CN110076808A - 一种外夹式夹具 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种外夹式夹具。所述外夹式夹具包括支撑结构(1)；以及第一弹性件(2)，所述第一弹性件(2)以包覆所述支撑结构(1)的方式与所述支撑结构(1)密封连接，使得第一弹性件(2)能够在充放气装置的作用下沿径向向内膨胀。本申请的外夹式夹具体积小、质量轻，结构简单、造价低廉，可以在一定范围内迅速、稳定地夹取不同尺寸且外部形状规则或不规则的柱状、瓶状等易碎、柔软的物体，且不对被夹取物产生损伤。
Description
技术领域
本申请涉及一种夹具，尤其涉及一种外夹式夹具。
背景技术
机器手已经广泛应用于工业、食品、军事等领域。传统机械手具有工作效率高、定位精准等优点。但由于其刚性结构使其环境适应性较差，特别是对于一些精密制造件、轻工业产品容易造成划伤损害；抓取物体品类单一；对异形物体抓取存在很大的局限性。柔性夹爪虽然能够完成无痕柔性抓取，但是由于其结构和材料的性质，在进行高速搬运时无法保证工件稳定，尤其是对于具有一定重量的垂直分布的直杆状工件(例如，酒瓶、钢制主轴等)的搬运。
基于此，提供一种基于气囊的外夹式夹具，可以迅速、稳定地夹取柱状、瓶状等易刮伤、易碎或柔软的物体。
发明内容
本申请实施例之一提供一种外夹式夹具。所述外夹式夹具包括支撑结构；以及第一弹性件，所述第一弹性件以包覆所述支撑结构的方式与所述支撑结构密封连接，使得第一弹性件能够在充放气装置的作用下沿径向向内膨胀。
在一些实施例中，在所述第一弹性件的外壁和/或内壁上设置有增强结构和/或在所述第一弹性件的外壁上设置有耐磨层、防痕层、防油层和防静电层中的至少一个；其中，第一弹性件的外壁在充气时与被夹物体接触。
在一些实施例中，所述增强结构包括形成在所述第一弹性件上的加强筋和粗糙面中的至少一种。
在一些实施例中，所述加强筋为条形凸起、波浪形凸起和锯齿状凸起中的至少一种。
在一些实施例中，在所述第一弹性件上设置有纹路和/或微型凸点，使得所述第一弹性件的外壁和/或内壁表面形成为所述粗糙面。
在一些实施例中，所述第一弹性件的材质为高弹性材料。
在一些实施例中，所述高弹性材料为硅胶或者橡胶。
在一些实施例中，在所述第一弹性件的外壁上还设置有弹性件形状限定结构，用于改变第一弹性件膨胀后的形状。
在一些实施例中，在膨胀状态下，所述第一弹性件的外形与被夹物体相同。
在一些实施例中，所述支撑结构的形状包括环状、中空圆筒状或中空多棱柱状。
在一些实施例中，所述支撑结构的中部形成沿径向向外凹的形状，使得所述第一弹性件与所述支撑结构的内侧之间能够形成一内腔。
在一些实施例中，在所述支撑结构上设置有密封件；在安装状态下，所述密封件通过紧固件将所述第一弹性件压紧在所述支撑结构上，以保证所述第一弹性件与所述支撑结构之间的密封性。
在一些实施例中，所述支撑结构上还包括与外部连接的连接结构。
在一些实施例中，连接结构为螺纹连接结构或者卡合连接结构。
在一些实施例中，所述支撑结构内壁上设置有环形气道，通过对环形气道充气以使第一弹性件膨胀。
在一些实施例中，所述支撑结构上还包括进气孔，所述环形气道通过所述进气孔和所述充放气装置相连通。
在一些实施例中，还包括缓冲结构；所述支撑部件直接或者通过连接部件连接在所述缓冲结构上。
在一些实施例中，所述缓冲结构为缓冲器、缓冲垫、缓冲片或缓冲弹簧；或者，所述缓冲结构包括伸缩部件、压力传感器和控制器；所述伸缩部件和所述压力传感器与所述控制器相连接，所述支撑部件连接在所述伸缩部件上，所述压力传感器设置于所述支撑部件与所述伸缩部件的连接处。
本申请实施例之一提供一种外夹式夹具。该夹具可以包括如上任意一项所述的外夹式夹具以及辅助内撑具。所述辅助内撑具设置于所述外夹式夹具上。
在一些实施例中，所述辅助内撑具包括支撑部件和第二弹性件；所述第二弹性件以包覆所述支撑部件的部分或者全部外侧的方式密封设置在所述支撑部件上，使得所述第二弹性件与所述支撑部件的外侧之间能够形成密封腔；在安装或者使用状态下，所述密封腔与充放气装置相连通，使得充放气装置向密封腔内充气时，所述第二弹性件能够沿径向向外膨胀，从内部辅助所述外夹式夹具对待夹取物体进行夹取。
在一些实施例中，所述辅助内撑具与所述外夹式夹具同轴设置，并且所述辅助内撑具与所述外夹式夹具能够相对伸缩移动，使得在使用状态下，所述辅助内撑具能够从内部对待夹取物体进行夹取。
在一些实施例中，所述辅助内撑具还包括伸缩机构；所述支撑部件直接或者通过连接部件连接在所述伸缩机构上。
在一些实施例中，所述伸缩机构为伸缩杆，所述支撑部件直接或者通过连接部件连接在所述伸缩杆的伸缩端；或者，所述伸缩机构包括弹簧和牵引件；所述支撑部件直接或者通过连接部件与所述弹簧和所述牵引件相连接，使得所述支撑部件在所述牵引件的牵引下能够随所述弹簧的伸缩而伸缩。
本申请实施例之一提供一种外夹式夹具。该夹具可以包括如上任意一项所述的外夹式夹具以及导向装置。所述导向装置可拆卸地设置于所述外夹式夹具上。
在一些实施例中，所述导向装置包括导向杆和导向套；所述外夹式夹具连接在所述导向杆上，所述导向套套设在所述导向杆上；并且，在所述导向杆上沿轴向设置有限位槽；在所述导向套内设置有限位凸起；安装状态下，所述限位凸起卡合在限位槽内，以防止所述导向杆在所述导向套内转动，使得所述外夹式夹具能够随所述导向杆沿所述导向套所限定的方向伸缩移动。
在一些实施例中，还包括辅助内撑具；所述辅助内撑具设置于所述外夹式夹具上。
在一些实施例中，所述辅助内撑具还包括伸缩机构；所述辅助内撑具直接或者通过连接部件连接在所述伸缩机构上。
本申请实施例之一提供一种外夹式夹具。该夹具可以包括如上任意一项所述的外夹式夹具以及辅助脱离装置。所述辅助脱离装置为喷气结构，所述喷气结构设置于所述外夹式夹具上，并且在使用状态下，所述喷气结构与充放气装置相连接；或者，所述辅助脱离装置为可伸缩推杆，所述可伸缩推杆设置于所述外夹式夹具上；或者，所述辅助脱离装置为振动装置，所述外夹式夹具设置于所述振动装置上。
附图说明
本申请将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：
图1是根据本申请一些实施例所示的外夹式夹具的立体图；
图2是根据本申请一些实施例所示的外夹式夹具安装状态的主视图的剖视图；
图3是根据本申请一些实施例所示的外夹式夹具膨胀状态的主视图的剖视图；
图4是根据本申请一些实施例所示的第一弹性件安装状态和膨胀状态的俯视图；
图5是根据本申请一些实施例所示的具有辅助内撑具的外夹式夹具的结构示意图；
图6是根据本申请一些实施例所示的具有伸缩机构的辅助内撑具的结构示意图；以及
图7是根据本申请一些实施例所示的具有导向装置的外夹式夹具的结构示意图。
图中，100为外夹式夹具，1为支撑结构，2为第一弹性件，11为密封件，12为紧固件，13为连接结构，14为环形气道，15为进气孔，16为弹性件形状限定结构，3为辅助内撑具，31为支撑部件，32为第二弹性件，33为伸缩机构，4为导向装置，41为导向杆，42为导向套，43为限位槽，44为限位凸起。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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用以解释本申请，并不用于限定本申请。
相反，本申请涵盖任何由权利要求定义的在本申请的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本申请有更好的了解，在下文对本申请的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本申请。
本申请实施例涉及一种外夹式夹具，该外夹式夹具可以包裹式夹取物体，特别是夹取没有孔的柱状物体，例如笔、实心钢管等。该外夹式夹具可以适用于多种场合，例如，该外夹式夹具可以用于仓库、工厂生产线等需要批量夹取的应用场景，本申请对此不作限制。
图1是根据本申请一些实施例所示的外夹式夹具(100)的立体图；图2是根据本申请一些实施例所示的外夹式夹具(100)安装状态的主视图的剖视图；图3是根据本申请一些实施例所示的外夹式夹具(100)膨胀状态的主视图的剖视图；图4是根据本申请一些实施例所示的第一弹性件(2)安装状态和膨胀状态的俯视图。以下将结合图1-4对本申请实施例所涉及的外夹式夹具(100)进行详细说明。值得注意的是，以下实施例仅仅用以解释本申请，并不构成对本申请的限定。
在本申请的实施例中，如图1-3所示，外夹式夹具(100)可以包括支撑结构(1)和第一弹性件(2)，第一弹性件(2)可以以包覆支撑结构(1)的方式与该支撑结构(1)密封连接，使得第一弹性件(2)能够在充放气装置的作用下沿径向向内膨胀。具体的，支撑结构(1)可以为中空形状支撑物，第一弹性件(2)可以包覆支撑结构(1)的中空壁且与该支撑结构(1)密封连接；在充放气装置的作用下，第一弹性件(2)能够沿径向向内膨胀。
在一些实施例中，支撑结构(1)上可以设置有密封件(11)；在安装状态下，密封件(11)通过紧固件(12)将第一弹性件(2)压紧在支撑结构(1)上，以保证第一弹性件(2)与支撑结构(1)之间的密封性。在本申请的实施例中，如图2-3所示，密封件(11)可以是密封压块，此时密封压块的内壁与第一弹性件(2)和支撑结构(1)的外壁密封连接。具体的，密封压块可以包括上密封压块和/或下密封压块，上密封压块可以设置在支撑结构(1)外侧的上部，下密封压块可以设置在支撑结构(1)外侧的下部。相较于其他密封部件，密封压块安装拆卸更加简单、方便，更适合工业使用。在一些实施例中，紧固件(12)可以包括螺栓螺母组件。例如，紧固螺钉。密封压块可以通过紧固螺钉连接在支撑结构(1)上，并且密封压块的内壁与第一弹性件(2)和支撑结构(1)的外壁密封连接。在一些替代性实施例中，第一弹性件(2)的上端和下端还可以通过粘接密封的方式与支撑结构(1)密封连接，使得第一弹性件(2)可以以包覆支撑结构(1)的全部中空壁的形式套设在支撑结构(1)上并与支撑结构(1)密封连接。第一弹性件(2)完全包覆在支撑结构(1)的中空壁上，充气后(正气压状态)，外夹式夹具的中空部分呈中间窄、上下两端宽的形状，如图4所示，第一弹性件(2)可以水平360°与待夹取物体的外侧面接触，单个外夹式夹具即可以夹取物体。
在一些实施例中，支撑结构(1)的形状可以包括环状、中空圆筒状或中空多棱柱状。例如，中空三棱柱状、中空四棱柱状或中空五棱柱状等。在一些替代性实施例中，支撑结构(1)的形状还可以根据被夹物体的外形进行定制，本申请在此不作限制。在一些实施例中，支撑结构(1)的中空壁中部可以形成沿径向向外凹的形状，在安装状态时，使得第一弹性件(2)与该支撑结构(1)的内侧之间能够形成一内腔。具体的，支撑结构(1)可以呈腰部大、两端小的形状，即支撑结构(1)呈直径从中部分别向顶部和底部逐渐减小的形状。支撑结构(1)的中空壁中部呈沿径向向外凹的形状，在第一弹性件(2)以包覆支撑结构(1)全部中空壁的方式套设在支撑结构(1)上时，可以使得第一弹性件(2)与支撑结构(1)的中空壁之间能够形成一内腔。从而使得第一弹性件(2)与支撑结构(1)的中空壁之间可以形成为类似气囊的结构。另外，当外夹式夹具完成对待夹取物的夹取，期望脱离物品时，可能由于静电吸附等原因导致外夹式夹具中的第一弹性件(2)不能及时脱离。而通过在支撑结构(1)的中空壁中部形成沿径向向外凹的形状，充放气装置可以将第一弹性件(2)与支撑结构(1)的中空壁之间的气体全部或者部分抽出，使得第一弹性件(2)沿径向向外收缩凹陷，从而使第一弹性件(2)与完成夹取的物体分离。
在一些实施例中，第一弹性件(2)可以是以一体成型方式或者由弹性片以卷曲的方式形成的外翻筒状弹性件。在安装或使用状态下，第一弹性件(2)与支撑结构(1)的中空壁之间和充放气装置相连通，使得在第一弹性件(2)与支撑结构(1)的中空壁之间能够充入气体使第一弹性件(2)沿径向向内膨胀和排出气体使第一弹性件(2)沿径向向外收缩。当第一弹性件(2)处于在未充气状态时，本申请的外夹式夹具可以从外侧包裹住待夹取物体，然后通过充放气装置向第一弹性件(2)与支撑结构(1)的中空壁之间充入气体使第一弹性件(2)沿径向向内膨胀，直至第一弹性件(2)在待夹取物体外侧可以对其形成合适的夹持力，能够从外侧对待夹取物体进行夹取；完成夹取后，排出第一弹性件(2)与支撑结构(1)的中空壁之间的气体，使第一弹性件(2)收缩，即可将待夹取物体脱离本申请的外夹式夹具。由于第一弹性件(2)与支撑结构(1)的中空壁之间的气压可以根据需要进行设置和调整，从而可以调整外夹的力度，对于薄壁或易损工件也可以安全拾取。
在一些实施例中，第一弹性件(2)也可以直接采用气囊。类似的，通过将气囊以包覆支撑结构(1)的全部中空壁的方式密封设置在支撑结构(1)上，在安装或使用状态下，气囊和充放气装置相连通，使得气囊中能够充入气体使气囊沿径向向内膨胀和排出气体使气囊收缩，从而能够从外侧对待夹取物体进行夹取。
在一些实施例中，在支撑结构(1)的中空壁中部为沿径向向外凹的形状时，在安装状态下，第一弹性件(2)的腰部也可以为沿径向向外凹的形状。在同等尺寸的情况下，沿径向向外凹形状的设计可以增加第一弹性件(2)的表面积，以进一步提高第一弹性件(2)膨胀后所能延伸的范围。
在一些实施例中，第一弹性件(2)的材质可以为高弹性材料。高弹性材料的弹性非常好，依靠气体的压力即可实现高弹性材料制成的第一弹性件(2)的变形，并且高弹性材料制成的第一弹性件(2)变形速度快，适合工业中的应用。在一些实施例中，第一弹性件(2)的材质可以为硅胶。例如，热加硫型固态有机硅胶、氟硅胶、液体硅胶等。硅胶具有高低温稳定性、硬度范围宽(10-80邵尔硬度)、耐化学品、密封性能佳、电气性质好、耐压缩变形等卓越性能，和常规有机弹性体相比，硅胶还特别容易加工制造，可以在能耗较低的情况下模压、压延、挤出，生产效率高。拉伸强度是指造成一块硅胶材料样品撕裂时每个范围单位上所需的力。热加硫型固态有机硅胶拉伸强度范围介于4.0-12.5MPa之间；氟硅胶拉伸强度范围介于8.7-12.1MPa之间；液体硅胶的拉伸强度范围介于3.6-11.0MPa之间。伸长率是指“极限破裂伸长”或者当样品断裂时相对于原长度的所增长的百分比。热加硫型固态硅胶一般的伸长率范围在90到1120％之间；氟硅胶一般的伸长率在159到699％之间；液体硅胶一般的伸长率在220到900％之间。不同的加工方法、硬化剂和温度的选择都能很大程度地改变样品的伸长率。
通过将第一弹性件(2)的材质选择为硅胶，当待夹取物体的外侧面为复杂轮廓时，由于硅胶可以产生极大形变的特性，并且可以与目标物体的外侧面有效贴合，因此不需要预先对第一弹性件(2)进行复杂的设计就可以实现夹取。由此可见，基于高弹性气囊的外夹式夹具，即可以适用于外轮廓复杂的待夹取物体，同时具有较强的通用性，生产成本低并且效率高，适合工业场景、生活场景的使用。
在一些实施例中，第一弹性件(2)的材质也可以采用橡胶。例如，天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶等。在一些实施例中，第一弹性件(2)的材质还可以采用热塑性弹性体或弹性复合材料。例如，第一弹性件(2)可以采用苯乙烯类TPE热塑性弹性体(如SBS、SEBS、SEPS、EPDM/苯乙烯、BR/苯乙烯、CI-IIR/苯乙烯、NP/苯乙烯等)、烯烃类TPE热塑性弹性体(如动态硫化型的TPO、)、二烯类TPE热塑性弹性体等。又例如，第一弹性件(2)可以采用POE弹性复合材料等。
在一些实施例中，在第一弹性件(2)的外壁和/或内壁上可以设置有增强结构，第一弹性件(2)的外壁在充气时与被夹物体接触。在一些实施例中，增强结构可以包括形成在第一弹性件(2)上的加强筋。在一些实施例中，加强筋为条形凸起、波浪形凸起和锯齿状凸起中的一种或多种。例如，加强筋可以是在第一弹性件(2)的外壁沿周向延伸一周并沿径向向内凸出形成的环状凸起结构。又例如，加强筋可以是在第一弹性件(2)的外壁沿轴向布置并沿径向向内凸出形成的加强筋结构。在一些实施例中，加强筋的数量可以为1条、2条、3条、4条、5条、6条、7条、8条、9条、10条、11条、12条或者更多。当加强筋的数量为多条时，多条加强筋可以均匀地设置在第一弹性件(2)的外壁。当加强筋的数量为多条时，多条加强筋也可以根据需要按不同的方式布置在第一弹性件(2)的外壁上。
通过在第一弹性件(2)的外壁上设置加强筋，一方面可增大第一弹性件(2)表面的摩擦系数，使得在使用过程中能够增大与待夹取物体的外侧面的摩擦力，从而使得本申请的外夹式夹具(100)能够更加稳固地对待夹取物体进行夹持；另一方面，加强筋可以对第一弹性件(2)起到加强作用，增加气囊的强度、局部刚度和寿命。另外，通过调整加强筋的数量、尺寸和/或布置方式也可以起到调节第一弹性件(2)膨胀状态下形状的作用。例如，当需要第一弹性件(2)整体一起沿径向向内膨胀时，可以在第一弹性件(2)外壁上均匀设置一条或多条加强筋，同时将加强筋的尺寸设置得较小，使得第一弹性件(2)在充气时可以整体一起沿径向向内膨胀。又例如，需要在第一弹性件(2)膨胀时形成多节不同长度和/或不同直径的膨胀部时，可以将多条加强筋按照需要的间隔长度进行布置，并且将加强筋的尺寸设置得较大，使得第一弹性件(2)膨胀时可以形成多节不同长度和/或不同直径的膨胀部，比如使得第一弹性件(2)膨胀时形成下部直径小、上部直径大的结构。
在一些实施例中，也可以在第一弹性件(2)的内壁上形成增强结构。第一弹性件(2)内壁上形成增强结构可以与第一弹性件(2)外壁上增强结构相配合，对第一弹性件(2)起到加强作用，增加气囊的强度、局部刚度和寿命；另外，也可以调整第一弹性件(2)膨胀状态下的形状。
在一些实施例中，增强结构还可以包括形成在第一弹性件(2)上的粗糙面。在一些实施例中，粗糙面可以由设置在第一弹性件(2)上的多个纹路和/或微型凸点形成。例如，可以是以均匀或者不均匀的方式在第一弹性件(2)的表面上设置多个球冠状凸起和/或纹路，使得第一弹性件(2)的外壁和/或内壁表面形成为粗糙面。通过在第一弹性件(2)的表面设置粗糙面，可以增大第一弹性件(2)表面的摩擦系数，使得在使用过程中能够增大与待夹取物体的外侧面的摩擦力，从而使得本申请的外夹式夹具(100)能够更加稳固地对待夹取物体进行夹持。
在一些实施例中，在第一弹性件(2)的外壁上可以设置有耐磨层、防痕层、防油层和/或防静电层；其中，第一弹性件(2)的外壁在充气时与被夹物体接触。在一些实施例中，可以在第一弹性件(2)外壁上增加其他材质(如通过喷涂、浸泡增加其他材质的薄膜)，从而可以实现耐磨、无痕、防油、防静电等功能。例如，可以采用耐磨涂料(如KN17高分子陶瓷聚合物涂料、KN7051碳化硅陶瓷涂料等)通过喷涂在第一弹性件(2)外壁上形成耐磨层。又例如，可以通过将浸泡防油剂(如全氟羧酸的铬络合物、丙烯酸氟烃酯类树脂、丙烯酸氟烃磺酰氨基乙酯等有机氟化合物)在第一弹性件(2)外壁上形成防油层。再例如，可以通过喷涂或浸泡防静电材料(如防静电碳系涂料、防静电金属系涂料、防静电金属氧化物系涂料、醇酸型、丙烯酸型、环氧型、聚氨酯型等防静电涂料)等方式在第一弹性件(2)外壁上形成防静电层；或者，可以在第一弹性件(2)外壁上设置金属氧化物系填充型防静电材料制成的防静电膜等。还例如，可以通过喷涂或浸泡防指纹涂层剂等在第一弹性件(2)外壁上形成防压痕层；或者，在第一弹性件(2)外壁上设置防压膜，从而形成防压痕层。
在一些实施例中，在膨胀状态下，第一弹性件(2)的外形可以与被夹物体相同，使第一弹性件(2)表面与被夹物体表面可以更好的贴合。例如，可以设计第一弹性件(2)外壁，使其与被夹物体表面纹理契合；又例如，可以定制化设计第一弹性件(2)形状，与被夹物体外形一致；再例如，通过设计第一弹性件(2)表面的特征或纹理，可以限制第一弹性件2膨胀的方向，并可以增大摩擦力。
在一些实施例中，在第一弹性件(2)的外壁上还可以设置有弹性件形状限定结构(16)，用于改变第一弹性件(2)膨胀后的形状。在一些实施例中，弹性件形状限定结构(16)可以为与密封件(11)一体成型的条状物，在安装状态时，该条状物沿轴向包裹第一弹性件(2)的部分外壁。在一些实施例中，弹性件形状限定结构(16)也可以为单独设置的条状物(如，铁丝)，条状物两端固定连接在密封件(11)上以沿轴向包裹第一弹性件(2)的部分外壁。在一些实施例中，弹性件形状限定结构(16)可以包括一个或多个。在本申请的实施例中，如图4所示，圆形实线为第一弹性件(2)在未充气状态的俯视图，四个半圆形虚线为第一弹性件(2)处于四个弹性件形状限定结构(16)限制下在充气状态的俯视图。通过在第一弹性件(2)的外壁上设置弹性件形状限定结构(16)，可以限定第一弹性件(2)膨胀后的形状。
在一些实施例中，支撑结构(1)内壁上可以设置有环形气道(14)，通过对环形气道(14)充气以使第一弹性件(2)膨胀。具体的，支撑结构(1)上还可以包括进气孔(15)，环形气道(14)通过进气孔(15)和充放气装置相连通。进一步的，支撑结构(1)内部可以设置主气道和多个分气道。环形气道(14)通过多个分气道与主气道相连通，主气道能够通过进气孔(15)与充放气装置相连通。每个分气道的一个端口连接到主气道上，每个分气道的另一个端口连接环形气道(14)，通过分气道的多个端口，可以提高气囊内气体交换效率。通过充放气装置对进气孔(15)充气，气体从主气道流向多个分气道，最后流入环形气道(14)中，从而使第一弹性件(2)沿径向向内膨胀。分气道和主气道可以为本领域技术人员熟知的各种形式，在此不作赘述。
在一些实施例中，充放气装置可以是电动充放气装置、循环充放气装置、抽放气装置、气体发生器或储气罐等装置。例如，储气罐可以通过诸如电磁阀等具有充气、排气功能的装置或接头与进气孔(15)连接。又例如，气体发生器以通过诸如电磁阀等具有充气、排气功能的装置或接头与进气孔(15)连接；气体发生器也可以设置于第一弹性件(2)内。通过充放气装置(未画出)这一气动系统可以控制第一弹性件(2)的气压状态，精确控制第一弹性件(2)的膨胀大小。
在一些实施例中，在支撑结构(1)上还可以包括与外部连接的连接结构(13)。在一些实施例中，连接结构(13)可以为螺纹连接结构或者卡合连接结构。例如，支撑结构(1)可以通过螺纹连接结构或者卡合连接结构以螺纹连接或卡合连接的方式直接与外部连接。
在一些实施例中，上述实施例中的外夹式夹具可以单独使用，也可以组合使用。在一些实施例中，多个外夹式夹具串联放置后可以分别通过连接结构(13)与外部连接件连接，作为一个整体夹具，并可以拼接成实际使用场景中需要的长度。其中，外部连接件可以为一个包括多个连接部的连接部件，每个连接部分别与每个外夹式夹具(100)上的连接结构(13)相连接。充放气装置可以通过一个包含多个分气路的气管同时与多个外夹式夹具的进气孔(15)相连接，以给第一弹性件(2)充气使其膨胀。其中，分气路的数量与进气孔(15)的数量相同。
在一些实施例中，外夹式夹具(100)还可以包括缓冲结构。支撑部件(1)直接或者通过连接部件连接在缓冲结构上。当夹具受到外力作用时，缓冲结构可以起到缓冲作用，以保护夹具和待夹取物。例如，在外夹式夹具准备夹取待夹取物体时，由于定位不准导致第一弹性件(2)与待夹取物体发生碰撞，此时缓冲结构可以起到缓冲作用，以保护夹具和待夹取物。在一些实施例中，缓冲结构可以是缓冲器、缓冲垫、缓冲片或缓冲弹簧等。缓冲器还可以是能够自动调整的缓冲器，当第一弹性件(2)与待夹取物体发生碰撞受力超过预设的阈值时，缓冲器可以自动收缩。在一些替代性实施例中，缓冲结构还可以包括伸缩部件、压力传感器和控制器；伸缩部件可以和压力传感器与控制器相连接，支撑部件(1)可以连接在伸缩部件上，压力传感器可以设置于支撑部件(1)与伸缩部件的连接处。在一些实施例中，伸缩部件可以是电动伸缩杆、液压伸缩杆、气动伸缩杆等。当第一弹性件(2)与待夹取物体发生碰撞受力超过预设的阈值时，伸缩机构自动收缩。
在一些情况下(如批量夹取)，若外夹式夹具没有准确的包裹在待夹取物品外侧，则有可能会对物品造成损害。通过设置缓冲结构(如弹簧，也可以是其他合理结构如伸缩杆等)，可以使外夹式夹具被动收缩，在触碰到物品时便可以缩回，从而减小对物品的可能损害。另外，在批量夹取物体(如矩阵式夹取工件)时，偶尔会有工件导向导不进去的情况。比如有60个零件，可能有59个可以将夹具包裹住物品，但是有1个没有包裹住。这样的话，通过该缓冲结构，可以将包裹住的59个取走，并且不会破坏没有包裹住的那个工件。此外，通过设置缓冲结构还可以保护第一弹性件(2)。具体的，在第一弹性件(2)伸向到待夹取物体时，如果定位不准或者包裹过多会使得第一弹性件(2)遇到比较大的阻力，这个阻力没有缓冲的话，就为形成为破坏力，增加第一弹性件(2)的摩擦导致损坏第一弹性件(2)。
图5是根据本申请一些实施例所示的具有辅助内撑具的外夹式夹具(100)的结构示意图。在如图5所示的实施例中，辅助内撑具(3)可以设置于外夹式夹具(100)上。辅助内撑具(3)可以包括支撑部件(31)和第二弹性件(32)；第二弹性件(32)以包覆支撑部件(31)的部分或者全部外侧的方式密封设置在支撑部件(31)上，使得第二弹性件(32)与支撑部件(31)的外侧之间能够形成密封腔；在安装或者使用状态下，密封腔与充放气装置相连通，使得充放气装置向密封腔内充气时，第二弹性件(32)能够沿径向向外膨胀，从内部辅助外夹式夹具(100)对待夹取物体进行夹取。在一些实施例中，第二弹性件(32)的材质和结构可以和第一弹性件(2)相同，在此不作赘述。
在一些实施例中，辅助内撑具(3)可以与外夹式夹具(100)同轴设置，并且辅助内撑具(3)与外夹式夹具(100)能够相对伸缩移动，使得在使用状态下，辅助内撑具(3)能够从内部对待夹取物体进行夹取。具体的，在使用时，将第一弹性件(2)位于待夹取物外，第二弹性件(32)伸入待夹取物体内，通过充放气装置向第一弹性件(2)与支撑结构(1)的中空壁之间和第二弹性件(32)与支撑部件(31)的外侧之间形成的密封腔内冲入空气，第一弹性件(2)可以沿径向向内膨胀与待夹取物体外壁贴合，从外部对待夹取物体进行夹持，第二弹性件(32)向外膨胀与待夹取物体内壁贴合，从内部对待夹取物体进行夹持，从而完成对待夹取物体的夹持抓取。
通过设置辅助内撑具(3)可以从内外同时对待夹取物体进行夹持，即使一个失效或滑脱，另一个也可以完成夹取；另外，通过从内外同时对待夹取物体进行夹持，可以使得夹持力分布更为均匀，减少局部受力过大造成对待夹取物体的损坏。另外，通过设置辅助内撑具(3)能够实现特殊场景下的物品夹取。例如，夹取一些难以通过外抓式夹具直接夹取的物品，此时可以先通过辅助内撑具(3)将物品略微上提，再利用外夹式夹具(100)对物品进行夹取。示例性的，密集堆放的瓶装物体，没有足够多的空间，不适合外夹具直接抓取，又因为内撑式夹具不适合高速搬运，通过辅助内撑具(3)与外夹式夹具(100)相结合，先用辅助内撑具(3)伸入待夹取物体中，把物体提升一定高度后，再由外夹式夹具(100)夹取物品进行搬运。
图6是根据本申请一些实施例所示的具有伸缩机构的辅助内撑具(3)的结构示意图。在一些实施例中，如图6所示，辅助内撑具(3)还可以包括伸缩机构(33)，支撑部件(31)直接或者通过连接部件连接在伸缩机构(33)上，使得第二弹性件(32)能够随伸缩机构(33)的伸缩而移动。具体的，伸缩机构(33)可以为伸缩杆(如，电动伸缩杆、液压伸缩杆、气动伸缩杆等)，支撑部件(31)通过螺纹连接结构连接在伸缩杆的伸缩端，使得第二弹性件(32)能够随伸缩机构(33)的伸缩而移动。
在一些实施例中，伸缩机构(33)可以包括弹簧和牵引件(如，牵引线、牵引绳、牵引杆等)；支撑部件(31)直接或者通过连接部件与弹簧和牵引件相连接，并且牵引件带动支撑部件(31)上下移动，使得支撑部件(31)在牵引件的牵引下能够随弹簧的伸缩而伸缩。
通过将辅助内撑具(3)设置为可伸缩的形式，能够实现特殊场景下的物品夹取。例如，当待夹取物密集堆放且部分物品低于其周围物品的高度时(例如密集堆放的瓶装物体)，由于没有足够多的空间，不适合通过外夹式夹具从外部直接抓取，又因为中间部分物品高度较低，采用内撑式夹具批量夹取时无法抓取到中间部分，而通过设置伸缩机构(33)，使辅助内撑具(3)可以伸缩，从而在上述情况下完成对密集堆放物体的批量夹取。
图7是根据本申请一些实施例所示的导向装置(4)的结构示意图。
在一些实施例中，外夹式夹具(100)还可以包括导向装置(4)，导向装置(4)可以可拆卸地设置于外夹式夹具(100)上。在一些实施例中，如图7所示，导向装置(4)可以包括导向杆(41)和导向套(42)。外夹式夹具(100)可以连接在导向杆(41)上，使得第一弹性件(2)可以随导向杆(41)的伸缩而移动。导向套(42)可以套设在导向杆(41)上，使得导向杆(41)能够沿导向套(42)所限定的方向伸缩移动。在导向杆(41)上沿轴向可以设置有限位槽(43)，在导向套(42)内可以设置有限位凸起(44)，安装状态下，限位凸起(44)可以卡合在限位槽(43)内，以防止导向杆(41)在导向套(42)内转动，使得外夹式夹具(100)能够随导向杆(41)只能沿导向套(42)所限定的方向伸缩移动。
需要说明的是，上述导向装置的结构只是示例性的，实际应用可以针对不同的物品采用不同的导向装置。
在一些实施例中，上述外夹式夹具(100)还可以包括辅助内撑具(3)；辅助内撑具(3)可以设置于外夹式夹具(100)上。关于辅助内撑具(3)的描述与图5中所描述的类似，在此不再赘述。
在一些实施例中，上述辅助内撑具(3)还可以包括伸缩机构(33)；辅助内撑具(3)直接或者通过连接部件连接在伸缩机构(33)上。关于伸缩机构(33)的描述与图6中所描述的类似，在此不再赘述。
在一些实施例中，外夹式夹具(100)还可以包括辅助脱离装置。当外夹式夹具期望脱离物品时，可能由于静电吸附等原因导致不能及时脱离，通过在外夹式夹具中空内部设置辅助脱离装置，当需要脱离时，利用辅助脱离装置可以辅助物品脱离。
在一些实施例中，辅助脱离装置可以为喷气结构。喷气结构设置于外夹式夹具(100)上，并且在使用状态下，喷气结构与充放气装置相连接。例如，喷气结构可以是设置在外夹式夹具(100)的中空中心轴处的喷气喷头，安装或使用状态下，喷气喷头与充放气装置相连接。具体的，喷气结构可以为呈环状结构的喷头，在喷头上设置有呈环形分布的喷气孔。安装状态下，喷头可以固定连接在外夹式夹具(100)上，并且呈环状结构的喷头与外夹式夹具(100)同轴设置，使得呈环形分布的喷气孔沿支撑部件(1)的中空轴向均匀分布并朝向待夹物体。当物品吸起来后，气囊收缩，如果物品不下落，可以通过喷气喷头向正中间位置和/或侧面位置吹气，给物品一个干扰，从而使物品脱落。又例如，喷气结构可以是形成在第一弹性件(2)外壁上的气道，使用状态下，气道与充放气装置相连接，当物品吸起来后，气囊收缩，但是物品不下落，可以通过气道顺着第一弹性件(2)向下或向上吹气，从而使物品脱落。通过在外夹式夹具上设置喷气结构，当需要脱离时，利用喷气结构往物品与夹具的吸附处喷气，从而辅助物品脱离。
在一些替代性实施例中，辅助脱离装置可以为可伸缩推杆，可伸缩推杆设置于外夹式夹具(100)上。例如，可伸缩推杆可以是气动伸缩杆，其可以安装在外夹式夹具(100)上或者与外夹式夹具(100)形成为一体式结构，当物品吸起来后，气囊收缩，但是物品不下落，可以通过将可伸缩推杆伸出，触碰物品，从而使其脱落。
在一些替代性实施例中，辅助脱离装置还可以为振动装置。外夹式夹具(100)设置于振动装置上。例如，可以将一个微型振动装置安装在外夹式夹具(100)上，当物品吸起来后，气囊收缩，但是物品不下落，可以通过微型振动装置使外夹式夹具(100)振动或抖动一下，从而使物品脱落。示例性的，振动装置可以是现有手机中的手机振动器或类似的机构或装置。
本申请所披露的外夹式夹具可能带来的有益效果包括但不限于：
本申请的外夹式夹具体积小、质量轻，结构简单、造价低廉且由于硅胶气囊的柔软性质，可以在一定范围内夹取不同尺寸和类似形状的物体，并且对被夹取物不产生损伤；可以迅速、稳定地夹取圆柱状、瓶状等易碎、柔软的物体，且不损伤物体表面。本申请的外夹式夹具带有第一弹性件的夹具套住物体外侧后，第一弹性件膨胀，与物体内表面贴合，可以从外部完成对待夹取物体的夹取；进一步地，第一弹性件可以与被夹物体的外形相同，不会产生局部应力集中，不易损伤物体内面。进一步地，气囊内部气压可调，即可以调整外夹的力度，对于薄壁或易损工件也可以安全拾取；进一步地，即使气动系统过载，或定位不准发生碰撞，也不会对物品产生损伤；进一步地，待夹取物体外侧面为复杂轮廓时，得益于硅胶可以产生极大形变的特性，不需要预先进行复杂的设计，也可以有效贴合，实现夹取。需要说明的是，不同实施例可能产生的有益效果不同，在不同的实施例里，可能产生的有益效果可以是以上任意一种或几种的组合，也可以是其他任何可能获得的有益效果。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (28)
1.一种外夹式夹具(100)，其特征在于，包括：
支撑结构(1)；
以及
第一弹性件(2)，所述第一弹性件(2)以包覆所述支撑结构(1)的方式与所述支撑结构(1)密封连接，使得第一弹性件(2)能够在充放气装置的作用下沿径向向内膨胀。
2.根据权利要求1所述的外夹式夹具(100)，其特征在于，在所述第一弹性件(2)的外壁和/或内壁上设置有增强结构和/或在所述第一弹性件(2)的外壁上设置有耐磨层、防痕层、防油层和防静电层中的至少一个；
其中，第一弹性件(2)的外壁在充气时与被夹物体接触。
3.根据权利要求2所述的外夹式夹具(100)，其特征在于，所述增强结构包括形成在所述第一弹性件(2)上的加强筋和粗糙面中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的外夹式夹具(100)，其特征在于，所述加强筋为条形凸起、波浪形凸起和锯齿状凸起中的至少一种。
5.根据权利要求3所述的外夹式夹具(100)，其特征在于，在所述第一弹性件(2)上设置有纹路和/或微型凸点，使得所述第一弹性件(2)的外壁和/或内壁表面形成为所述粗糙面。
6.根据权利要求1所述的外夹式夹具(100)，其特征在于，所述第一弹性件(2)的材质为高弹性材料。
7.根据权利要求6所述的外夹式夹具(100)，其特征在于，所述高弹性材料为硅胶或者橡胶。
8.根据权利要求1所述的外夹式夹具(100)，其特征在于，在所述第一弹性件(2)的外壁上还设置有弹性件形状限定结构(16)，用于改变第一弹性件(2)膨胀后的形状。
9.根据权利要求1所述的外夹式夹具(100)，其特征在于，在膨胀状态下，所述第一弹性件(2)的外形与被夹物体相同。
10.根据权利要求1所述的外夹式夹具(100)，其特征在于，所述支撑结构(1)的形状包括环状、中空圆筒状或中空多棱柱状。
11.根据权利要求10所述的外夹式夹具(100)，其特征在于，所述支撑结构(1)的中部形成沿径向向外凹的形状，使得所述第一弹性件(2)与所述支撑结构(1)的内侧之间能够形成一内腔。
12.根据权利要求1所述的外夹式夹具(100)，其特征在于，在所述支撑结构(1)上设置有密封件(11)；
在安装状态下，所述密封件(11)通过紧固件(12)将所述第一弹性件(2)压紧在所述支撑结构(1)上，以保证所述第一弹性件(2)与所述支撑结构(1)之间的密封性。
13.根据权利要求1所述的外夹式夹具(100)，其特征在于，所述支撑结构(1)上还包括与外部连接的连接结构(13)。
14.根据权利要求13所述的外夹式夹具(100)，其特征在于，连接结构(13)为螺纹连接结构或者卡合连接结构。
15.根据权利要求1所述的外夹式夹具(100)，其特征在于，所述支撑结构(1)内壁上设置有环形气道(14)，通过对环形气道(14)充气以使第一弹性件(2)膨胀。
16.根据权利要求1所述的外夹式夹具(100)，其特征在于，所述支撑结构(1)上还包括进气孔(15)，所述环形气道(14)通过所述进气孔(15)和所述充放气装置相连通。
17.根据权利要求1所述的外夹式夹具(100)，其特征在于，还包括缓冲结构；
所述支撑部件(1)直接或者通过连接部件连接在所述缓冲结构上。
18.根据权利要求17所述的外夹式夹具(100)，其特征在于，所述缓冲结构为缓冲器、缓冲垫、缓冲片或缓冲弹簧；
或者，
所述缓冲结构包括伸缩部件、压力传感器和控制器；所述伸缩部件和所述压力传感器与所述控制器相连接，所述支撑部件(1)连接在所述伸缩部件上，所述压力传感器设置于所述支撑部件(1)与所述伸缩部件的连接处。
19.一种夹具，其特征在于，其包括如权利要求1至18之一所述的外夹式夹具(100)以及辅助内撑具(3)；
所述辅助内撑具(3)设置于所述外夹式夹具(100)上。
20.根据权利要求19所述的夹具，其特征在于，所述辅助内撑具(3)包括支撑部件(31)和第二弹性件(32)；
所述第二弹性件(32)以包覆所述支撑部件(31)的部分或者全部外侧的方式密封设置在所述支撑部件(31)上，使得所述第二弹性件(32)与所述支撑部件(31)的外侧之间能够形成密封腔；
在安装或者使用状态下，所述密封腔与充放气装置相连通，使得充放气装置向密封腔内充气时，所述第二弹性件(32)能够沿径向向外膨胀，从内部辅助所述外夹式夹具(100)对待夹取物体进行夹取。
21.根据权利要求20所述的夹具，其特征在于，所述辅助内撑具(3)与所述外夹式夹具(100)同轴设置，并且所述辅助内撑具(3)与所述外夹式夹具(100)能够相对伸缩移动，使得在使用状态下，所述辅助内撑具(3)能够从内部对待夹取物体进行夹取。
22.根据权利要求20所述的外夹式夹具(100)，其特征在于，所述辅助内撑具(3)还包括伸缩机构(33)；
所述支撑部件(31)直接或者通过连接部件连接在所述伸缩机构(33)上。
23.根据权利要求22所述的外夹式夹具(100)，其特征在于，所述伸缩机构(33)为伸缩杆，所述支撑部件(31)直接或者通过连接部件连接在所述伸缩杆的伸缩端；
或者，
所述伸缩机构(33)包括弹簧和牵引件；所述支撑部件(31)直接或者通过连接部件与所述弹簧和所述牵引件相连接，使得所述支撑部件(31)在所述牵引件的牵引下能够随所述弹簧的伸缩而伸缩。
24.一种夹具，其特征在于，其包括如权利要求1至18之一所述的外夹式夹具(100)以及导向装置(4)；
所述导向装置(4)可拆卸地设置于所述外夹式夹具(100)上。
25.根据权利要求24所述的夹具，其特征在于，所述导向装置(4)包括导向杆(41)和导向套(42)；
所述外夹式夹具(100)连接在所述导向杆(41)上，所述导向套(42)套设在所述导向杆(41)上；并且，在所述导向杆(41)上沿轴向设置有限位槽(43)；在所述导向套(42)内设置有限位凸起(44)；
安装状态下，所述限位凸起(44)卡合在限位槽(43)内，以防止所述导向杆(41)在所述导向套(42)内转动，使得所述外夹式夹具(100)能够随所述导向杆(41)沿所述导向套(42)所限定的方向伸缩移动。
26.根据权利要求25所述的夹具，其特征在于，还包括辅助内撑具(3)；所述辅助内撑具(3)设置于所述外夹式夹具(100)上。
27.根据权利要求26所述的外夹式夹具(100)，其特征在于，所述辅助内撑具(3)还包括伸缩机构(33)；
所述辅助内撑具(3)直接或者通过连接部件连接在所述伸缩机构(33)上。
28.一种夹具，其特征在于，其包括如权利要求1至18之一所述的外夹式夹具(100)以及辅助脱离装置；
所述辅助脱离装置为喷气结构，所述喷气结构设置于所述外夹式夹具(100)上，并且在使用状态下，所述喷气结构与充放气装置相连接；
或者，所述辅助脱离装置为可伸缩推杆，所述可伸缩推杆设置于所述外夹式夹具(100)上；
或者，所述辅助脱离装置为振动装置，所述外夹式夹具(100)设置于所述振动装置上。
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