CN108568833A - 夹持器驱动装置与夹持器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种夹持器驱动装置以及夹持器，包括外壳以及设置在外壳内的：齿轮，被设置用于接收旋转驱动力；齿轮固定环，与所述齿轮固定并保持同步转动；轴承，支承所述齿轮与齿轮固定环；转盘，具有转盘本体并限定转盘的第一面和第二面，所述第一面连接到齿轮固定环并与其保持同步转动，第二面设置有两个对称设置的螺旋轨道，所述螺旋轨道提供夹持器的夹紧滑块的运动导向与限制，其中，所述螺旋轨道为阿基米德螺旋状分布的等宽沟槽。本发明的夹持器驱动装置以及夹持器可实现精确的夹紧力分配和有效的夹持。

Description

夹持器驱动装置与夹持器

技术领域

本发明涉及夹具技术领域，具体而言涉及一种电动力驱动的夹持器驱动装置与夹持器。

背景技术

在现代紧密制造、机器人、SMT、CNC等领域，通过机器人、机械手(臂)来替代人工操作，实现减少人工劳动强度，提高作业效率和作业精度。在智能机器人、机械手(机械臂)的广泛使用中，拾取装置(夹具、夹持机构)的作用是完成工件的夹紧、抓取、转移和放置的功能，是关键零部件之一。目前的拾取装置，一般采用液压、气压驱动，体积小、控制便利，尤其是对小工件的夹持作业上，但传统的拾取装置在夹紧时，在两个抓手部件的力矩传递与分配上，存在不均匀的问题，使得夹紧力不牢靠，在转移时容易掉落，放置时的位置不够精确。

现有的夹持机构，例如公开号为CN207480593U的中国专利，公开的一种用于机器人的拾取机构，包括法兰连接座、气动元件、第一滑块、第二滑块和两个夹持手指，所述法兰连接座固定安装在所述气动元件顶部，所述气动元件底部设有滑轨，所述第一滑块和所述第二滑块相对设置在所述气动元件底部的滑轨两侧，两个所述夹持手指分别与所述第一滑块、第二滑块固定连接。气动元件致动滑块，驱动2个夹持手指移动，但气动元件的进气和出气难以有效控制从而难以真正有效控制夹持手指的移动，难以精确的进行夹紧和移动工件。

又如，公开号为CN108189166A的中国专利公开一种多工件等力矩气动夹具，包括气缸和底座，其特征城于：气缸的缸体固定在底座的侧面，底座中设有导向杆和伸缩式夹紧机构，所述伸缩式夹紧机构中设有若干个弹性夹紧单元，各个弹性夹紧单元套接在导向杆上，各个弹性夹紧单元的动力输入端共同与气缸的活塞杆连接，形成共同进退式等力矩结构；每个弹性夹紧单元对应一个工件，形成多工件等力矩弹性夹紧结构，从而能够使得CNC用气动夹具能进行多工件平行夹持。整个夹具使用气缸作为驱动源，通过导向杆和伸缩式夹紧机构来传递力矩，但缺点是整个工装夹具的系统复杂，驱动机构和传递力矩的操作上要求人员的操作技术水平困难。

发明内容

本发明目的在于提供一种夹持器驱动装置，旨在通过有效的力矩传递和阿基米德沟槽的设计，实现精确的夹紧力分配和有效的夹持。

为达成上述目的，本发明提出的夹持器驱动装置，包括外壳以及设置在外壳内的：

齿轮，被设置用于接收旋转驱动力；

齿轮固定环，与所述齿轮固定并保持同步转动；

轴承，支承所述齿轮与齿轮固定环；

转盘，具有转盘本体并限定转盘的第一面和第二面，所述第一面连接到齿轮固定环并与其保持同步转动，第二面设置有两个对称设置的螺旋轨道，所述螺旋轨道提供夹持器的夹紧滑块的运动导向与限制，其中，所述螺旋轨道为阿基米德螺旋状分布的等宽沟槽。

进一步的实施例中，所述齿轮为薄片状内齿轮。

进一步的实施例中，所述齿轮固定环具有齿轮连接环以及卡爪部，齿轮连接环与齿轮固定连接，卡爪部固定在齿轮连接环下部，并与转盘的第一面夹紧。

进一步的实施例中，所述卡爪部具有多个均匀分布的固定卡爪。

进一步的实施例中，所述固定卡爪的夹持面为弧形，并且多个固定卡爪的夹持面包围成圆柱状。

进一步的实施例中，所述固定卡爪具有固定到齿轮连接环下部的连接部以及位于连接部底部的平板固定部，连接部成直角三角状构造，平板固定部的的弧形边缘构成所述的夹持面。

进一步的实施例中，所述齿轮连接环具有第一连接环以及第二连接环，第一连接环以及第二连接环的内圈边缘平齐，第一连接环的外圈边缘凸出第二连接环的外圈边缘，所述第一连接环、第二连接环以及连接部之间形成逐级阶梯形构造。

进一步的实施例中，所述轴承安装在外壳与连接部之间。

进一步的实施例中，所述齿轮、齿轮固定环以及转盘共转轴线。

进一步的实施例中，所述转盘的第一面上形成有围绕转轴线的第一环形凸台和第二环形凸台，第一环形凸台和第二环形凸台之间留有空隙，限定卡爪部的夹紧位置。

根据本发明的目的，还提出一种夹持器，包含夹持器驱动装置以及设置在夹持器驱动装置下方并由其驱动的夹持机构，其中：

夹持机构具有导向杆和套在导向杆上的一对夹紧滑块，夹紧滑块耦合到所述螺旋轨道内形成共同进退式力矩结构，在转盘转动时夹紧滑块的运动沿着螺旋轨道所定义的阿基米德螺旋曲线进行。

进一步的实施例中，所述夹紧滑块上设置有耦合件，用以耦合到夹持器驱动装置的螺旋轨道内。

由以上技术方案可知，本发明提出的夹持器驱动装置以及夹持器，通过齿轮、齿轮固定环和转盘的配合，实现外部的旋转驱动力到转盘的同步转换传递，并且，在转盘的两面进行优化设计，其中一面作为驱动连接面，另一面为夹持驱动面，简化系统结构和驱动关系，提升驱动效率和稳定性，同时借助转盘上的阿基米德螺旋沟槽，实现对夹紧滑块的等速同步移动，借助沟槽的等宽均匀设计，实现等力矩传递，实现电机(或者其他驱动源)的驱动力到夹紧滑块的有效且均匀传递，达到夹紧抓取的有效稳定实现。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的发明主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：

图1是本发明的夹持器的示例性结构示意图。

图2是本发明的夹持器驱动装置的示例性示意图。

图3是本发明的夹持器驱动装置的另一示例图，其中移除了轴承、外壳。

图4是本发明的夹持器驱动装置的又一示例图，其中移除了轴承、外壳。

图5A-5B是本发明的夹持器驱动装置的转盘的第一面的示例性示意图，其中5A为立体图，5B为俯视图。

图6A-6B是本发明的夹持器驱动装置的转盘的第二面的示例性示意图，其中6A为立体图，6B为俯视图。

图7是本发明的夹持器驱动装置的齿轮固定环的示例性结构图。

图8是本发明的夹持器驱动装置的夹持机构的示例性示意图。

图9-图10是本发明的夹持器驱动装置的夹持机构的夹持滑块的不同方向的结构示意图。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

在本公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本发明的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。

结合图1-图10所示，根据本发明公开的夹持器驱动装置，包括齿轮、齿轮固定环以及转盘，形成力矩传递连接关系，通过接收外部的驱动源提供旋转驱动力，例如电动马达(电动机)、气动马达等提供的旋转驱动力，驱动齿轮、齿轮固定环以及转盘转动，转盘下方设置阿基米德螺旋轨道，在转盘转动过程中，耦合到阿基米德螺旋轨道内的夹持机构的滑块沿着阿基米德螺旋轨道做等速运动，结合阿基米德螺旋轨道的结构设计，实现等力矩的同步传递，实现更加有利、稳固、有效的夹紧和夹持。

如图1、2所示，夹持器驱动装置包括一外壳10以及以及设置在外壳内的轴承20、转盘30、齿轮固定环40以及齿轮50。外壳10成圆柱状，包围所述轴承20、转盘30、齿轮固定环40以及齿轮50。外壳10的上部还设置有一上盖60。

齿轮50，被设置用于接收外部提供的旋转驱动力，例如来自电动机100的旋转驱动力，或者其他驱动源的旋转驱动力，如图2、3，通过图示的小齿轮110传递到齿轮50。小齿轮110与齿轮50啮合。

优选的是，齿轮50采用薄片状的内齿轮，以利于装配和保持驱动装置的小型化。

齿轮固定环40，与齿轮50固定并保持同步转动。如图2所示，例如齿轮固定环40通过螺栓与齿轮固定环40连接。

轴承20，支承齿轮50与齿轮固定环40。

转盘30，具有转盘本体并限定转盘的第一面A和与第一面相对的第二面(未示出)，如图2所示，第一面连接到齿轮固定环40并与其保持同步转动，第二面设置有两个对称设置的螺旋轨道(35、36)，螺旋轨道提供夹持器200(图8所示)的夹紧滑块的运动导向与限制，其中，螺旋轨道为阿基米德螺旋状分布的等宽沟槽。

如此，在驱动装置运动过程中，使得耦合到转盘的阿基米底螺旋轨道中的夹紧滑块保持等速等力矩的移动和力矩传递，实现对工件的稳定、匀速和高精度夹紧与搬运。

如图2-4，齿轮固定环40具有齿轮连接环41以及卡爪部42，齿轮连接环40与齿轮50固定连接，卡爪部42固定在齿轮连接环41的下部，并与转盘2的第一面A夹紧。

结合图2-4，卡爪部42具有多个均匀分布的固定卡爪。

固定卡爪的夹持面42C为弧形，并且多个固定卡爪的夹持面包围成柱状。

结合图7所示，固定卡爪具有固定到齿轮连接环41下部的连接部42A以及位于连接部底部的平板固定部42B，连接部42A成直角三角状构造，平板固定部42B的的弧形边缘构成前述的夹持面42C。

齿轮连接环41具有第一连接环41A以及第二连接环41B，第一连接环41A以及第二连接环41B的内圈边缘平齐，第一连接环41A的外圈边缘凸出第二连接环41B的外圈边缘，第一连接环、第二连接环以及连接部之间形成逐级阶梯形构造。

结合图2、图7，轴承20安装在外壳与固定卡爪的连接部42A之间。

为了确保转动过程中的系统精度，齿轮50、齿轮固定环40以及转盘30共转轴线。

如图5A-5B，转盘30的第一面A上形成有围绕转轴线的第一环形凸台31和第二环形凸台32，第一环形凸台31和第二环形凸台32之间留有空隙，限定卡爪部42的夹紧位置。如图2、3，齿轮连接环41的固定卡爪的平板支撑部42B夹持在第一环形凸台31和第二环形凸台32之间。

图示5A-5B中，还包括设置在转盘30中央位置的中心孔以及设置在中心孔边缘的小通孔33。

如图1所示，结合图8-图10，还提出一种夹持器，包含夹持器驱动装置以及设置在夹持器驱动装置下方并由其驱动的夹持机构200，其中：

夹持机构200具有导向杆230和套在导向杆230上的一对夹紧滑块(210、220)，夹紧滑块(210、220)耦合到螺旋轨道内形成共同进退式的力矩结构，在转盘30转动时夹紧滑块的运动沿着螺旋轨道所定义的阿基米德螺旋曲线进行。

如图8所示，夹紧滑块上设置有耦合件240，用以耦合到夹持器驱动装置的螺旋轨道内，在转盘30旋转时，使得夹紧滑块沿着阿基米德螺旋曲线移动。

本发明提出的夹持器驱动装置以及夹持器，通过齿轮、齿轮固定环和转盘的配合，实现外部的旋转驱动力到转盘的同步转换传递，并且，在转盘的两面进行优化设计，其中一面作为驱动连接面，另一面为夹持驱动面，简化系统结构和驱动关系，提升驱动效率和稳定性，同时借助转盘上的阿基米德螺旋沟槽，实现对夹紧滑块的等速同步移动，借助沟槽的等宽均匀设计，实现等力矩传递，实现电机(或者其他驱动源)的驱动力到夹紧滑块的有效且均匀传递，达到夹紧抓取的有效稳定实现。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (12)

1.一种夹持器驱动装置，其特征在于，包括外壳以及设置在外壳内的：

齿轮，被设置用于接收旋转驱动力；

齿轮固定环，与所述齿轮固定并保持同步转动；

轴承，支承所述齿轮与齿轮固定环；

转盘，具有转盘本体并限定转盘的第一面和第二面，所述第一面连接到齿轮固定环并与其保持同步转动，第二面设置有两个对称设置的螺旋轨道，所述螺旋轨道提供夹持器的夹紧滑块的运动导向与限制，其中，所述螺旋轨道为阿基米德螺旋状分布的等宽沟槽。

2.根据权利要求1所述的夹持器驱动装置，其特征在于，所述齿轮为薄片状内齿轮。

3.根据权利要求1所述的夹持器驱动装置，其特征在于，所述齿轮固定环具有齿轮连接环以及卡爪部，齿轮连接环与齿轮固定连接，卡爪部固定在齿轮连接环下部，并与转盘的第一面夹紧。

4.根据权利要求3所述的夹持器驱动装置，其特征在于，所述卡爪部具有多个均匀分布的固定卡爪。

5.根据权利要求4所述的夹持器驱动装置，其特征在于，所述固定卡爪的夹持面为弧形，并且多个固定卡爪的夹持面包围成圆柱状。

6.根据权利要求5所述的夹持器驱动装置，其特征在于，所述固定卡爪具有固定到齿轮连接环下部的连接部以及位于连接部底部的平板固定部，连接部成直角三角状构造，平板固定部的的弧形边缘构成所述的夹持面。

7.根据权利要求6所述的夹持器驱动装置，其特征在于，所述齿轮连接环具有第一连接环以及第二连接环，第一连接环以及第二连接环的内圈边缘平齐，第一连接环的外圈边缘凸出第二连接环的外圈边缘，所述第一连接环、第二连接环以及连接部之间形成逐级阶梯形构造。

8.根据权利要求7所述的夹持器驱动装置，其特征在于，所述轴承安装在外壳与连接部之间。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的夹持器驱动装置，其特征在于，所述齿轮、齿轮固定环以及转盘共转轴线。

10.根据权利要求3所述的夹持器驱动装置，其特征在于，所述转盘的第一面上形成有围绕转轴线的第一环形凸台和第二环形凸台，第一环形凸台和第二环形凸台之间留有空隙，限定卡爪部的夹紧位置。

11.一种夹持器，其特征在于，包含权利要求1-10中任意一项所述的夹持器驱动装置以及设置在夹持器驱动装置下方并由其驱动的夹持机构，其中：

夹持机构具有导向杆和套在导向杆上的一对夹紧滑块，夹紧滑块耦合到所述螺旋轨道内形成共同进退式力矩结构，在转盘转动时夹紧滑块的运动沿着螺旋轨道所定义的阿基米德螺旋曲线进行。

12.根据权利要求11所述的夹持器，其特征在于，所述夹紧滑块上设置有耦合件，用以耦合到夹持器驱动装置的螺旋轨道内。