CN105128023B - 一种机械手 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机械手，该机械手包括机械手臂以及位于机械手臂末端的机械手爪，机械手爪包括安装座，安装座上设有机械手夹爪、用于驱动机械手夹爪闭合和张开的手爪驱动装置以及连接机械手夹爪与手爪驱动装置的连杆机构，连杆机构包括在手爪驱动装置的驱动作用下沿前后方向导向移动的滑块结构，滑块结构通过连接臂与手爪驱动装置的输出端连接，连接臂包括与手爪驱动装置的输出端固连的第一连接段和与滑块结构固连的第二连接段，第二连接段沿滑块结构导向移动方向延伸且背离第一连接段的一端位于第一连接段的靠近手爪驱动装置的一侧，本发明用以解决现有技术中机械手爪的尺寸较大影响整个机械手结构平衡的技术问题。

Description

一种机械手

技术领域

本发明涉及一种机械手，尤其涉及一种在汽车生产线中使用的机械手。

背景技术

随着汽车工业的快速发展，机械手在汽车生产线中的应用也越来越广泛，例如授权公告日为2014.08.13、公告号为CN 203765606 U的中国实用新型专利就公开一种机械手，该机械手包括基座、机械手臂和机械手爪，基座固定在地面或者工作台上，机械手臂固定在基座上，机械手爪连接在机械手臂的末端，其中机械手臂包括线性臂和扭转臂，线性臂包括固定在基座上的第一线性臂、垂直于第一线性臂的第二线性臂以及垂直于第一、第二线性臂的第三线性臂，每一个线性臂均包括底板、丝杠、长导轨、长方形滑块、螺母、伺服电机和联轴器，底板上固定有丝杠固定座和丝杠支撑座，丝杠的一端与丝杠固定座活动连接，另一端与丝杠支撑座活动连接伺服电机的输出端与丝杠通过联轴器实现固定连接，长导轨固定在底板的背离丝杠的一侧，长导轨上活动连接有方形滑块，丝杠上安装有螺母，螺母的外部固连有螺母连接板；扭转臂固连于第三线性臂的末端，机械手爪固连于扭转臂的输出端，机械手爪抓取工件并将工件运送到设定位置。

为了能够保证机械手能够准确、牢固地抓取工件，机械手爪的结构显得十分重要，例如授权公告日为2012.08.08、授权公告号为CN 202367609 U的中国实用新型专利就公开了这样一种机械手爪，如图1所示，该机械手爪包括旋转驱动装置80、机械手夹爪81、壳体82与端盖83，旋转驱动装置80包括驱动电机801、驱动齿轮802与回转支承轴承803，驱动齿轮802与驱动电机的输出端连接且与回转支承轴承传动连接，回转支承轴承外圈固定在壳体82上，壳体内沿前后方向导向安装有推杆84，推杆84的后端与端盖83连接，端盖83后部具有液压缸85，推杆84上于端盖和壳体之间套装有压缩弹簧86，压缩弹簧的一端抵到壳体的内壁，另一端抵到端盖的内壁，推杆前端连接有连杆机构87，连杆机构87的背离推杆的端部与机械手夹爪81连接，在初始状态下，弹簧处于自然伸长状态，此时机械手夹爪81处于打开状态，当液压缸的活塞杆向前伸长时，活塞杆推动推杆克服压缩弹簧86的弹力作用向前移动，推杆84驱动连杆机构87运动并且驱动机械手夹爪81闭合，进而夹紧工件，当液压缸的活塞杆收缩时，推杆与活塞杆脱离，推杆在压缩弹簧86的弹力作用下复位，机械手夹爪松开工件。

上述机械手爪利用液压缸活塞杆伸长来推动推杆向前移动，驱动电机驱动推杆绕轴线旋转并带动机械手夹爪旋转，由于推杆的后端设有液压缸，如果液压缸的活塞杆与推杆固定连接，当推杆转动时会带动液压缸一起转动，如果推杆随推杆一起旋转，液压缸须固定在推杆上，然而推杆的强度有限，并不能承载整个液压缸的重量，因此为了能够实现推杆转动时不会带动液压缸，上述机械手爪须将液压缸与推杆分离设置，并在壳体后部固定端盖，在壳体和端盖之间夹设压缩弹簧，当液压缸的活塞杆收缩时，压缩弹簧驱动夹爪松开工件，因此，上述机械夹爪在设计时需要设置壳体、端盖，壳体和端盖之间夹设压缩弹簧，另外，液压缸的活塞杆与推杆同轴设置，液压缸位于推杆的后端部，壳体、压缩弹簧、端盖和液压缸沿推杆的轴向依次排开设置，这种直线式的排布方式使得上述机械手爪的前后方向的尺寸较大，会造成整个机械手装置的末端结构体积较大，进而影响整个机械手装置的结构平衡。

发明内容

本发明的目的是提供一种机械手，用以解决现有技术中机械手爪的尺寸较大影响整个机械手结构平衡的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

机械手，包括机械手臂以及位于机械手臂末端的机械手爪，机械手爪包括安装座，安装座上设有机械手夹爪、用于驱动机械手夹爪闭合和张开的手爪驱动装置以及连接机械手夹爪与手爪驱动装置的连杆机构，所述连杆机构包括在手爪驱动装置的驱动作用下沿前后方向导向移动的滑块结构，所述滑块结构通过连接臂与手爪驱动装置的输出端连接，所述连接臂包括与手爪驱动装置的输出端固连的第一连接段和与滑块结构固连的第二连接段，所述第二连接段沿滑块结构导向移动方向延伸且背离第一连接段的一端位于第一连接段的靠近手爪驱动装置的一侧。

所述安装座包括面对面平行设置的第一夹板和第二夹板，所述第一夹板上与背离第二夹板的一侧设有第一机械手夹爪，第二夹板上于背离第一夹板的一侧设有第二机械手夹爪，所述连杆机构包括与第一机械手夹爪连接的第一连杆组件和与第二机械手夹爪连接的第二连杆组件，第一连杆组件和第二连杆组件均与所述滑块结构连接。

所述滑块结构包括设于第一夹板上与第一连杆组件连接的第一滑块、设于第二夹板上与第二连杆组件连接的第二滑块以及位于第一滑块和第二滑块之间连接第一滑块和第二滑块的连接杆。

所述第二夹板上于靠近第一夹板的一侧具有用于安装固定手爪驱动装置的安装位。

所述连接臂位于第一夹板和第二夹板之间，连接臂的第二连接段与所述连接杆固连。

所述第一夹板和第二夹板之间设有转轴座以及穿装在转轴座内与转轴座止转配合的转轴，转轴座与第一夹板、第二夹板固连，转轴与机械手臂转动配合，转轴上连接有用于驱动转轴旋转的转轴驱动装置，所述机械手爪在转轴旋转时绕转轴的轴线旋转。

所述机械手臂的末端固设有用于支承机械手爪的支承座。

所述支承座包括由第一侧板、底板和第二侧板构成的连接桥，第一侧板、第二侧板远离底板的一端分别开设有轴孔，所述转轴转动装配在第一侧板和第二侧板的轴孔内，所述机械手爪位于第一侧板和第二侧板之间。

所述连接桥上于第一侧板和底板之间设有肋板。

所述机械手臂包括第一线性臂、垂直于第一线性臂的第二线性臂以及垂直于第一线性臂和第二线性臂的第三线性臂，所述机械手爪连接在第三线性臂的末端。

本发明的有益技术效果为：滑块结构与手爪驱动装置之间采用连接臂进行连接，连接臂的第一连接段与手爪驱动装置的输出端连接，第二连接段与滑块连接，第二连接段沿前后方向延伸，且背离第一连接段的一端位于第一连接段的靠近手爪驱动装置的一侧，这样机械手夹爪和手爪驱动装置可以错开设置，无需沿前后方向并排设置，缩短了机械手爪沿前后方向的尺寸。

作为本发明的进一步改进，机械手爪的安装座包括两个面对面平行设置的夹板，两个夹板的相背的两侧分别设有一组机械手夹爪，使用时两组机械手夹爪同时对工件抓紧，保证工件抓取牢固可靠。

进一步分析，由于本发明中采用两组机械手夹爪，两组机械手夹爪分别对应连接一组连杆组件，本发明中的两组连杆组件共用一组滑块结构，滑块结构包括分别与两组连杆组件连接的两个滑块，两个滑块之间固连有连接杆，保证两个滑块能够同步滑动。

附图说明

图1是背景技术中机械手爪的结构示意图；

图2是发明机械手实施例1的结构示意图；

图3是图2的左视图；

图4是图2的俯视图；

图5是本发明机械手实施例1的立体结构示意图；

图6是本发明机械手实施例1中机械手爪（未安装伸缩气缸和转轴）的结构示意图；

图7是图6的左视图；

图8是图6的主视图；

图9是本发明机械手实施例1中机械手爪（安装有伸缩气缸和转轴）的立体结构示意图。

具体实施方式

本发明机械手的实施例1，如图2-9所示，该机械手包括线性臂和机械手爪103，线性臂包括第一线性臂100、垂直于第一线性臂的第二线性臂101以及垂直于第一、第二线性臂的第三线性臂102，所述第一线性臂100包括长度沿X轴方向延伸的底座7，底座7的两端设有第一丝杠安装座4，第一丝杠安装座4上转动装配有沿X轴方向延伸的第一丝杠3，第一丝杠3的一端通过第一联轴器2连接有第一伺服电机1，第一丝杠3上活动装配有第一螺母座6，第一螺母座6与底座7之间于丝杠的两侧设有滑轨结构，滑轨结构包括固定在底座7上的第一直线导轨20和设置在第一螺母座6下侧的第一滑动块5，滑轨结构能够使第一螺母座沿X轴方向稳定导向滑动，减少第一螺母座的振动。第一螺母座6上固定有扭转臂，扭转臂包括旋转台8和驱动旋转台8旋转的旋转气缸27，第二线性臂101固定安装在旋转台8上。

第二线性臂101包括长度沿Z轴方向延伸的竖直安装板28，竖直安装板28的上端和旋转台8上分别设有第二丝杠安装座13，第二丝杠安装座13上转动安装有长度沿Z轴方向延伸的第二丝杠14，第二丝杠14的上端通过第二联轴器11与第二伺服电机12连接，第二丝杠14上安装有螺母，第三线性臂102的长度沿Y轴方向延伸的丝杠底板22与第二丝杠14上的螺母固定连接，丝杠底板22上于螺母的相对两侧设有立板10，两立板的相对侧面上分别设有第二滑动块，竖直安装板28的宽度方向的相对两侧分别设有第二直线导轨9，第二滑动块与第二直线导轨9导向滑动配合。

丝杠底板22的背离第二丝杠14的一侧设有第三丝杠安装座25，第三丝杠安装座25上转动装配有长度沿Y轴方向延伸的第三丝杠26，第三丝杠26的一端通过第三联轴器24与第三伺服电机23连接。为了提高丝杠底板22的结构强度，本实施例中，丝杠底板22的靠近第二丝杠的一侧设有连接丝杠底板22和立板10的肋板。

第三丝杠26上安装有螺母，螺母上固连有螺母连接板31，螺母连接板31用于安装固定机械手爪103，螺母连接板31的靠近螺母的一侧设有立板，立板位于螺母的上方，立板的下侧设有上滑动块33，丝杠底板22的上侧设有Y向上导轨32，上滑动块与Y向上导轨32导向滑动配合，螺母连接板31靠近螺母的一侧于螺母的下方设有下滑动块34，丝杠底板22与螺母连接板31相对的一侧设有Y向下导轨35，下滑动块34与Y向下导轨35导向滑动配合，本实施例中，Y向下导轨和下滑动块设置在丝杠底板22和螺母连接板之间，由于机械手爪处于悬伸状态，Y向下导轨和下滑动块沿X轴方向挡止配合能够支承机械手爪，保证机械手爪的稳定性，在其他实施例中，Y向上导轨32和Y向下导轨35可分别设置在丝杠底板22的上侧和下侧。

如图6-9所示，机械手爪包括安装座、机械手夹爪、连杆机构和手爪驱动装置，本实施例中，手爪驱动装置为伸缩气缸36，伸缩气缸36的输出端与连杆机构传动连接，可带动机械手夹爪抓取和松开工件；在其他实施例中，伸缩气缸可替换为液压缸，或者电动凸轮机构。安装座包括面对面平行设置的第一夹板37、第二夹板38，机械手夹爪包括第一机械手夹爪和第二机械手夹爪，第一机械手夹爪位于第一夹板的背离第二夹板的一侧，第二机械手夹爪位于第二夹板的背离第一夹板的一侧，第一机械手夹爪和第二机械手夹爪分别包括两个摇杆19，摇杆19铰接在对应的夹板上，摇杆19的末端固连有夹头30，连杆机构包括连杆组件和滑块结构，连杆组件包括与第一机械手夹爪传动连接的第一连杆组件以及与第二机械手夹爪传动连接的第二连杆组件，每一组连杆组件分别包括两个连杆17，连杆17与对应的摇杆19铰接，所述滑块结构包括第一滑块16、第二滑块15和连接两滑块的连接杆41，第一滑块16与第一连杆组件连接，第二滑块15与第二连杆组件连接，第一夹板上设有为第一滑块16导向的第一导轨座40，第二夹板上设有为第二滑块15导向的第二导轨座43，第一导轨座和第二导轨座平行设置且均沿前后方向延伸，伸缩气缸36的输出端能够驱动第一滑块和第二滑块沿前后方向导向往复移动。

本实施例中，第二夹板38的靠近第一夹板37的一侧具有供伸缩气缸36安装的安装位，，伸缩气缸固定在安装位处，连接杆41通过连接臂42与伸缩气缸36的输出端传动连接，连接臂42为角形结构且位于第一夹板和第二夹板之间，连接臂42包括第一连接段421和第二连接段422，第一连接段421与伸缩气缸36固连，第二连接段422与连接杆41固连，第二连接段422的长度延伸方向与伸缩气缸的伸缩方向一致，第二连接段422的背离第一连接段421的一端位于第一连接段421的靠近伸缩气缸36的一侧，伸缩气缸36可以设置在第一夹板和第二夹板之间的位置，伸缩气缸的输出端与滑块结构采用连接臂进行连接，伸缩气缸与滑块机构错开设置，可缩短机械手爪前后方向的尺寸，减少机械手爪占用空间。

本实施例中，第一夹板和第二夹板之间固连有供转轴穿装的转轴座43，转轴座43内穿装有转轴44，机械手臂的末端固连有用于支承机械手爪的支承座，支承座包括连接桥39，连接桥39为包括第一侧板、底板和第二侧板的U型结构，第一侧板与螺母连接板31固连，第一侧板和第二侧板远离底板的一端分别设置有供转轴穿装的轴孔，轴孔内设有支承轴承，转轴44穿装在连接桥39和转轴座43内，机械手爪位于第一侧板和第二侧板之间，转轴44与连接桥39转动配合，转轴座43和转轴44之间设有连接键，转轴座与转轴止转配合，转轴的末端连接有转轴驱动装置，本实施例中，转轴驱动装置为第四伺服电机18，在其他实施例中转轴驱动装置还可以为旋转气缸。第四伺服电机18转动带动转轴转动，转轴带动机械手爪绕转轴轴线旋转。为了保证连接桥的结构强度，本实施例中，第二侧板和底板之间设有肋板。

本实施例中的夹头30为人字型结构，当需要抓取的工件为棒料时，人字形夹头能够将棒料卡住，两组夹头分别夹在棒料轴向不同位置，能够稳定抓取棒料。本发明的机械手在抓取工件过程中，机械手爪绕转轴旋转不会干涉机械手夹爪闭合和张开，机械手爪旋转动作和开合动作彼此独立，使得机械手爪更加灵活，机械手能够更加准确的抓取工件。

在其他实施例中，机械手爪的安装座可以只包括第一夹板或者第二夹板，机械手夹爪可只包括第一机械手夹爪或者第二机械手夹爪，连杆组件可只包括第一连杆组件或者第二连杆组件，滑块结构可以只包括第一滑块或者第二滑块；可不设置连接桥，转轴与螺母连接板转动配合；机械手爪还可直接固定在螺母连接座上。

Claims (8)

1.机械手，包括机械手臂以及位于机械手臂末端的机械手爪，机械手爪包括安装座，安装座上设有机械手夹爪、用于驱动机械手夹爪闭合和张开的手爪驱动装置以及连接机械手夹爪与手爪驱动装置的连杆机构，其特征在于：所述连杆机构包括在手爪驱动装置的驱动作用下沿前后方向导向移动的滑块结构，所述滑块结构通过连接臂与手爪驱动装置的输出端连接，所述连接臂包括与手爪驱动装置的输出端固连的第一连接段和与滑块结构固连的第二连接段，所述第二连接段沿滑块结构导向移动方向延伸且背离第一连接段的一端位于第一连接段的靠近手爪驱动装置的一侧，所述安装座包括面对面平行设置的第一夹板和第二夹板，所述第一夹板上与背离第二夹板的一侧设有第一机械手夹爪，第二夹板上于背离第一夹板的一侧设有第二机械手夹爪，所述连杆机构包括与第一机械手夹爪连接的第一连杆组件和与第二机械手夹爪连接的第二连杆组件，第一连杆组件和第二连杆组件均与所述滑块结构连接，所述滑块结构包括设于第一夹板上与第一连杆组件连接的第一滑块、设于第二夹板上与第二连杆组件连接的第二滑块以及位于第一滑块和第二滑块之间连接第一滑块和第二滑块的连接杆。

2.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于：所述第二夹板上于靠近第一夹板的一侧具有用于安装固定手爪驱动装置的安装位。

3.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于：所述连接臂位于第一夹板和第二夹板之间，连接臂的第二连接段与所述连接杆固连。

4.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于：所述第一夹板和第二夹板之间设有转轴座以及穿装在转轴座内与转轴座止转配合的转轴，转轴座与第一夹板、第二夹板固连，转轴与机械手臂转动配合，转轴上连接有用于驱动转轴旋转的转轴驱动装置，所述机械手爪在转轴旋转时绕转轴的轴线旋转。

5.根据权利要求4所述的机械手，其特征在于：所述机械手臂的末端固设有用于支承机械手爪的支承座。

6.根据权利要求5所述的机械手，其特征在于：所述支承座包括由第一侧板、底板和第二侧板构成的连接桥，第一侧板、第二侧板远离底板的一端对应开设有轴孔，所述转轴转动装配在第一侧板和第二侧板的轴孔内，所述机械手爪位于第一侧板和第二侧板之间。

7.根据权利要求6所述的机械手，其特征在于：所述连接桥上于第一侧板和底板之间设有肋板。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的机械手，其特征在于：所述机械手臂包括第一线性臂、垂直于第一线性臂的第二线性臂以及垂直于第一线性臂和第二线性臂的第三线性臂，所述机械手爪连接在第三线性臂的末端。