CN108098814A - 一种柔性夹持系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种柔性夹持系统，设于机械手的末端，用于夹持被夹持件，包括连接所述机械手的固定单元、至少一组设于所述固定单元上的动力单元和夹持单元，以及连接同一组中所述动力单元和所述夹持单元的传动单元。其中，传动单元将动力单元输出的动力转化成夹持单元的直线运动；动力单元控制其对应的所述夹持单元的行程；夹持单元根据预设值向其对应的控制单元发送断开指令。本申请提供的柔性夹持系统具有稳定的速度，并便于调节保持力的大小，从而解决了搬运过程中被夹持件损伤的技术问题，适用于各种被夹持件。

Description

一种柔性夹持系统

技术领域

本发明涉及机械手臂的延伸系统，特别涉及一种设于机械手臂上的柔性夹持系统。

背景技术

工业时代，追求效率和品质逐渐正成为一种趋势。随着人工成本的上涨和工业4.0的蔓延，自动化越来越普及，机械手使用越来越普遍，可是许多精细化的工作仅通过机械手无法直接实现，因而需要在机械手的末端安装相应的机械系统。以模拟人手加持搬运来讲，需依靠在机械手的末端安装夹持系统实现准确搬运的工作。目前夹持系统主要靠加持气缸或者吸盘将被夹持件夹持住，但是气缸的加持力和保持力成正比，加持力大则保持力大，过大的保持力不利于夹持；而且气缸的速度不稳定，加持速度太快，容易造成搬运损伤；吸盘要求物品表面光滑，同时夹持力量小，因此适用面窄。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柔性夹持系统，具有稳定的速度，并便于调节保持力的大小，从而解决了搬运过程中被夹持件损伤的技术问题，适用于各种被夹持件。

为了解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种柔性夹持系统，设于机械手的末端，用于夹持被夹持件，包括连接所述机械手的固定单元、至少一组设于所述固定单元上的动力单元和夹持单元，以及连接同一组中所述动力单元和所述夹持单元的传动单元；

所述传动单元将动力单元输出的动力转化成夹持单元的直线运动；

所述动力单元控制其对应的所述夹持单元的行程；

所述夹持单元中设有预设值，并根据预设值向其对应的控制单元发送断开指令；

所述被夹持件置于固定单元上，所述动力单元通过传动单元驱动夹持单元横向移动，以使夹持单元夹持被夹持件，夹持单元达到预设值后向动力单元发送所述断开指令，动力单元接收所述断开指令并停止工作，夹持单元保持对被夹持件的保持力。

优选的，所述夹持单元包括设于固定单元上的导向件和与所述导向件可动连接的夹持组件；

所述传动单元连接所述夹持组件，并控制夹持组件的横向位移。

优选的，所述夹持组件包括弹性件，所述弹性件用于提供所述保持力。

优选的，所述夹持组件包括滑动连接的第一连接块和第二连接块，和接于所述第二连接块上的夹持件；

所述夹持件与导向件滑动连接，；所述弹性件设于所述第一连接块和所述第二连接块之间；夹持时，传动单元驱动第一连接块，并通过弹性件推动第二连接块，夹持件随第二连接块一起横向移动，最终与被夹持件卡接。

优选的，所述夹持组件还包括设于第一连接块上的传感器，所述传感器设置有所述预设值，传感器检测夹持组件的运动信息，并控制动力单元的断开。

优选的，所述夹持组件还包括与所述导向件滑动连接的导向座，所述夹持件通过所述导向座与导向件滑动连接。

优选的，所述第一连接块通过设于第二连接块上的滑动杆与第二连接块滑动连接，所述滑动杆贯穿所述弹性件。

优选的，所述传动单元包括两端分别连接动力单元和第一连接块的传动杆，传动杆与第一连接块螺纹连接。

优选的，所述夹持单元还包括设于固定单元上的限位件，所述固定单元在所述限位件和夹持组件之间形成放置被夹持件的区域。

优选的，所述动力单元包括连接传动单元的马达。

相对于现有技术，本申请的有益效果是：

首先，本申请的动力单元采用马达，传动单元采用带有螺纹的传动杆将动力单元的运动转化成夹持组件的直线运动，从而夹持被夹持件，相对于采用气缸和吸盘进行夹持的方式，本申请具有稳定的速度，因此在夹持过程中降低了被夹持件损坏的概率。

其次，本申请的夹持组件通过弹性件提供对其对被夹持件的保持力，并且保持力可通过控制弹性件的压缩程度进行调整，因而应用更为灵活，可针对较脆的被夹持件调小保持力，针对硬质、较重的被夹持件调大保持力，以保证搬运过程中的被夹持件的稳定性。

附图说明

图1为本申请的结构示意图；

图2为图1的局部放大图。

其中，1、马达，2、导向件，3、固定板，4、传感器，5、滑动杆，6、第一连接块，7、弹性件，8、夹持件，9、第二连接块，10、导向座，11、防护架，12、传动杆，13、限位件。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本申请提出的一种柔性夹持系统作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

请参阅图1和图2，一种柔性夹持系统，安装于机械手的末端，用于夹持被夹持件，然后随机械手一起将被夹持件运送到指定位置。所述柔性夹持系统包括固定单元、动力单元、传动单元及夹持单元。所述固定单元连接机械手，其上放置有被夹持件，固定单元主要用于固定传动单元、动力单元和夹持单元；所述传动单元的两端分别连接动力单元和夹持单元，用于将动力单元输出的运动转化为夹持单元的直线运动；所述动力单元为夹持系统提供动力，夹持时通过控制动力单元的通断，控制所述夹持单元的行程，其中动力单元的断开指令由夹持单元根据设于其内的预设值发送；所述夹持单元用于夹持被夹持件，并保持夹持状态，从而使被夹持件在搬运过程中保持不动，解决了被夹持件因晃动而损坏的现象。

夹持时，在传动单元的作用下，所述夹持单元做横向直线运动，夹持单元逐渐与被夹持件接触并最终将其夹持住，夹持单元向到达预设值后向控制单元发送断开指令，控制单元停止工作，夹持单元保持夹持状态，此时，夹持单元对被夹持件具有保持力。

具体的，固定单元包括固定板3和设于固定板3两侧的防护架11，其中防护架11主要起到防护作用，防止搬运过程中被夹持件因意外晃动而从夹持系统滑落；被夹持件放置在固定板3上，根据被夹持件的具体形状确定是将其直接放置在固定板3上，还是通过一平台放置在固定板3上，本申请不对被夹持件的具体放置方式做限定。固定板3上固定有至少一组上述的传动单元、动力单元和夹持单元，如图1所示，本实施例中，一个固定板3上对称设置了两组传动单元、动力单元和夹持单元，固定板3的中部通过连接座和螺栓等紧固件与机械手可拆卸连接。需要说明的是，本申请并不局限于一个固定单元对应两组传动单元、动力单元和夹持单元。为了清晰地表述本申请的技术方案，如图2所示，以下以同一组的传动单元、动力单元和夹持单元为例进行说明。

具体的，夹持单元包括设于固定板3上的导向件2和与所述导向件2可动连接的夹持组件。所述导向件2用于对夹持组件进行导向，可为简单的条状几何体、滑轨等，作为优选的，本实施例中选用滑轨，因为滑轨可以直接选用标准件，获取更为方便。本实施例中，在竖向上设有两个滑轨，均通过螺栓等紧固件固定在固定板3上。

更进一步的所述夹持组件连接所述传动单元，并通过传动单元实现横向位移。其中，所述夹持组件包括弹性件7、滑动连接的第一连接块6和第二连接块9、导向座10以及连接于所述第二连接块9上的夹持件8。

本实施例中，每个导向件2各对应一个导向座10，所述导向座10的下面是与所述导向件2匹配的滑槽，滑槽上面固接一安装板，滑槽与导向件2滑动连接，滑槽为现有技术，并且本申请的发明点不在于滑槽的具体结构，因此本申请在此不作详细表述。

导向座10的安装板可以同时连接第二连接块9和夹持件8，综合考虑各部分零部件的受力以及经济性问题之后，作为优选的，本实施例中，夹持件8通过螺栓等紧固件连接在安装板上，第二连接块9与夹持块连接。

在夹持过程中，所述夹持件8通过卡接的方式连接被夹持件。本申请不对夹持件8的具体形状做限定，作为优选的，本实施例中夹持件8如图2所示，夹持件8为槽钢状，其开口朝向放置被夹持件的一侧，底部连接安装板。夹持件8和第二连接板可通过紧固件方式可拆卸连接，也可通过焊接、铆接等方式固接，本申请不对具体连接方式做限定，作为优选的，本实施例中，夹持件8和第二连接板通过螺栓等紧固件连接，以便于拆卸。

第一连接块6与第二连接块9成滑动连接关系，本申请不对其具体滑动连接结构做限定，作为优选的，如图2所示，本实施例中，所述第二连接块9的两端分别固接一滑动杆5，滑动杆5贯穿第一连接块6，因此第一连接块6可在滑动杆5上进行滑动。更进一步的，本实施例中，滑动杆5在靠近第一连接块的一端螺纹连接有一螺帽，以便于在发生意外时对第一连接件进行轴向限位。第一连接块6的中部设有连接传动单元的螺纹通孔，第一连接块6可在传动单元的作用下作横向直线运动。

弹性件7设于第一连接块6和第二连接块9之间，所述滑动杆5贯穿弹性件7。所述弹性件7主要用于提供夹持组件对被夹持件的保持力，本实施例中的弹性件7选用螺旋弹簧，但本申请的弹性件7并不限于螺旋弹簧。夹持过程中，第一连接块6在传动单元的作用下向被夹持件的方向移动，弹性件7首先将作用力从第一连接块6传递至第二连接块9，又由于第二连接块9连接夹持件8，夹持件8连接导向座10，因而第二连接块9、夹持件8以及导向座10一同沿导向件2向被夹持件方向移动。随着夹持组件逐渐靠近，放置在固定板3上的被夹持件慢慢卡入夹持件8的开口中，实现夹持功能；然后第一连接块6在动力单元和传动单元的作用下继续运动，弹性件7压缩蓄能，使夹持组件和被夹持件之间具有相互作用力，当动力单元停止工作后，弹性件7提供夹持组件对夹持件8的作用力，即上述保持力。进一步的，所需保持力的大小根据被夹持件的需求进行确定，实现不同大小的保持力可通过选择不同型号的螺旋弹簧实现，也可通过调整弹性件7的压缩程度来实现。

具体的，如果被夹持件和固定单元或者放置被夹持件的零/部件之间的摩擦力满足要求时，可设置夹持组件对被夹持件的保持力，当被夹持件和固定单元或者放置被夹持件的零/部件之间的摩擦力过小时，不便于设置夹持组件对被夹持件的保持力。为解决上述问题，本实施例的夹持单元还包括限位件13，所述固定板3在限位件13和夹持组件之间形成放置被夹持件的区域。所述限位件13用于对被夹持件进行限位，可为挡板或挡块等零件。所述限位件13可通过紧固件与固定板3可拆卸连接，也可通过焊接、铆接等方式固定在固定板3上，本实施例中选用前种连接方式，以便于拆卸，从而在夹持不同被夹持件时更换适配的限位件。加持过程中，随着夹持组件向前运动，当被夹持件卡入夹持件8中并与其接触时，动力单元继续工作，被夹持件随夹持组件一起移动，当被夹持件接触限位件13后，被夹持件连通夹持件8、第二连接块9以及导向座10便不在进行横向移动，同时弹性件7开始压缩蓄能，当第一连接块6到达预设的位置之后，夹持组件向动力单元发送断开指令，动力单元接收指令并停止工作，传动单元和夹持组件进入锁紧状态，所述锁紧状态即表示夹持组件和被夹持件保持不动，弹性件7提供夹持组件对被夹持件的保持力。

具体的，作为优选的，本实施例中，夹持组件还包括设于第一连接块6上的传感器4，所述传感器4与第一连接块6通过紧固件可拆卸连接。传感器4可为距离传感器、压力传感器等，本申请不对此做限定，本实施例中以距离传感器进行说明。传感器4的位置与夹持件8对应，用于检测其与夹持件8之间的距离。传感器4中置有距离的预设值，当其检测到的距离等于或者小于预设值时，传感器4向动力单元发送断开指令，动力单元接受指令并停止工作。上述的预设值可根据被夹持件的需要进行设定，如果是被夹持件是易碎物品，则可将预设值调大，相应的，夹持组件和被夹持件之间的保持力会偏小，因而夹持组件既能夹持住被夹持件，且不会因加持力过大而损坏被夹持件；如果被夹持件时较重而质硬的物品，则可将预设值调小，相应的，夹持组件和被夹持件之间的保持力会偏大，因而在夹持件8和本柔性夹持系统随机械手一起运动的过程中，不会脱离夹持件8。

具体的，动力单元包括马达1，马达1的输出端可直接连接传动单元，也可通过减速机连接传动单元，本实施例选用前者。本实施例中，马达1与传感器4电性连接，夹持过程中传感器4控制着马达1的断开指令。相对于用气缸、吸盘进行驱动的方式，马达1输出的速度更稳定，便于控制，不会伤到被夹持件。

具体的，传动单元用于将马达1的旋转运动转化成直线运动，传动单元可以采用多种结构实现，如齿轮齿条结构等，本申请不对此做具体限定，但本实施例中，传动单元包括传动杆12，传动杆12上设置有外螺纹，传动杆12的一端连接动力单元，另一端与第一连接块6螺纹连接。马达1驱动传动杆12旋转，使第一连接块6做直线运动。

以上结合附图和具体实施例对本申请进行了说明，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种柔性夹持系统，设于机械手的末端，用于夹持被夹持件，其特征在于，包括连接所述机械手的固定单元、至少一组设于所述固定单元上的动力单元和夹持单元，以及连接同一组中所述动力单元和所述夹持单元的传动单元；

所述传动单元将动力单元输出的动力转化成夹持单元的直线运动；

所述动力单元控制其对应的所述夹持单元的行程；

所述夹持单元中设有预设值，并根据预设值向其对应的控制单元发送断开指令，

所述被夹持件置于固定单元上，所述动力单元通过传动单元驱动夹持单元横向移动，以使夹持单元夹持被夹持件，夹持单元达到预设值后向动力单元发送所述断开指令，动力单元接收所述断开指令并停止工作，夹持单元保持对被夹持件的保持力。

2.如权利要求1所述的柔性夹持系统，其特征在于，所述夹持单元包括设于固定单元上的导向件和与所述导向件可动连接的夹持组件；

所述传动单元连接所述夹持组件，并控制夹持组件的横向位移。

3.如权利要求2所述的柔性夹持系统，其特征在于，所述夹持组件包括弹性件，所述弹性件用于提供所述保持力。

4.如权利要求3所述的柔性夹持系统，其特征在于，所述夹持组件包括滑动连接的第一连接块和第二连接块，和接于所述第二连接块上的夹持件；

所述夹持件与导向件滑动连接；所述弹性件设于所述第一连接块和所述第二连接块之间；

夹持时，传动单元驱动第一连接块，并通过弹性件推动第二连接块，夹持件随第二连接块一起横向移动，最终与被夹持件卡接。

5.如权利要求4所述的柔性夹持系统，其特征在于，所述夹持组件还包括设于第一连接块上的传感器，

所述传感器设置有所述预设值，传感器检测夹持组件的运动信息，并控制动力单元的断开。

6.如权利要求4所述的柔性夹持系统，其特征在于，所述夹持组件还包括与所述导向件滑动连接的导向座，

所述夹持件通过所述导向座与导向件滑动连接。

7.如权利要求4所述的柔性夹持系统，其特征在于，所述第一连接块通过设于第二连接块上的滑动杆与第二连接块滑动连接，

所述滑动杆贯穿所述弹性件。

8.如权利要4所述的柔性夹持系统，其特征在于，所述传动单元包括两端分别连接动力单元和第一连接块的传动杆，所述传动杆与第一连接块螺纹连接。

9.如权利要2-8任一项所述的柔性夹持系统，其特征在于，所述夹持单元还包括设于固定单元上的限位件，

所述固定单元在所述限位件和夹持组件之间形成放置被夹持件的区域。

10.如权利要1-8任一项所述的柔性夹持系统，其特征在于，所述动力单元包括连接传动单元的马达。