CN108818592A - 一种基于沟槽凸轮传动的电动夹爪 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于沟槽凸轮传动的电动夹爪，包括壳体、设置于所述壳体内部的控制电路板、驱动系统组件以及位于壳体外侧的转动转直线机构组件；该所述驱动系统组件与控制电路板电性连接；所述转动转直线机构组件包括导轨组件、设置于导轨组件内侧且可在导轨组件内侧平行移动的夹爪手指以及与该所述夹爪手指相连接、用于带动夹爪手指在导轨组件内侧移动的沟槽凸轮；所述沟槽凸轮上开设有圆弧形沟槽，夹爪手指上开设有圆柱销孔，由于夹爪手指被限制只能相对于导轨组件做直线运动，所以圆柱销施加到夹爪手指上的力沿导轨方向的分力则为实际推动手指作直线运动的推力，这样的结构设计，可靠度高，且实用性强。
Description
[技术领域]
本发明涉及电动夹爪产品技术领域，尤其涉及一种结构设计合理，装配简单，使用寿命长的基于沟槽凸轮传动的电动夹爪。
[背景技术]
在工业自动化行业，在自动化设备和自动化生产线项目中，大部分会采用机械臂来进行物料的搬运整理，如分拣机器人，在医疗自动化设备中，比如血液分析仪，生化分析仪，血涂片制备仪，也常常采用机械手来进行试管、试管架以及载玻片的调度和运载，到目前为止，在以上的一些应用中，机械手臂末端夹持器往往都采用气动夹爪来实现，然而气动夹爪需要配备完善的气压系统元件，例如气泵，这在一些紧凑的场合有很多限制，另外气动系统也会来环境噪音，影响用户体验，所以就出现了电动夹爪，摒弃了气源，简化工厂，接电即用。
现有技术中的电动夹爪通常采用伺服电机或者步进电机驱动控制，通过齿轮齿条传动系统将转动转换为直线运动，实现夹爪的夹持，由于齿轮齿条结构加工成本较高，且会增加传动系统和手指结构的复杂程度，这都会增加电动手爪的经济成本，夹住物体后，由于电机会堵转，对被夹物体产生冲击，损坏物体，也会对夹爪传动系统产生冲击，导致系统寿命下降。
基于上述问题，本领域的技术人员进行了大量的研发和实验，从电动夹爪的结构与原理方面入手进行改进和改善，并取得了较好的成绩。
[发明内容]
为克服现有技术所存在的问题，本发明提供一种结构设计合理，装配简单，使用寿命长的基于沟槽凸轮传动的电动夹爪。
本发明解决技术问题的方案是提供一种基于沟槽凸轮传动的电动夹爪，包括壳体、设置于所述壳体内部的控制电路板、驱动系统组件以及位于壳体外侧的转动转直线机构组件；该所述驱动系统组件与控制电路板电性连接；所述转动转直线机构组件包括导轨组件、设置于导轨组件内侧且可在导轨组件内侧平行移动的夹爪手指以及与该所述夹爪手指相连接、用于带动夹爪手指在导轨组件内侧移动的沟槽凸轮；所述沟槽凸轮上开设有圆弧形沟槽，夹爪手指上开设有圆柱销孔，且在所述沟槽凸轮与夹爪手指之间还设置有用于进行动力传递的圆柱销，该圆柱销一端插入夹爪手指的圆柱销孔中，另一端插入沟槽凸轮的圆弧形沟槽中；驱动系统组件的动力输出端带动沟槽凸轮，沟槽凸轮的转动通过圆柱销的传递，转换为夹爪手指在导轨组件内侧的平行移动。
优选地，所述驱动系统组件与沟槽凸轮之间部位还设置有用于避免零部件损坏的缓冲机构组件；该所述缓冲机构组件包括用于连接驱动系统组件和沟槽凸轮的转接件以及处于转接件与沟槽凸轮之间的至少一个减震圆棒；所述转接件朝向沟槽凸轮一端开设有与减震圆棒数量对应的半圆孔；在该沟槽凸轮朝向转接件一端同样开设有与转接件的各半圆孔匹配的另一半半圆孔；各减震圆棒处于转接件与沟槽凸轮的半圆孔组成的圆孔中间部位。
优选地，所述夹爪手指两侧分别开设有圆底沟槽，且在导轨组件内侧开设有与夹爪手指的圆底沟槽位置对应、外形匹配的导轨沟槽；在所述夹爪手指的圆底沟槽与导轨组件的导轨沟槽之间放置有若干个用于支撑该夹爪手指在导轨组件内侧移动的滚珠。
优选地，所述驱动系统组件包括集成于一体的驱动电机和减速箱；该所述驱动电机的输出轴与转接件相连接。
优选地，所述控制电路板分别设置于壳体内部两侧边部位；且在壳体外侧连接有与内部控制电路板相连接的线缆。
优选地，所述壳体后端设置有后盖，且在壳体内部安设有用于稳固驱动系统组件及控制电路板的固定端盖；所述夹爪手指外侧还连接有挡片；在导轨组件外侧设置有保护盖。
优选地，所述导轨组件与壳体一端相连接；且导轨组件与壳体外形匹配。
优选地，所述沟槽凸轮上开设的圆弧形沟槽的数量为两个，且该两个圆弧形沟槽相互对称；夹爪手指及圆柱销的数量也为两个，该夹爪手指分别设置于导轨组件的两端；且该夹爪手指呈L型弯折。
优选地，所述圆柱销孔开设于夹爪手指一端中间部位。
优选地，所述转接件上的半圆孔开设于转接件外侧周缘，且沟槽凸轮朝向转接件一端开设有用于插入所述转接件的转接孔；所述沟槽凸轮的各半圆孔开设于沟槽凸轮的转接孔中；转接件插入转接孔中时，两半圆孔组合为完整的、用于容纳减震圆棒的圆孔。
与现有技术相比，本发明一种基于沟槽凸轮传动的电动夹爪通过同时设置壳体11、设置于所述壳体11内部的控制电路板113、驱动系统组件115以及位于壳体外侧的转动转直线机构组件13，且将该转动转直线机构组件13设计成为包括导轨组件134、设置于导轨组件134内侧的夹爪手指131以及沟槽凸轮17的结构组成，沟槽凸轮17与夹爪手指131之间设置用于进行动力传递的圆柱销136，实际运行过程中，驱动系统组件15的动力输出端带动沟槽凸轮17，沟槽凸轮17的转动通过圆柱销136的传递，转换为夹爪手指131在导轨组件134内侧的平行移动，改进后的该电动夹爪的传动系统和手指的结构均得到了简化，且降低了内部传动系统的加工难度，由于夹爪手指131被限制只能相对于导轨组件134做直线运动，所以圆柱销136施加到夹爪手指131上的力沿导轨方向的分力则为实际推动手指作直线运动的推力，这样的结构设计，可靠度高，且实用性强。
[附图说明]
图1是本发明一种基于沟槽凸轮传动的电动夹爪的立体状态结构示意图。
图2是本发明一种基于沟槽凸轮传动的电动夹爪的爆炸状态结构示意图。
图3是本发明一种基于沟槽凸轮传动的电动夹爪的截面状态结构示意图。
图4是本发明一种基于沟槽凸轮传动的电动夹爪中转动转直线机构的截面状态结构示意图。
图5是本发明一种基于沟槽凸轮传动的电动夹爪中转动转直线机构的爆炸状态结构示意图。
图6是本发明一种基于沟槽凸轮传动的电动夹爪中沟槽凸轮的立体状态结构示意图。
[具体实施方式]
为使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定此发明。
请参阅图1至图6，本发明一种基于沟槽凸轮传动的电动夹爪1包括壳体11、设置于所述壳体11内部的控制电路板113、驱动系统组件115以及位于壳体外侧的转动转直线机构组件13；该所述驱动系统组件13与控制电路板113电性连接；所述转动转直线机构组件13包括导轨组件134、设置于导轨组件134内侧且可在导轨组件134内侧平行移动的夹爪手指131以及与该所述夹爪手指131相连接、用于带动夹爪手指131在导轨组件134内侧移动的沟槽凸轮17；所述沟槽凸轮17上开设有圆弧形沟槽171，夹爪手指131上开设有圆柱销孔，且在所述沟槽凸轮17与夹爪手指131之间还设置有用于进行动力传递的圆柱销136，该圆柱销136一端插入夹爪手指131的圆柱销孔中，另一端插入沟槽凸轮17的圆弧形沟槽171中；驱动系统组件15的动力输出端带动沟槽凸轮17，沟槽凸轮17的转动通过圆柱销136的传递，转换为夹爪手指131在导轨组件134内侧的平行移动。
通过同时设置壳体11、设置于所述壳体11内部的控制电路板113、驱动系统组件115以及位于壳体外侧的转动转直线机构组件13，且将该转动转直线机构组件13设计成为包括导轨组件134、设置于导轨组件134内侧的夹爪手指131以及沟槽凸轮17的结构组成，沟槽凸轮17与夹爪手指131之间设置用于进行动力传递的圆柱销136，实际运行过程中，驱动系统组件15的动力输出端带动沟槽凸轮17，沟槽凸轮17的转动通过圆柱销136的传递，转换为夹爪手指131在导轨组件134内侧的平行移动，改进后的该电动夹爪的传动系统和手指的结构均得到了简化，且降低了内部传动系统的加工难度，由于夹爪手指131被限制只能相对于导轨组件134做直线运动，所以圆柱销136施加到夹爪手指131上的力沿导轨方向的分力则为实际推动手指作直线运动的推力，这样的结构设计，可靠度高，且实用性强。
优选地，所述驱动系统组件15与沟槽凸轮17之间部位还设置有用于避免零部件损坏的缓冲机构组件；该所述缓冲机构组件包括用于连接驱动系统组件15和沟槽凸轮17的转接件14以及处于转接件14与沟槽凸轮17之间的至少一个减震圆棒16；所述转接件14朝向沟槽凸轮17一端开设有与减震圆棒16数量对应的半圆孔；在该沟槽凸轮17朝向转接件14一端同样开设有与转接件14的各半圆孔匹配的另一半半圆孔173；各减震圆棒16处于转接件14与沟槽凸轮17的半圆孔组成的圆孔中间部位。当两夹爪手指131夹持到物体后，如果硬接触，驱动系统组件15会突然堵转，传动系统在瞬间会受到较大的冲量，这会严重影响驱动系统组件15的性能和寿命。为了在两夹爪手指131夹持到物体时，动力系统在停止之前产生一个缓冲，在驱动系统组件15与沟槽凸轮17之间部位设置用于避免零部件损坏的缓冲机构组件。当两夹爪手指131夹持到物体后，夹爪手指131和沟槽凸轮17瞬间停止，由于减震圆棒16材料存在一定的弹性，这会使驱动系统组件15的出轴的转速经一定缓冲后再减速到零，减少对传动系统的瞬间冲击，并且通过内置电路板，减小电动夹爪的体积，简化控制方式。
优选地，所述夹爪手指131两侧分别开设有圆底沟槽，且在导轨组件134内侧开设有与夹爪手指131的圆底沟槽位置对应、外形匹配的导轨沟槽；在所述夹爪手指131的圆底沟槽与导轨组件134的导轨沟槽之间放置有若干个用于支撑该夹爪手指131在导轨组件134内侧移动的滚珠135。滚珠135起到支撑的作用，夹爪手指131相对于导轨组件134作滚动摩擦，可显著减小摩擦力。
优选地，所述驱动系统组件15包括集成于一体的驱动电机和减速箱；该所述驱动电机的输出轴与转接件14相连接。避免了对减速机构的重复设计，也降低了夹爪手指131的复杂程度和装配难度。
优选地，所述控制电路板113分别设置于壳体11内部两侧边部位；且在壳体11外侧连接有与内部控制电路板113相连接的线缆111。有效的利用了内部空间，并简化了安装难度。
优选地，所述壳体11后端设置有后盖112，且在壳体11内部安设有用于稳固驱动系统组件15及控制电路板113的固定端盖115；所述夹爪手指131外侧还连接有挡片132；在导轨组件134外侧设置有保护盖133。
优选地，所述导轨组件134与壳体11一端相连接；且导轨组件134与壳体11外形匹配。
优选地，所述沟槽凸轮17上开设的圆弧形沟槽171的数量为两个，且该两个圆弧形沟槽171相互对称；夹爪手指131及圆柱销136的数量也为两个，该夹爪手指131分别设置于导轨组件134的两端；且该夹爪手指131呈L型弯折。
优选地，所述圆柱销孔开设于夹爪手指131一端中间部位。
优选地，所述转接件14上的半圆孔开设于转接件141外侧周缘，且沟槽凸轮17朝向转接件14一端开设有用于插入所述转接件14的转接孔；所述沟槽凸轮17的各半圆孔173开设于沟槽凸轮17的转接孔中；转接件14插入转接孔中时，两半圆孔组合为完整的、用于容纳减震圆棒16的圆孔。
与现有技术相比，本发明一种基于沟槽凸轮传动的电动夹爪1通过同时设置壳体11、设置于所述壳体11内部的控制电路板113、驱动系统组件115以及位于壳体外侧的转动转直线机构组件13，且将该转动转直线机构组件13设计成为包括导轨组件134、设置于导轨组件134内侧的夹爪手指131以及沟槽凸轮17的结构组成，沟槽凸轮17与夹爪手指131之间设置用于进行动力传递的圆柱销136，实际运行过程中，驱动系统组件15的动力输出端带动沟槽凸轮17，沟槽凸轮17的转动通过圆柱销136的传递，转换为夹爪手指131在导轨组件134内侧的平行移动，改进后的该电动夹爪的传动系统和手指的结构均得到了简化，且降低了内部传动系统的加工难度，由于夹爪手指131被限制只能相对于导轨组件134做直线运动，所以圆柱销136施加到夹爪手指131上的力沿导轨方向的分力则为实际推动手指作直线运动的推力，这样的结构设计，可靠度高，且实用性强。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于沟槽凸轮传动的电动夹爪，其特征在于：包括壳体、设置于所述壳体内部的控制电路板、驱动系统组件以及位于壳体外侧的转动转直线机构组件；该所述驱动系统组件与控制电路板电性连接；所述转动转直线机构组件包括导轨组件、设置于导轨组件内侧且可在导轨组件内侧平行移动的夹爪手指以及与该所述夹爪手指相连接、用于带动夹爪手指在导轨组件内侧移动的沟槽凸轮；所述沟槽凸轮上开设有圆弧形沟槽，夹爪手指上开设有圆柱销孔，且在所述沟槽凸轮与夹爪手指之间还设置有用于进行动力传递的圆柱销，该圆柱销一端插入夹爪手指的圆柱销孔中，另一端插入沟槽凸轮的圆弧形沟槽中；驱动系统组件的动力输出端带动沟槽凸轮，沟槽凸轮的转动通过圆柱销的传递，转换为夹爪手指在导轨组件内侧的平行移动。
2.如权利要求1所述的一种基于沟槽凸轮传动的电动夹爪，其特征在于：所述驱动系统组件与沟槽凸轮之间部位还设置有用于避免零部件损坏的缓冲机构组件；该所述缓冲机构组件包括用于连接驱动系统组件和沟槽凸轮的转接件以及处于转接件与沟槽凸轮之间的至少一个减震圆棒；所述转接件朝向沟槽凸轮一端开设有与减震圆棒数量对应的半圆孔；在该沟槽凸轮朝向转接件一端同样开设有与转接件的各半圆孔匹配的另一半半圆孔；各减震圆棒处于转接件与沟槽凸轮的半圆孔组成的圆孔中间部位。
3.如权利要求1所述的一种基于沟槽凸轮传动的电动夹爪，其特征在于：所述夹爪手指两侧分别开设有圆底沟槽，且在导轨组件内侧开设有与夹爪手指的圆底沟槽位置对应、外形匹配的导轨沟槽；在所述夹爪手指的圆底沟槽与导轨组件的导轨沟槽之间放置有若干个用于支撑该夹爪手指在导轨组件内侧移动的滚珠。
4.如权利要求2所述的一种基于沟槽凸轮传动的电动夹爪，其特征在于：所述驱动系统组件包括集成于一体的驱动电机和减速箱；该所述驱动电机的输出轴与转接件相连接。
5.如权利要求1或4所述的一种基于沟槽凸轮传动的电动夹爪，其特征在于：所述控制电路板分别设置于壳体内部两侧边部位；且在壳体外侧连接有与内部控制电路板相连接的线缆。
6.如权利要求1所述的一种基于沟槽凸轮传动的电动夹爪，其特征在于：所述壳体后端设置有后盖，且在壳体内部安设有用于稳固驱动系统组件及控制电路板的固定端盖；所述夹爪手指外侧还连接有挡片；在导轨组件外侧设置有保护盖。
7.如权利要求1或6所述的一种基于沟槽凸轮传动的电动夹爪，其特征在于：所述导轨组件与壳体一端相连接；且导轨组件与壳体外形匹配。
8.如权利要求1所述的一种基于沟槽凸轮传动的电动夹爪，其特征在于：所述沟槽凸轮上开设的圆弧形沟槽的数量为两个，且该两个圆弧形沟槽相互对称；夹爪手指及圆柱销的数量也为两个，该夹爪手指分别设置于导轨组件的两端；且该夹爪手指呈L型弯折。
9.如权利要求8所述的一种基于沟槽凸轮传动的电动夹爪，其特征在于：所述圆柱销孔开设于夹爪手指一端中间部位。
10.如权利要求2所述的一种基于沟槽凸轮传动的电动夹爪，其特征在于：所述转接件上的半圆孔开设于转接件外侧周缘，且沟槽凸轮朝向转接件一端开设有用于插入所述转接件的转接孔；所述沟槽凸轮的各半圆孔开设于沟槽凸轮的转接孔中；转接件插入转接孔中时，两半圆孔组合为完整的、用于容纳减震圆棒的圆孔。
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