CN108526981B - 一种机械卡爪开合机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种机械卡爪开合机构，属于机械技术领域。它解决了现有机械卡爪开合机构在夹持过程中物品受到的夹持力会突增，对物品表面造成损伤，严重时导致变形甚至破碎的技术问题。本机械卡爪开合机构包括机架、气缸、楔块和若干用于夹持物品的夹爪臂，楔块的斜面沿长度方向的两端均设有滑动座，滑动座之间设有与斜面相平行的卸力板，卸力板长度方向的两端与滑动座滑动连接，该卸力板与楔块的斜面之间设有垂直斜面布置的压缩弹簧，卸力板沿宽度方向的两侧均设有与楔块相固连的限位挡板，限位挡板的上边缘开设有若干限位缺口，夹爪臂的端部两侧固设有销轴。本有机械卡爪开合机构有效解决了气动卡爪的夹紧力突增造成物品损伤的问题。

Description

一种机械卡爪开合机构

技术领域

本发明属于机械技术领域，涉及一种机械卡爪开合机构。

背景技术

在许多的工厂和数控加工中心，需要周期性的给机器和机床上下料，上下料不仅劳动强度大、机械、枯燥，而且还有一定的危险性。由于上下料的上述特点，这类工作由机械手来完成最为合适。但非常遗憾的是受前期投入和技术等方面的限制，目前国内机床的上下料大多数仍然采用非常传统的办法，即通过人工进行上下料。这给企业带来的问题是生产效率低、精度低、工人的劳动强度大，存在操作者发生安全事故的隐患。

申请公布号为CN103753591A的中国专利公开了一种运输原料用的快速更换夹爪的机械手包括气缸，气缸下端铰接有两镜像设置的固定座，所述两固定座间连接有弹簧，两固定座设有向内延伸的倾斜凸台，所述气缸的活塞杆端部设有与倾斜凸台相抵的斜面，固定座的从动端设有夹爪固定孔。

由于气缸自身的特性使其运动行程难以精确控制，在夹爪臂收合的过程中，当夹紧物品后楔块可能还会继续平移，这样夹爪臂与楔块之间的作用力会骤然增大，使物品受到的夹持力也大增，会对物品表面造成损伤，严重时导致变形甚至破碎，而通过减小楔块倾斜度的方式能缓解上述状况，但会导致楔块的尺寸过长，不利于空间布置。

发明内容

本发明针对现有的技术存在的上述问题，提供一种机械卡爪开合机构，本发明所要解决的技术问题是：如何避免气动卡爪的夹紧力过大。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种机械卡爪开合机构，包括机架、气缸、楔块和若干用于夹持物品的夹爪臂，所述夹爪臂与机架相铰接，所述楔块与气缸的顶杆相连接，所述气缸能驱动楔块通过斜面带动所述夹爪臂开合，其特征在于，所述楔块的斜面沿长度方向的两端均设有滑动座，所述滑动座之间设有与斜面相平行的卸力板，所述卸力板长度方向的两端与所述滑动座滑动连接，该卸力板与楔块的斜面之间设有垂直斜面布置的压缩弹簧，所述卸力板沿宽度方向的两侧均设有与楔块相固连的限位挡板，所述限位挡板的上边缘沿长度方向依次开设有若干限位缺口，所述夹爪臂的端部两侧固设有销轴，所述卸力板能与夹爪臂的端部抵靠并随楔块平移而相对运动，该卸力板与夹爪臂的端部之间的作用力大于压缩弹簧的预紧力时，所述卸力板能沿滑动座滑移使所述销轴卡入所述限位缺口内。

楔块与气缸的顶杆相连接，夹爪臂与机架相铰接，气缸工作时推动楔块向外运动，楔块平移伸入各夹爪臂之间并与之相互作用从而带动夹爪臂的一端向外张开，随之夹爪臂的另一端会向内收合，从而将物品夹紧。通过在楔块的斜面两端各设置滑动座，在滑动座之间滑动连接与楔块的斜面平行的卸力板，并在卸力板与斜面之间设置压缩弹簧，压缩弹簧的预紧力可调节至小于被夹持物品能承受的压力，此外在夹爪臂的端部两侧固设销轴，并在卸力板的两侧设置固定于楔块上的限位挡板，在限位挡板的上边缘沿长度方向依次开设若干能与销轴卡接配合的限位缺口，这样在未夹取到物品之前夹爪臂与卸力板之间作用力较小不足以克服弹簧的预紧力，销轴在限位挡板的上方运动而不干涉，当夹紧物品后楔块继续平移时，夹爪臂与卸力板之间的作用力开始增大会克服压缩弹簧的预紧力压动卸力板沿滑动座滑移，在此过程中销轴逐渐与限位挡板靠近并卡入限位缺口内，这样楔块受夹爪臂的刚性约束不能继续平移从而保持稳定的夹持状态并不会造成物品破坏，且针对不同尺寸的物品，销轴能卡入不同位置的限位缺口内，从而有效解决了气动卡爪的夹紧力过大的问题。

在上述的机械卡爪开合机构中，所述限位挡板之间设有能沿楔块的斜面滑动的滑块，所述限位挡板的侧面开设有长条状的通孔，所述滑块的两侧均固设有滑轴，所述滑轴滑动配合于所述通孔内且沿轴向伸出限位挡板外，所述压缩弹簧的下端固连于所述滑块上，所述销轴与所述滑轴的外端通过柔性链连接，当所述柔性链张紧时所述夹爪臂的端部与所述压缩弹簧的位置相正对。同种材质的物品其表面能承受的压力是一样的，通过在限位挡板之间设置沿楔块的斜面滑动的滑块，在滑块的两侧固设滑轴，在限位挡板上开设与滑轴滑动配合的长条形通孔，并将压缩弹簧设于滑块上，通过柔性链连接销轴与滑轴的外端，柔性链可以使用链条、绳线或伸缩套筒等，这样滑块能保持与斜面贴合滑动，而夹爪臂通过柔性链牵动滑块在滑动过程中始终保持压缩弹簧与夹爪臂的端部正对，因此夹爪臂夹取不同尺寸的物品都能保证夹爪臂的端部正面与压缩弹簧作用从而实现卸力板的滑动阈值稳定，保障避免气动卡爪的夹紧力过大的效果稳定。此外当气缸复位时也能通过柔性链带动夹爪臂复位，相比现有技术中安装复位弹簧的方案结构也更紧凑。

在上述的机械卡爪开合机构中，所述限位缺口的开口朝向与所述气缸的顶出方向一致。通过设置限位缺口的开口朝向气缸顶出的方向，这样销轴在卡入限位缺口后楔块难以继续向外平移，进一步确保夹紧力不会增大，此外当楔块复位时销轴更容易从限位缺口中退出，运行更顺畅。

在上述的机械卡爪开合机构中，所述滑块的顶部固定有导杆，所述压缩弹簧套设于导杆的外围，导杆的上端套设有能沿导杆上下滑动的套筒，压缩弹簧的上下两端分别与套筒和滑块相顶靠，套筒的顶部转动连接有滑轮，所述滑轮与所述卸力板的底面相顶靠且能沿卸力板长度方向滚动。通过在滑块的顶部设置固定的导杆，使压缩弹簧套设于导杆的外围，在导杆的上端套设沿导杆上下滑动的套筒，使压缩弹簧的两端分别抵靠在滑块和套筒上，再在套筒的顶部设置可转动的滑轮与卸力板相抵靠，这样套筒和导杆共同限定压缩弹簧的径向位移使弹簧不会偏移，滑轮能沿卸力板长度方向滚动大大降低运动阻力，避免套筒受力偏移，保证压缩弹簧工作位置稳定。

在上述的机械卡爪开合机构中，所述限位挡板对所述滑块的两侧形成限位，该滑块能沿限位挡板滑动。通过设置限位挡板对滑块的两侧形成限位，这样滑块在楔块的斜面滑动过程中仅有一个自由度而不会偏转，保证滑块的运动稳定。

在上述的机械卡爪开合机构中，所述夹爪臂包括臂杆和滚轮，所述销轴固设于臂杆的两侧，所述滚轮可转动连接于所述臂杆上，该滚轮能与所述卸力板相抵靠且沿卸力板长度方向滚动。通过设置夹爪臂包括臂杆和转动连接于臂杆端部的滚轮，这样滚轮能与卸力板相抵靠，减小了夹爪臂和卸力板之间的运动阻力和磨损。

在上述的机械卡爪开合机构中，所述机架上固设有限位销，所述限位销与所述楔块的平移方向相垂直，该楔块的表面开设有长条状的导向槽，所述限位销滑动配合于所述导向槽内。通过在机架上设置限位销，并在楔块表面设置与限位销滑动配合的导向槽，这样楔块受气缸驱动平移的过程中限位销与导向槽相滑动，为楔块的运动提供导向和支撑，保证机械卡爪的开合动作精确稳定。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

1、本机械卡爪开合机构通过在滑动座之间滑动连接与楔块的斜面平行的卸力板，并在卸力板与斜面之间设置压缩弹簧，在夹爪臂的端部两侧固设销轴，并在卸力板的两侧设置固定于楔块上的限位挡板，在限位挡板的上边缘沿长度方向依次开设若干能与销轴卡接配合的限位缺口，这样当夹紧物品后楔块继续平移时，夹爪臂会克服压缩弹簧的预紧力压动卸力板沿滑动座滑移，在此过程中销轴逐渐与限位挡板靠近并卡入限位缺口内，从而有效解决了气动卡爪的夹紧力过大的问题。

2、本机械卡爪开合机构通过在限位挡板之间设置沿楔块的斜面滑动的滑块，在滑块的两侧固设滑轴，在限位挡板上开设与滑轴滑动配合的长条形通孔，将压缩弹簧设于滑块上，通过柔性链连接销轴与滑轴的外端，这样夹爪臂通过柔性链牵动滑块在滑动过程中始终保持压缩弹簧与夹爪臂的端部正对，因此夹爪臂夹取不同尺寸的物品都能保证夹爪臂的端部正面与压缩弹簧作用从而实现卸力板的滑动阈值稳定，保障避免气动卡爪的夹紧力过大的效果稳定。

附图说明

图1是本机械卡爪开合机构的立体结构示意图。

图2是图1中的A部放大图。

图3是本机械卡爪开合机构的剖面结构示意图。

图4是图3中的B部放大图。

图5是本机械卡爪开合机构另一角度的立体结构示意图。

图中，1、机架；2、气缸；

3、楔块；31、导向槽；

4、夹爪臂；41、臂杆；42、滚轮；

5、滑动座；6、卸力板；7、压缩弹簧；

8、限位挡板；81、限位缺口；82、通孔；

9、销轴；10、滑块；11、滑轴；12、柔性链；13、导杆；14、套筒；15、滑轮；16、限位销。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1-5所示，本机械卡爪开合机构包括机架1、气缸2、楔块3和两个用于夹持物品的夹爪臂4，夹爪臂4与机架1相铰接，两夹爪臂4对称设置，楔块3与气缸2的顶杆相连接，气缸2能驱动楔块3通过斜面带动夹爪臂4开合，楔块3的斜面沿长度方向的两端均设有滑动座5，滑动座5之间设有与斜面相平行的卸力板6，卸力板6长度方向的两端与滑动座5滑动连接，卸力板6与楔块3的斜面之间设有垂直斜面布置的压缩弹簧7，卸力板6沿宽度方向的两侧均设有与楔块3相固连的限位挡板8，限位挡板8的上边缘沿长度方向依次开设有若干限位缺口81，夹爪臂4的端部两侧固设有销轴9，卸力板6能与夹爪臂4的端部抵靠并随楔块3平移而相对运动，卸力板6与夹爪臂4的端部之间的作用力大于压缩弹簧7的预紧力时，卸力板6能沿滑动座5滑移使销轴9卡入限位缺口81内。楔块3与气缸2的顶杆相连接，夹爪臂4与机架1相铰接，气缸2工作时推动楔块3向外运动，楔块3平移伸入各夹爪臂4之间并与之相互作用从而带动夹爪臂4的一端向外张开，随之夹爪臂4的另一端会向内收合，从而将物品夹紧。通过在楔块3的斜面两端各设置滑动座5，在滑动座5之间滑动连接与楔块3的斜面平行的卸力板6，并在卸力板6与斜面之间设置压缩弹簧7，压缩弹簧7的预紧力可调节至小于被夹持物品能承受的压力，此外在夹爪臂4的端部两侧固设销轴9，并在卸力板6的两侧设置固定于楔块3上的限位挡板8，在限位挡板8的上边缘沿长度方向依次开设若干能与销轴9卡接配合的限位缺口81，这样当夹紧物品后楔块3继续平移时，夹爪臂4会克服压缩弹簧7的预紧力压动卸力板6沿滑动座5滑移，在此过程中销轴9逐渐与限位挡板8靠近并卡入限位缺口81内，这样楔块3受夹爪臂4的刚性约束不能继续平移从而保持稳定的夹持状态并不会造成物品破坏，且针对不同尺寸的物品，销轴9能卡入不同位置的限位缺口81内，从而有效解决了气动卡爪的夹紧力过大的问题。限位缺口81的开口方向与气缸2顶出的方向一致。通过设置限位缺口81的开口朝向气缸2顶出的方向，这样销轴9在卡入限位缺口81后楔块3难以继续向外平移，进一步确保夹紧力不会增大，此外当楔块3复位时销轴9更容易从限位缺口81中退出，运行更顺畅。

如图1-4所示，限位挡板8之间设有能沿楔块3的斜面滑动的滑块10，限位挡板8的侧面开设有长条状的通孔82，滑块10的两侧均固设有滑轴11，滑轴11滑动配合于通孔82内且沿轴向伸出限位挡板8外，压缩弹簧7的下端固连于滑块10上，销轴9与滑轴11的外端通过柔性链12连接，当柔性链12张紧时夹爪臂4的端部与压缩弹簧7的位置相正对。同种材质的物品其表面能承受的压力是一样的，通过在限位挡板8之间设置沿楔块3的斜面滑动的滑块10，在滑块10的两侧固设滑轴11，在限位挡板8上开设与滑轴11滑动配合的长条形通孔82，并将压缩弹簧7设于滑块10上，通过柔性链12连接销轴9与滑轴11的外端，柔性链12可以使用链条，这样滑块10能保持与斜面贴合滑动，而夹爪臂4通过柔性链12牵动滑块10在滑动过程中始终保持压缩弹簧7与夹爪臂4的端部正对，因此夹爪臂4夹取不同尺寸的物品都能保证夹爪臂4的端部正面与压缩弹簧7作用从而实现卸力板6的滑动阈值稳定，保障避免气动卡爪的夹紧力过大的效果稳定。进一步来讲，滑块10的顶部固定有导杆13，压缩弹簧7套设于导杆13的外围，导杆13的上端套设有能沿导杆13上下滑动的套筒14，压缩弹簧7的上下两端分别与套筒14和滑块10相顶靠，套筒14的顶部转动连接有滑轮15，滑轮15与卸力板6的底面相顶靠且能沿卸力板6长度方向滚动。通过在滑块10的顶部设置固定的导杆13，使压缩弹簧7套设于导杆13的外围，在导杆13的上端套设沿导杆13上下滑动的套筒14，使压缩弹簧7的两端分别抵靠在滑块10和套筒14上，再在套筒14的顶部设置可转动的滑轮15与卸力板6相抵靠，这样套筒14和导杆13共同限定压缩弹簧7的径向位移使弹簧不会偏移，滑轮15能沿卸力板6长度方向滚动大大降低运动阻力，避免套筒14受力偏移，保证压缩弹簧7工作位置稳定。限位挡板8对滑块10的两侧形成限位，滑块10能沿限位挡板8滑动。通过设置限位挡板8对滑块10的两侧形成限位，这样滑块10在楔块3的斜面滑动过程中仅有一个自由度而不会偏转，保证滑块10的运动稳定。

如图1-4所示，夹爪臂4包括臂杆41和滚轮42，销轴9固设于臂杆41的两侧，滚轮42可转动连接于臂杆41上，滚轮42能与卸力板6相抵靠且沿卸力板6长度方向滚动。通过设置夹爪臂4包括臂杆41和转动连接于臂杆41端部的滚轮42，这样滚轮42能与卸力板6相抵靠，减小了夹爪臂4和卸力板6之间的运动阻力和磨损。

如图1、图3、图5所示，机架1上固设有限位销16，限位销16与楔块3的平移方向相垂直，楔块3的表面开设有长条状的导向槽31，限位销16滑动配合于导向槽31内。通过在机架1上设置限位销16，并在楔块3表面设置与限位销16滑动配合的导向槽31，这样楔块3受气缸2驱动平移的过程中限位销16与导向槽31相滑动，为楔块3的运动提供导向和支撑，保证机械卡爪的开合动作精确稳定。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (6)

1.一种机械卡爪开合机构，包括机架（1）、气缸（2）、楔块（3）和若干用于夹持物品的夹爪臂（4），所述夹爪臂（4）与机架（1）相铰接，所述楔块（3）与气缸（2）的顶杆相连接，所述气缸（2）能驱动楔块（3）通过斜面带动所述夹爪臂（4）开合，其特征在于，所述楔块（3）的斜面沿长度方向的两端均设有滑动座（5），所述滑动座（5）之间设有与斜面相平行的卸力板（6），所述卸力板（6）长度方向的两端与所述滑动座（5）滑动连接，该卸力板（6）与楔块（3）的斜面之间设有垂直斜面布置的压缩弹簧（7），所述卸力板（6）沿宽度方向的两侧均设有与楔块（3）相固连的限位挡板（8），所述限位挡板（8）的上边缘沿长度方向依次开设有若干限位缺口（81），所述夹爪臂（4）的端部两侧固设有销轴（9），所述卸力板（6）能与夹爪臂（4）的端部抵靠并随楔块（3）平移而相对运动，该卸力板（6）与夹爪臂（4）的端部之间的作用力大于压缩弹簧（7）的预紧力时，所述卸力板（6）能沿滑动座（5）滑移使所述销轴（9）卡入所述限位缺口（81）内；所述限位挡板（8）之间设有能沿楔块（3）的斜面滑动的滑块（10），所述限位挡板（8）的侧面开设有长条状的通孔（82），所述滑块（10）的两侧均固设有滑轴（11），所述滑轴（11）滑动配合于所述通孔（82）内且沿轴向伸出限位挡板（8）外，所述压缩弹簧（7）的下端固连于所述滑块（10）上，所述销轴（9）与所述滑轴（11）的外端通过柔性链（12）连接，当所述柔性链（12）张紧时所述夹爪臂（4）的端部与所述压缩弹簧（7）的位置相正对。

2.根据权利要求1所述的机械卡爪开合机构，其特征在于，所述限位缺口（81）的开口朝向与所述气缸（2）的顶出方向一致。

3.根据权利要求1或2所述的机械卡爪开合机构，其特征在于，所述滑块（10）的顶部固定有导杆（13），所述压缩弹簧（7）套设于导杆（13）的外围，导杆（13）的上端套设有能沿导杆（13）上下滑动的套筒（14），压缩弹簧（7）的上下两端分别与套筒（14）和滑块（10）相顶靠，套筒（14）的顶部转动连接有滑轮（15），所述滑轮（15）与所述卸力板（6）的底面相顶靠且能沿卸力板（6）长度方向滚动。

4.根据权利要求1或2所述的机械卡爪开合机构，其特征在于，所述限位挡板（8）对所述滑块（10）的两侧形成限位，该滑块（10）能沿限位挡板（8）滑动。

5.根据权利要求1或2所述的机械卡爪开合机构，其特征在于，所述夹爪臂（4）包括臂杆（41）和滚轮（42），所述销轴（9）固设于臂杆（41）的两侧，所述滚轮（42）可转动连接于所述臂杆（41）上，该滚轮（42）能与所述卸力板（6）相抵靠且沿卸力板（6）长度方向滚动。

6.根据权利要求1或2所述的机械卡爪开合机构，其特征在于，所述机架（1）上固设有限位销（16），所述限位销（16）与所述楔块（3）的平移方向相垂直，该楔块（3）的表面开设有长条状的导向槽（31），所述限位销（16）滑动配合于所述导向槽（31）内。