CN110774301A - 一种机器人末端执行器 - Google Patents

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刘宁
姚贵
王周涛
张勇
赵旭
马军
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Abstract

本发明公开了一种机器人末端执行器,包括汽缸、执行器壳体、连接块、曲杆、两个滑动块和两个夹钳;连接块和曲杆设置在执行器壳体内部,两个滑动块滑动设置在执行器壳体前端;气缸内的活塞输出端与连接块连接,连接块以活塞轴线为对称轴的两侧上,分别设置有一个第一凹槽;曲杆的输入端伸入连接块的第一凹槽内部;两个夹钳分别固定在两个滑动块上,当滑动块相向运动时,两个夹钳的夹持面能够接触;活塞在气缸内的往复运动带动连接块同步运动,连接块通过第一凹槽挤压曲柄的输入端,带动曲柄的输入端移动,曲柄的输出端挤压第二凹槽,通过第二凹槽带动滑动块移动,曲杆两端的移动为曲线移动,移动过程中,曲杆两端不会从第一凹槽和第二凹槽内脱出。

Description

一种机器人末端执行器
技术领域
本发明属于锻造机器人领域,涉及一种机器人末端执行器。
背景技术
目前国内大多数金属锻压企业生产过程中仍采用人工操作,随着工业机器人系统集成技术的不断发展和成熟,不少金属锻压企业在机器人自动化方面进行了投入。而在自动化锻造过程中,适用的机器人末端执行器决定了生产过程中的稳定性,夹钳运动的同步性差,传动响应速度慢是困扰末端执行器的两大难题,因此锻造机器人末端执行器的设计也成为了自动化锻造的一个难点。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点,提供一种机器人末端执行器,结构稳定,夹钳运动的同步性好,传动响应速度快。
为达到上述目的,本发明采用以下技术方案予以实现:
一种机器人末端执行器,包括汽缸、执行器壳体、连接块、曲杆、两个滑动块和两个夹钳;
连接块和曲杆设置在执行器壳体内部,两个滑动块滑动设置在执行器壳体前端;
气缸内的活塞输出端与连接块连接,连接块以活塞轴线为对称轴的两侧上,分别设置有一个第一凹槽;曲杆的输入端伸入连接块的第一凹槽内部,曲杆的弯曲部位铰接在执行器壳体内部,两个曲杆的铰接部位位于连接块两侧,曲杆输出端与一个滑动块连接,滑动块底部设置有第二凹槽,曲杆输出端伸入至第二凹槽内部;两个滑动块的滑动轨迹共线,滑动块的滑动方向、曲杆的铰接轴的轴线和连杆的轴线方向三者相互垂直;
两个夹钳分别固定在两个滑动块上,当滑动块相向运动时,两个夹钳的夹持面能够接触;
活塞在气缸内的往复运动带动连接块同步运动,连接块通过第一凹槽挤压曲柄的输入端,带动曲柄的输入端移动,曲柄的输出端挤压第二凹槽,通过第二凹槽带动滑动块移动,曲杆两端的移动为曲线移动,移动过程中,曲杆两端不会从第一凹槽和第二凹槽内脱出。
优选的,气缸内的活塞连接有连杆一端,连杆另一端连通至执行器壳体后端,与连接块连接。
优选的,执行器壳体内设置有两个隔板,曲杆铰接在两个隔板之间,曲杆的铰接轴与两个隔板垂直。
优选的,气缸两端设置有气门a和气门b,气门a和气门b均与气缸连通,气门a和气门b用于通过气路管道,连接至压缩气体源,将压缩气体源与气缸连通。
优选的,夹钳包括连接段和夹持段,夹持段与连接段侧面连接,夹持段自由端设置有夹持面,夹持面上设置有V型的通槽;
两个夹钳固定在两个直线传动装置的滑动块上,两个夹钳的运动方向相反,当相向运动时,两个夹钳的夹持面能够接触。
进一步,V型的通槽的开口角度为120°。
进一步,夹持段与连接段成斜角设置,夹角为45°角。
进一步,连接段和滑动块均设置有台阶孔,两个台阶孔的大孔径部位相对设置,两个台阶孔的大孔径部位之间设置有管状的定位销,两个台阶孔的小孔径部位均设置有螺纹。
再进一步,连接段和滑动块均设置有两个台阶孔,连接段上两个台阶孔之间的位置关系,与滑动块上两个台阶孔之间的位置关系相对应。
进一步,夹持段靠近连接段部分至夹持段自由端的尺寸逐渐减小。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明通过气缸活塞的往复运动带动连接块的移动,连接块的移动带动曲杆转动,从而使两个滑动块进行滑动,带动两个夹钳打开及闭合,由于两个曲杆带动两个滑动块同步滑动,因此夹钳运动的同步性好,整个部件在气缸的作用下同步运动,结构稳定,夹钳能够跟随气缸同步运动,传动响应速度快,基本没有延迟。
进一步,通过在活塞和执行器壳体后端之间设置连杆,让气缸远离夹钳所处的高温区域,避免发生危险。
进一步,通过对夹钳的夹持面上设置有V型的通槽,提高夹持时,夹持面与工件的接触面积,提高夹持能力,尤其是对于圆柱体夹持,具有良好的效果,夹持时,工件能够逐渐向V型通槽的中心部位靠拢,实现自定位的功能,故可保证每次叶片装夹中心位置保持一致,使用该夹钳,大大提升了夹持的稳定性,及定位的准确度。
进一步,连接段和滑动块通过定位销和螺钉进行连接,定位销既能够保证定位精度,又能提高六方螺钉的强度和使用寿命。
附图说明
图1为本发明的执行器结构示意图;
图2为本发明的执行器结构剖面图;
图3为本发明的执行器壳体内部放大图;
图4为本发明的执行器壳体结构示意图;
图5为本发明的夹钳的结构示意图;
图6为本发明的夹钳的侧面剖视图。
其中:1-气缸;2-气门a;3-气门b;4-连杆;5-执行器壳体;6-连接块;7-曲杆;8-滑动块;9-夹钳;10-工件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述:
如图1所示,本发明所述的末端执行器包括汽缸、气门a2、气门b3、连杆4、执行器壳体5、连接块6、曲杆7、两个滑动块8和两个夹钳9。连接块6和曲杆7设置在执行器壳体5内部,两个滑动块8和两个夹钳9设置在执行器壳体5前端。
气门a2和气门b3设置在气缸1两端,与气缸1连通,气门a2设置在气缸1靠近执行器壳体5一端,气门b3设置在气缸1远离执行器壳体5一端,气门a2和气门b3用于通过气路管道,连接至压缩气体源,将压缩气体源与气缸1连通,能够将压缩气体源输出的气体传输至气缸1中,其中一个气门向活塞一侧通气的同时,活塞另一侧的气体气缸1的排气阀排出,从而推动气缸1内的活塞往复运动。
活塞连接连杆4一端,连杆4另一端连通至执行器壳体5后端,与连接块6连接,连接块6位于执行器壳体5的内部,连接块6以连杆4轴线为对称轴的两侧上,分别设置有一个第一凹槽;曲杆7的输入端伸入连接块6的第一凹槽内部,曲杆7的弯曲部位铰接在执行器壳体5内部,使曲杆7能够绕其弯曲部位转动,两个曲杆7的铰接部位位于连接块6两侧,曲杆7输出端与一个滑动块8连接,滑动块8底部设置有第二凹槽,曲杆7输出端伸入至第二凹槽内部,滑动块8滑动连接在执行器壳体5前端,两个滑动块8的滑动轨迹共线,滑动块8的滑动方向、曲杆7的铰接轴的轴线和连杆4的轴线方向三者相互垂直;滑动块8滑动方向为执行器壳体5的左右方向,曲杆7的弯曲部位铰接轴轴线方向为执行器壳体5的上下方向,连杆4的运动方向为执行器壳体5的前后方向。
连接块6通过第一凹槽挤压曲柄的输入端,带动曲柄的输入端移动,曲柄的输出端挤压第二凹槽,通过第二凹槽带动滑动块8移动,曲杆7两端的移动为曲线移动,移动过程中,曲杆7两端不会从第一凹槽和第二凹槽内脱出。
由于两个曲杆7的弯曲部位位于连接块6两侧,因此两个曲杆7的输出端的运动方向相反,因此两个滑动块8的滑动方向相反。
执行器壳体5内设置有两个隔板,曲杆7铰接在两个隔板之间,曲杆7的铰接轴与两个隔板垂直,能够对曲杆7进行限位。
夹钳9包括连接段和夹持段,夹持段与连接段侧面连接,并且夹持段与连接段成斜角设置,夹持段自由端设置有夹持面。
两个夹钳9固定在两个直线传动装置的滑动块8上,两个夹钳9的运动方向相反,当相向运动时,两个夹钳9的夹持面能够接触。
在夹持段自由端的夹持面上设置有V型的通槽,V型的通槽的开口角度为120°,提高夹持时,夹持面与工件10的接触面积,提高夹持能力,尤其是对于圆柱体夹持,具有良好的效果,能够实现自定位的功能,故可保证每次叶片装夹中心位置保持一致,使用该夹钳9,大大提升了夹持的稳定性,及定位的准确度。
夹持段与连接段成一体式设置。夹持段靠近连接段部分至夹持段自由端的尺寸逐渐减小。
夹持段与连接段的夹角为45°角。
连接段和滑动块8通过定位销和螺钉连接。
连接段顶面上设置有通孔,通孔两端均为台阶孔,并且小孔径部位均位于内部;滑动块8上设置有盲孔,盲孔开口部设置为台阶孔,并且大孔径部位位于外部,通孔和盲孔的台阶孔孔径均相同,通孔和盲孔的台阶孔小孔径部分均设置有螺纹。
夹钳9的连接段设置有两个通孔,滑动块8上设置有两个盲孔,两个通孔之间的位置关系与两个盲孔之间的位置关系相对应。
定位销设置在连接段与滑动块8之间,具体为通孔和盲孔的两个台阶孔大孔径部位之间,定位销为空心管状,内径不小于螺钉直径,定位销长度不超过两个台阶孔大孔径部位长度之和,定位销外径不超过两个台阶孔大孔径部位的直径。
本实施例优选的螺钉采用六方螺钉,六方螺钉穿过连接段台阶孔小口径部位,再穿过定位销内部,最后到达滑动块8盲孔的台阶孔小孔径部位,与通孔和盲孔的台阶孔小孔径部分均螺接,六方螺钉的头部放置在通孔的台阶孔为安装定位销的大孔径部位。
末端执行器工作的具体过程为:
当夹钳9闭合过程时,接通气门a2,通过气门a2向气缸1进行输气,活塞向气缸1远离执行器壳体5的一端移动,活塞通过连杆4带动连接块6向执行器壳体5后端移动,连接块6通过第一凹槽侧壁挤压曲柄的输入端,带动曲柄的输入端向执行器壳体5后端移动,曲柄的输出端挤压第二凹槽侧壁,通过第二凹槽带动滑动块8移动,两个滑动块8相向移动,带动两个夹钳9相向移动,最终两个夹钳9的夹持面接触,或将工件10进行夹持。
当夹钳9打开过程时,接通气门b3,通过气门b3向气缸1进行输气,活塞向气缸1靠近执行器壳体5的一端移动,活塞通过连杆4带动连接块6向执行器壳体5前端移动,连接块6通过第一凹槽侧壁挤压曲柄的输入端,带动曲柄的输入端向执行器壳体5前端移动,曲柄的输出端挤压第二凹槽侧壁,通过第二凹槽带动滑动块8移动,两个滑动块8相背移动,带动两个夹钳9相背移动,最终两个夹钳9的夹持面分开,或将工件10进行松开。
以上内容仅为说明本发明的技术思想,不能以此限定本发明的保护范围,凡是按照本发明提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机器人末端执行器,其特征在于,包括汽缸、执行器壳体(5)、连接块(6)、曲杆(7)、两个滑动块(8)和两个夹钳(9);
连接块(6)和曲杆(7)设置在执行器壳体(5)内部,两个滑动块(8)滑动设置在执行器壳体(5)前端;
气缸(1)内的活塞输出端与连接块(6)连接,连接块(6)以活塞轴线为对称轴的两侧上,分别设置有一个第一凹槽;曲杆(7)的输入端伸入连接块(6)的第一凹槽内部,曲杆(7)的弯曲部位铰接在执行器壳体(5)内部,两个曲杆(7)的铰接部位位于连接块(6)两侧,曲杆(7)输出端与一个滑动块(8)连接,滑动块(8)底部设置有第二凹槽,曲杆(7)输出端伸入至第二凹槽内部;两个滑动块(8)的滑动轨迹共线,滑动块(8)的滑动方向、曲杆(7)的铰接轴的轴线和连杆(4)的轴线方向三者相互垂直;
两个夹钳(9)分别固定在两个滑动块(8)上,当滑动块(8)相向运动时,两个夹钳(9)的夹持面能够接触;
活塞在气缸(1)内的往复运动带动连接块(6)同步运动,连接块(6)通过第一凹槽挤压曲柄的输入端,带动曲柄的输入端移动,曲柄的输出端挤压第二凹槽,通过第二凹槽带动滑动块(8)移动,曲杆(7)两端的移动为曲线移动,移动过程中,曲杆(7)两端不会从第一凹槽和第二凹槽内脱出。
2.根据权利要求1所述的一种机器人末端执行器,其特征在于,气缸(1)内的活塞连接有连杆(4)一端,连杆(4)另一端连通至执行器壳体(5)后端,与连接块(6)连接。
3.根据权利要求1所述的一种机器人末端执行器,其特征在于,执行器壳体(5)内设置有两个隔板,曲杆(7)铰接在两个隔板之间,曲杆(7)的铰接轴与两个隔板垂直。
4.根据权利要求1所述的一种机器人末端执行器,其特征在于,气缸(1)两端设置有气门a(2)和气门b(3),气门a(2)和气门b(3)均与气缸(1)连通,气门a(2)和气门b(3)用于通过气路管道,连接至压缩气体源,将压缩气体源与气缸(1)连通。
5.根据权利要求1所述的一种机器人末端执行器,其特征在于,夹钳(9)包括连接段和夹持段,夹持段与连接段侧面连接,夹持段自由端设置有夹持面,夹持面上设置有V型的通槽;
两个夹钳(9)固定在两个直线传动装置的滑动块(8)上,两个夹钳(9)的运动方向相反,当相向运动时,两个夹钳(9)的夹持面能够接触。
6.根据权利要求5所述的一种机器人末端执行器,其特征在于,V型的通槽的开口角度为120°。
7.根据权利要求5所述的一种机器人末端执行器,其特征在于,夹持段与连接段成斜角设置,夹角为45°角。
8.根据权利要求5所述的一种机器人末端执行器,其特征在于,连接段和滑动块(8)均设置有台阶孔,两个台阶孔的大孔径部位相对设置,两个台阶孔的大孔径部位之间设置有管状的定位销,两个台阶孔的小孔径部位均设置有螺纹。
9.根据权利要求8所述的一种机器人末端执行器,其特征在于,连接段和滑动块(8)均设置有两个台阶孔,连接段上两个台阶孔之间的位置关系,与滑动块(8)上两个台阶孔之间的位置关系相对应。
10.根据权利要求5所述的一种机器人末端执行器,其特征在于,夹持段靠近连接段部分至夹持段自由端的尺寸逐渐减小。
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