CN104924316B - 一种抓爪及抓爪开合方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抓爪及抓爪开合方法，包括机架、卡爪装置和卡爪开合驱动装置，通过旋转凸轮、压盘和压力弹簧的配合，实现卡爪的张开与收紧，同时只需两个电机就能实现卡爪抓取与自转的效果，其结构简单、成本低廉、运行可靠，适用于需要频繁移动试管的场合，能带来较佳的运营效益。

Description

一种抓爪及抓爪开合方法

技术领域

本发明涉及一种抓爪及抓爪开合方法。

背景技术

随着工业上自动化程度的提高，目前大批重复简单工作已开始交由机械完成，但通过某些机械装置结构复杂，相应的采购成本较高，在一些无需过高执行精度的应用领域，反而导致劳动成本的上升。如实验室及医院等工作场合，需要移动试管所采用的机械手，由于试管本身体积较小、重量较轻，对机械手的抓取力度并无特别高的要求，若采用通用的机械手结构来执行该项操作，可能导致该项简单工作的执行成本上升，对于运营来说反而不利。

发明内容

为了解决目前机械手结构复杂、成本高，不适于简单应用场合使用的情况，本发明提供一种简单可靠的抓爪及抓爪开合方法。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案是，

一种抓爪，包括机架、卡爪装置和卡爪开合驱动装置，所述的卡爪装置包括主轴固定装置、主轴、回转体形的旋转凸轮、滚珠轴承装置、压环、环状的定位滑块、压力弹簧、卡爪固定环、卡爪固定环定位装置、至少两个连接杆和与连接杆数量相同的抓取杆，所述的主轴固定装置将主轴竖直固定在机架上，所述的旋转凸轮、压盘、定位滑块、压力弹簧、卡爪固定环自上而下依次套装在主轴上，卡爪开合驱动装置固定于机架上，旋转凸轮通过滚珠轴承装置固定于主轴上并由卡爪开合驱动装置来驱动绕主轴的轴线转动，旋转凸轮的下表面上设有一个凸起并直接接触压盘的上表面，压环的上表面为凹凸相间且间距均匀的起伏面，定位滑块通过压力弹簧的弹力顶起并接触压环的下表面，定位滑块的外侧面向下延展出用于固定连接杆的固定段，固定段的数量与连接杆的数量相同，连接杆的一端通过插销活动连接定位滑块的固定段，另一端通过插销活动连接抓取杆的上端，卡爪固定环通过卡爪固定环定位装置固定于主轴上，卡爪固定环下表面设有用于固定抓取杆的突出段，抓取杆的中央处设有通孔并通过插销活动连接卡爪固定环的突出段，抓取杆的下端在水平方向上低于抓取杆的上端。

所述的一种抓爪，所述的第一滚珠轴承装置包括第一滚珠轴承、第一轴承盖和第一轴承锁紧螺母，所述的第一轴承盖通过螺栓固定覆盖于旋转凸轮上表面，并与旋转凸轮下表面中央位置向内的凸起共同形成用于容纳固定第一滚珠轴承外圈的凹槽，第一滚珠轴承设置于凹槽内，第一轴承锁紧螺母拧合于主轴顶部的外螺纹上并固定第一滚珠轴承的内圈。

所述的一种抓爪，所述的卡爪开合驱动装置包括开合驱动装置固定架、第一电机、第一同步轮和第一皮带，所述的第一电机通过开合驱动装置固定架固定在机架上，第一同步轮固定于第一电机的转轴上，第一皮带绕装在第一同步轮和旋转凸轮的外侧面上。

所述的一种抓爪，还包括卡爪绕轴自转装置，所述的卡爪绕轴自转装置包括卡爪固定环定位装置、推力球轴承和卡爪自转驱动装置，所述的卡爪固定环定位装置包括第二滚珠轴承、第二轴承盖和第二轴承锁紧螺母，所述的第二轴承盖通过螺栓固定覆盖于卡爪固定环上表面，并与卡爪固定环下表面中央位置向内的凸起共同形成用于容纳固定第二滚珠轴承外圈的凹槽，第二滚珠轴承设置于凹槽内，第二轴承锁紧螺母拧合于主轴底部的外螺纹上并固定第二滚珠轴承的内圈，所述的卡爪自转驱动装置固定于机架上并驱动卡爪固定环绕主轴的轴线转动，所述的推力球轴承的轴圈和座圈分别接触压盘的下表面和定位滑块的上表面。

所述的一种抓爪，所述的卡爪自转驱动装置包括绕轴自转装置固定架、第二电机、第二同步轮和第二皮带，所述的第二电机通过绕轴自转装置固定架固定在机架上，第二同步轮固定于第二电机的转轴上，第二皮带绕装在第二同步轮和卡爪固定环的外侧面上。

所述的一种抓爪，还包括用于卡爪定位的摄像头，所述的摄像头竖直固定于开合驱动装置固定架上。

所述的一种抓爪，所述的主轴固定装置包括主轴固定架和至少一个固定插销，主轴固定架竖直固定在机架上且设有用于容纳主轴上端部分的凹槽，凹槽的两侧壁上均开有互相匹配的用于通过插销的通孔，主轴上端设有水平的插销孔，插销穿过通孔和插销孔以固定主轴。

所述的一种抓爪，所述的第一电机或第二电机为步进电机或伺服电机。

一种抓爪开合方法，包括以下步骤：

步骤一：设置机架、卡爪装置和卡爪开合驱动装置，卡爪装置包括主轴固定装置、主轴、环状的旋转凸轮、滚珠轴承装置、压环、环状的定位滑块、压力弹簧、卡爪固定环、卡爪固定环定位装置、至少两个连接杆和与连接杆数量相同的抓取杆，通过主轴固定装置将主轴竖直固定在机架上，将旋转凸轮、压盘、定位滑块、压力弹簧、卡爪固定环自上而下依次套装在主轴上，卡爪开合驱动装置固定于机架上，旋转凸轮通过滚珠轴承装置固定于主轴上，旋转凸轮的下表面上设有一个凸起并直接接触压盘的上表面，压环的上表面为凹凸相间且间距均匀的起伏面，定位滑块通过压力弹簧的弹力顶起并接触压环的下表面，定位滑块的外侧面向下延展出用于固定连接杆的固定段，固定段的数量与连接杆的数量相同，连接杆的一端通过插销活动连接定位滑块的固定段，另一端通过插销活动连接抓取杆的上端，卡爪固定环通过卡爪固定环定位装置固定于主轴上，卡爪固定环下表面设有用于固定抓取杆的突出段，抓取杆的中央处设有通孔并通过插销活动连接卡爪固定环的突出段，抓取杆的下端在水平方向上低于抓取杆的上端；

步骤二：卡爪开合驱动装置驱动旋转凸轮绕主轴的轴线转动，当旋转凸轮下表面的凸起移动至压盘上表面的凹陷部分时，压力弹簧顶起定位滑块上升，连接杆随定位滑块向上运动，带动抓取杆的上端向上移动并使抓取杆的下端向下移动，使卡爪松开；

步骤三：当旋转凸轮下表面的凸起移动至压盘上表面的凸起部分时，定位滑块随压盘下降，连接杆随定位滑块向下运动，带动抓取杆的上端向下移动并使抓取杆的下端向上移动，使卡爪收紧。

本发明的技术效果在于，通过旋转凸轮、压盘和压力弹簧的配合，实现卡爪的张开与收紧，同时只需两个电机就能实现卡爪抓取与自转的效果，其结构简单、成本低廉、运行可靠，适用于需要频繁移动试管的场合，能带来较佳的运营效益。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的爆炸图；

图3为本发明卡爪收紧的示意图；

图4为本发明卡爪松开的示意图；

其中1为机架、2为主轴、3为旋转凸轮、4为压环、5为定位滑块、6为压力弹簧、7为卡爪固定环、8为连接杆、9为抓取杆、10为第一滚珠轴承、11为第一轴承盖、12为第一轴承锁紧螺母、13为开合驱动装置固定架、14为开合驱动装置固定架、15为第一电机、16为第一同步轮、17为第一皮带、18为推力球轴承、19为第二滚珠轴承、20为第二轴承盖、21为第二轴承锁紧螺母、22为绕轴自转装置固定架、23为第二电机、24为第二同步轮、25为第二皮带、26为摄像头、27为主轴固定架、28为固定插销。

具体实施方式

参见图1、图2，本发明包括机架、卡爪装置和卡爪开合驱动装置，卡爪装置包括主轴固定装置、主轴、回转体形的旋转凸轮、滚珠轴承装置、压环、环状的定位滑块、压力弹簧、卡爪固定环、卡爪固定环定位装置、至少两个连接杆和与连接杆数量相同的抓取杆，主轴固定装置将主轴竖直固定在机架上，旋转凸轮、压盘、定位滑块、压力弹簧、卡爪固定环自上而下依次套装在主轴上，卡爪开合驱动装置固定于机架上，旋转凸轮通过滚珠轴承装置固定于主轴上并由卡爪开合驱动装置来驱动绕主轴的轴线转动，旋转凸轮的下表面上设有一个凸起并直接接触压盘的上表面，压环的上表面为凹凸相间且间距均匀的起伏面，定位滑块通过压力弹簧的弹力顶起并接触压环的下表面，定位滑块的外侧面向下延展出用于固定连接杆的固定段，固定段的数量与连接杆的数量相同，连接杆的一端通过插销活动连接定位滑块的固定段，另一端通过插销活动连接抓取杆的上端，卡爪固定环通过卡爪固定环定位装置固定于主轴上，卡爪固定环下表面设有用于固定抓取杆的突出段，抓取杆的中央处设有通孔并通过插销活动连接卡爪固定环的突出段，抓取杆的下端在水平方向上低于抓取杆的上端。

进一步的，为了较好的实现对旋转凸轮的定位及旋转效果，本实施例的第一滚珠轴承装置包括第一滚珠轴承、第一轴承盖和第一轴承锁紧螺母，第一轴承盖通过螺栓固定覆盖于旋转凸轮上表面，并与旋转凸轮下表面中央位置向内的凸起共同形成用于容纳固定第一滚珠轴承外圈的凹槽，第一滚珠轴承设置于凹槽内，第一轴承锁紧螺母拧合于主轴顶部的外螺纹上并固定第一滚珠轴承的内圈。

进一步的，为了实现驱动卡爪开合，本实施例的卡爪开合驱动装置包括开合驱动装置固定架、第一电机、第一同步轮和第一皮带，第一电机通过开合驱动装置固定架固定在机架上，第一同步轮固定于第一电机的转轴上，第一皮带绕装在第一同步轮和旋转凸轮的外侧面上。

进一步的，为了实现卡爪自转的效果，本实施例还包括卡爪绕轴自转装置，卡爪绕轴自转装置包括卡爪固定环定位装置、推力球轴承和卡爪自转驱动装置，卡爪固定环定位装置包括第二滚珠轴承、第二轴承盖和第二轴承锁紧螺母，第二轴承盖通过螺栓固定覆盖于卡爪固定环上表面，并与卡爪固定环下表面中央位置向内的凸起共同形成用于容纳固定第二滚珠轴承外圈的凹槽，第二滚珠轴承设置于凹槽内，第二轴承锁紧螺母拧合于主轴底部的外螺纹上并固定第二滚珠轴承的内圈，卡爪自转驱动装置固定于机架上并驱动卡爪固定环绕主轴的轴线转动，推力球轴承的轴圈和座圈分别接触压盘的下表面和定位滑块的上表面。

进一步的，本实施例的卡爪自转驱动装置包括绕轴自转装置固定架、第二电机、第二同步轮和第二皮带，第二电机通过绕轴自转装置固定架固定在机架上，第二同步轮固定于第二电机的转轴上，第二皮带绕装在第二同步轮和卡爪固定环的外侧面上。

进一步的，为了便于在使用时进行卡爪的定位，还包括用于卡爪定位的摄像头，摄像头竖直固定于开合驱动装置固定架上。

进一步的，为了较好的固定主轴，本实施例的主轴固定装置包括主轴固定架和至少一个固定插销，主轴固定架竖直固定在机架上且设有用于容纳主轴上端部分的凹槽，凹槽的两侧壁上均开有互相匹配的用于通过插销的通孔，主轴上端设有水平的插销孔，插销穿过通孔和插销孔以固定主轴。

进一步的，为了实现卡爪抓取及自转的准确可靠，本实施例的第一电机或第二电机为步进电机或伺服电机。

为了实现抓爪开合，包括以下步骤：

步骤一：设置机架、卡爪装置和卡爪开合驱动装置，卡爪装置包括主轴固定装置、主轴、环状的旋转凸轮、滚珠轴承装置、压环、环状的定位滑块、压力弹簧、卡爪固定环、卡爪固定环定位装置、至少两个连接杆和与连接杆数量相同的抓取杆，通过主轴固定装置将主轴竖直固定在机架上，将旋转凸轮、压盘、定位滑块、压力弹簧、卡爪固定环自上而下依次套装在主轴上，卡爪开合驱动装置固定于机架上，旋转凸轮通过滚珠轴承装置固定于主轴上，旋转凸轮的下表面上设有一个凸起并直接接触压盘的上表面，压环的上表面为凹凸相间且间距均匀的起伏面，定位滑块通过压力弹簧的弹力顶起并接触压环的下表面，定位滑块的外侧面向下延展出用于固定连接杆的固定段，固定段的数量与连接杆的数量相同，连接杆的一端通过插销活动连接定位滑块的固定段，另一端通过插销活动连接抓取杆的上端，卡爪固定环通过卡爪固定环定位装置固定于主轴上，卡爪固定环下表面设有用于固定抓取杆的突出段，抓取杆的中央处设有通孔并通过插销活动连接卡爪固定环的突出段，抓取杆的下端在水平方向上低于抓取杆的上端；

步骤二：卡爪开合驱动装置驱动旋转凸轮绕主轴的轴线转动，当旋转凸轮下表面的凸起移动至压盘上表面的凹陷部分时，压力弹簧顶起定位滑块上升，连接杆随定位滑块向上运动，带动抓取杆的上端向上移动并使抓取杆的下端向下移动，使卡爪松开；

步骤三：当旋转凸轮下表面的凸起移动至压盘上表面的凸起部分时，定位滑块随压盘下降，连接杆随定位滑块向下运动，带动抓取杆的上端向下移动并使抓取杆的下端向上移动，使卡爪收紧。

Claims (9)

1.一种抓爪，其特征在于，包括机架、卡爪装置和卡爪开合驱动装置，所述的卡爪装置包括主轴固定装置、主轴、回转体形的旋转凸轮、滚珠轴承装置、压环、环状的定位滑块、压力弹簧、卡爪固定环、卡爪固定环定位装置、至少两个连接杆和与连接杆数量相同的抓取杆，所述的主轴固定装置将主轴竖直固定在机架上，所述的旋转凸轮、压盘、定位滑块、压力弹簧、卡爪固定环自上而下依次套装在主轴上，卡爪开合驱动装置固定于机架上，旋转凸轮通过滚珠轴承装置固定于主轴上并由卡爪开合驱动装置来驱动绕主轴的轴线转动，旋转凸轮的下表面上设有一个凸起并直接接触压盘的上表面，压环的上表面为凹凸相间且间距均匀的起伏面，定位滑块通过压力弹簧的弹力顶起并接触压环的下表面，定位滑块的外侧面向下延展出用于固定连接杆的固定段，固定段的数量与连接杆的数量相同，连接杆的一端通过插销活动连接定位滑块的固定段，另一端通过插销活动连接抓取杆的上端，卡爪固定环通过卡爪固定环定位装置固定于主轴上，卡爪固定环下表面设有用于固定抓取杆的突出段，抓取杆的中央处设有通孔并通过插销活动连接卡爪固定环的突出段，抓取杆的下端在水平方向上低于抓取杆的上端。

2.根据权利要求1所述的一种抓爪，其特征在于，所述的滚珠轴承装置包括第一滚珠轴承、第一轴承盖和第一轴承锁紧螺母，所述的第一轴承盖通过螺栓固定覆盖于旋转凸轮上表面，并与旋转凸轮下表面中央位置向内的凸起共同形成用于容纳固定第一滚珠轴承外圈的凹槽，第一滚珠轴承设置于凹槽内，第一轴承锁紧螺母拧合于主轴顶部的外螺纹上并固定第一滚珠轴承的内圈。

3.根据权利要求1所述的一种抓爪，其特征在于，所述的卡爪开合驱动装置包括开合驱动装置固定架、第一电机、第一同步轮和第一皮带，所述的第一电机通过开合驱动装置固定架固定在机架上，第一同步轮固定于第一电机的转轴上，第一皮带绕装在第一同步轮和旋转凸轮的外侧面上，所述的第一电机为步进电机或伺服电机。

4.根据权利要求1所述的一种抓爪，其特征在于，还包括卡爪绕轴自转装置，所述的卡爪绕轴自转装置包括卡爪固定环定位装置、推力球轴承和卡爪自转驱动装置，所述的卡爪固定环定位装置包括第二滚珠轴承、第二轴承盖和第二轴承锁紧螺母，所述的第二轴承盖通过螺栓固定覆盖于卡爪固定环上表面，并与卡爪固定环下表面中央位置向内的凸起共同形成用于容纳固定第二滚珠轴承外圈的凹槽，第二滚珠轴承设置于凹槽内，第二轴承锁紧螺母拧合于主轴底部的外螺纹上并固定第二滚珠轴承的内圈，所述的卡爪自转驱动装置固定于机架上并驱动卡爪固定环绕主轴的轴线转动，所述的推力球轴承的轴圈和座圈分别接触压盘的下表面和定位滑块的上表面。

5.根据权利要求4所述的一种抓爪，其特征在于，所述的卡爪自转驱动装置包括绕轴自转装置固定架、第二电机、第二同步轮和第二皮带，所述的第二电机通过绕轴自转装置固定架固定在机架上，第二同步轮固定于第二电机的转轴上，第二皮带绕装在第二同步轮和卡爪固定环的外侧面上。

6.根据权利要求3所述的一种抓爪，其特征在于，还包括用于卡爪定位的摄像头，所述的摄像头竖直固定于开合驱动装置固定架上。

7.根据权利要求1所述的一种抓爪，其特征在于，所述的主轴固定装置包括主轴固定架和至少一个固定插销，主轴固定架竖直固定在机架上且设有用于容纳主轴上端部分的凹槽，凹槽的两侧壁上均开有互相匹配的用于通过插销的通孔，主轴上端设有水平的插销孔，插销穿过通孔和插销孔以固定主轴。

8.根据权利要求5所述的一种抓爪，其特征在于，所述的第二电机为步进电机或伺服电机。

9.一种抓爪开合方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：设置机架、卡爪装置和卡爪开合驱动装置，卡爪装置包括主轴固定装置、主轴、环状的旋转凸轮、滚珠轴承装置、压环、环状的定位滑块、压力弹簧、卡爪固定环、卡爪固定环定位装置、至少两个连接杆和与连接杆数量相同的抓取杆，通过主轴固定装置将主轴竖直固定在机架上，将旋转凸轮、压盘、定位滑块、压力弹簧、卡爪固定环自上而下依次套装在主轴上，卡爪开合驱动装置固定于机架上，旋转凸轮通过滚珠轴承装置固定于主轴上，旋转凸轮的下表面上设有一个凸起并直接接触压盘的上表面，压环的上表面为凹凸相间且间距均匀的起伏面，定位滑块通过压力弹簧的弹力顶起并接触压环的下表面，定位滑块的外侧面向下延展出用于固定连接杆的固定段，固定段的数量与连接杆的数量相同，连接杆的一端通过插销活动连接定位滑块的固定段，另一端通过插销活动连接抓取杆的上端，卡爪固定环通过卡爪固定环定位装置固定于主轴上，卡爪固定环下表面设有用于固定抓取杆的突出段，抓取杆的中央处设有通孔并通过插销活动连接卡爪固定环的突出段，抓取杆的下端在水平方向上低于抓取杆的上端；

步骤二：卡爪开合驱动装置驱动旋转凸轮绕主轴的轴线转动，当旋转凸轮下表面的凸起移动至压盘上表面的凹陷部分时，压力弹簧顶起定位滑块上升，连接杆随定位滑块向上运动，带动抓取杆的上端向上移动并使抓取杆的下端向下移动，使卡爪松开；

步骤三：当旋转凸轮下表面的凸起移动至压盘上表面的凸起部分时，定位滑块随压盘下降，连接杆随定位滑块向下运动，带动抓取杆的上端向下移动并使抓取杆的下端向上移动，使卡爪收紧。