CN108214539A - 一种自动夹紧的弹簧式机械爪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机器人设备领域,具体的说是一种自动夹紧的弹簧式机械爪,包括固定机架、传动机构、夹具机构和控制箱。所述的固定机架上设有固定箱、安装臂和连接臂;所述的传动机构安装在固定机架的连接臂上,传动机构上设有横臂、支撑臂、一号运动臂、固定块、二号运动臂、一号安装槽、圆轴、弹簧和固定底座;所述的夹具机构安装在传动机构上,本发明提供一种自动夹紧的弹簧式机械爪,采用在一号运动臂和二号运动臂之间设置齿轮槽和齿轮,在二号运动臂上设计弹簧和圆轴,利用弹簧的弹力来实现对轻小型物件的自动夹取。
Description
技术领域
本发明涉及机械设备领域,具体的说是一种自动夹紧的弹簧式机械爪。
背景技术
众所周知,机械设备在帮助人们生产生活方面发挥着越来越多的作用,随着科学技术的发展,机械设备的种类越来越多,而机器人上的机械臂和机械手爪是帮助机器人发挥功能的重要组成部分,目前在自动机械手爪设计上,那在进行对轻小型物件的夹取方面的机械设计比较少。
已知现有工作人员在积极解决上述问题,但是未能取得有效的改善,目前在自动机械手爪设计上,自动夹紧的原理主要通过气动装置或者驱动电机和传动轴进行往复式运动来实现夹具的松开闭合,那在进行对轻小型物件的夹取上,这种往复式运动实现的夹紧,能耗比较大。本发明提供一种自动夹紧的弹簧式机械爪,采用在一号运动臂和二号运动臂之间设置齿轮槽和齿轮,在二号运动臂上设计弹簧和圆轴,利用弹簧的弹力来实现对轻小型物件的自动夹取。
发明内容
针对现有技术设备中的问题,本发明提供一种自动夹紧的弹簧式机械爪,采用在一号运动臂和二号运动臂之间设置齿轮槽和齿轮,在二号运动臂上设计弹簧和圆轴,利用弹簧的弹力来实现对轻小型物件的自动夹取。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种自动夹紧的弹簧式机械爪,包括固定机架、传动机构和夹具机构。
所述的固定机架上设有固定箱、安装臂、连接臂和控制箱;所述的固定箱的截面形状为矩形;所述的安装臂安装在固定机架的固定箱上,且安装臂内设有安装槽;所述的连接臂安装在安装臂的安装槽内,连接臂与固定箱相连接;固定机架起固定作用。
所述的传动机构安装在固定机架的连接臂上,传动机构上设有横臂、支撑臂、一号运动臂、固定块、二号运动臂、一号安装槽、圆轴、弹簧和固定底座;所述的横臂安装在固定机架的连接臂上,横臂的截面形状为矩形;所述的支撑臂安装在横臂的两端,支撑臂安装在固定底座上,支撑臂截面形状为矩形,支撑臂的数量为两个;所述的一号运动臂安装在横臂上,一号运动臂的数量为七个,七个一号运动臂安装在两个支撑臂之间,且七个一号运动臂成线性阵列分布,一号运动臂的截面形状为矩形,一号运动臂上设有二号安装槽;所述的二号运动臂安装在固定底座上,二号运动臂安装在一号运动臂下方,二号运动臂的数量为七个,七个二号运动臂安装在两个支撑臂之间,且七个二号运动臂成线性阵列分布,七个二号运动臂对应分布在七个一号运动臂的下方,二号运动臂的截面形状为矩形,二号运动臂上设有三号安装槽和二号轮齿;所述的固定块安装位置在相邻的两个一号运动臂之间,固定块安装在固定底座上,固定块上安装有齿轮和转轴,所述的齿轮安装在三号安装槽内,齿轮安装在转轴上,齿轮的数量为七个,七个齿轮通过转轴串联;所述的转轴与控制箱相连接;所述的一号安装槽设置在二号运动臂内;所述的圆轴安装在一号安装槽内,弹簧安装在圆轴上,圆轴一端与二号运动臂相连接,圆轴另一端固定在固定底座上;所述的固定底座上安装在横臂的下方;所述的齿轮安装在三号安装槽和二号安装槽内,当电机带动转轴和齿轮转动,一号运动臂固定不动,齿轮与二号运动臂上的二号轮齿相啮合,齿轮会使二号运动臂向后运动,弹簧被压缩,这样安装在二号运动臂上的二号夹具就会与安装在一号运动臂上的一号夹具分开,两者之间的空间增大,当一号夹具和二号夹具间的空间增加到可以容纳物件时,电机停止运动,此时受弹簧弹力作用,二号运动臂开始往前运动,这样二号夹具就会向一号夹具运动,二号夹具和一号夹具之间的空间逐渐减小,从而将一号夹具和二号夹具间的物件夹紧,夹紧物件后,传动装置带动一号运动臂向后运动,将物件夹取到其他位置进行安装加工。
所述的夹具机构安装在传动机构上,夹具机构上设有凹槽、一号夹具、二号夹具、二号固定螺丝和三号固定螺丝;所述的凹槽设置在一号夹具和二号夹具的下端;所述的一号夹具固定在一号运动臂上;所述的二号夹具固定在二号运动臂上。夹具机构的作用是用来夹取物件的,该装置有七个夹具机构,可以一次性夹取七个物件。所述的一号运动臂长度比二号运动臂长。所述的一号运动臂与二号运动臂之间滑动连接,所述的控制箱安装在横臂上,控制箱内安装有电机和控制装置,控制装置包括控制电路和开关。
作为本发明的一种实施方式,所述一号夹具包括固定块,所述固定块的右端面设有多片夹持片,所述夹持片为一折弯的金属片;所述二号夹具与一号夹具镜像设置。通过夹持片可实现对夹紧力的调节,实现弹性夹紧而非刚性夹紧,从而避免产品被损坏。
作为本发明的一种实施方式,所述夹持片焊接在固定块上,且多片夹持片之间呈角度布置;并且夹持片以内向外的开口逐渐减小,可在夹紧时使得后一夹持片抵紧前一夹持片,从而提高夹紧力。
作为本发明的一种实施方式,所述夹持片转动安装在固定块上,夹持片位于固定块内部的一端铰接有紧固片,紧固片上开设有螺纹孔,螺纹孔内安装有螺杆,螺杆上设置有多段不同螺距的螺纹,且多段螺纹的螺距依次增大或者减小。本实施方式可实现紧固片之间间距的调节,从而实现夹紧力的调节。
作为本发明的一种实施方式,所述螺杆通过伺服电机驱动,通过伺服电机电机驱动螺杆从而实现紧固片间距的调节,可实现夹紧力的精准控制,有利于对产品进行有效的保护。
本发明的有益效果是:
1、本发明提供一种自动夹紧的弹簧式机械爪,采用在一号运动臂和二号运动臂之间设置齿轮槽和齿轮,利用电机带动齿轮转动,从而使一号运动臂和二号运动臂之间发生相对运动,在二号运动臂上设计弹簧和圆轴,利用弹簧被压缩时会自动恢复原长的特性,弹簧的弹力使二号运动臂上的夹具运动,来实现对轻小型物件的自动夹取。
2、本发明提供一种自动夹紧的弹簧式机械爪,在弹簧恢复原长的过程中,弹簧利用自身压缩状态时的弹性势能转换为动能来推动二号夹具前移,并与不动的一号夹具配合实现夹紧,此过程无需外界能量输入,且相对于利用电机正反转来实现夹具的夹紧,由于所用的弹簧夹紧时力度范围是一定的,因此无需其他传感器辅助监测夹紧力度,即可实现轻小物体的夹紧。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构示意图;
图2是图1的B处的结构示意图;
图3是本发明的主视图;
图4是图3的A-A面的剖视图;
图5是一号夹具的一种实施方式;
图6是一号夹具的另一种实施方式;
图中:固定机架1、传动机构2、夹具机构3、控制箱4、固定箱11、安装臂12、连接臂13、横臂21、支撑臂22、一号运动臂23、固定块24、二号运动臂25、一号安装槽26、圆轴27、弹簧28、固定底座29、凹槽31、一号夹具32、二号夹具33、二号固定螺丝34、三号固定螺丝35、二号安装槽231、齿轮241、转轴242、三号安装槽251、二号轮齿252、固定块321、夹持片322、紧固片323、螺杆324、伺服电机325。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体实施方式,进一步阐述本发明。
如图1至图6所示,本发明所述的一种自动夹紧的弹簧式机械爪,包括固定机架1、传动机构2和夹具机构3。
所述的固定机架1上设有固定箱11、安装臂12、连接臂13和控制箱4;所述的固定箱11的截面形状为矩形;所述的安装臂12安装在固定机架1的固定箱11上,且安装臂12内设有安装槽;所述的连接臂13安装在安装臂12的安装槽内,连接臂13与固定箱11相连接;固定机架11起固定作用。
所述的传动机构2安装在固定机架1的连接臂13上,传动机构2上设有横臂21、支撑臂22、一号运动臂23、固定块24、二号运动臂25、一号安装槽26、圆轴27、弹簧28和固定底座29;所述的横臂21安装在固定机架1的连接臂13上,横臂21的截面形状为矩形;所述的支撑臂22安装在横臂21的两端,支撑臂22安装在固定底座29上,支撑臂22截面形状为矩形,支撑臂22的数量为两个;所述的一号运动臂23安装在横臂21上,一号运动臂23的数量为七个,七个一号运动臂23安装在两个支撑臂22之间,且七个一号运动臂23成线性阵列分布,一号运动臂23的截面形状为矩形,一号运动臂23上设有二号安装槽231;所述的二号运动臂25安装在固定底座29上,二号运动臂25安装在一号运动臂23下方,二号运动臂25的数量为七个,七个二号运动臂25安装在两个支撑臂22之间,且七个二号运动臂25成线性阵列分布,七个二号运动臂25对应分布在七个一号运动臂23的下方,二号运动臂25的截面形状为矩形,二号运动臂25上设有三号安装槽251和二号轮齿252;所述的固定块24安装位置在相邻的两个一号运动臂23之间,固定块24安装在固定底座29上,固定块24上安装有齿轮241和转轴242,所述的齿轮241安装在三号安装槽251内,齿轮241安装在转轴242上,齿轮241的数量为七个,七个齿轮241通过转轴242串联;所述的转轴242与控制箱4相连接;所述的一号安装槽26设置在二号运动臂25内;所述的圆轴27安装在一号安装槽26内,弹簧28安装在圆轴27上,圆轴27一端与二号运动臂25相连接,圆轴27另一端固定在固定底座29上;所述的固定底座29上安装在横臂21的下方;所述的齿轮241安装在三号安装槽251和二号安装槽231内,当电机带动转轴242和齿轮241转动,一号运动臂23固定不动,齿轮241与二号运动臂25上的二号轮齿252相啮合,齿轮241会使二号运动臂25向后运动,弹簧28被压缩,这样安装在二号运动臂25上的二号夹具33就会与安装在一号运动臂23上的一号夹具32分开,两者之间的空间增大,当一号夹具32和二号夹具33间的空间增加到可以容纳物件时,电机停止运动,此时受弹簧28弹力作用,二号运动臂25开始往前运动,这样二号夹具33就会向一号夹具32运动,二号夹具33和一号夹具32之间的空间逐渐减小,从而将一号夹具32和二号夹具33间的物件夹紧,夹紧物件后,传动装置带动一号运动臂23向后运动,将物件夹取到其他位置进行安装加工。
所述的夹具机构3安装在传动机构2上,夹具机构3上设有凹槽31、一号夹具32、二号夹具33、二号固定螺丝34和三号固定螺丝35;所述的凹槽31设置在一号夹具32和二号夹具33的下端;所述的一号夹具32固定在一号运动臂23上;所述的二号夹具33固定在二号运动臂25上。夹具机构3的作用是用来夹取物件的,该装置有七个夹具机构3,可以一次性夹取七个物件。所述的一号运动臂长度比二号运动臂长。所述的一号运动臂23与二号运动臂25之间滑动连接,所述的控制箱4安装在横臂21上,控制箱4内安装有电机和控制装置,控制装置包括控制电路和开关。
作为本发明的一种实施方式,所述一号夹具32包括固定块321,所述固定块321的右端面设有多片夹持片322,所述夹持片322为一折弯的金属片;所述二号夹具33与一号夹具32镜像设置。通过夹持片322可实现对夹紧力的调节,实现弹性夹紧而非刚性夹紧,从而避免产品被损坏。
作为本发明的一种实施方式,所述夹持片322焊接在固定块321上,且多片夹持片322之间呈角度布置;并且夹持片322以内向外的开口逐渐减小,可在夹紧时使得后一夹持片322抵紧前一夹持片322,从而提高夹紧力。
作为本发明的一种实施方式,所述夹持片322转动安装在固定块321上,夹持片322位于固定块321内部的一端铰接有紧固片323,紧固片323上开设有螺纹孔,螺纹孔内安装有螺杆324,螺杆324上设置有多段不同螺距的螺纹,且多段螺纹的螺距依次增大或者减小。本实施方式可实现紧固片323之间间距的调节,从而实现夹紧力的调节。
作为本发明的一种实施方式,所述螺杆324通过伺服电机325驱动,通过伺服电机325电机驱动螺杆324从而实现紧固片323间距的调节,可实现夹紧力的精准控制,有利于对产品进行有效的保护。
本实施例的一种自动夹紧的弹簧式机械爪在使用时,当电机带动转轴242和齿轮241转动,一号运动臂23固定不动,齿轮241与二号运动臂25上的二号轮齿252相啮合,齿轮241会使二号运动臂25向后运动,弹簧28被压缩,这样安装在二号运动臂25上的二号夹具33就会与安装在一号运动臂23上的一号夹具32分开,两者之间的空间增大,当一号夹具32和二号夹具33间的空间增加到可以容纳物件时,电机停止运动,此时受弹簧28弹力作用,二号运动臂25开始往前运动,这样二号夹具33就会向一号夹具32运动,二号夹具33和一号夹具32之间的空间逐渐减小,从而将一号夹具32和二号夹具33间的物件夹紧,夹紧物件后,传动装置带动一号运动臂23向后运动,将物件夹取到其他位置进行安装加工。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施方式和说明书中的描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种自动夹紧的弹簧式机械爪,包括固定机架(1)、传动机构(2)、夹具机构(3)和控制箱(4),其特征在于:
所述的固定机架(1)上设有固定箱(11)、安装臂(12)和连接臂(13);所述的固定箱(11)的截面形状为矩形;所述的安装臂(12)安装在固定机架(1)的固定箱(11)上,且安装臂(12)内设有安装槽;所述的连接臂(13)安装在安装臂(12)的安装槽内,连接臂(13)与固定箱(11)相连接;
所述的传动机构(2)安装在固定机架(1)的连接臂(13)上,传动机构(2)上设有横臂(21)、支撑臂(22)、一号运动臂(23)、固定块(24)、二号运动臂(25)、一号安装槽(26)、圆轴(27)、弹簧(28)和固定底座(29);所述的横臂(21)安装在固定机架(1)的连接臂(13)上,横臂(21)的截面形状为矩形;所述的支撑臂(22)安装在横臂(21)的两端,支撑臂(22)安装在固定底座(29)上,支撑臂(22)截面形状为矩形,支撑臂(22)的数量为两个;所述的一号运动臂(23)安装在横臂(21)上,一号运动臂(23)的数量为七个,七个一号运动臂(23)安装在两个支撑臂(22)之间,且七个一号运动臂(23)成线性阵列分布,一号运动臂(23)的截面形状为矩形,一号运动臂(23)上设有二号安装槽(231);所述的二号运动臂(25)安装在固定底座(29)上,二号运动臂(25)安装在一号运动臂(23)下方,二号运动臂(25)的数量为七个,七个二号运动臂(25)安装在两个支撑臂(22)之间,且七个二号运动臂(25)成线性阵列分布,七个二号运动臂(25)对应分布在七个一号运动臂(23)的下方,二号运动臂(25)的截面形状为矩形,二号运动臂(25)上设有三号安装槽(251)和二号轮齿(252);所述的固定块(24)安装位置在相邻的两个一号运动臂(23)之间,固定块(24)安装在固定底座(29)上,固定块(24)上安装有齿轮(241)和转轴(242);所述的齿轮(241)安装在三号安装槽(251)内,齿轮(241)安装在转轴(242)上,齿轮(241)的数量为七个,七个齿轮(241)通过转轴(242)串联;所述的转轴(242)与控制箱(4)相连接;所述的一号安装槽(26)设置在二号运动臂(25)内;所述的圆轴(27)安装在一号安装槽(26)内,弹簧(28)安装在圆轴(27)上,圆轴(27)一端与二号运动臂(25)相连接,圆轴(27)另一端固定在固定底座(29)上;所述的固定底座(29)上安装在横臂(21)的下方;所述的齿轮(241)与二号运动臂(25)上的二号轮齿(252)相啮合;所述的控制箱(4)安装在横臂(21)上,控制箱(4)内安装有电机和控制装置。
2.根据权利要求1所述的一种自动夹紧的弹簧式机械爪,其特征在于:所述的夹具机构(3)安装在传动机构(2)上,夹具机构(3)上设有凹槽(31)、一号夹具(32)、二号夹具(33)、二号固定螺丝(34)和三号固定螺丝(35);所述的凹槽(31)设置在一号夹具(32)和二号夹具(33)的下端;所述的一号夹具(32)固定在一号运动臂(23)上;所述的二号夹具(33)固定在二号运动臂(25)上。
3.根据权利要求1所述的一种自动夹紧的弹簧式机械爪,其特征在于:所述的一号运动臂(23)长度比二号运动臂(25)长。
4.根据权利要求1所述的一种自动夹紧的弹簧式机械爪,其特征在于:所述的一号运动臂(23)与二号运动臂(25)之间滑动连接。
5.根据权利要求1所述的一种自动夹紧的弹簧式机械爪,其特征在于:所述一号夹具(32)包括固定块(321),所述固定块(321)的右端面设有多片夹持片(322),所述夹持片(322)为一折弯的金属片;所述二号夹具(33)与一号夹具(32)镜像设置。
6.根据权利要求5所述的一种自动夹紧的弹簧式机械爪,其特征在于:所述夹持片(322)焊接在固定块(321)上,且多片夹持片(322)之间呈角度布置。
7.根据权利要求5所述的一种自动夹紧的弹簧式机械爪,其特征在于:所述夹持片(322)转动安装在固定块(321)上,夹持片(322)位于固定块(321)内部的一端铰接有紧固片(323),紧固片(323)上开设有螺纹孔,螺纹孔内安装有螺杆(324),螺杆(324)上设置有多段不同螺距的螺纹,且多段螺纹的螺距依次增大或者减小。
8.根据权利要求7所述的一种自动夹紧的弹簧式机械爪,其特征在于:所述螺杆(324)通过伺服电机(325)驱动。
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