CN108544476B - 换向夹持机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换向夹持机械手，包括换向结构、锁紧结构和夹持臂，换向结构包括两个连接臂、三个水平换向关节、一组连接板和一个竖直换向关节，锁紧结构包括锁紧手柄、上锁紧柱和下锁紧柱，竖直换向关节包括转轴、轴承套和第一轴承。本发明通过三个水平换向关节和一个竖直换向关节，结构精简，无需动力驱动，能够实现夹持臂在水平面和竖直面的一定角度的旋转，转动过程灵活，且夹持臂在竖直面和水平面内均精准定位。

Description

换向夹持机械手

技术领域

本发明属于夹持臂机械手设备技术领域，特别涉及一种能够任意转换方向的夹持类机械手。

背景技术

机械手是一种能模仿人手和手臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，构造和性能上兼有人和机械手机器各自的优点。

机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。

但现有技术中，能够实现三维维度放入任意角度和位置转换的夹持臂，结构复杂，传感器、动力元器件比较多，制造过程复杂，成本高，适合精密生产使用，比如中国专利《三维度机械手》(授权公告号：CN206493315U)中公开的夹持臂，能够实现三维转动，抓取工件或物品，但结构复杂，制造成本高。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种换向夹持机械手，通过三个水平换向关节和一个竖直换向关节，结构精简，无需动力驱动，能够实现夹持臂在水平面和竖直面的一定角度的旋转，转动过程灵活，且夹持臂在竖直面和水平面内均精准定位。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种换向夹持机械手，包括换向结构、锁紧结构和夹持臂，所述锁紧结构的一端与所述换向结构连接，且另一端与所述夹持臂连接；

定义所述夹持臂的开口处为前，所述换向结构包括两个连接臂、三个水平换向关节、一组连接板和一个竖直换向关节，两个所述连接臂分别为第一连接臂和第二连接臂，三个所述水平换向关节分别为第一水平换向关节、第二水平换向关节和第三水平换向关节，所述第一水平换向关节穿过所述第一连接臂的后端，且所述第一连接臂的后端能够以所述第一水平换向关节为支点在水平面内转动，所述第二水平换向关节穿过所述第一连接臂的前端和所述第二连接臂的后端，且所述第一连接臂的前端和第二连接臂的后端能够以所述第二水平换向关节为支点在水平面内转动，所述第三水平换向关节穿过所述第二连接臂的前端和所述连接板的后端，且所述第二连接臂的前端和所述连接板的后端能够以所述第三水平换向关节为支点在水平面内转动；所述连接板的前端与所述夹持臂连接，所述夹持臂能够以所述竖直换向关节为支点在竖直面内转动；

所述锁紧结构包括锁紧手柄、上锁紧柱和下锁紧柱，所述竖直换向关节包括转轴、轴承套和第一轴承，所述第一轴承套于所述转轴，所述转轴和所述第一轴承均位于轴承套内，所述转轴水平设置，所述锁紧手柄依次穿过一所述连接板、轴承套的一侧、上锁紧柱、下锁紧柱、轴承套的另一侧以及另一所述连接板，所述上锁紧柱和所述下锁紧柱分别从上下抱住所述转轴并通过所述锁紧手柄将所述转轴固定。

为解决上述技术问题，本发明采用的进一步技术方案是：所述上锁紧柱与所述转轴的接触面为弧面，所述下锁紧柱与所述转轴的接触面也为弧面。

进一步地说，所述上锁紧柱和所述下锁紧柱均为铜柱。

进一步地说，每一所述水平换向关节皆包括销轴、锁紧块、第二轴承和弹簧销，所述第二轴承套于所述销轴，所述锁紧块套于所述销轴并通过所述弹簧销锁紧锁紧块实现对应的水平换向关节的锁定。

进一步地说，所述第二轴承包括深沟球轴承和平面轴承，所述深沟球轴承和所述平面轴承均套装于所述销轴。

进一步地说，所述换向夹持机械手还包括锁紧把手，所述转轴的前端为固定板，通过所述锁紧把手将所述固定板和所述夹持臂固定。

进一步地说，所述固定板上按圆周向间隔排布多个第一安装孔，所述夹持臂的后端也按圆周向间隔排布多个与所述第一安装孔位置对应的第二安装孔，通过所述锁紧把手穿过第一安装孔和对应的第二安装孔将所述固定板和夹持臂固定。

进一步地说，所述夹持臂的手臂包括能够夹持设备或工件的左手臂和右手臂，所述左手臂和所述右手臂平行。

本发明的有益效果是：

本发明包括换向结构、锁紧结构和夹持臂，其中换向结构包括两个连接臂、三个水平换向关节、一组连接板和一个竖直换向关节，通过三个水平换向关节的调节能够实现夹持臂在水平面内一定范围内任意角度的旋转，再配合竖直换向关节能够实现夹持臂在竖直面内某些角度的任意旋转，结构精简，无需动力驱动，能够实现夹持臂在水平面和竖直面的一定角度的旋转，转动过程灵活，且夹持臂在竖直面和水平面内均精准定位；

再者，本发明的上锁紧柱与转轴的接触面为弧面，下锁紧柱与转轴的接触面也为弧面，采用两弧面与转轴相配合再通过锁紧手柄锁紧，此设计能够增加接触面，进而增加锁紧力，避免夹持臂在夹持较重工件或设备时转轴松动，并因此而出现的风险；更佳的是，还通过锁紧把手将固定板和夹持臂固定，进一步提高转轴与夹持臂之间的锁紧力；

再者，本发明的上锁紧柱和所述下锁紧柱均为铜柱，由于铜材质比较软，具有弹性，能够提高锁紧时的锁紧力；

再者，本发明中套于销轴的轴承皆包括用于水平面内定位的深沟球轴承和用于竖直面内定位的平面轴承，通过径向轴承和轴向轴承的配合使用，保证水平换向关节以及竖直换向关节的径向水平度和轴向垂直度，也提高转动过程中的顺畅性。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的换向结构的整体结构示意图；

图3是本发明的换向结构的分解结构示意图；

图4是本发明的锁紧结构处的分解结构示意图之一；

图5是本发明的锁紧结构处的分解结构示意图之二；

图6是本发明的锁紧结构处的分解结构示意图之三；

附图中各部分标记如下：

换向结构10、连接板101、竖直换向关节102、转轴1021、轴承套1022、固定板1023、第一安装孔10231、第一轴承1024、第一连接臂103、第二连接臂104、第一水平换向关节105、销轴1051、锁紧块1052、弹簧销1053、深沟球轴承1054、平面轴承1055、第二水平换向关节106、第三水平换向关节107、锁紧结构20、锁紧手柄201、上锁紧柱202、下锁紧柱203、弧面(2021、2031)、夹持臂30、第二安装孔301、左手臂302、右手臂303和锁紧把手304。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本发明的具体实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的优点及功效。本发明也可以其它不同的方式予以实施，即，在不背离本发明所揭示的范畴下，能予不同的修饰与改变。

实施例：一种换向夹持机械手，如图1到图6所示，包括换向结构10、锁紧结构20和夹持臂30，所述锁紧结构的一端与所述换向结构连接，且另一端与所述夹持臂连接；

定义所述夹持臂的开口处为前，所述换向结构包括两个连接臂、三个水平换向关节、一组连接板101和一个竖直换向关节102，两个所述连接臂分别为第一连接臂103和第二连接臂104，三个所述水平换向关节分别为第一水平换向关节105、第二水平换向关节106和第三水平换向关节107，所述第一水平换向关节穿过所述第一连接臂的后端，且所述第一连接臂的后端能够以所述第一水平换向关节为支点在水平面内转动，所述第二水平换向关节穿过所述第一连接臂的前端和所述第二连接臂的后端，且所述第一连接臂的前端和第二连接臂的后端能够以所述第二水平换向关节为支点在水平面内转动，所述第三水平换向关节穿过所述第二连接臂的前端和所述连接板的后端，且所述第二连接臂的前端和所述连接板的后端能够以所述第三水平换向关节为支点在水平面内转动；所述连接板的前端与所述夹持臂连接，所述夹持臂能够以所述竖直换向关节为支点在竖直面内转动；

如图4所示，所述锁紧结构包括锁紧手柄201、上锁紧柱202和下锁紧柱203，所述竖直换向关节包括转轴1021、轴承套1022和第一轴承1024，所述第一轴承套于所述转轴，所述转轴和所述第一轴承均位于轴承套内，所述转轴水平设置，所述锁紧手柄依次穿过一所述连接板、轴承套的一侧、上锁紧柱、下锁紧柱、轴承套的另一侧以及另一所述连接板，所述上锁紧柱和所述下锁紧柱分别从上下抱住所述转轴并通过所述锁紧手柄将所述转轴固定。

如图6所示，所述上锁紧柱与所述转轴的接触面为弧面2021，所述下锁紧柱与所述转轴的接触面也为弧面2031。此设计能够增加接触面，增加锁紧力。

所述上锁紧柱和所述下锁紧柱均为铜柱。由于铜材质比较软，具有弹性，能够提高锁紧时的锁紧力。

如图2和3所示，每一所述水平换向关节皆包括销轴1051、锁紧块1052、第二轴承和弹簧销1053，所述第二轴承套于所述销轴，所述锁紧块套于所述销轴并通过所述弹簧销锁紧锁紧块实现对应的水平换向关节的锁定。

所述第二轴承包括深沟球轴承1054和平面轴承，所述深沟球轴承和所述平面轴承均套装于所述销轴。

套于销轴的轴承皆包括用于水平面内定位的深沟球轴承和用于竖直面内定位的平面轴承，通过径向轴承和轴向轴承的配合使用，保证水平换向关节以及竖直换向关节的径向水平度和轴向垂直度，也提高转动过程中的顺畅性。

如图2所示，所述换向夹持臂还包括锁紧把手304，所述转轴的前端为固定板1023，通过所述锁紧把手将所述固定板和所述夹持臂固定。

如图1和4所示，所述固定板上按圆周向间隔排布多个第一安装孔10231，所述夹持臂的后端也按圆周向间隔排布多个与所述第一安装孔位置对应的第二安装孔301，通过所述锁紧把手穿过第一安装孔和对应的第二安装孔将所述固定板和夹持臂固定。所述夹持臂能够在竖直面内的旋转角度由安装孔的数量及排布方式决定，比如第一安装孔和第二安装孔均设有六个，且均匀间隔排布时，夹持臂在竖直面内就更实现六个角度的旋转。

所述夹持臂的手臂包括能够夹持设备或工件的左手臂302和右手臂303，所述左手臂和所述右手臂平行。比如，左、右手臂之间可以夹持用于测设且需要保持某一固定位置的设备或仪器，但不限于此。

本发明的工作原理和工作过程如下：

通过三个水平换向关节的调节能够实现夹持臂在水平面内一定范围内任意角度的旋转，再配合竖直换向关节能够实现夹持臂在竖直面内某些角度的任意旋转，结构精简，无需动力驱动，能够实现夹持臂在水平面和竖直面的一定角度的旋转，转动过程灵活，且夹持臂在竖直面和水平面内均精准定位。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种换向夹持机械手，其特征在于：包括换向结构（10）、锁紧结构（20）和夹持臂（30），所述锁紧结构的一端与所述换向结构连接，且另一端与所述夹持臂连接；

定义所述夹持臂的开口处为前，所述换向结构包括两个连接臂、三个水平换向关节、一组连接板（101）和一个竖直换向关节（102），两个所述连接臂分别为第一连接臂（103）和第二连接臂（104），三个所述水平换向关节分别为第一水平换向关节（105）、第二水平换向关节（106）和第三水平换向关节（107），所述第一水平换向关节穿过所述第一连接臂的后端，且所述第一连接臂的后端能够以所述第一水平换向关节为支点在水平面内转动，所述第二水平换向关节穿过所述第一连接臂的前端和所述第二连接臂的后端，且所述第一连接臂的前端和第二连接臂的后端能够以所述第二水平换向关节为支点在水平面内转动，所述第三水平换向关节穿过所述第二连接臂的前端和所述连接板的后端，且所述第二连接臂的前端和所述连接板的后端能够以所述第三水平换向关节为支点在水平面内转动；所述连接板的前端与所述夹持臂连接，所述夹持臂能够以所述竖直换向关节为支点在竖直面内转动；

所述锁紧结构包括锁紧手柄（201）、上锁紧柱（202）和下锁紧柱（203），所述竖直换向关节包括转轴（1021）、轴承套（1022）和第一轴承（1024），所述第一轴承套于所述转轴，所述转轴和所述第一轴承均位于轴承套内，所述转轴水平设置，所述锁紧手柄依次穿过一所述连接板、轴承套的一侧、上锁紧柱、下锁紧柱、轴承套的另一侧以及另一所述连接板，所述上锁紧柱和所述下锁紧柱分别从上下抱住所述转轴并通过所述锁紧手柄将所述转轴固定；

所述上锁紧柱与所述转轴的接触面为弧面（2021），所述下锁紧柱与所述转轴的接触面也为弧面（2031）；

所述上锁紧柱和所述下锁紧柱均为铜柱。

2.根据权利要求1所述的换向夹持机械手，其特征在于：每一所述水平换向关节皆包括销轴（1051）、锁紧块（1052）、第二轴承和弹簧销（1053），所述第二轴承套于所述销轴，所述锁紧块套于所述销轴并通过所述弹簧销锁紧锁紧块实现对应的水平换向关节的锁定。

3.根据权利要求2所述的换向夹持机械手，其特征在于：所述第二轴承包括深沟球轴承（1054）和平面轴承（1055），所述深沟球轴承和所述平面轴承均套装于所述销轴。

4.根据权利要求1所述的换向夹持机械手，其特征在于：还包括锁紧把手（304），所述转轴的前端为固定板（1023），通过所述锁紧把手将所述固定板和所述夹持臂固定。

5.根据权利要求4所述的换向夹持机械手，其特征在于：所述固定板上按圆周向间隔排布多个第一安装孔（10231），所述夹持臂的后端也按圆周向间隔排布多个与所述第一安装孔位置对应的第二安装孔（301），通过所述锁紧把手穿过第一安装孔和对应的第二安装孔将所述固定板和夹持臂固定。

6.根据权利要求1所述的换向夹持机械手，其特征在于：所述夹持臂的手臂包括能够夹持设备或工件的左手臂（302）和右手臂（303），所述左手臂和所述右手臂平行。