CN110509303A - 一种含有丝杠螺母副的电动夹爪机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含有丝杠螺母副的电动夹爪机构，包括设置有夹持装置的箱体，夹持装置包括左丝杠传动轴、右丝杠传动轴和中间联轴器，左右丝杠传动轴通过中间联轴器连接，左丝杠传动轴和右丝杠传动轴上分别可活动的套设有左丝杠滑块和右丝杠滑块，左丝杠滑块和右丝杠滑块上分别设置有左半夹爪和右半夹爪，通过将左丝杠传动轴和右丝杠传动轴旋向相反设置，使左半夹爪和右半夹爪的运动方向相反，从而实现对物体抓取，摒弃了传统的齿轮系结构，大大的减小了设备的体积，降低了设备的加工要求，同时结构简单，减小了设备的成本，同时便于拆卸维修。

Description

一种含有丝杠螺母副的电动夹爪机构

技术领域

本发明涉及小型自动化设备技术领域领域，具体为一种含有丝杠螺母副的电动夹爪机构。

背景技术

小型自动化设备在医疗、办公、智能家居等领域应用逐渐广泛，此类设备中完成自动化抓取物体的功能需求较多，因此一种体积小、易于控制、精度良好的夹爪需求越来越大。

小型自动化设备常用于非工业生产场合，体积方面要求较高，满足功能要求的情况下越小越好，因此常采用电机驱动夹爪，电机驱动相比液压和气动更节省体积空间。但目前常见的电动夹爪由齿轮系带动夹爪张合运动，且多数含有行星齿轮减速器，架构复杂，导致成本极高，同时齿轮系的电动夹爪体积较大，不易拆卸，导致维修难度大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种含有丝杠螺母副的电动夹爪机构，包括设置有夹持装置的箱体，夹持装置包括左丝杠传动轴、右丝杠传动轴和中间联轴器，左右丝杠传动轴通过中间联轴器连接，左丝杠传动轴和右丝杠传动轴上通过螺纹分别连接有左丝杠滑块和右丝杠滑块，左丝杠滑块和右丝杠滑块上分别设置有左半夹爪和右半夹爪，通过将左丝杠传动轴和右丝杠传动轴旋向相反设置，使左半夹爪和右半夹爪的运动方向相反，从而实现对物体抓取，摒弃了传统的齿轮系结构，大大的减小了设备的体积，降低了设备的加工要求，同时结构简单紧凑，减小了设备的成本，同时便于拆卸维修。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种含有丝杠螺母副的电动夹爪机构，包括设置有夹持装置的箱体，所述夹持装置包括左丝杠传动轴、右丝杠传动轴和中间联轴器，所述中间联轴器的两端分别与所述左丝杠传动轴和所述右丝杠传动轴的一端传动连接，所述左丝杠传动轴和所述右丝杠传动轴旋向相反设置，所述左丝杠传动轴可活动的套设有左丝杠滑块，所述右丝杠传动轴上可活动的套设有右丝杠滑块；

所述夹持装置还包括左半夹爪和右半夹爪，所述左半夹爪通过左夹爪连接块与所述左丝杠滑块连接，所述右半夹爪通过右夹爪连接块与所述右丝杠滑块连接。

进一步地，所述箱体内还设置有限位装置，所述限位装置位于所述夹持装置的上方。

进一步地，所述限位装置包括直线导轨、左直线导轨滑块和右直线导轨滑块，所述直线导轨的两端分别固定在所述箱体的两侧，所述直线导轨靠近所述夹持装置的一侧开设有滑槽，所述左直线导轨滑块和所述右直线导轨滑块均可滑动的设置在所述滑槽上，所述左直线导轨滑块通过螺栓与所述左丝杠滑块连接，所述右直线导轨滑块通过螺栓与所述右丝杠滑块连接。

进一步地，所述直线导轨与所述左丝杠传动轴平行设置。限位装置保证了左右半夹爪完成直线平动。

进一步地，所述左丝杠传动轴远离所述中间联轴器的一端穿设在所述箱体的左侧，并设置有轴承机构，所述右丝杠传动轴远离所述中间联轴器的一端穿设在所述箱体的右侧，并连接有驱动装置。

进一步地，所述轴承机构包括轴承和轴承座，所述轴承座固定在所述箱体的左侧上，所述轴承座内固定有所述轴承，所述左丝杠传动轴固定穿设在所述轴承的内圈。

进一步地，所述驱动装置包括电机和电机安装座，所述电机安装座固定在所述箱体的右侧，所述电机安装座内固定有所述电机，所述电机的输出轴通过电机联轴器与所述右丝杠传动轴相连接。

进一步地，还包括控制器、两个压力传感器和两个距离传感器，两个所述距离传感器分别设置在所述箱体的两侧，所述左半夹爪和所述右半夹爪夹持物体的一面均设置有所述压力传感器，所述压力传感器、距离传感器和电机均与所述控制器电连。

进一步地，所述左半夹爪和所述右半夹爪夹持物体的一面均设置为半圆弧面。

本发明的有益效果是：

一种含有丝杠螺母副的电动夹爪机构，包括设置有夹持装置的箱体，夹持装置包括左丝杠传动轴、右丝杠传动轴和中间联轴器，左右丝杠传动轴通过中间联轴器连接，左丝杠传动轴和右丝杠传动轴上通过螺纹分别连接有左丝杠滑块和右丝杠滑块，左丝杠滑块和右丝杠滑块上分别设置有左半夹爪和右半夹爪，通过将左丝杠传动轴和右丝杠传动轴旋向相反设置，使左半夹爪和右半夹爪的运动方向相反，从而实现对物体抓取，摒弃了传统的齿轮系结构，大大的减小了设备的体积，降低了设备的加工要求，同时结构简单，减小了设备的成本，同时便于拆卸维修。

箱体内还设置有限位装置，限位装置包括直线导轨、左直线导轨滑块和右直线导轨滑块，左直线导轨滑块和右直线导轨滑块均与直线导轨滑动连接，左直线导轨滑块和右直线导轨滑块分别与左丝杠滑块和右丝杠滑块固定，将限位装置中的直线导轨与左丝杠传动轴在同一平面内平行设置，实现对夹持装置的限位，保证了夹持装置只能沿着直线导轨的长度方向做直线平动，使夹持装置的传动更加平稳。

附图说明

图1为本发明一种含有丝杠螺母副的电动夹爪机构整体结构示意图；

图2为一种含有丝杠螺母副的电动夹爪机构的俯视图；

图3为一种含有丝杠螺母副的电动夹爪机构中间传动部件结构图；

图4为一种含有丝杠螺母副的电动夹爪机构中限位装置的结构示意图；

图中，1-电机，2-箱体，3-电机联轴器，4-右夹爪连接块，5-右半夹爪，6-左半夹爪，7-左夹爪连接块， 9-轴承座，10-轴承，11-左丝杠传动轴，12-左丝杠滑块，13-左直线导轨滑块，14-中间联轴器，15-直线导轨，16-右直线导轨滑块，17-右丝杠滑块，18-右丝杠传动轴，19-限位装置，20-滑槽，21-电机安装座。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

小型自动化设备常用于非工业生产场合，体积方面要求较高，满足功能要求的情况下越小越好，因此常采用电机驱动夹爪，电机驱动相比液压和气动更节省体积空间，但是现有技术中都是采用齿轮系带动夹爪的张合运动，导致设备体积较大，结构复杂，造成了成本的升高，同时齿轮系不易拆卸，需逐步对齿轮轴进行拆卸，导致维修难度极大。为了解决上述问题，因此本发明设计了如下结构：

如图1和图2所示，一种含有丝杠螺母副的电动夹爪机构，包括设置有夹持装置的箱体2，夹持装置包括左丝杠传动轴11、右丝杠传动轴18和中间联轴器14，中间联轴器14的两端分别与左丝杠传动轴11和右丝杠传动轴18的一端传动连接，左丝杠传动轴11和右丝杠传动轴18旋向相反设置，左丝杠传动轴11上通过螺纹连接有左丝杠滑块12，右丝杠传动轴18上通过螺纹连接有右丝杠滑块17。

夹持装置还包括左半夹爪6和右半夹爪5，左半夹爪6通过左夹爪连接块7与左丝杠滑块12连接，右半夹爪5通过右夹爪连接块4与右丝杠滑块17连接；将丝杠传动轴11和右丝杠传动轴18旋向相反设置，使左半夹爪6和右半夹爪5的运动方向相反，实现了对物体的抓取。

通过丝杠螺母副实现对物体的抓取，摒弃了传统的齿轮系结构，大大的减小了设备的体积，同时结构简单，减小了设备的成本，同时便于拆卸维修。

采用丝杠螺母副虽然结构简单，易控制，但左丝杠传动轴11和右丝杠传动轴18在运转的过程中易产生振动，从而影响夹持装置的传动精度，导致夹持装置传动不稳定，振动较大，同时，还需要对左丝杠滑块12和右丝杠滑块17进行旋转限位，使左半夹爪6和右半夹爪5只能直线平动，为了克服这一问题，本发明还设置了限位装置，限位装置的具体设计如下：

箱体2内还设置有限位装置19，限位装置19位于夹持装置的上方，限位装置19包括直线导轨15、左直线导轨滑块13和右直线导轨滑块16，直线导轨15的两端分别固定在箱体2的两侧，直线导轨15靠近夹持装置的一侧开设有滑槽20，左直线导轨滑块13和右直线导轨滑块16均可滑动的设置在滑槽20上，左直线导轨滑块13通过螺栓与左丝杠滑块12连接，右直线导轨滑块16通过螺栓与右丝杠滑块17连接，直线导轨15与左丝杠传动轴11平行设置；

将限位装置19中的直线导轨15与左丝杠传动轴11在同一平面内平行设置，实现对夹持装置的限位，保证了夹持装置只能沿着直线导轨15的长度方向做直线平动，同时，较小了装置产生的振动，使夹持装置的传动更加平稳，传动精度更高，具有良好的自锁功能；在具体实施时，如果需要进一步减小装置的体积，可以摒弃限位装置19，,在箱体2的底部设置滑槽，将左夹爪连接块7和右夹爪连接块4可滑动的设置在滑槽内，从而实现对左右夹爪的限位。

左丝杠传动轴11远离中间联轴器14的一端穿设在箱体2的左侧，并设置有轴承机构，右丝杠传动轴18远离中间联轴器14的一端穿设在箱体2的右侧，并连接有驱动装置；

轴承机构包括轴承10和轴承座9，轴承座9固定在箱体2的左侧上，轴承座9内固定有轴承10，左丝杠传动轴11固定穿设在轴承10的内圈，驱动装置包括电机1和电机安装座21，电机安装座21固定在箱体2的右侧，电机安装座21内固定有电机1，电机1的输出轴通过电机联轴器3与右丝杠传动轴18相连接。

现有技术在对物体进行抓取都是靠人工观察，感觉已经抓取成功后关闭电机，这样的方式导致抓取物体的精度极差，容易造成抓取不稳，或者用力过猛从而损坏物体，针对这类问题，本发明还设计了如下结构：

还包括控制器、两个压力传感器和两个距离传感器，两个距离传感器分别设置在箱体2的两侧，左半夹爪6和右半夹爪5夹持物体的一面均设置有压力传感器，压力传感器、距离传感器和电机1均与控制器电连；

通过距离传感器对左半夹爪6和右半夹爪5的运动距离进行限位，通过压力传感器感知抓取物体的状态，避免用力过渡，从而对物体造成损坏，同时也避免了对物体抓取不稳，导致物体掉落的情况。具体实施过程为：设置好距离传感器和压力传感器的预定值，当左半夹爪6和右半夹爪5运动到预定值，距离传感器将信号反馈给控制器，控制器使电机1反转，实现对物体的抓取，当物体与左半夹爪6和右半夹爪5的压力达到压力传感器的预定值时，控制器控制电机1停止工作。实现了对物体的智能抓取，提高了物体的抓取精度。在具体运用时，可根据物体的大小和种类灵活设置压力传感器和距离传感器的预定值，物体较大时可增大距离传感器的预定值，反之则减小距离传感器的预定值，减少了夹持装置的运动工时，物体刚性较高时或者较重时可增大压力传感器的预定值，反之减小压力传感器的预定值，在保证不对物体造成损坏的同时使夹持装置对物体的抓取更加稳定。

左半夹爪6和右半夹爪5夹持物体的一面均设置为半圆弧面。增大了左半夹爪6和右半夹爪5与物体的接触面积，进一步的保证了对物体的稳定抓取，同时，两个半圆弧面相配合，也保证了对柱状物体的稳定抓取。具体实施时，可根据需抓取物体的形状具体设计左半夹爪6和右半夹爪5的外形，使左半夹爪6和右半夹爪5夹持物体的一面与物体的形状相配合，增大夹爪抓取物体的稳定性。如抓取物体的类型较多，可设计多组夹爪实现更换以适应工况需求。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种含有丝杠螺母副的电动夹爪机构，包括设置有夹持装置的箱体（2），其特征在于，所述夹持装置包括左丝杠传动轴（11）、右丝杠传动轴（18）和中间联轴器（14），所述中间联轴器（14）的两端分别与所述左丝杠传动轴（11）和所述右丝杠传动轴（18）的一端传动连接，所述左丝杠传动轴（11）和所述右丝杠传动轴（18）旋向相反设置，所述左丝杠传动轴（11）上通过螺纹连接有左丝杠滑块（12），所述右丝杠传动轴（18）上通过螺纹连接有右丝杠滑块（17）；

所述夹持装置还包括左半夹爪（6）和右半夹爪（5），所述左半夹爪（6）通过左夹爪连接块（7）与所述左丝杠滑块（12）连接，所述右半夹爪（5）通过右夹爪连接块（4）与所述右丝杠滑块（17）连接。

2.根据权利要求1所述的一种含有丝杠螺母副的电动夹爪机构，其特征在于，所述箱体（2）内还设置有限位装置（19），所述限位装置（19）位于所述夹持装置的上方。

3.根据权利要求2所述的一种含有丝杠螺母副的电动夹爪机构，其特征在于，所述限位装置（19）包括直线导轨（15）、左直线导轨滑块（13）和右直线导轨滑块（16），所述直线导轨（15）的两端分别固定在所述箱体（2）的两侧，所述直线导轨（15）靠近所述夹持装置的一侧开设有滑槽（20），所述左直线导轨滑块（13）和所述右直线导轨滑块（16）均可滑动的设置在所述滑槽（20）上，所述左直线导轨滑块（13）通过螺栓与所述左丝杠滑块（12）连接，所述右直线导轨滑块（16）通过螺栓与所述右丝杠滑块（17）连接。

4.根据权利要求3所述的一种含有丝杠螺母副的电动夹爪机构，其特征在于，所述直线导轨（15）与所述左丝杠传动轴（11）在同一平面内平行设置。

5.根据权利要求2所述的一种含有丝杠螺母副的电动夹爪机构，其特征在于，所述左丝杠传动轴（11）远离所述中间联轴器（14）的一端穿设在所述箱体（2）的左侧，并设置有轴承机构，所述右丝杠传动轴（18）远离所述中间联轴器（14）的一端穿设在所述箱体（2）的右侧，并连接有驱动装置。

6.根据权利要求5所述的一种含有丝杠螺母副的电动夹爪机构，其特征在于，所述轴承机构包括轴承（10）和轴承座（9），所述轴承座（9）固定在所述箱体（2）的左侧上，所述轴承座（9）内固定有所述轴承（10），所述左丝杠传动轴（11）固定穿设在所述轴承（10）的内圈。

7.根据权利要求5所述的一种含有丝杠螺母副的电动夹爪机构，其特征在于，所述驱动装置包括电机（1）和电机安装座（21），所述电机安装座（21）固定在所述箱体（2）的右侧，所述电机安装座（21）内固定有所述电机（1），所述电机（1）的输出轴通过电机联轴器（3）与所述右丝杠传动轴（18）相连接。

8.根据权利要求7所述的一种含有丝杠螺母副的电动夹爪机构，其特征在于，还包括控制器、两个压力传感器和两个距离传感器，两个所述距离传感器分别设置在所述箱体（2）的两侧，所述左半夹爪（6）和所述右半夹爪（5）夹持物体的一面均设置有所述压力传感器，所述压力传感器、距离传感器和电机（1）均与所述控制器电连。

9.根据权利要求1所述的一种含有丝杠螺母副的电动夹爪机构，其特征在于，所述左半夹爪（6）和所述右半夹爪（5）夹持物体的一面均设置为半圆弧面。