CN110116403A - 一种大行程的小型机械夹爪及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大行程的小型机械夹爪及其方法，夹爪包括外壳、夹紧部件一、夹紧部件二、动力装置和传动机构；所述动力装置和传动机构设于所述外壳内，夹紧部件一和夹紧部件二从所述外壳的顶部开口伸出外壳的外部；所述传动机构包括导轨一、导轨二、滑块一、滑块二、连接杆一、连接杆二、直线传动元件和推块。本发明的机械夹爪中，通过在正背两面上设置倾斜方向相反的导向槽的推块，可以实现两个夹紧部件的同步反向运动，并且在一定体积下可实现更大行程，提高了工作效率的同时大大增加了其应用范围，解决了现有的同步夹紧夹爪机构最大行程较小的问题。

Description

一种大行程的小型机械夹爪及其方法

技术领域

本发明涉及一种机械夹爪，具体涉及一种大行程的小型机械夹爪及其方法。

背景技术

如今，机器人正在逐渐取代人工成为工业生产中的主要生产力。工业生产中常见的多为多轴机器人，又称机械手或机械臂。夹爪是机械手结构组成中最终的动作执行部件，是帮助机械手发挥其功能的重要组成部分。当机械手运动到指定位置后，夹爪通过张开、夹紧的动作实现对目标的取放、加工等操作。

夹爪一般具有两个能够相对运动的夹紧部件，传统的夹爪一般采用独立驱动的方式，即由两个驱动机构分别对两个夹紧部件进行驱动。这种方式不仅结构复杂，零部件较多，体积大，重量大，成本高，且在实际操作中，时常出现因两个驱动机构不同步导致两个夹紧部件出现偏差，从而影响夹紧精度的问题。

因此，国内外不少学者开始研究同步夹紧夹爪机构，即采用单个驱动元件同步驱动两个夹紧部件，实现夹紧部件的同步运动。相较于传统驱动方案，具有结构设计简单，同步性好，运动精准性高等优点。但小型化的夹爪受体积限制，大多行程较小，生产中只能对应一种产品，限制了其应用范围。

中国专利CN 104742142A公开了一种夹持不同物体的机械手爪，主要包括第一手爪和与之相配合的第二手爪，所述第一手爪铰接第一驱动臂，所述第二手爪铰接第二驱动臂，还包括推杆，所述推杆通过连接杆与所述第一手爪、所述第一驱动臂、所述第二手爪和所述第二驱动臂分别铰接。当推杆运动时，可以实现第一机械手爪、第一驱动臂、第二机械手爪、第二驱动臂随着推杆同步运动。在该技术方案中，夹爪为保证夹紧力，最大行程不宜超过两驱动臂间的距离，即最大行程等于或略低于自身宽度。此外，该技术方案中，两个夹爪并非平行运动，限制了其应用范围。

中国专利CN106426253A公开了一种机械手，主要包括基座、机械夹爪、推杆、弹簧复位结构，所述机械夹爪有两个，其中部枢接在所述基座上，下端为夹爪，上端与推杆的圆锥一端接触；推杆另一端连接动力机构，动力机构通过推杆的圆锥端部调整机械夹爪的开合。上述技术方案中，动力机构正向动作驱动推杆进而使机械夹爪闭合，机械夹爪的夹持部即可夹持工件，完成工件的抓取和转运；完成任务后，动力机构反向动作，机械夹爪在扭簧和挡块的作用下自动复位松开工件。设置不同锥度的圆锥体结构和/或设置不同的挡块位置可以调整机械夹爪的开口大小，扭簧的复位作用加上挡块的止挡共同限定了两机械夹爪的开口大小，避免了动力机构行程的浪费，同时减少了推杆的锥体结构加工量，节约了成本。但是该技术方案的行程较小，最大行程略小于推杆直径，限制了其应用范围，且该机械手需依靠复位弹簧和挡块实现夹紧功能，零件较多，结构复杂。另外，该技术方案在夹紧时，两夹爪之间存在一定角度，夹紧效果较差。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种大行程的小型机械夹爪及其方法，结构简单、安装方便，且在同体积下可获得更大行程。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种大行程的小型机械夹爪，包括外壳、夹紧部件一、夹紧部件二、动力装置和传动机构；所述动力装置和传动机构设于所述外壳内，夹紧部件一和夹紧部件二从所述外壳的顶部开口伸出外壳的外部；

所述传动机构包括导轨一、导轨二、滑块一、滑块二、连接杆一、连接杆二、直线传动元件和推块；所述直线传动元件与所述动力装置的输出端传动连接；

所述导轨一与导轨二平行设于所述外壳的内部的背面和正面，所述滑块一可滑动地装配于所述导轨一，所述滑块二可滑动地装配于所述导轨二；

所述推块和所述直线传动元件传动连接，当动力装置运转时，所述直线传动元件带动推块作上下直线运动；

所述推块的背面和正面分别设有导向槽一和导向槽二，所述导向槽一和导向槽二均为倾斜设置，但倾斜方向相反；所述导向槽一和导向槽二内分别设置有与之匹配的小滑块一和小滑块二；

所述连接杆一的两端分别连接于所述小滑块一和夹紧部件一，并与所述滑块一相固定；所述连接杆二的两端分别连接于所述小滑块二和夹紧部件二，并与所述滑块二相固定。

进一步地，所述导向槽一和导向槽二的倾斜角度的绝对值相等。

进一步地，所述直线传动元件采用丝杠，所述推块的内部设有沿外壳的高度方向延伸的带内螺纹的通孔，所述丝杠穿过所述通孔并与之螺纹配合，当动力装置运转时，所述推块可沿丝杠作上下运动。

更进一步地，所述丝杠为梯形丝杠。

进一步地，所述动力装置采用可正反转的驱动电机。

进一步地，所述外壳的底部设置有螺纹孔，用于安装在机械臂上。

进一步地，所述推块呈方体状，并且所述导向槽一和导向槽二分别沿着推块的背面和正面的对角线设置。

本发明还提供一种利用上述大行程的小型机械夹爪的方法，包括如下步骤：

将外壳的底部固定在机械臂上；

需要夹取工件时，启动动力装置，所述动力装置通过所述直线传动元件带动推块向上运动；推块向上运动时，所述小滑块一连同连接杆一的下端沿着导向槽一运动，小滑块二连同连接杆二的下端沿着导向槽二运动，从而滑块一和连接杆一一并沿着导轨一运动，滑块二和连接杆二一并沿着导轨二运动，由于导向槽一和导向槽二的倾斜方向相反，因此连接杆一和连接杆二带动夹紧部件一和夹紧部件二作相向运动，最终夹取工件；

夹取工件后，动力装置停止，通过机械臂将工件移动至设定的位置后，启动动力装置且其输出端反向转动，通过所述直线传动元件带动推块向下运动；推块向下运动时，所述小滑块一连同连接杆一的下端沿着导向槽一反向运动，小滑块二连同连接杆二的下端沿着导向槽二反向运动，从而滑块一和连接杆一一并沿着导轨一反向运动，滑块二和连接杆二一并沿着导轨二反向运动，由于导向槽一和导向槽二的倾斜方向相反，因此连接杆一和连接杆二带动夹紧部件一和夹紧部件二作背向运动分开，最终放开工件。

本发明的有益效果在于：

1、本发明的机械夹爪中，通过在正背两面上设置倾斜方向相反的导向槽的推块，可以实现两个夹紧部件的同步反向运动，并且在一定体积下可实现更大行程，提高了工作效率的同时大大增加了其应用范围，解决了现有的同步夹紧夹爪机构最大行程较小的问题；

2、本发明集成度高，便于大规模生产与应用。

附图说明

图1为本发明实施例1的总体结构透视图；

图2为图1中推块的结构示意图；

图3为图1中推块的俯视角度的剖视图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。

实施例1

本实施例提供一种大行程的小型机械夹爪，如图1-3所示，包括外壳1、夹紧部件一2、夹紧部件二6、动力装置11和传动机构；所述动力装置11和传动机构设于所述外壳1内，夹紧部件一2和夹紧部件二6从所述外壳1的顶部开口伸出外壳1的外部；

在本实施例中，所述动力装置11与外壳1的内底部固连。

所述传动机构包括导轨一4、导轨二13、滑块一3、滑块二5、连接杆一9、连接杆二7、直线传动元件8和推块12；所述直线传动元件8与所述动力装置11的输出端传动连接。

所述导轨一4与导轨二13平行设于所述外壳1的内部的背面和正面，所述滑块一3可滑动地装配于所述导轨一4，所述滑块二5可滑动地装配于所述导轨二13；

所述推块12和所述直线传动元件8传动连接，当动力装置11运转时，所述直线传动元件8带动推块12作上下直线运动；

所述推块12的背面和正面分别设有导向槽一15和导向槽二16，所述导向槽一15和导向槽二16均为倾斜设置，并且倾斜的角度绝对值相等但是方向相反；所述导向槽一15和导向槽二16内分别设置有与之匹配的小滑块一(图中未示)和小滑块二10；

所述连接杆一9的两端分别连接于所述小滑块一和夹紧部件一2，并与所述滑块一3相固定；所述连接杆二7的两端分别连接于所述小滑块二10和夹紧部件二6，并与所述滑块二5相固定。

在本实施例中，所述直线传动元件8采用丝杠，所述推块12的内部设有沿外壳的高度方向延伸的带内螺纹的通孔14，所述丝杠穿过所述通孔14并与之螺纹配合，当动力装置11运转时，所述推块12可沿丝杠作上下运动。

进一步地，所述丝杠8为梯形丝杠，具有自锁功能，当动力装置11停止运转时，可锁住夹紧部件，防止工件脱落。

进一步地，所述动力装置11采用可正反转的驱动电机。

所述外壳可以起到保护各零部件的作用。在本实施例中，所述外壳1为长方体。

在本实施例中，所述外壳1的底部设置有螺纹孔，用于安装在机械臂上。

在本实施例中，所述推块呈方体状，并且所述导向槽一和导向槽二分别沿着推块的背面和正面的对角线设置。

在制作中，所述夹紧部件一2和夹紧部件二6的夹取位置可采用耐磨合金材料制成，夹爪的其他部件可以选用铸铝件，具有强度高、重量轻等优点。

实施例2

本实施例提供一种利用实施例1所述大行程的小型机械夹爪的方法，包括如下步骤：

将外壳的底部固定在机械臂上；

需要夹取工件时，启动动力装置，所述动力装置通过所述直线传动元件带动推块向上运动；推块向上运动时，所述小滑块一连同连接杆一的下端沿着导向槽一运动，小滑块二连同连接杆二的下端沿着导向槽二运动，从而滑块一和连接杆一一并沿着导轨一运动，滑块二和连接杆二一并沿着导轨二运动，由于导向槽一和导向槽二的倾斜方向相反，因此连接杆一和连接杆二带动夹紧部件一和夹紧部件二作相向运动，最终夹取工件；

夹取工件后，动力装置停止，通过机械臂将工件移动至设定的位置后，启动动力装置且其输出端反向转动，通过所述直线传动元件带动推块向下运动；推块向下运动时，所述小滑块一连同连接杆一的下端沿着导向槽一反向运动，小滑块二连同连接杆二的下端沿着导向槽二反向运动，从而滑块一和连接杆一一并沿着导轨一反向运动，滑块二和连接杆二一并沿着导轨二反向运动，由于导向槽一和导向槽二的倾斜方向相反，因此连接杆一和连接杆二带动夹紧部件一和夹紧部件二作背向运动分开，最终放开工件。

对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，给出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形，都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种大行程的小型机械夹爪，其特征在于，包括外壳、夹紧部件一、夹紧部件二、动力装置和传动机构；所述动力装置和传动机构设于所述外壳内，夹紧部件一和夹紧部件二从所述外壳的顶部开口伸出外壳的外部；

所述传动机构包括导轨一、导轨二、滑块一、滑块二、连接杆一、连接杆二、直线传动元件和推块；所述直线传动元件与所述动力装置的输出端传动连接；

所述导轨一与导轨二平行设于所述外壳的内部的背面和正面，所述滑块一可滑动地装配于所述导轨一，所述滑块二可滑动地装配于所述导轨二；

所述推块和所述直线传动元件传动连接，当动力装置运转时，所述直线传动元件带动推块作上下直线运动；

所述推块的背面和正面分别设有导向槽一和导向槽二，所述导向槽一和导向槽二均为倾斜设置，但倾斜方向相反；所述导向槽一和导向槽二内分别设置有与之匹配的小滑块一和小滑块二；

所述连接杆一的两端分别连接于所述小滑块一和夹紧部件一，并与所述滑块一相固定；所述连接杆二的两端分别连接于所述小滑块二和夹紧部件二，并与所述滑块二相固定。

2.根据权利要求1所述的大行程的小型机械夹爪，其特征在于，所述导向槽一和导向槽二的倾斜角度的绝对值相等。

3.根据权利要求1所述的大行程的小型机械夹爪，其特征在于，所述直线传动元件采用丝杠，所述推块的内部设有沿外壳的高度方向延伸的带内螺纹的通孔，所述丝杠穿过所述通孔并与之螺纹配合，当动力装置运转时，所述推块可沿丝杠作上下运动。

4.根据权利要求3所述的大行程的小型机械夹爪，其特征在于，所述丝杠为梯形丝杠。

5.根据权利要求1所述的大行程的小型机械夹爪，其特征在于，所述动力装置采用可正反转的驱动电机。

6.根据权利要求1所述的大行程的小型机械夹爪，其特征在于，所述外壳的底部设置有螺纹孔，用于安装在机械臂上。

7.根据权利要求1所述的大行程的小型机械夹爪，其特征在于，所述推块呈方体状，并且所述导向槽一和导向槽二分别沿着推块的背面和正面的对角线设置。

8.一种利用上述任一权利要求所述的大行程的小型机械夹爪的方法，其特征在于，包括如下步骤：

将外壳的底部固定在机械臂上；

需要夹取工件时，启动动力装置，所述动力装置通过所述直线传动元件带动推块向上运动；推块向上运动时，所述小滑块一连同连接杆一的下端沿着导向槽一运动，小滑块二连同连接杆二的下端沿着导向槽二运动，从而滑块一和连接杆一一并沿着导轨一运动，滑块二和连接杆二一并沿着导轨二运动，由于导向槽一和导向槽二的倾斜方向相反，因此连接杆一和连接杆二带动夹紧部件一和夹紧部件二作相向运动，最终夹取工件；

夹取工件后，动力装置停止，通过机械臂将工件移动至设定的位置后，启动动力装置且其输出端反向转动，通过所述直线传动元件带动推块向下运动；推块向下运动时，所述小滑块一连同连接杆一的下端沿着导向槽一反向运动，小滑块二连同连接杆二的下端沿着导向槽二反向运动，从而滑块一和连接杆一一并沿着导轨一反向运动，滑块二和连接杆二一并沿着导轨二反向运动，由于导向槽一和导向槽二的倾斜方向相反，因此连接杆一和连接杆二带动夹紧部件一和夹紧部件二作背向运动分开，最终放开工件。