CN110216714A - 一种新型可调机械手 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型可调机械手，包括第一驱动单元、第二驱动单元、第三驱动单元和抓持单元；所述第一驱动单元包括第一转轴以及第一锥齿轮；所述第二驱动单元包括套于第一转轴外围的第一套管和第二锥齿轮；所述第三驱动单元包括套于第一套管外围的第二套管以及第一安装架和第二安装架，两者分别连接有第三锥齿轮和第四锥齿轮，第三锥齿轮与第一锥齿轮啮合，第四锥齿轮与第二锥齿轮啮合，第四锥齿轮的外边缘固定有滑套；所述抓持单元包括穿插在滑套内的第二转轴、固定于第二转轴一端的第五锥齿轮以及固定于第二转轴另一端的抓持手，第五锥齿轮与第三锥齿轮啮合传动。本发明能够代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化。
Description
技术领域
本发明涉及自动化智能设备技术领域，特别是一种新型可调机械手。
背景技术
生产线的完全自动化和各段生产线的衔接与对接是影响生产效率的重要因素。目前国内的许多厂房的生产线上，虽然单一零件的生产过程为自动化过程，完全由专用机械加工，但是加工完成的零件再投入下一道生产线时，由于技术限制，一般都是由人工拿取或搬运，因此仅仅为半自动化生产，大大影响了生产的效率以及整体生产线的流水作业能力，需要额外的现场人员去专门负责监督看管和搬运转移，费时费力。此外，在一些恶劣环境或者有害环境中，现场人员不宜长时间监督或者作业，因此需要自动化机械进行替代物件的转移。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有的半自动化生产线中存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明其中的一个目的是提供一种新型可调机械手，其能够代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种新型可调机械手，其包括第一驱动单元、第二驱动单元、第三驱动单元和抓持单元；所述第一驱动单元包括第一转轴以及固定于所述第一转轴外端的第一锥齿轮；所述第二驱动单元包括套于所述第一转轴外围且形成一体的第一套管和第二锥齿轮，所述第二锥齿轮固定于所述第一套管的外端；所述第三驱动单元包括套于所述第一套管外围的第二套管以及设置于所述第二套管外端且互相正对的第一安装架和第二安装架，所述第一安装架和第二安装架上分别连接有互相正对的第三锥齿轮和第四锥齿轮，所述第三锥齿轮与所述第一锥齿轮啮合传动，所述第四锥齿轮与所述第二锥齿轮啮合传动；所述第四锥齿轮的外边缘固定有支杆，所述支杆的末端固定有滑套；所述抓持单元包括穿插在所述滑套内的第二转轴、固定于所述第二转轴一端的第五锥齿轮以及固定于所述第二转轴另一端的抓持手，所述第五锥齿轮与所述第三锥齿轮啮合传动。
作为本发明所述新型可调机械手的一种优选方案，其中：所述第二驱动单元的内部具有配合于所述第一转轴横截面外径的第一通道，所述第一转轴能够在所述第一通道内发生相对转动。
作为本发明所述新型可调机械手的一种优选方案，其中：所述第二套管的内部具有配合于所述第一套管横截面外径的第二通道，所述第一套管能够在所述第二通道内发生相对转动。
作为本发明所述新型可调机械手的一种优选方案，其中：所述第一锥齿轮、第三锥齿轮与第五锥齿轮规格相同。
作为本发明所述新型可调机械手的一种优选方案，其中：所述第二锥齿轮与所述第四锥齿轮规格相同。
作为本发明所述新型可调机械手的一种优选方案，其中：所述第一转轴的外侧壁上具有横向的第一限位环，所述第一套管的内侧壁具有配合于所述第一限位环的第一环形凹槽；所述第一套管的外侧壁上具有横向的第二限位环，所述第二套管的内侧壁具有配合于所述第二限位环的第二环形凹槽。
作为本发明所述新型可调机械手的一种优选方案，其中：所述第二转轴的外端对称设置有第一连接柱和第二连接柱，所述抓持手包括对称设置的第一夹持部和第二夹持部，所述第一夹持部通过第一铰接点与所述第一连接柱铰接，所述第二夹持部通过第二铰接点与所述第二连接柱铰接。
作为本发明所述新型可调机械手的一种优选方案，其中：所述第一夹持部被所述第一铰接点区分为第一爪和第一尾部，两者之间的夹角为锐角，所述第一尾部内具有嵌槽；所述第二夹持部被所述第一铰接点区分为第二爪和第二尾部，两者之间的夹角为锐角，所述第二尾部穿过所述嵌槽，并与所述第一尾部形成交叉点。
作为本发明所述新型可调机械手的一种优选方案，其中：所述第一爪的外侧还固定有第一外伸杆，所述第一外伸杆通过第一拉伸件与所述第一连接柱连接；所述第二爪的外侧还固定有第二外伸杆，所述第二外伸杆通过第二拉伸件与所述第二连接柱连接。
作为本发明所述新型可调机械手的一种优选方案，其中：所述抓持手还包括牵引件，所述牵引件包括套于所述交叉点处的线圈以及固定于所述线圈尾部的牵引线。
本发明的有益效果：本发明通过通过对第一驱动单元、第二驱动单元或第三驱动单元的控制能够间接控制抓持单元的空间位置及运动行程，用以按固定程序抓取、搬运物件，因此能够代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为新型可调机械手的整体结构及其局部结构详图。
图2为新型可调机械手的横扫行程示意图。
图3为新型可调机械手的爆炸图。
图4为新型可调机械手的俯视图、剖面图及其局部结构详图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
参照图1～4，为本发明的一个实施例，该实施例提供了一种新型可调机械手，其包括第一驱动单元100、第二驱动单元200、第三驱动单元300和抓持单元400，通过对第一驱动单元100、第二驱动单元200或第三驱动单元300的控制能够间接控制抓持单元400的空间位置及运动行程。
其中，第一驱动单元100包括纵向的第一转轴101以及固定于第一转轴101外端的第一锥齿轮102。本发明设定：本发明中的“外端”指对应于抓持单元400的一端，而另一端即为“内端”。
第二驱动单元200包括套于第一转轴101外围且形成一体的第一套管201和第二锥齿轮202，第二锥齿轮202固定于第一套管201的外端。具体的，第二驱动单元200的内部具有配合于第一转轴101横截面外径的第一通道203，第一转轴101穿过第一通道203并能够在第一通道203内发生相对转动。
第三驱动单元300包括套于第一套管201外围的第二套管301以及设置于第二套管301外端且互相正对的第一安装架302和第二安装架303。其中，第二套管301的内部具有配合于第一套管201横截面外径的第二通道301a，第一套管201穿过第二通道301a并能够在第二通道301a内发生相对转动。第一安装架302和第二安装架303为对称设置的折板结构，两者的其中一端均与第一套管201固定，另一端经各自的弯折后互相平行。
第一安装架302和第二安装架303上分别连接有互相正对的第三锥齿轮304和第四锥齿轮305。第三锥齿轮304安装在第一安装架302上，并能够发生转动；第四锥齿轮305安装在第二安装架303上，并能够发生转动。
第三锥齿轮304与第一锥齿轮102互相啮合，形成传动；第四锥齿轮305与第二锥齿轮202互相啮合，形成传动。此外，第四锥齿轮305的外边缘还固定有支杆306，支杆306的末端固定有套管状的空心滑套307。
在本发明中，抓持单元400包括穿插在滑套307内的第二转轴401、固定于第二转轴401一端的第五锥齿轮402以及固定于第二转轴401另一端的抓持手403。第二转轴401能够在滑套307内发生相对的转动；第五锥齿轮402与第三锥齿轮304互相啮合，形成传动；抓持手403为末端机构，能够抓取物件。
需要注意的是：本发明中的第一锥齿轮102、第三锥齿轮304和第五锥齿轮402规格相同；第二锥齿轮202与第四锥齿轮305规格相同。
进一步的，为防止第一转轴101在第一套管201内发生相对的滑动、防止第一套管201在第二套管301内发生相对的滑动，本发明还包括如下技术方案：
第一转轴101的外侧壁上具有横向的第一限位环，第一限位环为一圈环形的外凸结构，而第一套管201的内侧壁具有配合于第一限位环的第一环形凹槽。第一限位环嵌入第一环形凹槽内，使得第一转轴101在第一套管201内只能发生周向转动，而不能发生纵向滑动。
同时，第一套管201的外侧壁上具有横向的第二限位环，与第一限位环相同，第二限位环也为一圈环形的外凸结构，而第二套管301的内侧壁具有配合于第二限位环的第二环形凹槽。第二限位环嵌入第二环形凹槽内，使得第一套管201在第二套管301内只能发生周向转动，而不能发生纵向滑动。当然，第三驱动单元300本身也能够发生相对于第一套管201的转动。
进一步的，第二转轴401的外侧壁上具有横向的第三限位环，而滑套307的内侧壁具有配合于第三限位环的第三环形凹槽。第三限位环嵌入第三环形凹槽内，使得第二转轴401在滑套307内只能发生周向转动，而不能发生纵向滑动。
综上所述，通过对第一转轴101、第一套管201以及第二套管301中的一个或者多个进行旋转操作即可间接控制抓持单元400及其末端抓持手403的空间位置。例如，通过如下操作进行抓持手403行程控制的实施方式：
一、仅旋转第一转轴101。第一转轴101即可带动第一锥齿轮102转动，由于第一锥齿轮102与第三锥齿轮304啮合、第三锥齿轮304与第五锥齿轮402啮合，因此能够通过传动，将扭矩传递至第二转轴401，使得抓持手403发生周向旋转；
二、仅旋转第一套管201。第一套管201即可带动第二锥齿轮202转动，由于第二锥齿轮202与第四锥齿轮305啮合，因此第四锥齿轮305与支杆306能够一同带动抓持单元400整体发生横扫运动；同时由于此时的第三锥齿轮304固定不动，因此第三锥齿轮304能够对第五锥齿轮402产生导向作用，使其在进行横扫运动的同时也发生周向旋转；
三、仅旋转第二套管301。由于此时第一锥齿轮102与第二锥齿轮202固定不动，因此与之分别啮合的第三锥齿轮304和第四锥齿轮305能够随着第一安装架302和第二安装架303一同发生相对旋转；如此，第二安装架303与第四锥齿轮305的运动合成能够导致抓持单元400整体发生空间倾斜运动，同时，第三锥齿轮304能够驱动第五锥齿轮402发生周向旋转；
四、同时旋转第一转轴101和第一套管201，且转向相反。第一套管201的转动能够带动抓持单元400整体发生横扫运动；由于第一转轴101相对于第一套管201反向旋转，且第一锥齿轮102、第三锥齿轮304和第五锥齿轮402规格相同，因此第一锥齿轮102的反向旋转能够“抵消”第三锥齿轮304原本应有的导向作用，使得第五锥齿轮402在随着抓持单元400整体进行横扫时不能发生自身旋转，因此，此时的抓持单元400整体进能够发生横扫运动。
由于第一转轴101、第一套管201以及第二套管301的组合操作方式较多，搭配随意，本领域技术人员可以按照上述确定的传动逻辑进行合理判断以得到其他组合方式的运动行程，此处不一一列具赘述。
基于上述，本发明所述的新型可调机械手能够应用于各个领域的各个生产加工车间，其能够将一个物件由一处地点搬运至另一处地点，且搬运的行程可以根据实际需要进行选择控制。进一步的，本发明中“第一转轴101、第一套管201以及第二套管301”的旋转控制可以通过齿条驱动：第一转轴101、第一套管201以及第二套管301的内端分别设置有一圈横向的齿轮，三个齿轮分别对应有一个与之啮合的横向齿条，通过直线驱动机构(如气缸、电动推杆等)能够驱动对应的齿条使得对应的齿轮进行旋转，进而实现对第一转轴101、第一套管201以及第二套管301的旋转控制。此外，其他能够驱动第一转轴101、第一套管201以及第二套管301旋转的方式也在本发明的保护范围之内，此次不赘述。
进一步的，第二转轴401的外端对称设置有结构相同的第一连接柱401a和第二连接柱401b，两者均为外凸的柱状结构，且共同形成“V”字形。
同时，抓持手403包括对称设置的第一夹持部403a和第二夹持部403b，两者的结构形式相同。第一夹持部403a通过其上的第一铰接点J-1与第一连接柱401a铰接，第二夹持部403b通过其上的第二铰接点J-2与第二连接柱401b铰接。
具体的，第一夹持部403a被第一铰接点J-1区分为第一爪403a-1和第一尾部403a-2，两者之间的夹角为锐角，第一尾部403a-2内具有嵌槽403a-3。第二夹持部403b被第一铰接点J-1区分为第二爪403b-1和第二尾部403b-2，两者之间的夹角为锐角。第二尾部403b-2穿过嵌槽403a-3，并与第一尾部403a-2共同形成可以活动的交叉结构，交汇点处定义为交叉点X。
进一步的，第一爪403a-1的外侧还固定有第一外伸杆403a-4，第一外伸杆403a-4通过第一拉伸件403c与第一连接柱401a连接；第二爪403b-1的外侧还固定有第二外伸杆403b-3，第二外伸杆403b-3通过第二拉伸件403d与第二连接柱401b连接。第一拉伸件403c与第二外伸杆403b-3均采用拉伸弹簧。
进一步的，抓持手403还包括牵引件403e，牵引件403e包括套于交叉点X处的线圈403e-1以及固定于线圈403e-1尾部的牵引线403e-2。因此，若使用外力拉动牵引线403e-2，则线圈403e-1能够拉动交叉点X使其发生活动，同时，第一爪403a-1与第二爪403b-1具有咬合、夹持的趋势。若松开施加在牵引线403e-2处的外力，则由于第一拉伸件403c与第二外伸杆403b-3的反弹作用，使得第一爪403a-1与第二爪403b-1具有张开趋势。
较佳的，第二转轴401的内部具有埋线通道401c，牵引线403e-2穿过埋线通道401c，有利于拉力的传递和导向。本发明中，施加在牵引线403e-2末端的拉力可以采用直线驱动机构进行控制实现或者采用其他能够产生牵引作用的现有机构实现，此处不赘述。本发明上述的直线驱动机构的运动可以通过计算机控制，通过编程来完成各种预期的作业动作行程，用以按照固定程序抓取、搬运物件。该程序可以根据实际需求进行设置，不在本发明的保护范围之内。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种新型可调机械手，其特征在于：包括，
第一驱动单元(100)，包括第一转轴(101)以及固定于所述第一转轴(101)外端的第一锥齿轮(102)；
第二驱动单元(200)，包括套于所述第一转轴(101)外围且形成一体的第一套管(201)和第二锥齿轮(202)，所述第二锥齿轮(202)固定于所述第一套管(201)的外端；
第三驱动单元(300)，包括套于所述第一套管(201)外围的第二套管(301)以及设置于所述第二套管(301)外端且互相正对的第一安装架(302)和第二安装架(303)，所述第一安装架(302)和第二安装架(303)上分别连接有互相正对的第三锥齿轮(304)和第四锥齿轮(305)，所述第三锥齿轮(304)与所述第一锥齿轮(102)啮合传动，所述第四锥齿轮(305)与所述第二锥齿轮(202)啮合传动；所述第四锥齿轮(305)的外边缘固定有支杆(306)，所述支杆(306)的末端固定有滑套(307)；以及，
抓持单元(400)，包括穿插在所述滑套(307)内的第二转轴(401)、固定于所述第二转轴(401)一端的第五锥齿轮(402)以及固定于所述第二转轴(401)另一端的抓持手(403)，所述第五锥齿轮(402)与所述第三锥齿轮(304)啮合传动。
2.如权利要求1所述的新型可调机械手，其特征在于：所述第二驱动单元(200)的内部具有配合于所述第一转轴(101)横截面外径的第一通道(203)，所述第一转轴(101)能够在所述第一通道(203)内发生相对转动。
3.如权利要求1所述的新型可调机械手，其特征在于：所述第二套管(301)的内部具有配合于所述第一套管(201)横截面外径的第二通道(301a)，所述第一套管(201)能够在所述第二通道(301a)内发生相对转动。
4.如权利要求1所述的新型可调机械手，其特征在于：所述第一锥齿轮(102)、第三锥齿轮(304)与第五锥齿轮(402)规格相同。
5.如权利要求1所述的新型可调机械手，其特征在于：所述第二锥齿轮(202)与所述第四锥齿轮(305)规格相同。
6.如权利要求1所述的新型可调机械手，其特征在于：所述第一转轴(101)的外侧壁上具有横向的第一限位环，所述第一套管(201)的内侧壁具有配合于所述第一限位环的第一环形凹槽；
所述第一套管(201)的外侧壁上具有横向的第二限位环，所述第二套管(301)的内侧壁具有配合于所述第二限位环的第二环形凹槽。
7.如权利要求1所述的新型可调机械手，其特征在于：所述第二转轴(401)的外端对称设置有第一连接柱(401a)和第二连接柱(401b)；
所述抓持手(403)包括对称设置的第一夹持部(403a)和第二夹持部(403b)，所述第一夹持部(403a)通过第一铰接点(J-1)与所述第一连接柱(401a)进行铰接，所述第二夹持部(403b)通过第二铰接点(J-2)与所述第二连接柱(401b)进行铰接。
8.如权利要求7所述的新型可调机械手，其特征在于：所述第一夹持部(403a)被所述第一铰接点(J-1)区分为第一爪(403a-1)和第一尾部(403a-2)，两者之间的夹角为锐角，所述第一尾部(403a-2)内具有嵌槽(403a-3)；
所述第二夹持部(403b)被所述第一铰接点(J-1)区分为第二爪(403b-1)和第二尾部(403b-2)，两者之间的夹角为锐角，所述第二尾部(403b-2)穿过所述嵌槽(403a-3)，并与所述第一尾部(403a-2)形成交叉点(X)。
9.如权利要求8所述的新型可调机械手，其特征在于：所述第一爪(403a-1)的外侧还固定有第一外伸杆(403a-4)，所述第一外伸杆(403a-4)通过第一拉伸件(403c)与所述第一连接柱(401a)连接；
所述第二爪(403b-1)的外侧还固定有第二外伸杆(403b-3)，所述第二外伸杆(403b-3)通过第二拉伸件(403d)与所述第二连接柱(401b)连接。
10.如权利要求8所述的新型可调机械手，其特征在于：所述抓持手(403)还包括牵引件(403e)，所述牵引件(403e)包括套于所述交叉点(X)处的线圈(403e-1)以及固定于所述线圈(403e-1)尾部的牵引线(403e-2)。
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| EP0331914A2 (en) * | 1988-03-10 | 1989-09-13 | International Business Machines Corporation | Four degree of freedom gripper |
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| CN108145694A (zh) * | 2017-11-24 | 2018-06-12 | 陈德梅 | 一种物流作业用高效机具结构 |
| CN208557570U (zh) * | 2018-06-04 | 2019-03-01 | 安徽睿科智能制造技术研究院有限公司 | 一种用于智能制造的机械手 |
| CN210210452U (zh) * | 2019-07-05 | 2020-03-31 | 柳州中铭机器人有限公司 | 一种新型可调机械手 |
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2019
- 2019-07-05 CN CN201910605709.7A patent/CN110216714B/zh active Active
Patent Citations (6)
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