CN107627317A - 一种夹持式回转气动机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种夹持式回转气动机械手，包括自上至下依次连接的基座、抓手支撑和抓手架，基座为一下部开口的圆柱形壳体，基座中设置有电机，基座下端设置有向外延伸的第一凸缘，抓手支撑为上下贯通的筒体，联轴器、转轴均设置在抓手支撑的筒体中，抓手支撑上端设置有向内延伸的第二凸缘，第一凸缘和第二凸缘卡接，电机的输出轴通过联轴器与转轴连接，转轴下端设置气缸，气缸的伸缩杆穿过抓手架与机械手连接，采用气压驱动，为使机械手可以适用于更多的工作环境中，为机械手设计一个绕自身轴线回转的自由度，这样的设计可以使机械手即使安装在固定的机架上也可以具有旋转的动作，可以将其应用于螺纹安装或者非圆形零件的装配工作中。

Description

一种夹持式回转气动机械手

技术领域

本发明属于机械手技术领域，具体涉及一种夹持式回转气动机械手。

背景技术

机械手的驱动方式有气压传动、液压传动、电气传动和机械传动。在机械行业越来越多的自动化设备中采用了机械手，主要是液压控制和气压控制两种方式。其中气动机械手以其取之不尽、用之不完的气源，及较低的生产成本受用户喜爱，各国对气动机械手的研究越来越重视，现已发展成为满足生产需要的一种重要的实用技术。目前所使用的气动机械手基本只负责手抓的活动以对工件进行抓紧动作，而机械手整体的动作是依靠外部和机械臂的连接部分或靠机械臂的动作来带动完成旋转功能，因此它们都必须配合安装在具有旋转功能的机械臂上才能够实现旋转功能。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种夹持式回转气动机械手，本发明设计合理，机械手具备绕自身轴线旋转的功能，从而可以安装在不具备旋转功能的机架上，但却使得整个设备具有旋转功能。

为达到上述目的，本发明所述一种夹持式回转气动机械手包括自上至下依次连接的基座、抓手支撑和抓手架，基座为一下部开口的圆柱形壳体，基座中设置有电机，基座下端设置向外延伸一周的第一凸缘，抓手支撑为上下贯通的筒体，抓手支撑中设置有联轴器和转轴，抓手支撑上端设置有向内延伸一周的第二凸缘，基座和抓手支撑通过第一凸缘和第二凸缘卡接，抓手支撑和转轴均与抓手架固定连接，抓手架与机械抓手连接，电机的输出轴通过联轴器与转轴连接，转轴下端设置有腔体，腔体中设置有气缸，气缸的伸缩杆穿过抓手架与机械抓手连接。

所述机械抓手包括对称设置的第一抓手和第二抓手，第一抓手和第二抓手的中部均通过连杆与气缸的活塞杆铰接，连杆两端的铰接孔分别连接抓手中心的铰接孔和气缸活塞杆端部的铰接孔，第一抓手和第二抓手的上部与抓手架铰接。

所述第一抓手和第二抓手下部内侧设置有防滑垫。

所述抓手架包括一个下方开口的空腔长方体壳体以及设置在壳体上的挡板，挡板通过螺栓和螺母与气缸的法兰固定连接，挡板上设置有供气缸的活塞杆通过的通孔，壳体前侧面与第一抓手和第二抓手铰接。

所述第一凸缘上表面和第二凸缘下表面均为抛光面。

抓手支撑下部设置有向外的第三凸缘，第三凸缘上设置有用于与抓手架固定连接的通孔，抓手支撑下部通过螺栓与抓手架固定连接。

所述电机为直流无刷电机或者步进电机。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益的技术效果，本发明采用气压驱动，为使机械手可以适用于更多的工作环境中，通过将基座和抓手支撑卡接，使基座和抓手支撑能够相对转动，为机械手设计一个绕自身轴线回转的自由度，这样的设计可以使机械手即使安装在固定的机架上也可以具有旋转的动作，可以将其应用于螺纹安装或者非圆形零件的装配工作中。具有结构简单、控制简单、工作范围简单可调、工作形式可变等优点。本发明采用气缸作为抓手的动力原件，仅需要控制气缸的活塞杆的伸缩便可以实现对抓手开合的控制，而机械手的旋转采用回转电机作为动力原件，通过对电机简单的正反转和角度控制便可实现对机械手的旋转方向和角度控制。由于本发明所述的机械手结构简单，可以使用多种工作场合，所以其应用范围非常广泛，大到工件的搬运工作，小到如涉及螺栓安装工作的机械安装领域当中。

机械抓手包括对称设置的第一抓手和第二抓手，第一抓手和第二抓手的中部均通过连杆与气缸的活塞杆铰接，连杆两端的铰接孔分别连接抓手中心的铰接孔和气缸活塞杆端部的铰接孔，第一抓手和第二抓手的上部与抓手架铰接，机械抓手使用连杆结构形式，大大简化了其结构复杂性，从而使得机械抓手更加的轻巧，由于减少了传动使用的连接部件，因而提高了机械手的工作效率，从总体上由于结构简单减低了成本。

进一步的，第一抓手和第二抓手下部内侧设置有防滑垫，在工作过程能有效防止夹取的物品掉落，同时在螺纹安装时增大摩擦力，提高工作效率。

进一步的，抓手架包括一个下方开口的空腔长方体壳体以及设置在壳体上的挡板，挡板通过螺栓和螺母与气缸的法兰固定连接，挡板上设置有供气缸的活塞杆通过的通孔，壳体前侧面与第一抓手和第二抓手铰接，挡板下部的壳体侧面对第一抓手和第二抓手的运动范围进行限定，使第一抓手和第二抓手的下部能够夹住物品。

进一步的，第一凸缘上表面和第二凸缘下表面均为抛光面，能够有效降低本装置在转动过程中的摩擦力，提高工作效率，延长装置的寿命。

进一步的，抓手支撑下部设置有向外的第三凸缘，第三凸缘上设置有用于与抓手架固定连接的通孔，抓手支撑下部通过螺栓与抓手架固定连接，连接方便、可拆卸，便于检修。

附图说明

图1为气动机械手的整体结构示意图；

图2为抓手支撑和基座的配合关系图；

图3为机械抓手部分简化示意图；

图4为机械抓手结构示意图；

附图中：1、第一抓手，2、第二抓手，3、防滑垫，4、连杆，5、抓手架，6、抓手支撑，7、气缸，8、转轴，9、电机座，10、基座，11、电机，12、活塞杆，13、联轴器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

参照图1至图4，一种夹持式回转气动机械手包括机械抓手、防滑垫3、连杆4、气缸7、转轴8、电机座9、基座10、电机11和联轴器13以及自上至下依次固定连接的基座10、抓手支撑6和抓手架5。

基座10为一下部开口的圆柱体壳体，壳体中设置有电机11，电机选用直流无刷电机或者步进电机，基座10下端边缘设置有螺纹孔和向外延伸一周的第一凸缘，基座10下部边缘的螺纹孔用于和回转电机座9以及螺栓螺母配合，将回转电机固定在基座10壳体的内部，抓手支撑6为上下贯通的筒体，抓手支撑6上部设置有向内延伸一周的第二凸缘，第二凸缘下表面精加工，第一凸缘上表面和第二凸缘下表面相接触，可以实现转动配合，由于第一凸缘和第二凸缘通过面接触实现机械手的旋转功能，所以此处接触面属于易磨损的部位，为了减小摩擦，第一凸缘上表面需要精加工，两个面均为抛光面。抓手支撑6下部设置有向外的第三凸缘，第三凸缘上设置有用于与抓手架5固定连接的通孔，抓手支撑6下部通过螺栓螺母和抓手架5固定连接，抓手架5下端设置有机械爪。联轴器13、转轴8均设置在抓手支撑6的筒体中，回转电机的输出轴通过联轴器13与转轴8连接，转轴8分为上中下三段轴，上轴段用来安装联轴器13，下轴端中空设计用来放置气缸7，中间轴端起过渡和传递力的作用，转轴8下轴端底部有向外的第四凸缘，第四凸缘上设置有和抓手架5安装使用的孔，转轴8通过孔与抓手架5固定连接。抓手架5上部靠近两端设置有通孔，中心处设置有用于通过气缸7连杆4的中心通孔，围绕中心通孔设置有一圈和气缸7法兰配合的小孔，中心孔两侧还设置有两排用来和转轴8配合的小孔，这些小孔和转轴8上的同心小孔通过螺钉连接基座10下部向外的边缘和抓手支撑6上部向内的边缘通过面接触配合，可实现抓手支撑6具有绕自身轴线回转的自由度。电机11通过联轴器13带动转轴8旋转，转轴8又带动抓手架5旋转，使得一切和抓手支撑6固定连接的部分共同进行回转运动。

参照图2，机械抓手包括对称设置的第一抓手1和第二抓手2，第一抓手1和第二抓手2上部和下部的夹角小于180度，缩短抓手顶端的行程，抓手上部和下部的连接处设置有铰接孔，第一抓手1和第二抓手2的中部均通过连杆4与气缸7的活塞杆12铰接，连杆4两端的铰接孔分别连接抓手中心的铰接孔和气缸7活塞杆12端部的铰接孔将气缸7活塞杆12往复运动的分力传递给抓手中心，从而带动抓手的开合运动，第一抓手1和第二抓手2的上部通过销轴与抓手架5铰接，第一抓手1和第二抓手2下部内侧设置有防滑垫3，防滑垫3采用橡胶材料制成。本机械手采用气压驱动，因此其结构应设计成简单易于直线驱动的结构形式。采用两个抓手夹持的方式进行夹取工件，两个抓手顶端分别铰接固定于基座10上，中部通过连杆4连接之后，连杆4铰接于气缸7的活塞杆12上，通过气缸7杆的垂直上下运动带动夹持杆的开合完成夹持和释放工件的任务。

参照图4，抓手架5包括一个下方开口的空腔长方体壳体以及设置在壳体上的挡板，挡板通过螺栓和螺母与气缸7的法兰固定连接，挡板中心位置设置有供气缸7活塞杆12通过的通孔，气缸7的活塞杆12在气压的作用下能够沿着中心通孔的轴线方向往复运动。壳体前侧面通过销轴与抓手连接，抓手可以以此安装孔为中心作圆弧运动。

本装置的工作过程如下：

若使用本装置进行抓取工件的工作，则首先利用机架将机械手送到靠近工件的位置，同时驱动气缸7使得第一抓手1和第二抓手2张开到最大角度，然后驱动电机11使得机械手转动到相对工件来说的最佳工位，再通过驱动气缸7来控制第一抓手1和第二抓手2的收拢，使其对工件进行夹持操作，然后通过机架的运动将工件送到目标位置，再驱动气缸7控制第一抓手1和第二抓手2张开从而释放工件，然后机架将机械手送回原来的位置，反复上述工作过程进行连续工作。若使用本装置进行机械安装工作，则首先利用机架将机械手送到靠近紧固件的位置，同时驱动气缸7使得第一抓手1和第二抓手2张开到最大角度，然后驱动气缸7使得第一抓手1和第二抓手2收拢从而加紧紧固件，再通过驱动电机11使得机械手作出旋转动作，将紧固件拧紧，之后驱动气缸7使得第一抓手1和第二抓手2张开，然后通过机架将机械手送到下一个工位进行工作，如此反复实现多个工位连续工作。

Claims (7)

1.一种夹持式回转气动机械手，其特征在于，包括自上至下依次连接的基座(10)、抓手支撑(6)和抓手架(5)，基座(10)为一下部开口的圆柱形壳体，基座(10)中设置有电机(11)，基座(10)下端设置向外延伸一周的第一凸缘，抓手支撑(6)为上下贯通的筒体，抓手支撑(6)中设置有联轴器(13)和转轴(8)，抓手支撑(6)上端设置有向内延伸一周的第二凸缘，基座(10)和抓手支撑(6)通过第一凸缘和第二凸缘卡接，抓手支撑(6)和转轴(8)均与抓手架(5)固定连接，抓手架(5)与机械抓手连接，电机(11)的输出轴通过联轴器(13)与转轴(8)连接，转轴(8)下端设置有腔体，腔体中设置有气缸(7)，气缸(7)的伸缩杆穿过抓手架(5)与机械抓手连接。

2.根据权利要求1所述的一种夹持式回转气动机械手，其特征在于，机械抓手包括对称设置的第一抓手(1)和第二抓手(2)，第一抓手(1)和第二抓手(2)的中部均通过连杆(4)与气缸(7)的活塞杆(12)铰接，连杆(4)两端的铰接孔分别连接抓手中心的铰接孔和气缸(7)活塞杆(12)端部的铰接孔，第一抓手(1)和第二抓手(2)的上部与抓手架(5)铰接。

3.根据权利要求2所述的一种夹持式回转气动机械手，其特征在于，第一抓手(1)和第二抓手(2)下部内侧设置有防滑垫(3)。

4.根据权利要求2所述的一种夹持式回转气动机械手，其特征在于，抓手架(5)包括一个下方开口的空腔长方体壳体以及设置在壳体上的挡板，挡板通过螺栓和螺母与气缸(7)的法兰固定连接，挡板上设置有供气缸(7)的活塞杆(12)通过的通孔，壳体前侧面与第一抓手(1)和第二抓手(2)铰接。

5.根据权利要求1所述的一种夹持式回转气动机械手，其特征在于，所述第一凸缘上表面和第二凸缘下表面均为抛光面。

6.根据权利要求1所述的一种夹持式回转气动机械手，其特征在于，抓手支撑(6)下部设置有向外的第三凸缘，第三凸缘通过螺栓与抓手架(5)固定连接。

7.根据权利要求1所述的一种夹持式回转气动机械手，其特征在于，所述电机为回转电机。