CN106272518B - 一种机械手装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施方式提供的一种机械手装置，包括安装座，驱动机构，支架以及两个夹持机构；驱动机构安装于安装座，支架与驱动机构连接，两个夹持机构对称设置在支架两侧；驱动机构包括电机、过流保护器及输出轴，过流保护器与电机电连接，用于在电机过载时切断电机的供电，输出轴表面设置螺纹；支架的中部设有螺纹孔，输出轴穿设螺纹孔，螺纹孔能够与输出轴螺纹配合连接；电机连接于输出轴，用于驱动输出轴绕自身轴向转动，以带动支架做直线往复运动，从而带动两个夹持机构相对安装座转动，以抓取物品。本发明的机械手装置，在夹紧物体时电机会自动断电，因而不会因堵转而烧坏，在断电时也能保持夹紧力，不会让所夹物体掉落；并且结构简单，控制方便。

Description

一种机械手装置

技术领域

本发明涉及一种机械装置，特别是一种机械手装置。

背景技术

目前，在工厂流水线上，有许多需要抓取物品的重复性劳动，使用人力作业成本太高且长时间的重复性劳动使得工作人员出错的几率也变大；随着科学技术不断发展，机械化、自动化的概念不断深入人们的生产、生活，机械手作为一种常见设备已经在工场流水线上完成了大量重复工作。

但是，现有的机械手的机械结构主要由舵机实现抓取物体，在抓紧物体时舵机会因堵转电流过大而烧坏。舵机加离合器装置会减小舵机因堵转而烧坏的机率，但无法发挥舵机的最大力量，同时在抓紧物体时电机始终是在通电输出力矩，极大影响舵机寿命及抓取功能的持久性，也对电能造成浪费。

发明内容

鉴于此，有必要提供一种机械手装置，其在抓紧物体时不会烧坏电机，且寿命长，夹取效率好。

本发明提供了一种机械手装置，包括安装座，驱动机构，支架以及两个夹持机构；所述驱动机构安装于所述安装座，所述支架与所述驱动机构连接，两个所述夹持机构对称设置在所述支架两侧；所述驱动机构包括电机、过流保护器及输出轴，所述过流保护器与所述电机电连接，用于在所述电机过载时切断所述电机的供电，所述输出轴表面设置螺纹；所述支架的中部设有螺纹孔，所述输出轴穿设所述螺纹孔，所述螺纹孔能够与所述输出轴螺纹配合连接；所述电机连接于所述输出轴，用于驱动所述输出轴绕自身轴向转动，以带动所述支架做直线往复运动，从而带动两个所述夹持机构相对所述安装座转动，以抓取物品。

其中，所述输出轴远离所述电机的一端设有光轴，所述输出轴与所述光轴同轴固定连接；所述螺纹孔能够与所述光轴滑动配合连接。

其中，所述支架上设有运动螺母，所述运动螺母内形成所述螺纹孔，所述运动螺母与所述支架固定连接。

其中，所述驱动机构还包括一限位件，所述限位件固定在所述光轴远离所述电机的一端，所述限位件的外径大于所述螺纹孔的直径。

其中，所述限位件为一限位螺母，并与所述光轴螺纹连接。

其中，所述驱动机构还包括一弹性装置，所述弹性装置设置在所述运动螺母与所述限位件之间，用于提供使二者远离的弹性作用力。

其中，所述弹性装置为一压簧。

其中，各所述夹持机构包括连杆、转动杆及抓手；所述连杆一端转动连接于所述支架，另一端转动连接于所述转动杆的中部；所述转动杆一端连接所述安装座，另一端连接所述抓手。所述驱动机构用于带动所述支架直线往复运动，以带动所述连杆使所述转动杆相对所述安装座转动，进而使两个所述夹持机构的抓手相互靠近与远离。

其中，所述夹持机构还包括辅助杆，所述辅助杆与所述转动杆平行设置，且所述辅助杆相对所述转动杆远离所述支架；所述辅助杆的两端分别转动连接于所述安装座及所述抓手；所述转动杆与所述抓手转动连接。

其中，所述安装座、支架以及夹持机构中至少一个为注塑成型。

本发明的机械手装置，通过使用带过流保护器的电机作为驱动机构，并在电机的输出轴表面设置螺纹，使电机在机械手装置夹紧物体时会自动断电，因而不会因堵转而烧坏；而此时输出轴会停止转动，输出轴的螺纹和支架的螺纹孔之间的摩擦力使得机械手装置不会松开，因而在断电时也能保持对物体的夹紧力，不会让所夹物体掉落。并且结构简单，控制方便，完全能够实现完成相应动作的连续化生产加工要求，夹取效率高，装卸方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的机械手装置的结构示意图；

图2是本发明实施例的机械手装置的驱动机构的结构示意图；

图3是本发明实施例的机械手装置的连接杆分解示意图；

图4是本发明实施例的机械手装置中一个连接子杆的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请一并参阅图1、图2、图3及图4，本发明实施方式提供的一种机械手装置100，包括安装座110，驱动机构120，支架130以及两个夹持机构140；驱动机构120安装于安装座110，支架130与驱动机构120连接，两个夹持机构140对称设置在支架120两侧，用于抓取物品；驱动机构120包括电机121、过流保护器(未示出)及输出轴122，过流保护器与电机121电连接，用于在电机121过载时切断电机121的供电，输出轴122表面设置螺纹；支架130的中部设有螺纹孔(未示出)，输出轴122穿设螺纹孔，螺纹孔能够与输出轴122螺纹配合连接；电机121连接于输出轴122，用于驱动输出轴122绕自身轴向转动，以带动支架130做直线往复运动，从而带动两个夹持机构140相对安装座110转动，以抓取物品。在支架130做直线往复运动时，两个夹持机构140会互相靠近或远离，以便抓取或松开物品。

本发明的机械手装置100，通过使用带过流保护器的电机121作为驱动机构120，并在电机121的输出轴122表面设置螺纹，使电机121在机械手装置100夹紧物体时会自动断电，因而不会因堵转而烧坏；而此时输出轴122会停止转动，输出轴122的螺纹和支架130的螺纹孔之间的摩擦力使得机械手装置不会松开，因而在断电时也能保持对物体的夹紧力，不会让所夹物体掉落。并且结构简单，控制方便，完全能够实现完成相应动作的连续化生产加工要求，夹取效率高，装卸方便。

输出轴122远离电机的一端设有光轴1225，输出轴122与光轴1225同轴固定连接；螺纹孔能够与光轴1225滑动配合连接。因输出轴122设置螺纹，而光轴1225则未设置螺纹，表面光滑。当两个夹持机构140互相远离并张开到最大角度时，支架130运动到光轴1225，此时支架130并未与输出轴122螺纹连接，因此电机121仍然能够运转并带动输出轴122转动，从而能够防止电机121在此时发生堵转卡死的现象。

进一步地，在本实施方式中，可以在支架130上固定连接一运动螺母1222，运动螺母1222内形成螺纹孔，通过运动螺母1222与输出轴122螺纹连接。此处，在其他实施方式中，也可以在支架130上直接设置螺纹孔从而与输出轴122螺纹连接。

优选地，驱动机构120还包括一限位件1221，限位件1221固定在光轴1225远离电机122的一端，限位件1221的外径大于螺纹孔的直径。限位件1221能够限制运动螺母1222的运动，使运动螺母1222不至于从光轴1225上滑动脱落。

在本实施例中，限位件1221为一限位螺母，并与光轴1225螺纹连接。限位螺母的外径大于螺纹孔的内径，可以用来限制运动螺母1222的运动路径，螺母的结构简单，限位效果好，且便于限位件与光轴的装配连接。此处，在其他实施方式中，限位件1221还可以为设置在光轴上的环形凸缘、或者为设置在光轴周面上的凸起。

进一步的，驱动机构120还包括一弹性装置1223，弹性装置1223设置在运动螺母1222与限位件1221之间，用于提供使二者远离的弹性作用力。当两个夹持机构140互相远离并张开到最大角度时，运动螺母1222抵压弹性装置1223并受到弹力，因此会始终与输出轴122上的螺纹有接触，因此当电机121反转时，运动螺母1222能顺利导入螺纹，使机械手装置100的两个夹持机构140能够顺利收拢。

在本实施例中，弹性装置1223为一压簧1223a。当两个夹持机构140互相远离并张开到最大角度时，运动螺母1222会抵压压簧1223a并受到弹力。在其他实施例中，可以在运动螺母1222与输出轴122之间设置拉簧，当两个夹持机构140互相远离并张开到最大角度时，运动螺母1222会受到拉簧的拉力，也能够提供使运动螺母1222与限位件1221远离的弹性作用力。

在本实施例中，弹性装置1223还包括一垫片1223b，垫片1223b设置在运动螺母1222与压簧1223a。设置垫片1223b可以增大运动螺母1222与压簧1223a的接触面积，使运动螺母1222与压簧1223a的接触更加稳固。

各夹持机构140均包括连杆141、转动杆142及抓手143；连杆141一端转动连接于支架120，另一端转动连接于转动杆142的中部；转动杆142一端连接安装座110，另一端连接抓手143；驱动机构120用于带动支架130直线往复运动，以带动连杆141使转动杆142相对安装座110转动，进而使两个夹持机构140的抓手相互靠近与远离，从而实现抓取物品。通过驱动机构120与支架130以及两个对称设置的夹持机构140的设计，结构简单，控制方便，完全能够实现完成相应动作的连续化生产加工要求，夹取效率高，装卸方便。

转动杆142包括可拆卸式连接的两个转动子杆1421、1422，安装座110、连杆141及抓手143分别连接在两个转动子杆1421、1422之间。在本实施例中，两个转动子杆1421、1422通过卡扣连接；在其他实施例中，两个转动子杆1421、1422可以通过螺纹连接、铆接等方式进行连接。在拆卸及维修时，可以将两个转动子杆1421、1422拆卸开来，即可解除安装座110、连杆141及抓手143与转动杆142的连接关系，因此拆给工作人员带来了方便，提高了工作效率。

进一步，每个转动子杆上均设有卡扣1423及卡扣槽1424，一转动子杆1421上的卡扣1423能够卡扣在另一转动子杆1422上的卡扣槽1424中。通过简单的卡扣连接，使两个转动子杆可拆卸式连接在一起，结构简单，连接稳固，拆卸方便。

两转动子杆1421、1422之间设有三个转轴1425，三个转轴1425分别转动连接安装座110、连杆141及抓手143；在本实施例中，三个转轴1425结构相同，各转轴1425包括两个对接成圆柱的半柱体1425a；两个半柱体1425a分别固定于两转动子杆1421、1422。在其他实施例中，转轴1425可以为一整个圆柱体，并固定在一个转动子杆1421或者1422上；或者，可以在安装座110、连杆141及抓手143上设置转轴1425，再将转动子杆1421、1422转动连接于转轴；或者，三个转轴1425的结构不同，可以是以上结构的任意一种。将转轴1425设置成两个对接成圆柱的半柱体1425a，结构简单而连接性好，并且安装快捷，维修方便。

两个转动子杆1421、1422的形状与结构均相同。将转动杆142设置为两个完全相同的转动子杆1421、1422，制作时能够节省工序，且安装时不用区分转动子杆，任意两个转动子杆均能互相连接，从而提高工作效率。

在本实施例中，夹持机构140还包括辅助杆144，辅助杆144与转动杆142平行设置，且辅助杆144相对转动杆142远离支架130；辅助杆144的两端分别转动连接于安装座110及抓手143。转动杆142与抓手143转动连接。

设置辅助杆144能够使抓手143不会相对于安装座110转动，只能直线平动，从而抓取效果更好。作为优选，辅助杆144与转动杆142二者的形状与结构相同，以便于加工装配，当然在其他实施方式中也可以不同，辅助杆144可以仅在两端设置两个转轴1425以分别连接安装座110及抓手143；当然，在其他实施例中，辅助杆144上转轴的结构可以与转动杆14上设置的转轴1425的结构不同；或者，辅助杆144可以为一个整体的杆，而不必分成两个子杆的组合。

两个抓手143在相对的两侧面设置软质缓冲层1431。在本实施例中，软质缓冲层1431为带粗纹的软胶，在软胶表面设置粗纹能够使抓手与物体接触的地方摩擦力较大，能平稳夹起更重的物体。在其他实施例中，软质缓冲层1431还可以是海绵、棉布等。

进一步，抓手143的边角圆钝，可以防止因锋利的边角造成割手划伤。

作为优选，安装座110、支架130以及夹持机构140中至少一个的材质为塑料合金。本实施例中，安装座110、支架130以及夹持机构140均由PC+ABS两种材料以特定的比例混合而成，质量轻且坚固，并且材料环保无污染。

作为优选，安装座110、支架130以及夹持机构140中至少一个为注塑成型。注塑成型的零件质量轻，并且生产效率高，成本低。

本发明的机械手装置100，通过使用带过流保护器的电机121作为驱动机构120，并在电机121的输出轴122表面设置螺纹，使电机121在机械手装置100夹紧物体时会自动断电，因而不会因堵转而烧坏；而此时输出轴122会停止转动，输出轴122的螺纹和支架130的螺纹孔之间的摩擦力使得机械手装置不会松开，因而在断电时也能保持对物体的夹紧力，不会让所夹物体掉落。并且结构简单，控制方便，完全能够实现完成相应动作的连续化生产加工要求，夹取效率高，装卸方便。在驱动机构120的带动下，支架130做直线往复运动，以带动连杆141使转动杆142相对安装座110转动，进而使两个夹持机构140的抓手143相互靠近与远离，从而实现抓取物品。设置两个对称的夹持机构140，连接杆142的安装采用卡扣结构，并且在连接杆上142设置结构简单的转轴1425以连接安装座110、连杆141及抓手143，整个装置结构简单，在安装的过程中(除了电机安装)没有螺丝与防松螺母，安装简单，速度快，约2～3分钟即可装好，比现有的机械手要快10倍左右，方便工作人员的装配及维修。抓手143在侧面设置带粗纹的软胶，增加了与被夹物体的摩擦力，能更紧更稳地夹起物体。安装座110、支架130以及夹持机构140均由PC+ABS两种材料以特定的比例混合而成，并且采用模具注塑加工出来，做出来的零件质量稳定性极高，各个零件重量轻而坚固，并且材料环保无污染。本发明的机械手装置，结构简单，控制方便，完全能够实现完成相应动作的连续化生产加工要求，夹取效率高，装卸方便。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种机械手装置，其特征在于，包括安装座，驱动机构，支架以及两个夹持机构；所述驱动机构安装于所述安装座，所述支架与所述驱动机构连接，两个所述夹持机构对称设置在所述支架两侧；

所述驱动机构包括电机、过流保护器及输出轴，所述过流保护器与所述电机电连接，用于在所述电机过载时切断所述电机的供电，所述输出轴表面设置螺纹；

所述支架的中部设有螺纹孔，所述输出轴穿设所述螺纹孔，所述螺纹孔能够与所述输出轴螺纹配合连接；所述电机连接于所述输出轴，用于驱动所述输出轴绕自身轴向转动，以带动所述支架做直线往复运动，从而带动两个所述夹持机构相对所述安装座转动，以抓取物品；

所述输出轴远离所述电机的一端设有光轴，所述输出轴与所述光轴同轴固定连接；所述螺纹孔能够与所述光轴滑动配合连接；

各所述夹持机构包括连杆、转动杆及抓手；所述连杆一端转动连接于所述支架，另一端转动连接于所述转动杆的中部；所述转动杆一端连接所述安装座，另一端连接所述抓手；所述驱动机构用于带动所述支架直线往复运动，以带动所述连杆使所述转动杆相对所述安装座转动，进而使两个所述夹持机构的抓手相互靠近与远离；

所述转动杆包括可拆卸式连接的两个转动子杆，所述安装座、所述连杆及所述抓手分别连接在两个转动子杆之间；两所述转动子杆之间设有三个转轴，所述三个转轴分别转动连接所述安装座、所述连杆及所述抓手。

2.根据权利要求1所述的机械手装置，其特征在于，所述支架上设有运动螺母，所述运动螺母内形成所述螺纹孔，所述运动螺母与所述支架固定连接。

3.根据权利要求2所述的机械手装置，其特征在于，所述驱动机构还包括一限位件，所述限位件固定在所述光轴远离所述电机的一端，所述限位件的外径大于所述螺纹孔的直径。

4.根据权利要求3所述的机械手装置，其特征在于，所述限位件为一限位螺母，并与所述光轴螺纹连接。

5.根据权利要求3或4所述的机械手装置，其特征在于，所述驱动机构还包括一弹性装置，所述弹性装置设置在所述运动螺母与所述限位件之间，用于提供使二者远离的弹性作用力。

6.根据权利要求5所述的机械手装置，其特征在于，所述弹性装置为一压簧。

7.根据权利要求1所述的机械手装置，其特征在于，所述夹持机构还包括辅助杆，所述辅助杆与所述转动杆平行设置，且所述辅助杆相对所述转动杆远离所述支架；所述辅助杆的两端分别转动连接于所述安装座及所述抓手；所述转动杆与所述抓手转动连接。

8.根据权利要求1所述的机械手装置，其特征在于，所述安装座、支架以及夹持机构中至少一个为注塑成型。