CN110328681B - 一种工业机器人用夹持装置及夹持方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工业机器人用夹持装置及夹持方法，包括本体，所述本体为圆形块，所述本体下端中间位置同轴设有尖端朝下的引导椎体，所述本体上下端面阵列分布有若干个滑动槽，所述滑动槽中滑动配合有滑动件，所述滑动件上端垂直设有上固定杆，所述上固定杆连接用于带动其沿着滑动槽滑动的驱动组件，所述滑动件下端设有下固定杆，本发明针对现有装置的弊端进行改进，设计了一种可以自动寻找夹持边界的夹持装置，无需对所要夹持的物体进行预先位置设置，从而消除了预定位置部件的设置降低了成本，简化了夹持设备，实用性强。

Description

一种工业机器人用夹持装置及夹持方法

技术领域

本发明涉及工业机器设备技术领域，具体是一种工业机器人用夹持装置及夹持方法。

背景技术

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动，工业机器人在加工过程中需要用到夹持装置，现有的夹持装置不方便调节，如夹持范围和夹持力度不方便调节。

针对上述问题，现有专利公告号为CN209036552U的专利提出一种工业机器人用夹持装置，该装置通过设置的弧形金属条和矩形套，方便调节弧形金属条的伸长长度，方便调节夹持范围，操作简单，配合设置的弧形托块，结合杆式压力变送器和接近传感器，提升装置的自动化程度，方便检查夹持力度，但是该装置在对夹持物体时仍然需要对物体进行预先定位，否则该装置仍然无法对物体进行夹取。

针对现有装置存在的问题，现在提供一种无须对传输的工件进行精确定位，却可以对该工件进行夹持的夹持装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工业机器人用夹持装置及夹持方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种工业机器人用夹持装置，包括本体，所述本体为圆形块，所述本体下端中间位置同轴设有尖端朝下的引导椎体，所述本体上下端面阵列分布有若干个滑动槽，所述滑动槽中滑动配合有滑动件，所述滑动件上端垂直设有上固定杆，所述上固定杆连接用于带动其沿着滑动槽滑动的驱动组件，所述滑动件下端设有下固定杆；

所述下固定杆下端外侧设有朝向本体轴线布置的侧杆，每个侧杆内端都设有滑动孔以及滑动配合在滑动孔中的滑动杆，所述滑动杆和滑动孔之间设有用于限制二者相对转动的限位组件，所述滑动杆端部设有纵向滑动套，所述纵向滑动套与侧杆之间通过水平复位弹簧连接固定，所述纵向滑动套中滑动配合有顶部与引导椎体相抵的夹持杆，所述夹持杆左右两侧设有固定块，所述固定块与纵向滑动套之间通过纵向复位弹簧连接，在纵向复位弹簧的作用下，夹持杆顶部与引导椎体斜面相抵，所述夹持杆下端设有转动腔以及转动配合在其中的滚珠；

所述侧杆内端设有用于紧压夹持杆上端以限定夹持杆沿着纵向滑动套上下滑动的摩擦限位块。

作为本发明进一步的方案：所述摩擦限位块和夹持杆上都设有相对应的防滑凸起。

作为本发明进一步的方案：所述限位组件包括设置在滑动杆外侧的限位凸起和设置在滑动孔内壁的限位凹槽。

作为本发明进一步的方案：所述驱动组件包括设置在本体上端中间位置的驱动电机，所述驱动电机的输出端设有与本体同轴设置的转动盘，所述转动盘上端外侧阵列分布有若干个驱动杆，所述驱动杆上转动连接传动杆的一端，所述传动杆另一端与上固定杆转动连接，所述传动杆两端与上固定杆以及驱动杆之间都通过固定轴承转动连接。

作为本发明进一步的方案：所述滑动件包括与滑动槽滑动配合的连接板以及设置在连接板上端与本体上端面滑动接触的上滑动板，所述连接板下端设有与本体下端面滑动接触的下滑动板。

作为本发明进一步的方案：所述下滑动板和上滑动板两侧都设与本体表面相抵的滚轮。

作为本发明进一步的方案：所述夹持杆上端通过固定轴转动设有与引导椎体相抵的引导轮。

作为本发明进一步的方案：所述夹持杆靠近滚珠的杆身表面设有防滑层，所述防滑层下端与杆身连接处为锥形结构。

一种工业机器人用夹持装置的夹持方法：包括以下步骤：

步骤1：将装置放置在物体上方，然后通过进给机构使得装置向下运动，使得夹持杆下端的滚珠与物体表面相抵，然后持续使得整个装置下移，此时物体会对夹持杆产生一个反作用力，在该力的作用下，夹持杆顶部会沿着引导椎体向四周滑动，此时所有的夹持杆则会沿着引导椎体轴线向四周辐射散开，进而扩大夹持杆的夹持范围，随着整个装置持续下降，直到夹持杆下端会全部移到物体外侧；

步骤2：通过驱动组件带动滑动件向中间聚拢，此时，下固定杆会带动侧杆向中间聚拢，进而通过水平复位弹簧对夹持杆产生一个推力，使得多个夹持杆产生一个将物体包裹的力，直到侧杆上的摩擦限位块紧压夹持杆上端，从而完成对物体的夹持。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明针对现有装置的弊端进行改进，设计了一种可以自动寻找夹持边界的夹持装置，无需对所要夹持的物体进行预先位置设置，从而消除了预定位置部件的设置降低了成本，简化了夹持设备，实用性强。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的结构俯视图。

图3为本发明中滑动件的结构示意图。

图4为本发明所夹持规则物体结构示意图。

图5为本发明所夹持不规则物体的结构示意图

其中：本体1、滑动件2、下固定杆3、侧杆4、压力传感器5、滑动孔6、滑动杆7、水平复位弹簧8、滚珠9、防滑层10、夹持杆11、引导轮12、引导锥体13、转动盘14、上固定杆15、传动杆16、驱动电机17、摩擦限位块18、纵向滑动套113、纵向复位弹簧112、固定块111、滑动槽101、上滑动板21、连接板22、下滑动板23。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1-3，本发明实施例中，一种工业机器人用夹持装置，包括本体1，所述本体1为圆形块，所述本体1下端中间位置同轴设有尖端朝下的引导椎体13，所述本体1上下端面阵列分布有若干个滑动槽101，所述滑动槽101中滑动配合有滑动件2，所述滑动件2上端垂直设有上固定杆15，所述上固定杆15连接用于带动其沿着滑动槽101滑动的驱动组件，所述滑动件2下端设有下固定杆3；

所述下固定杆3下端外侧设有朝向本体轴线布置的侧杆4，每个侧杆4内端都设有滑动孔6以及滑动配合在滑动孔6中的滑动杆7，所述滑动杆7和滑动孔6之间设有用于限制二者相对转动的限位组件，所述滑动杆7端部设有纵向滑动套113，所述纵向滑动套113与侧杆4之间通过水平复位弹簧8连接固定，所述纵向滑动套113中滑动配合有顶部与引导椎体13相抵的夹持杆11，所述夹持杆11左右两侧设有固定块111，所述固定块111与纵向滑动套113之间通过纵向复位弹簧112连接，在纵向复位弹簧112的作用下，夹持杆11顶部与引导椎体13斜面相抵，所述夹持杆11下端设有转动腔以及转动配合在其中的滚珠9；

所述侧杆4内端设有用于紧压夹持杆11上端以限定夹持杆11沿着纵向滑动套113上下滑动的摩擦限位块18，所述摩擦限位块18和夹持杆11上都设有相对应的防滑凸起，当滑动杆7沿着滑动孔6滑动，使得摩擦限位块18与夹持杆11紧压接触，从而产生静摩擦力，这样就限制了夹持杆11纵向自由度。

工作原理：在夹持物体时，通过将装置放置在物体（物体为上端平整外侧规则或不规则的块状结构，如图4和图5所示）上方，然后通过进给机构使得装置向下运动，使得夹持杆11下端的滚珠9与物体表面相抵，然后持续使得整个装置下移，此时物体会对夹持杆11产生一个反作用力，在该力的作用下，夹持杆11顶部会沿着引导椎体13向四周滑动，此时所有的夹持杆11则会沿着引导椎体13轴线向四周辐射散开，进而扩大夹持杆11的夹持范围，随着整个装置持续下降，夹持杆11下端会全部移到物体外侧，然后通过驱动组件带动滑动件2向中间聚拢，此时，下固定杆3会带动侧杆4向中间聚拢，进而通过水平复位弹簧8对夹持杆11产生一个推力，使得多个夹持杆11产生一个将物体包裹的力，直到侧杆4上的摩擦限位块18紧压夹持杆11上端接触；

本申请的这种夹持方式的好处时可以自行找到物体的夹持边界，无需对所要夹持的物体进行预先位置设置，从而消除了预定位置部件的设置降低了成本，简化了夹持设备，实用性强；

值得注意的是，本装置在夹持不规则物体时，由于夹持杆11所夹持的位置不同，所造成的水平复位弹簧8的形变量会不同，只要最大形变量和最小形变量在水平复位弹簧8的形变范围即可。

所述限位组件包括设置在滑动杆7外侧的限位凸起和设置在滑动孔6内壁的限位凹槽，通过限位凹槽和限位凸起的配合使得滑动杆7可以沿着滑动孔6滑动，却无法在滑动孔6内部转动；

所述驱动组件包括设置在本体1上端中间位置的驱动电机17，所述驱动电机17的输出端设有与本体1同轴设置的转动盘14，所述转动盘14上端外侧阵列分布有若干个驱动杆，所述驱动杆上转动连接传动杆16的一端，所述传动杆16另一端与上固定杆15转动连接，所述传动杆16两端与上固定杆15以及驱动杆之间都通过固定轴承转动连接，驱动电机17带动转动盘14转动，转动盘14上的驱动杆通过传动杆16对滑动件2施加一个推力或拉力，进而带动滑动件2沿着本体1上的滑动槽101滑动；

所述滑动件2包括与滑动槽101滑动配合的连接板22以及设置在连接板22上端与本体1上端面滑动接触的上滑动板21，所述连接板22下端设有与本体1下端面滑动接触的下滑动板23，在滑动件2沿着滑动槽101滑动时，连接板22、上滑动板21和下滑动板23都与本体1接触，从而保证了滑动件2滑动的平稳性。

实施例2

为了降低滑动件2与本体1之间的磨损，所述下滑动板23和上滑动板21两侧都设与本体1表面相抵的滚轮，通过滚轮与本体1接触，以将部件之间的滑动摩擦转换成滚动摩擦，极大的降低了部件之间的磨损，也提高了部件的使用寿命。

实施例3

为了降低夹持杆11顶部与引导椎体13之间的摩擦力，所述夹持杆11上端通过固定轴转动设有与引导椎体13相抵的引导轮12，通过引导轮12将夹持杆11顶部与引导椎体13之间的滑动摩擦转换成滚动摩擦，从而降低夹持杆11移动的阻力，有助于提高装置夹持操作的灵敏度。

实施例4

为了提高夹持杆11夹持物体时的摩擦力，所述夹持杆11靠近滚珠9的杆身表面设有防滑层10，所述防滑层10下端与杆身连接处为锥形结构，锥形结构的设置便于物体表面沿着夹持杆11向上滑动，消除了阶梯造成的阻力。

实施例5

所述滑动孔6内部设有用于抵住滑动杆7端部的压力传感器5，压力传感器5通过弹性件与滑动孔6连接，通过压力传感器5可以对夹持杆11夹持物体的力进行初步检测。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种工业机器人用夹持装置，包括本体（1），其特征在于，所述本体（1）为圆形块，所述本体（1）下端中间位置同轴设有尖端朝下的引导椎体（13），所述本体（1）上下端面阵列分布有若干个滑动槽（101），所述滑动槽（101）中滑动配合有滑动件（2），所述滑动件（2）上端垂直设有上固定杆（15），所述上固定杆（15）连接用于带动其沿着滑动槽（101）滑动的驱动组件，所述滑动件（2）下端设有下固定杆（3）；

所述下固定杆（3）下端外侧设有朝向本体轴线布置的侧杆（4），每个侧杆（4）内端都设有滑动孔（6）以及滑动配合在滑动孔（6）中的滑动杆（7），所述滑动杆（7）和滑动孔（6）之间设有用于限制二者相对转动的限位组件；

所述滑动杆（7）端部设有纵向滑动套（113），所述纵向滑动套（113）与侧杆（4）之间通过水平复位弹簧（8）连接固定，所述纵向滑动套（113）中滑动配合有顶部与引导椎体（13）相抵的夹持杆（11），所述夹持杆（11）左右两侧设有固定块（111），所述固定块（111）与纵向滑动套（113）之间通过纵向复位弹簧（112）连接，在纵向复位弹簧（112）的作用下，夹持杆（11）顶部与引导椎体（13）斜面相抵，所述夹持杆（11）下端设有转动腔以及转动配合在其中的滚珠（9）；

所述侧杆（4）内端设有用于紧压夹持杆（11）上端以限定夹持杆（11）沿着纵向滑动套（113）上下滑动的摩擦限位块（18）。

2.根据权利要求1所述的工业机器人用夹持装置，其特征在于，所述摩擦限位块（18）和夹持杆（11）上都设有相对应的防滑凸起。

3.根据权利要求1所述的工业机器人用夹持装置，其特征在于，所述限位组件包括设置在滑动杆（7）外侧的限位凸起和设置在滑动孔（6）内壁的限位凹槽。

4.根据权利要求1所述的工业机器人用夹持装置，其特征在于，所述驱动组件包括设置在本体（1）上端中间位置的驱动电机（17），所述驱动电机（17）的输出端设有与本体（1）同轴设置的转动盘（14），所述转动盘（14）上端外侧阵列分布有若干个驱动杆，所述驱动杆上转动连接传动杆（16）的一端，所述传动杆（16）另一端与上固定杆（15）转动连接，所述传动杆（16）两端与上固定杆（15）以及驱动杆之间都通过固定轴承转动连接。

5.根据权利要求1所述的工业机器人用夹持装置，其特征在于，所述滑动件（2）包括与滑动槽（101）滑动配合的连接板（22）以及设置在连接板（22）上端与本体（1）上端面滑动接触的上滑动板（21），所述连接板（22）下端设有与本体（1）下端面滑动接触的下滑动板（23）。

6.根据权利要求5所述的工业机器人用夹持装置，其特征在于，所述下滑动板（23）和上滑动板（21）两侧都设与本体（1）表面相抵的滚轮。

7.根据权利要求1-6任一所述的工业机器人用夹持装置，其特征在于，所述夹持杆（11）上端通过固定轴转动设有与引导椎体（13）相抵的引导轮（12）。

8.根据权利要求7所述的工业机器人用夹持装置，其特征在于，所述夹持杆（11）靠近滚珠（9）的杆身表面设有防滑层（10），所述防滑层（10）下端与杆身连接处为锥形结构。

9.一种权利要求1-8任一所述的工业机器人用夹持装置的夹持方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将装置放置在物体上方，然后通过进给机构使得装置向下运动，使得夹持杆（11）下端的滚珠（9）与物体表面相抵，然后持续使得整个装置下移，此时物体会对夹持杆（11）产生一个反作用力，在该力的作用下，夹持杆（11）顶部会沿着引导椎体（13）向四周滑动，此时所有的夹持杆（11）则会沿着引导椎体（13）轴线向四周辐射散开，进而扩大夹持杆（11）的夹持范围，随着整个装置持续下降，直到夹持杆（11）下端会全部移到物体外侧；

步骤2：通过驱动组件带动滑动件（2）向中间聚拢，此时，下固定杆（3）会带动侧杆（4）向中间聚拢，进而通过水平复位弹簧（8）对夹持杆（11）产生一个推力，使得多个夹持杆（11）产生一个将物体包裹的力，直到侧杆（4）上的摩擦限位块（18）紧压夹持杆（11）上端，从而完成对物体的夹持。

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