CN110733052A - 机器人夹具及机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种机器人夹具机及机器人。机器人夹具包括：主体；夹块，多块夹块均匀布置在主体的外周，多块夹块具有朝向主体的内部收缩的夹持状态和朝向主体的外周扩张的释放状态；手指组件，手指组件包括手指、连接轴以及弹性元件，连接轴安装在夹块的端部，手指可转动地套设在连接轴上，弹性元件连接在夹块和手指之间以使手指朝向主体的内部收缩。本发明的机器人夹具在夹取工件时，通过手指与工件接触，在夹持过程中，手指会托住工件底部，工件和手指不会产生相对滑动，避免工件或夹块磨损，同时手指也能防止工件脱落，安全可靠。

Description

机器人夹具及机器人

技术领域

本发明涉及自动化设备技术领域，具体而言，涉及一种机器人夹具机及机器人。

背景技术

随着自动化技术的快速发展，气动夹爪已经渗透进各行各业，其主要作用是代替人工的抓取工作，可有效地提高生产效率及工作的安全性。在精密加工领域，越来越多的人工操作被替代为自动化操作，以达到更高的精度要求和生产效率，工件在不同工位间的转换，经常需要用到气动夹爪来实现。

在实际生产中，需要根据被夹取物的大小形状，设计合适的末端夹具，这关系着夹取工件时的状态是否平稳，以及所需夹紧力的大小。通常情况下气动夹爪依靠夹块和工件之间的摩擦力夹持工件，工件的质量越大，需要的夹持力越大。夹持力过大，夹取过程中容易损坏工件，使工件表面磨损，甚至变形或断裂。在一些精密加工场合，工件的外表面要求很高，一旦稍有磨损，就会导致工件成为不合格产品，影响企业的生产效益。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种机器人夹具机及机器人，以解决现有技术中的机器人夹具容易磨损工件的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种机器人夹具，包括：主体；夹块，多块所述夹块均匀布置在所述主体的外周，多块所述夹块具有朝向所述主体的内部收缩的夹持状态和朝向所述主体的外周扩张的释放状态；手指组件，所述手指组件包括手指、连接轴以及弹性元件，所述连接轴安装在所述夹块的端部，所述手指可转动地套设在所述连接轴上，所述弹性元件连接在所述夹块和所述手指之间以使所述手指朝向所述主体的内部收缩。

进一步地，所述夹块包括：连接段，所述连接段连接在所述主体上；安装段，所述安装段与所述连接段垂直连接，所述安装段远离所述连接段的一端设置有安装凹槽，所述连接轴穿设在所述安装凹槽内，所述手指安装在所述安装凹槽内并套设在所述连接轴上，且所述手指的端部具有伸出于所述安装凹槽并朝向所述主体内部凸出的凸出部。

进一步地，所述手指组件还包括轴套，所述轴套套设在所述连接轴上，所述手指套设在所述轴套上。

进一步地，所述轴套为铜套。

进一步地，所述夹块上设置有限位销，所述连接轴的第一端凸出于所述夹块；所述弹性元件为扭簧，所述扭簧套设在所述连接轴上，所述扭簧的第一端固定在所述限位销上，所述扭簧的第二端固定在所述凸出部上。

进一步地，所述主体为气动夹爪。

进一步地，所述夹块为三块，三块所述夹块沿所述主体的外周均匀布置。

进一步地，所述夹块为一体成型结构。

根据本发明的另一方面，提供了一种机器人，包括夹具，所述夹具为上述的机器人夹具。

应用本发明的技术方案，夹取工件时，机器人末端向下移动至预设位置，主体带动多块夹块向内收缩而处于夹持状态，手指的上端首先碰到工件，并绕着连接轴转动，直到夹块碰到工件壁，手指的下端也同时碰到工件的下底面。机器人带动机器人夹具上移，托起工件。工件被夹取时，主要依靠手指对它的支撑力，而不是靠主体带动夹块提供的夹持力，夹持力仅需要保证工件在运动时不飞出，减小了机器人夹具的夹持力需求。

可见，本发明的机器人夹具在夹取工件时，通过手指托起工件，工件的重力由连接轴等承受。机器人夹具的夹紧力只需克服机器臂运行时的加速度力，避免机械臂加减速时工件飞出，因此可以选择小夹紧力的机器人夹具，节约使用成本。

此外，机器人夹具在夹取工件时，通过手指与工件接触，在夹持过程中，手指会托住工件底部，工件和手指不会产生相对滑动，避免工件或夹块磨损，同时手指也能防止工件脱落，安全可靠。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示意性示出了本发明的机器人的立体图；

图2示意性示出了本发明的机器人夹具的立体图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、主体；20、夹块；21、连接段；22、安装段；221、安装凹槽；222、限位销；30、手指组件；31、手指；311、凸出部；32、连接轴；33、弹性元件；40、主机；50、连接板。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

参见图1至图2所示，根据本发明的实施例，提供了一种机器人，该机器人包括夹具，然而，正如背景技术中记载的那样，现有的机器人夹具容易磨损工件，容易降低企业的生产效率，因此，本实施例中的对机器人夹具进行了改进。

具体来说，本实施例中的机器人夹具包括主体10、夹块20以及手指组件30。

其中，多块夹块20均匀布置在主体10的外周，实际工作时，多块夹块20具有朝向主体10的内部收缩的夹持状态和朝向主体10的外周扩张的释放状态，便于对工件进行夹持和释放；手指组件30包括手指31、连接轴32以及弹性元件33，连接轴32安装在夹块20的端部，手指31可转动地套设在连接轴32上，便于对工件进行托举和夹持，弹性元件33连接在夹块20和手指31之间以使手指31朝向主体10的内部收缩，便于使手指31复位。

参见图1所示，实际安装时，两组机器人夹具由连接板50固定安装在主机40的机器臂末端。在实际运行时，一组机器人夹具一个未加工的工件，另一组机器人夹具为空载。当工位上需要更换工件时，空载的机器人夹具将加工好的工件夹起，机器人末端旋转，带有未加工工件的机器人夹具对准加工工位，将未加工工件放入加工，实现机械臂自动更换工件的目的。

结合图1和图2所示，夹取工件时，机器人末端向下移动至预设位置，主体10带动多块夹块20向内收缩而处于夹持状态，手指31的上端首先碰到工件，并绕着连接轴32转动，直到夹块20碰到工件壁，手指31的下端也同时碰到工件的下底面。机器人带动机器人夹具上移，托起工件。工件被夹取时，主要依靠手指31对它的支撑力，而不是靠主体10带动夹块20提供的夹持力，夹持力仅需要保证工件在运动时不飞出，减小了机器人夹具的夹持力需求。

可见，本发明的机器人夹具在夹取工件时，通过手指31托起工件，工件的重力由连接轴32等承受。机器人夹具的夹紧力只需克服机器臂运行时的加速度力，避免机械臂加减速时工件飞出，因此可以选择小夹紧力的机器人夹具，节约使用成本。

此外，机器人夹具在夹取工件时，通过手指31与工件接触，在夹持过程中，手指31会托住工件底部，工件和手指31不会产生相对滑动，避免工件或夹块磨损，同时手指31也能防止工件脱落，安全可靠。

再次参见图2所示，本实施例中的夹块20包括连接段21和安装段22。

其中，连接段21连接在主体10上；安装段22与连接段21垂直连接，安装段22远离连接段21的一端设置有安装凹槽221，实际安装时，使连接轴32穿设在安装凹槽221内，手指31安装在安装凹槽221内并套设在连接轴32上，且手指31的端部具有伸出于安装凹槽221并朝向主体10内部凸出的凸出部311，便于夹持和托举工件。

当然，在本发明的其他实施例中，连接段21还可以倾斜于安装段22设置，只要是便于夹持和抓取工件的其他变形方式，均在本发明的保护范围之内。

本实施例中的手指组件30还包括轴套（图中未示出），轴套套设在连接轴32上，手指31套设在轴套上，以减少连接轴32和手指31之间的摩擦，提高本实施例中的机器人夹具的使用寿命。优选地，本实施例中的轴套为铜套，结构简单，成本低廉。

为了便于对弹性元件33进行安装，本实施例中的夹块20上设置有限位销222，对应地，安装时，使得连接轴32的第一端凸出于夹块20；优选地，本实施例中将弹性元件33设置为扭簧，安装时，使得扭簧套设在连接轴32上，并同时使得扭簧的第一端固定在限位销222上，第二端固定在手指31的凸出部311上，便于使得手指31将工件释放之后复位。

本实施例中的扭簧夹在限位销222和手指31的凸出部311之间，扭簧推动手指31转动到接触限位销222的位置。当机器人夹具松开工件时，扭簧能使手指转动恢复原状，避免因手指31和工件干涉发生的安全事故。可见，本发明的手指31能够自动复位，扭簧始终能保证手指31的位置。

优选地，本实施例中的主体10为气动夹爪，便于带动夹块20在夹持状态和释放状态之间切换。

进一步地，本实施例中的夹块20为三块，三块夹块20沿主体10的外周均匀布置，便于对工件进行夹持。

当然，在本发明的其他实施例中，还可以将夹块20设置为四块或者四块以上，只要是在本发明的构思下的其他变形方式，均在本发明的保护范围之内。

优选地，本实施例中的夹块20为一体成型结构，能够有效减小定心误差。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

1、减少气动夹爪的夹持力需求，减少工件表面磨损。依靠可以转动的手指，用托举工件的方式代替夹持工件的方式。夹持工件的方式主要依靠工件和夹块之间的摩擦力，这需要气动夹爪有足够的夹紧力。而托举工件的方式依靠手指对工件的支撑力，气动夹爪的夹紧力仅需要保证工件不飞出，减小了所需要的夹持力。因此，能够选择小型号的气动夹爪，避免大夹持力对工件表面的损伤，也节约了生产成本。

2、手指能够自动复位，扭簧始终能保证手指的位置。扭簧夹在限位销和手指凸起部分之间，扭簧推动手指转动到接触限位销的位置。当夹爪装置松开工件时，扭簧能使手指转动恢复原状，避免因手指和工件干涉发生的安全事故。

3、工件和夹爪手指没有相对滑动。夹持工件时，手指转动，并托住工件底部。在运行过程中，工件不会产生上下滑动，避免工件或手指磨损。手指也能防止工件意外脱落。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位（旋转90度或处于其他方位），并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种机器人夹具，其特征在于，包括：

主体（10）；

夹块（20），多块所述夹块（20）均匀布置在所述主体（10）的外周，多块所述夹块（20）具有朝向所述主体（10）的内部收缩的夹持状态和朝向所述主体（10）的外周扩张的释放状态；

手指组件（30），所述手指组件（30）包括手指（31）、连接轴（32）以及弹性元件（33），所述连接轴（32）安装在所述夹块（20）的端部，所述手指（31）可转动地套设在所述连接轴（32）上，所述弹性元件（33）连接在所述夹块（20）和所述手指（31）之间以使所述手指（31）朝向所述主体（10）的内部收缩。

2.根据权利要求1所述的机器人夹具，其特征在于，所述夹块（20）包括：

连接段（21），所述连接段（21）连接在所述主体（10）上；

安装段（22），所述安装段（22）与所述连接段（21）垂直连接，所述安装段（22）远离所述连接段（21）的一端设置有安装凹槽（221），所述连接轴（32）穿设在所述安装凹槽（221）内，所述手指（31）安装在所述安装凹槽（221）内并套设在所述连接轴（32）上，且所述手指（31）的端部具有伸出于所述安装凹槽（221）并朝向所述主体（10）内部凸出的凸出部（311）。

3.根据权利要求1所述的机器人夹具，其特征在于，所述手指组件（30）还包括轴套，所述轴套套设在所述连接轴（32）上，所述手指（31）套设在所述轴套上。

4.根据权利要求3所述的机器人夹具，其特征在于，所述轴套为铜套。

5.根据权利要求2所述的机器人夹具，其特征在于，所述夹块（20）上设置有限位销（222），所述连接轴（32）的第一端凸出于所述夹块（20）；

所述弹性元件（33）为扭簧，所述扭簧套设在所述连接轴（32）上，所述扭簧的第一端固定在所述限位销（222）上，所述扭簧的第二端固定在所述凸出部（311）上。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的机器人夹具，其特征在于，所述主体（10）为气动夹爪。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的机器人夹具，其特征在于，所述夹块（20）为三块，三块所述夹块（20）沿所述主体（10）的外周均匀布置。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的机器人夹具，其特征在于，所述夹块（20）为一体成型结构。

9.一种机器人，包括夹具，其特征在于，所述夹具为权利要求1至8中任一项所述的机器人夹具。

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