CN104191433A - 一种基于蜗杆蜗轮与曲柄连杆传动的机械手内抓取装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于蜗杆蜗轮与曲柄连杆传动的机械手内抓取装置，其特征在于：包括至少两个蜗轮，所述每个蜗轮上均铰接有曲柄连杆，所述曲柄连杆的末端均固定连接有抓取压头，所述抓取压头通过蜗轮的转动带动曲柄连杆使抓取压头撑紧工件，所述每个蜗轮通过同一个与其啮合的蜗杆驱动。通过蜗杆蜗轮与曲柄连杆齿轮传动的二次串联增力，可获得大的增力比，增力效果显著，此可提高劳动生产率和产品的质量、改善工人劳动强度；同时曲柄连杆机构的输出力和输出位移之间具有非线性特性，压力角大时抓取压头快速进给，压力角小时抓取力迅速增加。

Description

一种基于蜗杆蜗轮与曲柄连杆传动的机械手内抓取装置

技术领域

本发明公开了一种基于蜗杆蜗轮与曲柄连杆传动的机械手内抓取装置，属于机械技术领域。

背景技术

  现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。化工等连续性生产过程的自动化基本得到解决，而在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的，特别是国内机械加工的上下料的搬运仍然使用人工或专机进行，这在产品比较单一、产能不高的情况下是非常适合的，但是随着社会的进步和技术的发展，使用人工或专机上下料暴露出了很多的不足和弱点，如：（1）专机结构复杂、维修不便，不利于自动化流水线的生产；（2）不具备柔性特点，难以适应产品变化，不利于产品结构的调整；（3）人工劳动强度过大，容易产生工伤事故，效率低下，且使用人工上下料的产品质量的稳定性不够，不能满足大批量、高质量的生产需求。

机械手也称为自动手，是能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化。机械手抓取、搬运或操作工具主要靠安装在其上的末端执行器，末端执行器是安装在机械手上直接用于抓取工件或夹持专用工具进行操作的重要部件，是机械手执行机构之一。随着经济的发展和各行各业对自动化程度要求的提高，机器人技术得到了迅速发展，虽出现了各种各样的机械手产品，但仍满足不了经济发展的需求，特别是机械加工中，更需要各种各样的机械手产品或末端执行器，以适应和完成不同作业及操作要求。

发明内容

    本发明所要解决的技术问题是提供一种基于蜗杆蜗轮与曲柄连杆传动的机械手内抓取装置，通过蜗杆蜗轮与曲柄连杆二次串联增力，可获得大的增力比，增力效果显著，此可提高劳动生产率和产品质量、改善工人劳动强度；同时曲柄连杆机构的输出力和输出位移之间具有非线性特性，压力角大时抓取压头快速进给，压力角小时抓取力迅速增加。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种基于蜗杆蜗轮与曲柄连杆传动的机械手内抓取装置，包括至少两个蜗轮，所述每个蜗轮上均铰接有曲柄连杆，所述曲柄连杆的末端均固定连接有抓取压头，所述抓取压头通过蜗轮的转动带动曲柄连杆使抓取压头撑紧工件，所述每个蜗轮通过同一个与其啮合的蜗杆驱动。

前述的一种基于蜗杆蜗轮与曲柄连杆传动的机械手内抓取装置，其特征在于：所述蜗杆通过减速电机驱动。

前述的一种基于蜗杆蜗轮与曲柄连杆传动的机械手内抓取装置，其特征在于：所述蜗轮的数量为两个，对称设置在所述蜗杆的上下两端。

前述的一种基于蜗杆蜗轮与曲柄连杆传动的机械手内抓取装置，其特征在于：所述蜗轮的数量为三个，所述三个蜗轮之间互成120°的夹角且沿所述蜗杆的周面设置。

前述的一种基于蜗杆蜗轮与曲柄连杆传动的机械手内抓取装置，其特征在于：所述蜗轮的数量为四个，所述四个蜗轮之间互成90°的夹角且沿所述蜗杆的周面设置。

本发明的有益效果是：

(1)内抓取装置通过蜗杆蜗轮与曲柄连杆二次串联增力，可获得大的增力比，增力效果显著，此可提高劳动生产率和产品质量、改善工人劳动强度；同时曲柄连杆机构的输出力和输出位移之间具有非线性特性，压力角大时抓取压头快速进给，压力角小时抓取力迅速增加；

(2)利用蜗杆蜗轮机构的自锁原理，保持抓取状态时的撑紧力，不需要额外能源输入，工作可靠，结构简洁，降低能源消耗和节约材料，不存在环境污染，绿色化程度高；

(3) 曲柄连杆机构具有很好的方向柔性，可根据抓取要求重新布置装置的输出端，低成本地实现多方向抓取和抓取方向转换的要求，扩大了抓取范围；

(4) 利用蜗杆蜗轮与曲柄连杆机构的对称布置，实现了上下抓取压头同时向内或向外移动，从而实现自动找正平衡的目的；

(5) 内抓取装置装在生产机械手上，可以实现自动生产线产品的自动抓取，也可装在搬运机械手上，方便及时地抓取搬运的物体。

附图说明

图1是本发明一种基于蜗杆蜗轮与曲柄连杆传动的机械手内抓取装置的结构示意图。

其中，1、减速电机，2、蜗杆，3、上涡轮，4、下涡轮，5、上曲柄连杆，6、下曲柄连杆，7、上抓取压头，8、下抓取压头，9、工件。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。

实施例1

如图1所示，一种基于蜗杆蜗轮与曲柄连杆传动的机械手内抓取装置，其包括上蜗轮3和下蜗轮4，上下两个蜗轮上分别铰接有上曲柄连杆5和下曲柄连杆6，所述上曲柄连杆5的末端固定连接有上抓取压头7，下曲柄连杆6的末端固定连接有下抓取压头8，所述上下蜗轮通过同一个与其啮合的蜗杆2驱动，两个抓取压头通过上下蜗轮的转动带动曲柄连杆使抓取压头撑紧工件，所述蜗杆2通过减速电机1驱动。

减速电机1驱动后，输出扭矩带动蜗杆2旋转，蜗杆2上部与上蜗轮3相啮合从而带动上蜗轮3逆时针转动，蜗杆2下部与下蜗轮4相啮合从而带动下蜗轮4顺时针转动，此时机构进行了第一次力的放大；然后，上下蜗轮带动铰接在各自蜗轮上的上下曲柄连杆摆动，使上曲柄连杆5进行直线向上运动、下曲柄连杆6进行直线向下运动，使抓取压头分别向工件内表面接近，此时由于上、下曲柄连杆的角度效应实现第二次力的放大；最后上下抓取压头的输出力分别作用在工件内表面而完成撑紧抓取动作。

若此时减速电机1停止转动，整个抓取装置仍处于自锁状态，即在整个工件搬运或移动中，工件一直被撑紧，抓取力依然不会改变，装置不再消耗能源而节约能量，进一步实现“绿色化”。当工件被搬运或移动到指定地点后，减速电机1接入反向电源，此时蜗杆2便带动上蜗轮3顺时针转动，铰接在上蜗轮3上的上曲柄连杆5进行直线向下运动；同时，蜗杆2带动下蜗杆4逆时针转动，铰接在下蜗轮4上的下曲柄连杆6进行直线向下运动，从而松开工件。

实施例2

本发明还公开了一种基于蜗杆蜗轮与曲柄连杆传动的机械手内抓取装置，包括三个蜗轮，每个蜗轮上分别铰接有曲柄连杆，每个曲柄连杆的末端固定连接有抓取压头，三个蜗轮之间互成120°的夹角且沿蜗杆的周面设置，通过该蜗杆实现驱动，蜗杆通过减速电机驱动。

本实施例2（未图示）相对于实施例1唯一的不同在于具有三个相互成120°夹角的沿蜗杆周面设置的蜗轮，便于对圆筒形的工件实现三点支撑，实现固定，从而扩大了该内抓取装置的使用范围，原理与实施例1相同，在此不再赘述。

实施例3

本发明还公开了一种基于蜗杆蜗轮与曲柄连杆传动的机械手内抓取装置，包括四个蜗轮，每个蜗轮上分别铰接有曲柄连杆，每个曲柄连杆的末端固定连接有抓取压头，四个蜗轮之间互成90°的夹角且沿蜗杆的周面设置，通过该蜗杆实现驱动，蜗杆通过减速电机驱动。

本实施例3（未图示）相对于实施例1唯一的不同在于具有四个相互成90°夹角的沿蜗杆周面设置的蜗轮，便于对较大型的工件实现四点支撑，实现固定，从而扩大了该内抓取装置的使用范围及固定效果，原理与实施例1相同，在此不再赘述。

综上所述，本发明提供了一种基于蜗杆蜗轮与曲柄连杆传动的机械手内抓取装置，通过蜗杆蜗轮与曲柄连杆二次串联增力，可获得大的增力比，增力效果显著，此可提高劳动生产率和产品质量、改善工人劳动强度；同时曲柄连杆机构的输出力和输出位移之间具有非线性特性，压力角大时抓取压头快速进给，压力角小时抓取力迅速增加。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界。

Claims (5)

1.一种基于蜗杆蜗轮与曲柄连杆传动的机械手内抓取装置，其特征在于：包括至少两个蜗轮，所述每个蜗轮上均铰接有曲柄连杆，所述曲柄连杆的末端均固定连接有抓取压头，所述抓取压头通过蜗轮的转动带动曲柄连杆使抓取压头撑紧工件，所述每个蜗轮通过同一个与其啮合的蜗杆驱动。

2.根据权利要求1所述的一种基于蜗杆蜗轮与曲柄连杆传动的机械手内抓取装置，其特征在于：所述蜗杆通过减速电机驱动。

3.根据权利要求2所述的一种基于蜗杆蜗轮与曲柄连杆传动的机械手内抓取装置，其特征在于：所述蜗轮的数量为两个，对称设置在所述蜗杆的上下两端。

4.根据权利要求2所述的一种基于蜗杆蜗轮与曲柄连杆传动的机械手内抓取装置，其特征在于：所述蜗轮的数量为三个，所述三个蜗轮之间互成120°的夹角且沿所述蜗杆的周面设置。

5.根据权利要求2所述的一种基于蜗杆蜗轮与曲柄连杆传动的机械手内抓取装置，其特征在于：所述蜗轮的数量为四个，所述四个蜗轮之间互成90°的夹角且沿所述蜗杆的周面设置。