CN108638115A - 一种柔性夹爪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种柔性夹爪，包括缸体驱动机构和活动装设在缸体驱动机构上的夹爪组件；缸体驱动机构包括缸体和可旋转地装设在缸体外围的导气环，缸体内装设有活塞，缸体上部装设有支架，且活塞从支架上穿过，活塞的上端连接有连杆；夹爪组件包括夹爪固定座和夹爪，夹爪固定座的一端铰接在支架上，另一端铰接在连杆上；缸体内设有上导流孔和下导流孔，所述导气环上分别装设有与上导流孔和下导流孔相连通的气管接头。本发明外部设有阀门控制的气路驱动夹爪运动，使橡胶夹爪夹持物品，在受到挤压的情况下，夹爪产生自适应形变与被抓物体表面紧密贴合成包裹状态，同时缸体旋转时，导气环上的管路不会因转动而缠绕，始终保持原有方向和状态。

Description

一种柔性夹爪

技术领域：

本发明涉及夹爪装置领域，更具体的说是涉及一种平台连接的柔性夹爪。

背景技术：

在车间内，有时需要夹爪夹取产品或物品，同时将产品或物品定位到车床的主轴或运动的工作平台上，而且需要产品或物品随车床的主轴或运动的工作平台一起旋转，现有技术中一般都是气缸驱动夹爪夹取产品，夹爪根据产品的形状设计，这样设计有很多不同的夹爪，而且现有技术的夹爪不能通用，不能满足对不同形状、尺寸物体的自适应抓取，并且在抓取易碎或表面易刮伤的物品时会损伤物品的表面；而且现有技术需要根据不同的产品经常拆卸夹爪，工人的劳动强度大，柔性程度差，也增加了生产成本，降低了生产效率和收益。

发明内容：

本发明的目的是针对现有技术的不足之处，提供一种柔性夹爪，是一种机器运动平台与产品之间进行快速柔性夹持和旋转功能的机构，该机构采用气压的方式驱动，间接的传递力来实现物品的快速夹持。

本发明的技术解决措施如下：

一种柔性夹爪，包括缸体驱动机构和活动装设在缸体驱动机构上的夹爪组件；所述缸体驱动机构包括缸体和可旋转地装设在缸体外围的导气环，所述缸体内装设有活塞，缸体上部装设有支架，且活塞从支架上穿过，活塞的上端连接有连杆；所述夹爪组件包括夹爪固定座和装设在夹爪固定座上的夹爪，所述夹爪固定座的一端铰接在支架上，夹爪固定座的另一端铰接在连杆上；所述夹爪采用硅橡胶软性材质；所述缸体内设有上导流孔和下导流孔，所述导气环上设有与上导流孔相连通的上接头连接孔和与下导流孔相连通的下接头连接孔，所述上接头连接孔和下接头连接孔内分别装设有气管接头，每组气管接头分别与气管相连通。

作为优选，所述缸体的底部连接有固定底板，所述固定底板为圆柱形板材，圆柱形板材的周向上设有多组安装孔，通过安装孔并采用螺栓能够将固定底板固定在车床的主轴或运动的工作平台上。

作为优选，所述缸体内且位于活塞的下方通过密封圈a装设有缸体端盖，且缸体内位于缸体端盖的底部装设有挡圈a。

作为优选，所述导气环通过轴承和密封圈b装设有缸体的外周面上。

作为优选，所述缸体的外周面上开设有三组密封圈凹槽a，每组密封圈凹槽a内装设有一组密封圈b；所述导气环内部装设有挡圈b用于轴承外圈的定位。

作为优选，所述夹爪固定座上设有凸字型槽孔，夹爪底部设有凸字型凸缘，凸字型凸缘能够卡接在凸字型槽孔内；所述夹爪是由下向上宽度逐渐变小的结构，夹爪内侧面上由下向上并排设有多组半圆形凸缘，夹爪外侧面是逐渐向内侧面靠拢的弧形结构，且在夹爪的宽度方向上由下向上设有多组槽孔，槽孔的截面为方形或三角形。

作为优选，所述活塞是由两组不同直径的圆柱杆组成的一体式结构，为活塞大直径端和活塞小直径端，所述缸体上部内侧设有与缸体一体成型的环形凸缘，所述活塞大直径端与缸体内侧壁之间连接有密封圈c，活塞小直径端与环形凸缘的内侧壁之间连接有密封圈d。

作为优选，所述支架中间设有贯穿孔，活塞小直径端能够从贯穿孔穿过，且活塞小直径端的上端通过连接螺钉a连接有连杆。

作为优选，所述活塞大直径端的上端设有上环形导流槽，上环形导流槽与缸体内的上导流孔相贯通，活塞大直径端的下端设有下环形导流槽，下环形导流槽与缸体内的下导流孔相贯通。

作为优选，所述支架为三爪式结构，每根爪臂上设有与爪臂一体成型的上折弯部，每个上折弯部上设有一组U型槽a，U型槽a上装设有铰链销a；所述连杆也为三爪式结构，每根爪臂上设有一组U型槽b，U型槽b上装设有铰链销b，夹爪固定座分别安装在铰链销a和铰链销b上。

本发明的有益效果在于：

本发明主要应用于机器抓取的技术领域，此机构是一种机器运动平台与产品之间进行快速柔性夹持和旋转功能的机构，该机构采用气压的方式驱动，间接的传递力来实现物品的快速夹持；夹爪采用软质硅橡胶材料，夹爪部分由固定座和夹爪组成，硅橡胶材料夹爪在日常使用可能易损耗，更容易更换拆卸和替换；夹爪与机器配合工作时，机器不需要使用复杂的控制算法，夹持物品时夹爪与产品接触的地方受到挤压，通过夹爪硅橡胶本身的柔性会自动变型形成包裹的状态，即可以实现对不同形状、尺寸物体的自适应抓取，同时兼顾多种物品的柔性抓取，并且在抓取易碎或表面易刮伤的物品时不会损伤物品的表面；夹爪由空气压缩动力驱动，平台设计有导流槽和导流孔装置相连起到供气的导通传输，其次有轴承的设计，在缸体旋转时，导气环上连接的气管管路不会因转动而缠绕在一起，始终保持原有方向和状态。

本发明设计精巧、紧凑、占用空间小、柔性程度高、夹持速度快、使用范围广，具有价格低廉，抓取稳定性高等优点，通过可拆卸的螺纹连接，便于各部件的维护、替换，便于组合、安装，非常合适不易排布的地方使用此机构，也可以在极限环境或有害环境下代替人工实现灵活、快速、高重复性的抓取操作；从而降低了生产成本，大幅增加了生产效率和收益。

附图说明：

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的主视图；

图3为图1的俯视图；

图4为图3中A-A的剖视图；

图5为本发明的夹爪组件的结构示意图；

图6为本发明的活塞的结构示意图；

图1～6中：Ⅰ—缸体驱动机构；Ⅱ—夹爪组件；1—夹爪；101—凸字型凸缘；102—半圆形凸缘；103—槽孔；2—夹爪固定座；201—凸字型槽孔；3—连杆；301—U型槽b；4—支架；401—贯穿孔；402—爪臂；403—上折弯部；404—U型槽a；5—缸体；501—环形凸缘；6—活塞；601—活塞大直径端；602—活塞小直径端；7—导气环；8—缸体端盖；9—固定底板；901—安装孔；10—轴承；11—挡圈a；12—密封圈a；13—气管；14—密封圈b；15—气管接头；16—密封圈c；17—密封圈d；18—铰链销a；19—铰链销b；20—挡圈b；21—连接螺钉a；22—连接螺钉b；23—连接螺钉c；24—上导流孔；25—下导流孔；26—上接头连接孔；27—下接头连接孔；28—上环形导流槽；29—下环形导流槽。

具体实施方式：

实施例，见附图1～6，一种柔性夹爪，包括缸体驱动机构Ⅰ和活动装设在缸体驱动机构上的夹爪组件Ⅱ；所述缸体驱动机构包括缸体5和可旋转地装设在缸体外围的导气环7，所述缸体的底部连接有固定底板9，所述固定底板9为圆柱形板材，圆柱形板材的周向上设有八组安装孔901，通过安装孔并采用螺栓能够将固定底板固定在车床的主轴或运动的工作平台上。当车床的主轴或运动的工作平台旋转时，固定底板会带动缸体在360°无限旋转，而导气环不会随着一起旋转，安装在导气环上的进气管或油管始终保持原有的状态。

所述缸体内装设有活塞6，所述缸体内且位于活塞的下方通过密封圈a12装设有缸体端盖8，且缸体内位于缸体端盖的底部装设有挡圈a11。

所述导气环7通过轴承10和密封圈b14装设有缸体的外周面上。

所述缸体的外周面上开设有三组密封圈凹槽a，每组密封圈凹槽a内装设有一组密封圈b14；所述导气环内部装设有挡圈b20用于轴承外圈的定位。

所述缸体上部装设有支架4，且活塞从支架上穿过，活塞的上端连接有连杆3；所述活塞6是由两组不同直径的圆柱杆组成的一体式结构，为活塞大直径端601和活塞小直径端602，所述缸体上部内侧设有与缸体一体成型的环形凸缘501，所述活塞大直径端与缸体内侧壁之间连接有密封圈c16，活塞小直径端与环形凸缘的内侧壁之间连接有密封圈d17。

所述支架4中间设有贯穿孔401，活塞小直径端能够从贯穿孔穿过，且活塞小直径端的上端通过连接螺钉a21连接有连杆。

所述固定底板上通过连接螺钉b22固定有缸体，缸体上通过连接螺钉c23固定有支架。

所述夹爪组件包括夹爪固定座2和装设在夹爪固定座上的夹爪1，所述夹爪固定座的一端铰接在支架上，夹爪固定座的另一端铰接在连杆上；所述夹爪采用硅橡胶软性材质；所述缸体内设有上导流孔24和下导流孔25，所述导气环上设有与上导流孔相连通的上接头连接孔26和与下导流孔相连通的下接头连接孔27，所述上接头连接孔和下接头连接孔内分别装设有气管接头15，每组气管接头分别与气管13相连通。

所述活塞大直径端的上端设有上环形导流槽28，上环形导流槽与缸体内的上导流孔相贯通，活塞大直径端的下端设有下环形导流槽29，下环形导流槽与缸体内的下导流孔相贯通。在气压的驱动下，从上环形导流槽28进入的气体能够驱动活塞向下移动，在下环形导流槽29进入的气体能够驱动活塞向上移动。

所述夹爪固定座上设有凸字型槽孔201，夹爪底部设有凸字型凸缘101，凸字型凸缘能够卡接在凸字型槽孔内；所述夹爪是由下向上宽度逐渐变小的结构，夹爪内侧面上由下向上并排设有多组半圆形凸缘102，夹爪外侧面是逐渐向内侧面靠拢的弧形结构，且在夹爪的宽度方向上由下向上设有多组槽孔103，槽孔的截面为方形或三角形。

所述支架4为三爪式结构，每根爪臂402上设有与爪臂一体成型的上折弯部403，每个上折弯部上设有一组U型槽a404，U型槽a上装设有铰链销a18；所述连杆也为三爪式结构，每根爪臂上设有一组U型槽b301，U型槽b上装设有铰链销b19，夹爪固定座分别安装在铰链销a和铰链销b上。

本发明的夹持流程如下：

外部设有阀门控制的气路驱动下，通过气管和气管接头与缸体连通，气体通过上接头连接孔和上环形导流槽进入缸体，在气压的驱动下驱动活塞向下运动，活塞带动连杆下移，连杆由于与夹爪固定座铰接，连杆下移间接推动三组夹爪固定座同时向内转动，使三组夹爪夹持物品，在受到挤压的情况下，夹爪产生自适应形变与被抓物体表面紧密贴合成包裹状态。即可以实现对不同形状、尺寸物体的自适应抓取，同时兼顾多种物品的柔性抓取，并且在抓取易碎或表面易刮伤的物品时不会损伤物品的表面。

本发明的松持流程如下：

在外部设有阀门控制的气路驱动下，通过气管和气管接头与缸体连通，气体通过下接头连接孔和下环形导流槽进入缸体，在气压的驱动下驱动活塞向上运动，活塞带动连杆上移，连杆由于与夹爪固定座铰接，连杆上移间接推动三组夹爪固定座同时向外转动，使三组夹爪松开物品。

上述实施例是对本发明进行的具体描述，只是对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，本领域的技术人员根据上述发明的内容作出一些非本质的改进和调整均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种柔性夹爪，其特征在于：包括缸体驱动机构和活动装设在缸体驱动机构上的夹爪组件；所述缸体驱动机构包括缸体和可旋转地装设在缸体外围的导气环，所述缸体内装设有活塞，缸体上部装设有支架，且活塞从支架上穿过，活塞的上端连接有连杆；所述夹爪组件包括夹爪固定座和装设在夹爪固定座上的夹爪，所述夹爪固定座的一端铰接在支架上，夹爪固定座的另一端铰接在连杆上；所述夹爪采用硅橡胶软性材质；所述缸体内设有上导流孔和下导流孔，所述导气环上设有与上导流孔相连通的上接头连接孔和与下导流孔相连通的下接头连接孔，所述上接头连接孔和下接头连接孔内分别装设有气管接头，每组气管接头分别与气管相连通。

2.根据权利要求1所述的一种柔性夹爪，其特征在于：所述缸体的底部连接有固定底板，所述固定底板为圆柱形板材，圆柱形板材的周向上设有多组安装孔，通过安装孔并采用螺栓能够将固定底板固定在车床的主轴或运动的工作平台上。

3.根据权利要求1所述的一种柔性夹爪，其特征在于：所述缸体内且位于活塞的下方通过密封圈a装设有缸体端盖，且缸体内位于缸体端盖的底部装设有挡圈a。

4.根据权利要求1所述的一种柔性夹爪，其特征在于：所述导气环通过轴承和密封圈b装设有缸体的外周面上。

5.根据权利要求4所述的一种柔性夹爪，其特征在于：所述缸体的外周面上开设有三组密封圈凹槽a，每组密封圈凹槽a内装设有一组密封圈b；所述导气环内部装设有挡圈b用于轴承外圈的定位。

6.根据权利要求1所述的一种柔性夹爪，其特征在于：所述夹爪固定座上设有凸字型槽孔，夹爪底部设有凸字型凸缘，凸字型凸缘能够卡接在凸字型槽孔内；所述夹爪是由下向上宽度逐渐变小的结构，夹爪内侧面上由下向上并排设有多组半圆形凸缘，夹爪外侧面是逐渐向内侧面靠拢的弧形结构，且在夹爪的宽度方向上由下向上设有多组槽孔，槽孔的截面为方形或三角形。

7.根据权利要求1所述的一种柔性夹爪，其特征在于：所述活塞是由两组不同直径的圆柱杆组成的一体式结构，为活塞大直径端和活塞小直径端，所述缸体上部内侧设有与缸体一体成型的环形凸缘，所述活塞大直径端与缸体内侧壁之间连接有密封圈c，活塞小直径端与环形凸缘的内侧壁之间连接有密封圈d。

8.根据权利要求7所述的一种柔性夹爪，其特征在于：所述支架中间设有贯穿孔，活塞小直径端能够从贯穿孔穿过，且活塞小直径端的上端通过连接螺钉a连接有连杆。

9.根据权利要求7所述的一种柔性夹爪，其特征在于：所述活塞大直径端的上端设有上环形导流槽，上环形导流槽与缸体内的上导流孔相贯通，活塞大直径端的下端设有下环形导流槽，下环形导流槽与缸体内的下导流孔相贯通。

10.根据权利要求1所述的一种柔性夹爪，其特征在于：所述支架为三爪式结构，每根爪臂上设有与爪臂一体成型的上折弯部，每个上折弯部上设有一组U型槽a，U型槽a上装设有铰链销a；所述连杆也为三爪式结构，每根爪臂上设有一组U型槽b，U型槽b上装设有铰链销b，夹爪固定座分别安装在铰链销a和铰链销b上。