CN105643322B - 一种用于薄板类工件的精密气动夹持机械手爪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于薄板类工件的精密气动夹持机械手爪。包括手爪夹持机构、手爪移动机构和靠模移动机构。手爪夹持机构包括上下对应的一对板状的手爪、左右对应的一对靠模和定位机构；手爪移动机构包括滑动底板和一对内导轨；靠模移动机构包括U形框架、气缸和一对外导轨。气缸通过U形框架带动一对靠模往复移动，在移动过程中控制一对板状的手爪的夹紧与松开；同时，一对手爪通过滑动底板实现沿一对内导轨的往复移动。本发明结构设计合理，通过一个气缸能实现机械手爪整体移动以及机械手爪上下夹板夹紧与松开等全部动作。

Description

一种用于薄板类工件的精密气动夹持机械手爪

技术领域

本发明涉及精密机械领域，是一种气动夹紧装置。

背景技术

在机械工程领域，薄板类工件的夹持方案常用采用夹爪，例如各种气动夹爪，一般精度在0.03到0.05 mm，在重复定位精度要求很高的薄板快速夹持场合，如重复定位精度高于0.01mm的生产线上，仅采用普通气动夹爪夹持工件很难保证工件的定位精度要求，往往需要一套较为复杂的定位夹紧机构来完成。

发明内容

本发明的目的是要提供一种重复定位精度高、结构紧凑、高效快捷的气动夹持手爪，以满足薄板类工件高精度快速夹持的要求，精度可达0.01到0.02 mm。

一种用于薄板类工件的精密气动夹持机械手爪包括手爪夹持机构、手爪移动机构和靠模移动机构；

所述手爪夹持机构包括上下对应的一对板状的手爪、左右对应的一对靠模和定位机构；

所述手爪移动机构包括滑动底板3和一对内导轨24；

所述靠模移动机构包括U形框架4、气缸10和一对外导轨20；

所述一对内导轨20和一对外导轨24均位于底板16上，一对内导轨20位于中部，一对外导轨24对称位于一对内导轨20的外侧；

所述滑动底板3和U形框架4在同一平面内，滑动底板3位于U形框架4的中部；

所述气缸10通过U形框架4带动一对靠模实现沿一对外导轨24的往复移动，一对靠模在移动过程中控制一对手爪实现对被加工的薄板件的夹紧与松开；同时，一对手爪通过滑动底板3实现沿一对内导轨20的往复移动。

本发明进一步限定的技术方案如下：

所述板状的一对手爪包括上下对应的上夹板1和下夹板2，所述上夹板1和下夹板2均为H形板，长度方向的一端为夹持端；

所述下夹板2的底部固定连接着滑动底板3，滑动底板3的一端固定设有支座14，支座14位于一对手爪的夹持端的中部，支座14上固定设有定位触块11，支座14和定位触块11构成定位机构；下夹板2的顶部均布设有两个以上的导向柱19，每个导向柱19上分别套设有导向触块弹簧18，导向触块弹簧18的两端分别固定连接着上夹板1和下夹板2，上夹板1上对应开设有两个以上的导向孔，导向孔和导向柱19配合，使上夹板1和下夹板2实现沿导向柱19的上下移动；

所述上夹板1的宽度方向两侧分别对应开设有两个U形槽23，且U形槽23的槽口向外，U形槽23的一侧内壁为斜面22；

所述一对靠模包括两块靠模块5，分别固定在U形框架4两侧的顶部，且分别对应位于一对手爪的宽度方向的两侧；所述气缸10位于U形框架4的中部，气缸10的活塞杆固定连接着U形框架4内的中部；

所述靠模块5为矩形块状，与上夹板1一侧的两个U形槽23对应靠模块5的一侧面上分别设有两个外凸的凸块26；两块靠模块5上的两个凸块26分别位于上夹板1两侧的两个U形槽23内；在气缸10的作用和U形框架4的带动下，两块靠模块5上的凸块26分别在对应U形槽23的斜面22上移动，使上夹板1和下夹板2上下之间的间隙或增大或减小，增大时为松开夹持状态，减小时为夹紧状态。

上夹板1和下夹板2之间的间隙为10～12mm。

所述定位机构包括定位触块支座14、定位触块11、定位轴13和触块弹簧12；所述支座14为直立的板状；定位触块11为圆柱状，轴向一端开设有定位盲孔；定位轴13固定在支座14上，定位轴13上套设有触块弹簧12，定位触块11套设在定位轴13上，触块弹簧12的两端分别连接着定位触块支座14和定位触块11；实现定位触块11在定位轴13上的移动和回位。

与一对手爪的夹持端对应的底板16上设有限位支座15，限位支座15为直立的立板状；限位支座15的上部对应着定位触块支座14的下部，对定位触块支座14的移动起限位作用。

所述外导轨24和内导轨20上分别配合设有滑块，所述配合为燕尾块和燕尾槽的配合。

所述靠模块5上分别设有两个圆柱销6，圆柱销6呈水平状，且一端外伸，圆柱销6的外伸端压在下夹板2的上表面上，下夹板2的上表面为下休止面27。

所述U形框架4相对应的两内侧壁上分别对应设有限位销7，与两侧的限位销7对应的滑动底板3的两面上分别开设有腰形的腰形槽8，每只限位销7的外伸端位于对应的腰形槽8内；限位销7的外伸端在腰形槽8内的往复移动距离，即为滑动底板3和U形框架4之间的往复移动距离。

所述滑动底板3为U形板，与U形框架4呈扣合状态；滑动底板3的两端分别开设有限位盲孔，与两端的限位盲孔对应U形框架4内设有两根限位导杆，每根限位导杆上套设有弹簧21，通过限位盲孔和限位导杆相配合，实现滑动底板3和U形框架4之间的相对移动。

所述滑动底板3和U形框架4之间的移动距离为50～60mm。

本发明的有益技术效果体现在以下方面：

1.可以通过气缸10带动靠模组合体左右移动，利用限位销7和腰形槽8的作用来限制夹爪组合体与框架靠模组合体之间相互移动的行程，有效精确的控制行程内的移动。

2.通过靠模板5，圆柱销6上夹板1和下夹板2等之间的相互的作用，被夹工件上可以获得恒定夹紧力；另外导向触块弹簧18的刚度以及压缩量可以根据被夹工件的夹紧要求设置和调节，以便获得所需的夹紧力。

3.适当设置腰形槽8的位置，可以实现上夹板1的精确定位，上下夹板夹紧工件的高度由凸块26决定，因而具有比较高的重复定位精度。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明爆炸图；

图3为靠模、U形框架和一对外导轨的装配示意图；

图4为上夹板、下夹板、滑动底板和一对内导轨的配合示意图；

图5为定位机构、上夹板和下夹板的配合关系示意图；

图6为限位支座、定位触块支座和滑动底板的配合关系示意图；

图7为气缸安装位置示意图；

图8是本发明一种使用状态示意图。

上图中序号：上夹板1、下夹板2、滑动底板3、U形框架4、靠模块5、圆柱销6、限位销7、腰形槽8、连接板9、气缸10、定位触块11、触块弹簧12、定位轴13、定位触块支座14、限位支座15、底板16、调节螺钉17、导向触块弹簧18、导向柱19、外导轨20、弹簧21、斜面22、U形槽23、内导轨24、上休止面25、凸块26、下休止面27、精密气动夹持机械手爪101、拖板102、导轨103、导轨座104、气浮板105、工件106。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步的说明。

参见图1，一种用于薄板类工件的精密气动夹持机械手爪包括手爪夹持机构、手爪移动机构和靠模移动机构。

参见图2，手爪夹持机构包括上下对应的一对板状的手爪、左右对应的一对靠模和定位机构。手爪移动机构包括滑动底板3和一对内导轨24。靠模移动机构包括U形框架4、气缸10和一对外导轨20。

板状的一对手爪包括上下对应的上夹板1和下夹板2，上夹板1和下夹板2均为H形板，长度方向的一端为夹持端。

下夹板2的底部固定连接着滑动底板3，滑动底板3的一端固定安装有定位触块支座14，定位触块支座14位于一对手爪的夹持端的中部，定位触块支座14上安装有定位触块11，定位触块支座14和定位触块11构成定位机构。下夹板2的顶部均布安装有四个导向柱19，每个导向柱19上分别套装有导向触块弹簧18，导向触块弹簧18的两端分别固定连接着上夹板1和下夹板2，上夹板1上对应开设有四个导向孔，导向孔和导向柱19配合，使上夹板1和下夹板2实现沿导向柱19的上下移动，导向圆柱19对上夹板1以及下夹板2的上下滑动起导向作用；在导向触块弹簧18、靠模5的作用下，上夹板1和下夹板2在滑动底板3之上保持有一定的高度。

将上夹板1、下夹板2和滑动底板3构件组成的组合体称为夹爪组合体。

参见图5，定位机构还包括定位轴13和触块弹簧12；定位触块支座14为直立的板状；定位触块11为圆柱状，轴向一端开设有定位盲孔；定位轴13固定在定位触块支座14上，定位轴13上套装有触块弹簧12，定位触块11套装在定位轴13上，触块弹簧12的两端分别连接着定位触块支座14和定位触块11；实现定位触块11在定位轴13上的移动和回位。

上夹板1的宽度方向两侧分别对应开设有两个U形槽23，且U形槽23的槽口向外，U形槽23的一侧内壁为斜面22。

参见图3和图7，一对靠模包括两块靠模块5，分别固定安装在U形框架4两侧的顶部，且分别对应位于一对手爪的宽度方向的两侧；气缸10位于U形框架4的中部，气缸10的活塞杆通过连接板9固定连接着U形框架4内的中部。

参见图2，滑动底板3为U形板，位于U形框架4的中部，与U形框架4呈扣合状态；滑动底板3和U形框架4在同一平面内。滑动底板3的两端分别开设有限位盲孔，与两端的限位盲孔对应U形框架4内安装有两根限位导杆，每根限位导杆上套装有弹簧21，通过限位盲孔和限位导杆相配合，实现滑动底板3和U形框架4之间的相对移动。

参见图3，U形框架4相对应的两内侧壁上分别对应安装有限位销7，与两侧的限位销7对应的滑动底板3的两面上分别开设有腰形槽8，每只限位销7的外伸端位于对应的腰形槽8内。滑动底板3和U形框架4之间的移动距离为50mm。

参见图3和图1，靠模块5为矩形块状，与上夹板1一侧的两个U形槽23对应靠模块5的内侧面上分别设有两个外凸的凸块26；两块靠模块5上的两个凸块26分别位于上夹板1两侧的两个U形槽23内；在气缸10的作用和U形框架4的带动下，两块靠模块5上的凸块26分别在对应U形槽23的斜面22上移动，使上夹板1和下夹板2上下之间的间隙或增大或减小，上夹板1和下夹板2之间的间隙为10mm；增大时为松开夹持状态，减小时为夹紧状态。靠模块5上分别固定安装有两个圆柱销6，圆柱销6呈水平状，且一端外伸，圆柱销6的外伸端压在下夹板2的上表面上，见图4。

将靠模板5和底板框架4构件组成的组合体称为靠模组合体。

参见图3，限位销7的外伸端在腰形槽8内的往复移动距离，即为滑动底板3和U形框架4之间的往复移动距离，滑动底板3和U形框架4之间的移动距离为50mm；作用是限制夹爪组合体和靠模组合体之间相互移动的行程。

参见图2，一对内导轨20和一对外导轨24均位于底板16上，一对内导轨20位于中部，一对外导轨24对称位于一对内导轨20的外侧。

参见图6和图7，与一对手爪的夹持端对应的底板16上安装有限位支座15，限位支座15为直立的立板状，限位支座15上安装有限位螺钉；定位触块支座14的下部对应着限位螺钉，对定位触块支座14的移动起限位作用。

本发明的工作原理说明如下：

当气缸10接入压缩空气系统后，可以带动靠模组合体左右移动。

参见图2、图5和图6，当滑动底板3向左移动时，限位螺钉决定了其左端的极限位置；当气缸10推动底部框架4向右移动时，在移动初期，由于弹簧21的弹力作用，使得靠模组合体向右移动过程中，夹爪组合体并不移动，直到限位销7移动到腰形槽8的右端，此后，靠模组合体继续向右移动，通过限位销7带动夹爪组合体整体一起向右移动，直到右极限位置；当气缸10通过连接板9带动底部框架4从右极限位置向左移动时，靠模组合体先通过弹簧21推动滑动底板3进而带动夹爪组合体一起向左移动，直到滑动底板3碰到限位螺钉，此后靠模组合体继续向左移动，夹爪组合体不再一起移动，直到限位销7移动到腰形槽8的左端，靠模组合体移动停止。在上述靠模组合体继续向左移动、夹爪组合体因限位螺钉的作用而不再一起移动过程中，在靠模块5和圆柱销6的作用下，上夹板1和下夹板2完成夹紧动作，上夹板1上设置有与靠模块5上的凸块26接触的U形槽23，U形槽23的侧面为上休止面25，上休止面25与靠模块5的运动方向平行，下夹板2的上侧面为下休止面27，在弹簧18的作用下，靠模块5上的凸块26的一侧在上夹板1上的U形槽23接触且保持滑动。当凸块26和圆柱销6一起相对于上夹板1和下夹板2向左运动时，上夹板1向下移动直到靠模块5上的凸块26滑过斜面22到达夹板1上的上休止面25后停止，同时下夹板2向上移动；若上夹板1和下夹板2之间有被夹工件，则当靠模块5和圆柱销6一起相对于上夹板1和下夹板2向左运动时，上夹板1始终与靠模块5上的凸块26的一侧保持滑动，而下夹板2在上移过程中夹紧被夹工件后，圆柱销6与斜面22表面分离，此后在弹簧18作用下，下夹板2始终以恒力压在被夹工件上以形成恒定夹紧力。弹簧18的刚度以及压缩量可以根据被夹工件的夹紧要求设置和调节，以便获得所需的夹紧力。适当设置腰形槽8的位置，使得靠模块5和圆柱销6一起相对于上夹板1和下夹板2向左运动行程中，靠模块5上的凸块26能走完斜面22到达上休止面25，以便实现上夹板1的精确定位。以上结构表明，上下夹板夹紧工件的高度由凸块26决定，因而具有比较高的重复定位精度。

当定位触头11随同滑动底板3一起向左移动过程中，定位触头11碰到被夹工件后可被压缩后退直至圆柱销7到达腰形槽8的左端为止，在这一过程中可以实现对被夹工件在水平面中的扶正定位。

参见图8，本发明精密气动夹持机械手爪101成对使用，两对精密气动夹持机械手爪101分别固定安装在拖板102上，拖板102通过导轨103安装在导轨座104上，直线电机的定子与导轨座104固定联接、动子与拖板102固联；工作时，导轨座104不动，直线电机可驱动拖板102做直线运动从而带动本发明的一对精密气动夹持机械手爪101做直线运动；工件106安放在气浮板105产生的承载气膜之上，两对精密气动夹持机械手爪101对称分布在工件106两侧并可同时夹紧获松开工件106；当两对精密气动夹持机械手爪101夹紧工件106后，在直线电机106的带动下，工件106做直线运动通过检测区。

Claims (10)

1.一种用于薄板类工件的精密气动夹持机械手爪，其特征在于：包括手爪夹持机构、手爪移动机构和靠模移动机构；

所述手爪夹持机构包括上下对应的一对板状的手爪、左右对应的一对靠模和定位机构；

所述手爪移动机构包括滑动底板（3）和一对内导轨（24）；

所述靠模移动机构包括U形框架（4）、气缸（10）和一对外导轨（20）；

所述一对内导轨（20）和一对外导轨（24）均位于底板（16）上，一对内导轨（20）位于中部，一对外导轨（24）对称位于一对内导轨（20）的外侧；

所述滑动底板（3）和U形框架（4）在同一平面内，滑动底板（3）位于U形框架（4）的中部；

所述气缸（10）通过U形框架（4）带动一对靠模实现沿一对外导轨（24）的往复移动，一对靠模在移动过程中控制一对手爪实现对被加工的薄板件的夹紧与松开；同时，一对手爪通过滑动底板（3）实现沿一对内导轨（20）的往复移动。

2.根据权利要求1所述的一种用于薄板类工件的精密气动夹持机械手爪，其特征在于：

所述板状的一对手爪包括上下对应的上夹板（1）和下夹板（2），所述上夹板（1）和下夹板（2）均为H形板，长度方向的一端为夹持端；

所述下夹板（2）的底部固定连接着滑动底板（3），滑动底板（3）的一端固定设有定位触块支座（14），定位触块支座（14）位于一对手爪的夹持端的中部，定位触块支座（14）上固定设有定位触块（11），定位触块支座（14）和定位触块（11）构成定位机构；下夹板（2）的顶部均布设有两个以上的导向柱（19），每个导向柱（19）上分别套设有导向触块弹簧（18），导向触块弹簧（18）的两端分别固定连接着上夹板（1）和下夹板（2），上夹板（1）上对应开设有两个以上的导向孔，导向孔和导向柱（19）配合，使上夹板（1）和下夹板（2）实现沿导向柱（19）的上下移动；

所述上夹板（1）的宽度方向两侧分别对应开设有两个U形槽（23），且U形槽（23）的槽口向外，U形槽（23）的一侧内壁为斜面（22）；

所述一对靠模包括两块靠模块（5），分别固定在U形框架（4）两侧的顶部，且分别对应位于一对手爪的宽度方向的两侧；所述气缸（10）位于U形框架（4）的中部，气缸（10）的活塞杆固定连接着U形框架（4）内的中部；

所述靠模块（5）为矩形块状，与上夹板（1）一侧的两个U形槽（23）对应靠模块（5）的一侧面上分别设有两个外凸的凸块（26）；两块靠模块（5）上的两个凸块（26）分别位于上夹板（1）两侧的两个U形槽（23）内；在气缸（10）的作用和U形框架（4）的带动下，两块靠模块（5）上的凸块（26）分别在对应U形槽（23）的斜面（22）上移动，使上夹板（1）和下夹板（2）上下之间的间隙或增大或减小，增大时为松开夹持状态，减小时为夹紧状态。

3.根据权利要求2所述的一种用于薄板类工件的精密气动夹持机械手爪，其特征在于：上夹板（1）和下夹板（2）之间的间隙为10～12mm。

4.根据权利要求1所述的一种用于薄板类工件的精密气动夹持机械手爪，其特征在于：所述定位机构包括定位触块支座（14）、定位触块（11）、定位轴（13）和触块弹簧（12）；所述定位触块支座（14）为直立的板状；定位触块（11）为圆柱状，轴向一端开设有定位盲孔；定位轴（13）固定在定位触块支座（14）上，定位轴（13）上套设有触块弹簧（12），定位触块（11）套设在定位轴（13）上，触块弹簧（12）的两端分别连接着支座（14）和定位触块（11）；实现定位触块（11）在定位轴（13）上的移动和回位。

5.根据权利要求1所述的一种用于薄板类工件的精密气动夹持机械手爪，其特征在于：与一对手爪的夹持端对应的底板（16）上设有限位支座（15），限位支座（15）为直立的立板状；限位支座（15）的上部对应着定位触块支座（14）的下部，对定位触块支座（14）的移动起限位作用。

6.根据权利要求1所述的一种用于薄板类工件的精密气动夹持机械手爪，其特征在于：所述外导轨（24）和内导轨（20）上分别配合设有滑块，所述配合为燕尾块和燕尾槽的配合。

7.根据权利要求1所述的一种用于薄板类工件的精密气动夹持机械手爪，其特征在于：所述靠模块（5）上分别设有两个圆柱销（6），圆柱销（6）呈水平状，且一端外伸，圆柱销（6）的外伸端压在下夹板（2）的上表面上，下夹板（2）的上表面为下休止面（27）。

8.根据权利要求1所述的一种用于薄板类工件的精密气动夹持机械手爪，其特征在于：所述U形框架（4）相对应的两内侧壁上分别对应设有限位销（7），与两侧的限位销（7）对应的滑动底板（3）的两面上分别开设有腰形槽（8），每只限位销（7）的外伸端位于对应的腰形槽（8）内；限位销（7）的外伸端在腰形槽（8）内的往复移动距离，即为滑动底板（3）和U形框架（4）之间的往复移动距离。

9.根据权利要求1所述的一种用于薄板类工件的精密气动夹持机械手爪，其特征在于：所述滑动底板（3）为U形板，与U形框架（4）呈扣合状态；滑动底板（3）的两端分别开设有限位盲孔，与两端的限位盲孔对应U形框架（4）内设有两根限位导杆，每根限位导杆上套设有弹簧（21），通过限位盲孔和限位导杆相配合，实现滑动底板（3）和U形框架（4）之间的相对移动。

10.根据权利要求8所述的一种用于薄板类工件的精密气动夹持机械手爪，其特征在于：所述滑动底板（3）和U形框架（4）之间的移动距离为50～60mm。