CN107433608A - 一种抓取机械手 - Google Patents

Abstract

一种抓取机械手，包括一个驱动机构、爪钳及力矩传递机构；驱动机构为直线气缸；力矩传递机构包括固定在缸体上的连接板，连接板上设有两个啮合的齿轮，两个齿轮上分别铰接有第一连杆以及固定有第三连接杆，第一连杆另一端分别铰接有第二连杆，第二连杆的另一端分别铰接在活塞杆上，第三连杆的另一端分别与两根爪钳的尾部相铰接，连接板上远离缸体的一端铰接有两根第四连杆，两根第四连杆远离连接板的一端分别铰接在两根爪钳的中部。本发明成本低廉并能有效解决现有技术中机械手存在的作业速度不稳定并伴有速度损失等问题。

Description

一种抓取机械手

技术领域

本发明涉及物料抓取设备领域，具体的说是一种抓取机械手。

背景技术

目前，机械手出现于很多综合技术领域中，它能代替人力实现物料的搬运或是执行排爆等一些危险的动作。在现代化的机械工业生产中，各种自动化机械大量替代工人去完成恶劣环境下的工作，同时其高速的工作效率也是工人无法比拟的，同样自动化机械也不需要休息，可以24小时不停的工作，但是现在的工业流水线中大部分的工业机械手都是电力驱动的，其作业速度调节一般通过变频电机或减速箱等一系列复杂精密机构实现，造价成本较高且速度调节不稳，同时伴有速度损失等问题，尤其是大型的电驱动机械手若要达到良好的使用性能必然要投入大量的成本。另一方面机械手因精密度的需要，对作业环境的防护要求较高，在一些粗加工应用行业内是无法实施的。

发明内容

本发明旨在提供一种低成本并能有效解决现有技术中机械手存在的作业速度不稳定并伴有速度损失等问题的抓取机械手。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案为：一种抓取机械手，包括一个驱动机构、两根爪钳以及一个用于连接驱动机构和两根爪钳的力矩传递机构；所述驱动机构为直线气缸，直线气缸的活塞杆伸出端与力矩传递机构相连；所述力矩传递机构包括与直线气缸的缸体固定连接的连接板，在连接板上转动设有两个相互啮合的齿轮，两个齿轮分别与两根第一连杆的一端对应铰接，两根第一连杆的另一端分别与两根第二连杆的一端对应铰接，两根第二连杆的另一端分别与直线气缸的活塞杆伸出端相铰接，在两个齿轮上还分别固定设有第三连杆，两根第三连杆远离相应齿轮的一端分别与两根爪钳的尾部相铰接，两根爪钳的中部与两根第四连杆的一端对应铰接，两根第四连杆的另一端分别铰接在连接板上。

优选的，在所述直线气缸的缸体上位于直线气缸腔内的活塞套的两侧分别开设有用于连接气管的通气孔。

优选的，所述第一连杆与齿轮之间、第一连杆与第二连杆之间、第二连杆与活塞杆之间、第三连杆与爪钳之间、第四连杆与连接板之间以及第四连杆与爪钳之间均通过销钉及销孔结构铰接连接。

优选的，所述第三连杆上的销孔为条形孔，并沿对应齿轮的直径方向开设。

优选的，所述缸体夹设在两块座板之间，两块座板通过多个螺栓固定连接。

优选的，所述连接板通过两块横截面呈L形的连接件与两块座板连接，两块连接件的一面将连接板夹持并通过螺栓固定，另一面分别通过螺栓固定在两块座板的端部。

优选的，所述两个齿轮对称设置在活塞杆延长线的两侧，所述两根第四连杆与连接板的铰接点位于活塞杆的延长线上。

优选的，所述第三连杆与相应的齿轮为一体成型。

有益效果

本发明利用气管进行进气排气使直线气缸的缸体内腔中由活塞套分隔成的两个腔室内形成压力差，使得活塞杆伸缩，由力矩传递机构带动爪钳完成夹紧或放松，进而完成对工件的抓取、放置等动作。此外，为了减少速度的波动及不稳定性因素带来的影响，将前端的连杆设计成齿轮啮合式。这样一来，不仅可以减少速度损失，防止因死点而出现的机械手短暂性卡死，还能加强其运动稳定性，并且具有良好的运动对中性。

本发明结构简单，驱动介质为空气，具有成本低廉，节能环保，易于加工及操作的优点。

附图说明

图1为本发明的剖面结构示意图；

图2为本发明的立体结构示意图；

图中标记：1、驱动机构，101、缸体，102、活塞杆，103、活塞套，104、通气孔，105、座板，106、连接件，2、爪钳，3、力矩传递机构，301、连接板，302、齿轮，303、第一连杆，304、第二连杆，305、第三连杆，306、第四连杆。

具体实施方式

如图1及图2所示，本发明的一种抓取机械手，包括一个驱动机构1、两根爪钳2以及一个用于连接驱动机构1和两根爪钳2并根据驱动机构1的输出情况控制两根爪钳2完成夹紧或放松的力矩传递机构3。驱动机构1为直线气缸，驱动介质为压缩空气，力矩传递机构3为机械式，不仅制造成本低廉，且结构稳定，具有较长的使用寿命。

驱动机构1包括一端开设有轴孔的缸体101以及轴径与该轴孔相对应的活塞杆102。活塞杆102通过动密封滑动设置在轴孔内，其一端设置在缸体101内腔中，另一端伸出缸体101内腔以外并与力矩传递机构3相连。活塞杆102位于缸体101内腔中的一端设有活塞套103，活塞套103与缸体101内腔沿周向贴合设置并可沿缸体101内腔的长度方向滑动。活塞套103将缸体101的内腔分为两个相互隔绝的腔室，在缸体101的外壁上位于两个腔室相互远离的一端分别设有用于连通气管的通气孔104，可通过向两个通气孔104中通入不同流速的空气由活塞套103带动活塞杆102相对于缸体101做往复伸缩运动。

本实施例中为了减少作业环境的影响并使气管与通气孔104之间的连接得到适当的保护，缸体101夹设在两块座板105之间，两块座板105通过多个螺栓固定连接，缸体101上的通气孔104均开设在两块座板105的间隙之间。

力矩传递机构3包括固定在缸体101上的连接板301，连接板301通过两块横截面呈L形的连接件106与两块座板105连接，两块连接件106的一面将连接板301夹持并通过螺栓固定，另一面分别通过螺栓固定在两块座板105的端部。在连接板301上转动设有两个啮合连接的齿轮302，且两个齿轮302对称设置在活塞杆102延长线的两侧。在两个齿轮302上分别铰接有第一连杆303，两根第一连杆303远离齿轮302的一端分别铰接有第二连杆304，两根第二连杆304远离对应第一连杆303的一端分别铰接在活塞杆102上位于缸体101外的一端，在两个齿轮302上还分别设有与对应齿轮302一体成型的第三连杆305，两根第三连杆305远离对应齿轮302的一端分别与两根爪钳2的尾部相铰接，连接板301上远离缸体101的一端铰接有两根第四连杆306，两根第四连杆306远离连接板301的一端分别铰接在两根爪钳2的中部，且两根第四连杆306与连接板301的铰接点位于活塞杆102的延长线上。

本实施例中，第一连杆303与齿轮302之间、第一连杆303与第二连杆304之间、第二连杆304与活塞杆102之间、第三连杆305与爪钳2之间、第四连杆306与连接板301之间以及第四连杆306与爪钳2之间均通过销钉及销孔结构铰接连接，保证所有连杆的转动轨迹位于同一个或者相互平行的平面上，从而具有较高的精度及准确度。其中在第三连杆305上用于与爪钳2尾部相铰接的销孔为条形孔，且该条形孔沿对应齿轮302的直径方向开设。通过此条形孔形的销孔可通过调节第三连杆305与爪钳2的铰接位置，即调节第三连杆305带动爪钳2尾部以对应齿轮302为中心的旋转半径，从而调整两根爪钳2夹紧或放松的极限角度，使本发明具有更宽的适用性，用于抓取各种形状规格的物件。

下面结合附图说明作进一步详细描述。

抓取机械手初始状态为图1所示，在缸体101的两个通气孔104外部均连有气管。可将整个运动过程大致分为三个过程，下面将结合图作详细介绍：

1.当向两个通气孔104中同时通入速度相同的气体时，由于两个通气孔104所处的两腔室密闭体积不同，由气压学知识可知，右侧腔室所形成的气压力将大于左侧腔室的压力，此时会使得活塞杆102向左移动，两根第二连杆304的张开角度增大，又由于连接板301的位置是固定的，由力学知识可知，两根第一连杆303的张开角度大，并由两根第一连杆303带动上方的齿轮302顺时针旋转，下方的齿轮302逆时针旋转，接下来的部分相当于一个四杆机构，不难看出，爪钳2此时将张开。

2.当活塞杆102移动到使得在缸体101内两个腔室体积相同时，此时爪钳2张开的角度最大。接下来先将通向右侧通气孔104的气体速度渐变为原来气体速度的一半，则此时左侧腔室内所形成的内腔压力将大于右侧腔室的内腔压力，活塞杆102将向右移动。两根第二连杆304的张开角度减小，带动连根第一连杆303的张开角度减小，带动上方的齿轮302逆时针旋转，下方的齿轮302顺时针选装，爪钳2此时将闭合。

3.当机械爪钳2完全接触到目标物体时，将右侧通气孔104所连的气管通道关闭，则此时活塞杆102将较快的向右移动，运动传递过程和过程2相同，直至完全夹紧目标物体时关闭左侧通气孔104的气管通道即可将目标物体夹紧。

4.当需松开目标物件时，按照上述步骤相反操作即可，不再赘述。

Claims (8)

1.一种抓取机械手，其特征在于：包括一个驱动机构（1）、两根爪钳（2）以及一个用于连接驱动机构（1）和两根爪钳（2）的力矩传递机构（3）；所述驱动机构（1）为直线气缸，直线气缸的活塞杆（102）伸出端与力矩传递机构（3）相连；所述力矩传递机构（3）包括与直线气缸的缸体（101）固定连接的连接板（301），在连接板（301）上转动设有两个相互啮合的齿轮（302），两个齿轮（302）分别与两根第一连杆（303）的一端对应铰接，两根第一连杆（303）的另一端分别与两根第二连杆（304）的一端对应铰接，两根第二连杆（304）的另一端分别与直线气缸的活塞杆（102）伸出端相铰接，在两个齿轮（302）上还分别固定设有第三连杆（305），两根第三连杆（305）远离相应齿轮（302）的一端分别与两根爪钳（2）的尾部相铰接，两根爪钳（2）的中部与两根第四连杆（306）的一端对应铰接，两根第四连杆（306）的另一端分别铰接在连接板（301）上。

2.根据权利要求1所述的一种抓取机械手，其特征在于：在所述直线气缸的缸体（101）上位于直线气缸腔内的活塞套（103）的两侧分别开设有用于连接气管的通气孔（104）。

3.根据权利要求1所述的一种抓取机械手，其特征在于：所述第一连杆（303）与齿轮（302）之间、第一连杆（303）与第二连杆（304）之间、第二连杆（304）与活塞杆（102）之间、第三连杆（305）与爪钳（2）之间、第四连杆（306）与连接板（301）之间以及第四连杆（306）与爪钳（2）之间均通过销钉及销孔结构铰接连接。

4.根据权利要求3所述的一种抓取机械手，其特征在于：所述第三连杆（305）上的销孔为条形孔，并沿对应齿轮（302）的直径方向开设。

5.根据权利要求1所述的一种抓取机械手，其特征在于：所述缸体（101）夹设在两块座板（105）之间，两块座板（105）通过多个螺栓固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种抓取机械手，其特征在于：所述连接板（301）通过两块横截面呈L形的连接件（106）与两块座板（105）连接，两块连接件（106）的一面将连接板（301）夹持并通过螺栓固定，另一面分别通过螺栓固定在两块座板（105）的端部。

7.根据权利要求1所述的一种抓取机械手，其特征在于：所述两个齿轮（302）对称设置在活塞杆（102）延长线的两侧，所述两根第四连杆与连接板（301）的铰接点位于活塞杆（102）的延长线上。

8.根据权利要求1所述的一种抓取机械手，其特征在于：所述第三连杆（305）与相应的齿轮（302）为一体成型。