CN104260101A - 一种基于齿轮齿条与曲柄连杆的电动机械手内抓取装置 - Google Patents

一种基于齿轮齿条与曲柄连杆的电动机械手内抓取装置 Download PDF

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Abstract

一种基于齿轮齿条与曲柄连杆的电动机械手内抓取装置，包括螺杆，所述螺杆上安装有与其配合的螺母，所述螺母上沿其外周面等间距设置有至少两条与所述螺杆平行的齿条，所述每条齿条设置有一个与其啮合的齿轮，所述每个齿轮上铰接有曲柄连杆，所述曲柄连杆的末端连接有抓取压头。内抓取装置可安装在起重机、生产机械等机械手上代替人从事单调﹑重复或繁重的体力劳动，也可代替人在有害环境下进行操作，从而实现生产的机械化和自动化，提高工作效率，改善劳动条件，减少人工疲劳等原因导致的人身安全问题。

Description

一种基于齿轮齿条与曲柄连杆的电动机械手内抓取装置
技术领域
本发明涉及了一种基于齿轮齿条与曲柄连杆的电动机械手内抓取装置，属于机械技术领域。
背景技术
 物流、生产线和危险品处理等领域都需抓取、搬运和放置物品或工件，由于这些工作任务的复杂化和工作场合的多样化，此领域一部分物品或工件的抓取、搬运和放置仍靠人工进行，此使生产或工作效率得不到提高，且随着劳动力的紧缺使产品生产过程中物料装卸搬运费用比例逐渐增加。为了实现物流、生产线和危险品处理等领域的自动化，提高工作效率，降低作业成本，减少因人工疲劳所导致的危险事故等，创新基于自锁螺旋-齿轮齿条-曲柄连杆机构的电动机械手内抓取装置，并用来代替人工完成物品或工件的抓取和放置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于齿轮齿条与曲柄连杆的电动机械手内抓取装置，可安装在起重机、生产机械等机械手上代替人从事单调﹑重复或繁重的体力劳动，也可代替人在有害环境下进行操作，从而实现生产的机械化和自动化，提高工作效率，改善劳动条件，减少人工疲劳等原因导致的人身安全问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种基于齿轮齿条与曲柄连杆的电动机械手内抓取装置，包括螺杆，所述螺杆上安装有与其配合的螺母，所述螺母上沿其外周面等间距设置有至少两条与所述螺杆平行的齿条，所述每条齿条设置有一个与其啮合的齿轮，所述每个齿轮上铰接有曲柄连杆，所述曲柄连杆的末端连接有抓取压头。
前述的一种基于齿轮齿条与曲柄连杆的电动机械手内抓取装置，其特征在于：所述齿条的数量为两条，对称设置在所述螺母的两侧。
前述的一种基于齿轮齿条与曲柄连杆的电动机械手内抓取装置，其特征在于：所述齿条的数量为三条，所述三条齿条之间相互间隔120°设置在所述螺母的外周面上。
前述的一种基于齿轮齿条与曲柄连杆的电动机械手内抓取装置，其特征在于：所述齿条的数量为四条，所述四条齿条之间相互间隔90°设置在所述螺母的外周面上。
前述的一种基于齿轮齿条与曲柄连杆的电动机械手内抓取装置，其特征在于：所述螺杆通过减速电机驱动。
本发明的有益效果是：
1、电动机械手内抓取装置直接使用电能驱动减速电机，能量传递路线短，能量转换装置少，机构简洁紧凑，操作简单，能源利用率高，且总体成本大大降低；
2、利用螺旋机构的自锁原理，保持抓取时的抓取力，因而当减速电机停止运转时，抓取力依然不会改变，故节约能量，进一步实现“绿色化”；
3、通过曲柄连杆与齿轮齿条的串联增力，可获得大的增力比，增力效果显著；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。且曲柄连杆机构具有很好的方向柔性，可根据夹紧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、利用左右齿轮齿条-曲柄连杆机构对称布置，使左右抓取压头的输出力大小相等、方向相反，从而可平衡地抓取物体或工件，达到省时、高效的目的。且齿轮齿条承载力大，传动精度较高，可无限长度对接延续。
附图说明
图1是本发明第一实施例的结构示意图。
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，一种基于齿轮齿条与曲柄连杆的电动机械手内抓取装置，包括螺杆1，所述螺杆1上安装有与其配合的螺母2，所述螺母2上沿其外周面等间距设置有两条与所述螺杆1平行的齿条3，对称设置在所述螺母2的两侧，所述每条齿条3设置有一个与其啮合的齿轮4，所述每个齿轮4上铰接有曲柄连杆5，所述曲柄连杆5的末端连接有抓取压头6，所述螺杆2通过减速电机8驱动。
电能驱动减速电机8正向转动，转动的减速电机8带动与其相连的螺杆1正向转动，螺杆1再带动螺母2和与螺母2相连的左右齿条3上移，上移的齿条3与左右齿轮4啮合，将动力传递到左右齿轮4上，并把齿条3的直线运动转变为左右齿轮4的圆周运动；然后左右齿轮4带动铰接在各自齿轮上的左右曲柄连杆5摆动，使左曲柄连杆进行直线向左运动、右曲柄连杆进行直线向右运动，左右抓取压头6分别向工件内表面靠近，此时由于左右曲柄连杆的角度效应实现了一次力的放大；最后，左右抓取压头6的输出力分别作用在物体或工件7的内表面，完成左右撑紧抓取动作。
若此时减速电机8停止转动，整个抓取装置处于自锁状态，即物体或工件在搬运或移动中，其一直被撑紧，抓取力依然不变，此时装置不再消耗能源而节约能量，进一步实现“绿色化”。
当物体或工件被搬运、移动到指定地点后，减速电机8接入反向电源，此时螺杆1反向转动，转动的螺杆1带动螺母2和齿条3下移，齿条3带动左右齿轮4反向转动，左右齿轮4带动铰接在各自齿轮上的左右曲柄连杆5摆动，使左曲柄连杆进行直线向右运动、右曲柄连杆进行直线向左运动，左右抓取压头分别离开物体或工件内表面，从而松开工件。
实施例2
一种基于齿轮齿条与曲柄连杆的电动机械手内抓取装置，包括螺杆1，所述螺杆1上安装有与其配合的螺母2，所述螺母2上沿其外周面等间距设置有三条与所述螺杆1平行的齿条3，所述三条齿条3之间相互间隔120°设置在所述螺母2的外周面上，所述每条齿条3设置有一个与其啮合的齿轮4，所述每个齿轮4上铰接有曲柄连杆5，所述曲柄连杆5的末端连接有抓取压头6，所述螺杆2通过减速电机8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°夹角的沿螺母2外周面设置的齿条3，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
一种基于齿轮齿条与曲柄连杆的电动机械手内抓取装置，包括螺杆1，所述螺杆1上安装有与其配合的螺母2，所述螺母2上沿其外周面等间距设置有四条与所述螺杆1平行的齿条3，所述四条齿条3之间相互间隔90°设置在所述螺母2的外周面上，所述每条齿条3设置有一个与其啮合的齿轮4，所述每个齿轮4上铰接有曲柄连杆5，所述曲柄连杆5的末端连接有抓取压头6，所述螺杆2通过减速电机8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°夹角的沿螺母2外周面设置的齿条3，便于对型号较大的方型工件实现四点对称支撑，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。
综上所述，本发明公开了一种基于齿轮齿条与曲柄连杆的电动机械手内抓取装置，可安装在起重机、生产机械等机械手上代替人从事单调﹑重复或繁重的体力劳动，也可代替人在有害环境下进行操作，从而实现生产的机械化和自动化，提高工作效率，改善劳动条件，减少人工疲劳等原因导致的人身安全问题。
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)

1.一种基于齿轮齿条与曲柄连杆的电动机械手内抓取装置，其特征在于：包括螺杆（1），所述螺杆（1）上安装有与其配合的螺母（2），所述螺母（2）上沿其外周面等间距设置有至少两条与所述螺杆（1）平行的齿条（3），所述每条齿条（3）设置有一个与其啮合的齿轮（4），所述每个齿轮（4）上铰接有曲柄连杆（5），所述曲柄连杆（5）的末端连接有抓取压头（6）。
2.根据权利要求1所述的一种基于齿轮齿条与曲柄连杆的电动机械手内抓取装置，其特征在于：所述齿条（3）的数量为两条，对称设置在所述螺母（2）的两侧。
3.根据权利要求1所述的一种基于齿轮齿条与曲柄连杆的电动机械手内抓取装置，其特征在于：所述齿条（3）的数量为三条，所述三条齿条（3）之间相互间隔120°设置在所述螺母（2）的外周面上。
4.根据权利要求1所述的一种基于齿轮齿条与曲柄连杆的电动机械手内抓取装置，其特征在于：所述齿条（3）的数量为四条，所述四条齿条（3）之间相互间隔90°设置在所述螺母（2）的外周面上。
5.根据权利要求2-4所述的一种基于齿轮齿条与曲柄连杆的电动机械手内抓取装置，其特征在于：所述螺杆（2）通过减速电机（8）驱动。
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