其特征在于：所述第一夹片（3）和第二夹片（4）朝向所述滑板（2）的一侧延伸出两块相互平行的板条，所述滑板（2）位于所述两块板条之间，所述第一限位柱（61）和第二限位柱（62）的转轴的两端分别与相应的板条相连接。

9.根据权利要求1至4之一所述的夹持器，其特征在于：所述框体（1）包括主框体（12）和固定连接在所述主框体（12）上的盖板（13），所述滑板（2）、第一夹片（3）和第二夹片（4）限位于主框体（12）和盖板（13）之间。

10.根据权利要求1至4之一所述的夹持器，其特征在于：所述第一夹片（3）和第二夹片（4）的底部安装有相向设置的适配爪（8）。