CN109648588B - 便携式搬运机械抓手 - Google Patents

Abstract

一种便携式搬运机械抓手，包括操纵装置、夹持装置和回弹系统，操纵装置包括手柄、缆绳，缆绳位于手柄的两侧；夹持装置包括角块、定爪、动爪、摩擦块、缆绳固定轴、定爪转轴、动爪转轴、导柱、压簧、弧形压板、螺纹导柱、螺母、耳座和定爪转轴通孔；回弹系统包括内伸缩杆、外伸缩杆、侧压簧、下弧形切口和上弧形切口。本发明能够适用于平板和圆柱型工件的搬运，针对平板型工件具有摩擦自锁的功能，针对不同厚度的平板型工件或不同直径的圆柱型工件，调节本发明相应的结构参数，使本发明具有较广的适用范围；便于携带，可提高搬运作业的舒适性和安全性，具有结构简单、环境适应能力强、使用简便等优点，降低了操作人员的劳动强度。

Description

便携式搬运机械抓手

技术领域

本发明属于搬运设备技术领域，特别涉及一种便携式搬运机械抓 手。

背景技术

随着人类科技的进步，机械抓手的出现不仅代替了人从事恶劣环 境中的工作，而且能够保护人身安全，广泛应用于机械制造，自动化 生产线等，大大提高了工业的生产效率。搬运机械抓手按照结构形式 可分为夹持式、托持式和吸附式等。在建筑施工场地、机械加工厂、 钢铁生产厂等需要人力将平板型或圆柱型工件进行搬运的场合，则需 要一种搬运机械抓手来提高生产效率、保护人身安全，并提高施工人 员在工作中的舒适性。其中目前已有的搬运机械手结构单一，不能适 应不同形状和大小的被搬运工件，所以限制了搬运机械抓手的应用范 围。

针对搬运机械抓手存在的问题，现有专利文献也提出了一些解决 方案。申请号为201210445611.8的中国专利公开一种夹持式平板搬 运机械手，包括支架，导轨滑块、弹性夹爪、驱动组件和同步耦合机 构，驱动组件拉动两弹性夹爪沿待夹持平板工件的宽度方向做靠近或 者远离平板工件的直线运动，执行夹紧和松开动作，这种平板搬运机 械手主要适合于尺寸较小的平板型工件的抓取。申请号为 201610276506.4的中国专利公开一种搬运机械手，包括手抓机构、手 腕关节、L型臂、手臂关节、四杆机构、腰关节、移动平板、支撑液 压缸和行走滚轮机构，它们依次串联组成搬运机械手，这种搬运机械 手不能适合狭小空间的工作范围，当搬运较大质量的工件时手抓机构 与工件容易发生滑落。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种便携式搬运机械抓手， 能够适用于平板和圆柱型工件的搬运，针对平板型工件具有摩擦自锁 的功能，针对不同厚度的平板型工件或不同直径的圆柱型工件，调节 本发明相应的结构参数，使本发明具有较广的适用范围；本发明便于 携带，具有结构简单、使用简便等优点，可提高搬运机械抓手的舒适 性和安全性。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种便携式搬运机械抓手，包括操纵装置、夹持装置和回弹系统， 其中，所述的操纵装置包括手柄、缆绳，所述的缆绳位于手柄的两侧， 每侧各一根，所述的手柄两端与夹持装置之间通过L型连接件和平板 型连接件固定安装；

所述的夹持装置包括角块、定爪、动爪、摩擦块、缆绳固定轴、 定爪转轴、动爪转轴、导柱、压簧、弧形压板、螺纹导柱、螺母、耳 座和定爪转轴通孔，所述角块两侧分别与定爪通过平板连接件固定安 装，动爪上开有预留孔，动爪一端与定爪通过动爪转轴连接，动爪另 一端与摩擦块焊接，动爪末端设有耳座，缆绳固定轴安装在耳座内， 定爪下端为中空结构，回弹系统的下弧形切口与耳座接触，回弹系统 穿过中空结构的定爪，上弧形切口与定爪转轴接触；

所述的回弹系统包括内伸缩杆、外伸缩杆、侧压簧、下弧形切口 和上弧形切口，所述的内伸缩杆和外伸缩杆为中空结构，外伸缩杆套 在内伸缩杆上，并位于侧压簧内，侧压簧一端与耳座接触，另一端与 定爪转轴接触；所述缆绳起始端固定在缆绳固定轴上，穿过中空结构 的回弹系统和定爪转轴通孔，所述缆绳末端以相同的方式穿过手柄另 一端的定爪转轴通孔和回弹系统并与缆绳固定轴固定连接。

进一步，所述的弧形压板穿套在螺纹导柱上，位于夹持装置的上 方，弧形压板左右两侧各焊接有一导柱，压簧分别套在左右两导柱上， 下端与弧形压板接触，上端与角块接触；螺纹导柱上设有间断性的螺 纹，并与螺母配合。

再进一步，所述的夹持装置的数量为2，分布在手柄的两端。

优选的，所述的夹持装置中，缆绳、定爪、动爪、摩擦块和回弹 系统对称安装在角块的两侧。

更进一步，所述与工件接触的左右两摩擦块表面通过粘接剂固定 有耐磨橡胶，耐磨橡胶由天然橡胶和增强纤维制成，用于增大机械抓 手和工件之间的摩擦力。

本发明使用时，若圆柱工件的直径较大，弧形压板需要向上移， 顺时针旋转螺母，螺纹导柱和导柱沿角块向上移动，使螺母与螺纹导 柱的下端螺纹配合。弧形压板、螺纹导柱和导柱向上移动，为圆柱工 件释放更大的空间，压簧继续处于压缩状态；若圆柱工件的直径较小， 弧形压板需要向下移，逆时针旋转螺母，螺纹导柱和导柱沿角块向下 移动，使螺母与螺纹导柱的中端螺纹配合，从而实现弧形压板和导柱 向下移动，压簧释放部分弹性势能；所述的顺、逆时针旋转螺母为从 上向下观测方向。圆柱工件与弧形压板的内壁和左右两摩擦块的弧形 面相切，在压簧的弹性力作用下实现圆周方向的固定。

若平板工件厚度较薄，调节动爪上预留孔的位置，使动爪后端的 预留孔与定爪之间通过动爪转轴安装配合；若平板工件厚度较厚，调 节动爪预留孔的位置，使动爪前端的预留孔与定爪之间通过动爪转轴 安装配合。回弹系统中的侧压簧处于压缩状态，定爪和动爪在回弹系 统的弹性力作用下，使前后两摩擦块与平板工件之间产生预紧力，外 力提升手柄时，摩擦块外轮廓线为样条曲线，平板工件上的正压力作 用在平板工件和摩擦块之间的摩擦角之内，平板工件与前后两摩擦块 发生摩擦自锁，从而实现平板工件的夹持。

根据被夹持对象的形状及大小，调整螺母与螺纹导柱上的下端螺 纹或中端螺纹配合；选择动爪上合适的预留孔与定爪通过动爪转轴安 装配合。对于平板工件，外力提升手柄两侧的缆绳，通过缆绳的传动， 内伸缩杆在外伸缩杆的内圆柱面产生相对移动，侧压簧继续处于压缩 状态，前后两摩擦块之间的间隙增大，平板工件处于前后两摩擦块的 间隙间时，释放缆绳，定爪和动爪在回弹系统的弹性力作用下，使前 后两摩擦块与平板工件之间产生预紧力，外力提升手柄，平板工件与 前后两摩擦块发生摩擦自锁。对于圆柱工件，外力提升手柄两侧的缆 绳，通过缆绳的传动，前后两摩擦块之间的间隙增大，将圆柱工件置 于弧形压板的内壁和前后两摩擦块的弧形面组成的空间区域内，释放 缆绳，前后两摩擦块在回弹系统的作用下实现接触，圆柱工件在压簧 的弹性力作用下实现圆周方向的固定，外力提升手柄，实现工件的搬 运。搬运结束时，外力提升手柄两侧的缆绳，通过缆绳的传动，前后 两摩擦块之间的间隙增大，实现工件的释放。

本发明的有益效果表现在：与现有的技术相比，本发明中针对平 板工件时，平板工件和摩擦块之间在回弹系统的作用下产生预紧力， 外力提升手柄时，平板工件在重力的作用下使得平板工件与摩擦块发 生摩擦自锁，保证了在搬运过程中的安全性。针对不同厚度的平板工 件，可选择动爪上合适的预留孔与定爪通过动爪转轴安装配合，提高 了本发明的环境适应能力。本发明中针对圆柱工件时，圆柱工件置于 弧形压板的内壁和前后两摩擦块的弧形面组成的空间区域内，针对不 同直径的圆柱工件，可以选择螺母与螺纹导柱上的下端螺纹或中端螺 纹配合，从而适应不同尺寸的圆柱工件，本发明便于携带，具有结构简单、环境适应能力强、使用简便等优点，可提高搬运机械抓手的舒 适性和安全性，可克服现有技术的缺陷。

附图说明

图1为本发明的总体结构示意图；

图2为本发明的夹持装置结构示意图；

图3为本发明的夹持装置内部结构示意图；

图4为本发明的回弹系统连接方式结构示意图；

图5为本发明的回弹系统结构示意图；

图6为本发明的螺纹导柱结构示意图；

图7为本发明夹持平板工件时工作状态示意图；

图8为本发明夹持圆柱工件时工作状态示意图。

具体实施方式

为了使本发明所实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易 于明白了解，下面结合具体实施例和图示，进一步阐述本发明。

参照图1～图8，一种便携式搬运机械抓手，包括操纵装置1、夹 持装置2和回弹系统3，其中，所述的操纵装置1包括手柄11、缆绳 12，所述的缆绳12位于手柄11的两侧，每侧各一根。所述的手柄 11两端与夹持装置2之间通过L型连接件210和平板型连接件29固 定安装。

如图2、图3、图4和图5所示，所述的夹持装置2包括角块21、 定爪22、动爪23、摩擦块24、缆绳固定轴25、定爪转轴26、动爪 转轴27、导柱211、压簧212、弧形压板213、螺纹导柱20、螺母215、 耳座216和定爪转轴通孔217，所述角块21两侧分别与定爪22通过 平板连接件29固定安装，动爪23上开有预留孔28，动爪23一端与 定爪22通过动爪转轴27连接，动爪23另一端与摩擦块24焊接。动 爪23末端设有耳座216，缆绳固定轴25安装在耳座216内，定爪22 下端为中空结构，回弹系统3的下弧形切口34与耳座216接触，回 弹系统3穿过中空结构的定爪22，上弧形切口35与定爪转轴26接 触。

如图3、图4和图5所示，所述的回弹系统3包括内伸缩杆31、 外伸缩杆32、侧压簧33、下弧形切口34和上弧形切口35。所述的 内伸缩杆31和外伸缩杆32为中空结构，外伸缩杆32套在内伸缩杆 31上，并位于侧压簧33内，侧压簧33一端与耳座216接触，另一 端与定爪转轴26接触；所述缆绳12起始端固定在缆绳固定轴25上， 穿过中空结构的回弹系统3和定爪转轴通孔217，所述缆绳12末端 以相同的方式穿过手柄11另一端的定爪转轴通孔217和回弹系统3 并与缆绳固定轴25固定连接。

如图3和图6所示，弧形压板213穿套在螺纹导柱20上，位于 夹持装置2的上方，弧形压板213左右两侧各焊接有一导柱211。压 簧212分别套在左右两导柱211上，下端与弧形压板213接触，上端 与角块21接触；螺纹导柱20上设有间断性的螺纹，并与螺母215配 合。

如图1所示，所述的夹持装置2的数量为2，分布在手柄11的 两端。

如图1和图2所示，夹持装置2中，缆绳12、定爪22、动爪23、 摩擦块24和回弹系统3对称安装在角块21的两侧。

如图2所示，所述与工件接触的左右两摩擦块24表面通过粘接 剂固定有耐磨橡胶，耐磨橡胶由天然橡胶和增强纤维制成，用于增大 机械抓手和工件之间的摩擦力。

如图3和图8所示，若圆柱工件5的直径较大，弧形压板213需 要向上移，顺时针旋转螺母215，螺纹导柱20和导柱211沿角块21 向上移动，使螺母215与螺纹导柱20的下端螺纹201配合。弧形压 板213、螺纹导柱20和导柱211向上移动，为圆柱工件5释放更大 的空间，压簧212继续处于压缩状态；若圆柱工件5的直径较小，弧 形压板213需要向下移，逆时针旋转螺母215，螺纹导柱20和导柱 211沿角块21向下移动，使螺母215与螺纹导柱20的中端螺纹202 配合，从而实现弧形压板213和导柱211向下移动，压簧212释放部 分弹性势能；所述的顺、逆时针旋转螺母215为从上向下观测方向。 圆柱工件5与弧形压板213的内壁和左右两摩擦块24的弧形面相切， 在压簧212的弹性力作用下实现圆周方向的固定。

如图3和7所示，若平板工件4厚度较薄，调节动爪23上预留 孔28的位置，使动爪23上后端的预留孔28与定爪22之间通过动爪 转轴27安装配合；若平板工件4厚度较厚，调节动爪23预留孔28 的位置，使动爪23前端的预留孔28与定爪22之间通过动爪转轴27 安装配合。回弹系统3中的侧压簧33处于压缩状态，定爪22和动爪 23在回弹系统3的弹性力作用下，使前后两摩擦块24与平板工件4 之间产生预紧力，外力提升手柄11时，摩擦块24外轮廓线为样条曲 线，平板工件4上的正压力作用在平板工件4和摩擦块24之间的摩 擦角之内，平板工件4与前后两摩擦块24发生摩擦自锁，从而实现 平板工件4的夹持。

使用时，根据被夹持对象的形状及大小，调整螺母215与螺纹 导柱20上的下端螺纹201或中端螺纹202配合；选择动爪23上合适 的预留孔28与定爪22通过动爪转轴27安装配合。对于平板工件4， 外力提升手柄11两侧的缆绳12，通过缆绳12的传动，内伸缩杆31 在外伸缩杆32的内圆柱面产生相对移动，侧压簧33继续处于压缩状 态，前后两摩擦块24之间的间隙增大，平板工件4处于前后两摩擦 块24的间隙间时，释放缆绳12，定爪22和动爪23在回弹系统3的 弹性力作用下，使前后两摩擦块24与平板工件4之间产生预紧力， 外力提升手柄11，平板工件4与前后两摩擦块24发生摩擦自锁。对 于圆柱工件5，外力提升手柄11两侧的缆绳12，通过缆绳12的传动， 前后两摩擦块24之间的间隙增大，将圆柱工件5置于弧形压板213 的内壁和前后两摩擦块24的弧形面组成的空间区域内，释放缆绳12， 前后两摩擦块24在回弹系统3的作用下实现接触，圆柱工件5在压 簧212的弹性力作用下实现圆周方向的固定，外力提升手柄11，实 现工件的搬运。搬运结束时，外力提升手柄11两侧的缆绳12，通过 缆绳12的传动，前后两摩擦块24之间的间隙增大，实现工件4或工 件5的释放。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“垂直”、“顶”、 “内”、“外”、“横”、“纵”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的 方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示 或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和 操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业 的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和 说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围 的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要 求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及 其等效物界。

Claims (5)

1.一种便携式搬运机械抓手，其特征在于，所述机械抓手包括操纵装置、夹持装置和回弹系统，其中，所述的操纵装置包括手柄、缆绳，所述的缆绳位于手柄的两侧，每侧各一根，所述的手柄两端与夹持装置之间通过L型连接件和平板型连接件固定安装；

所述的夹持装置包括角块、定爪、动爪、摩擦块、缆绳固定轴、定爪转轴、动爪转轴、导柱、压簧、弧形压板、螺纹导柱、螺母、耳座和定爪转轴通孔，所述角块两侧分别与定爪通过平板连接件固定安装，动爪上开有预留孔，动爪一端与定爪通过动爪转轴连接，动爪另一端与摩擦块焊接，动爪末端设有耳座，缆绳固定轴安装在耳座内，定爪下端为中空结构，回弹系统的下弧形切口与耳座接触，回弹系统穿过中空结构的定爪，上弧形切口与定爪转轴接触；

所述的回弹系统包括内伸缩杆、外伸缩杆、侧压簧、下弧形切口和上弧形切口，所述的内伸缩杆和外伸缩杆为中空结构，外伸缩杆套在内伸缩杆上，并位于侧压簧内，侧压簧一端与耳座接触，另一端与定爪转轴接触；所述缆绳起始端固定在缆绳固定轴上，穿过中空结构的回弹系统和定爪转轴通孔，所述缆绳末端以相同的方式穿过手柄另一端的定爪转轴通孔和回弹系统并与缆绳固定轴固定连接。

2.如权利要求1所述的便携式搬运机械抓手，其特征在于，所述的弧形压板穿套在螺纹导柱上，位于夹持装置的上方，弧形压板左右两侧各焊接有一导柱，压簧分别套在左右两导柱上，下端与弧形压板接触，上端与角块接触；螺纹导柱上设有间断性的螺纹，并与螺母配合。

3.如权利要求1或2所述的便携式搬运机械抓手，其特征在于，所述的夹持装置的数量为2，分布在手柄的两端。

4.如权利要求3所述的便携式搬运机械抓手，其特征在于，所述的夹持装置中，缆绳、定爪、动爪、摩擦块和回弹系统对称安装在角块的两侧。

5.如权利要求1或2所述的便携式搬运机械抓手，其特征在于，与工件接触的左右两摩擦块表面通过粘接剂固定有耐磨橡胶，耐磨橡胶由天然橡胶和增强纤维制成，用于增大机械抓手和工件之间的摩擦力。

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