CN110834219A - 一种伸缩式机械手爪 - Google Patents

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CN110834219A CN201911307489.6A CN201911307489A CN110834219A CN 110834219 A CN110834219 A CN 110834219A CN 201911307489 A CN201911307489 A CN 201911307489A CN 110834219 A CN110834219 A CN 110834219A
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王宝仁
李加春
时强
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Shandong University of Science and Technology
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Shandong University of Science and Technology
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q7/00Arrangements for handling work specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools, e.g. for conveying, loading, positioning, discharging, sorting
    • B23Q7/04Arrangements for handling work specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools, e.g. for conveying, loading, positioning, discharging, sorting by means of grippers
    • B23Q7/043Construction of the grippers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/08Gripping heads and other end effectors having finger members

Abstract

本发明公开一种伸缩式机械手爪,包括直线驱动器1、传动杆2、支架3、导杆4、压缩弹簧5、卡爪基座6、斜锲7、滚子8、拉伸弹簧9、卡爪10等。所述支架3上安装有直线驱动器1和导杆4,所述导杆4一端安装有卡爪基座6,所述直线驱动器1的输出轴通过传动杆2与斜楔7连接,所述卡爪基座6上安装有卡爪10,所述卡爪10上安装有拉伸弹簧9和滚子8,所述斜楔7可以通过滚子8推动卡爪10,所述支架3和卡爪基座6之间安装有压缩弹簧5。所述伸缩式机械手爪采用一个原动部件实现了卡爪开合与机械手伸缩两个自由度的运动,使机械手的结构更加简洁紧凑,可用于各类机床的自动上下料等生产过程。

Description

一种伸缩式机械手爪
技术领域
本发明涉及机器人领域,尤其涉及一种可伸缩式机械手爪,该机械手爪仅用一个原动力输出部件,即可实现机械手腕部的伸缩与机械手爪的开合两个动作。
背景技术
随着工业自动化程度的不断提高,各类工业机器人(机械手)广泛应用,并逐渐代替人工完成大量重复性、高强度的工作。工业机器人通过安装在其腕部的机械手爪实现对工件的抓取或对工具的夹持。机械手爪设计是工业机器人应用中一个非常重要的环节,虽然当前有多种多样的机械手爪设计方案,但是一般要求每个自由度单独配置一个驱动元件,结构比较复杂,控制难度大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种新型的机械手爪设计方案,仅需要一个驱动元件,就可以实现机械手爪的伸出和回缩、抓紧和释放两个自由度的动作,结构简单,控制方便,可用于各类机床的自动上下料等生产过程。
为了解决上述技术问题,本发明的技术方案如下:一种伸缩式机械手爪,包括
支架,所述支架是整个机械手爪的支撑座,其上安装有直线驱动器、导杆等;
直线驱动器,所述直线驱动器安装于所述支架的左侧,为所述机械手爪的伸缩和夹持提供动力;
导杆,所述导杆安装在所述支架的导向孔中,且能够在所述支架的导向孔中自由滑动,导杆一端有轴肩,另一端与卡爪基座固定,为卡爪基座导向;
卡爪基座,所述卡爪基座固定在所述导杆上,可以随导杆相对于支架直线滑动,带动卡爪实现伸缩运动;
卡爪,所述卡爪安装在所述卡爪基座上,可以绕O1、O2点自由转动;
滚子,所述滚子安装在所述卡爪上,使所述卡爪与所述斜楔实现滚动接触;
传动杆,所述传动杆连接所述直线驱动器的动力输出轴和斜楔,用于将动力传递给斜楔;
斜楔,所述斜楔安装在所述传动杆上,用于将所述传动杆的动力传递到卡爪和卡爪基座,实现卡爪的开、合以及卡爪基座的回缩;
压缩弹簧,所述压缩弹簧安装于所述支架和所述卡爪基座之间,弹簧的弹性力保证卡爪基座有一个伸出运动的趋势;
拉伸弹簧,所述拉伸弹簧安装在卡爪之间,弹簧拉力使卡爪具有张开的趋势
作为优化,所述支架的外部可以设计成不同的结构形式,以方便与机械臂等其它机构连接;
作为优化,所述直线驱动器可以采用气缸、液压缸或电机+丝杠等多种部件;
作为优化,所述导杆可以采用2支、3支或4支平行布置,可以采用圆导轨或直线导轨;
作为优化,所述卡爪可以沿圆周方向对称布置2个或3个,以适应不同的抓取对象;
作为优化,针对3个卡爪的情况,所述斜楔改为锥台形式。
本伸缩式机械手爪采用电动、气动或液压驱动技术,主要创新点在于:
使用一个原动力输出部件,实现了机械手腕的伸缩、机械手爪的开合两个自由度的运动,有效减少了驱动元件的数量、减小机械手爪的体积,简化结构。
本发明伸缩式机械手爪的有益效果是:
1、使用一个原动部件实现两个自由度运动,结构紧凑、占用空间小,安装方便、价格低廉,维护简单,可用于各类机床的自动上下料等生产过程;
2、通过更换不同型号的卡爪就可以适应不同尺寸规格的抓取对象,灵活性好;
3、通过控制直线驱动器的运动输出,可以方便控制卡爪夹紧力的大小,以适应不同重量的抓取对象。
附图说明
下面结合附图对本伸缩式机械手爪做进一步说明:
图1是本伸缩式机械手爪在卡爪松开状态时的结构示意图;
图2是本伸缩式机械手爪在卡爪抓紧物料时的结构示意图;
图中:1—直线驱动器,2—传动杆,3—支架,4—导杆,5—压缩弹簧,6—卡爪基座,7—斜锲,8—滚子,9—拉伸弹簧,10—卡爪。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下参照附图,对本发明的具体实施方式做进一步详细说明。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。但是本发明能够以很多不同于以下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改进,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。除非另有定义,以下所使用的所有技术和科学术语与本发明所属技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式而非在于限制本发明。
如图1、图2所示,一种伸缩式机械手爪,包括
直线驱动器1,所述直线驱动器1安装于所述支架3的左侧,所述直线驱动器1的输出轴通过所述传动杆2连接到斜楔7,带动所述斜楔7产生直线运动;
传动杆2,所述传动杆2连接所述直线驱动器1的输出轴和斜楔7;
支架3,所述支架3是整个机械手爪的支撑座,其上安装有直线驱动器1、导杆4等;
导杆4,所述导杆4安装在所述支架3的导向孔中,且能够在所述支架3的导向孔中沿轴向滑动,所述导杆4左端有突起的轴肩,右端与卡爪基座6固定;
卡爪基座6,所述卡爪基座6固定在所述导杆4上,可以随导杆4相对于支架3滑动,带动卡爪10实现伸缩运动;
卡爪10,所述卡爪10通过铰链安装在卡爪基座6上,可以绕O1、O2点自由转动;
滚子8,所述滚子8安装在卡爪10上,使卡爪10与斜楔7实现滚动接触;
斜楔7,所述斜楔7左侧与所述传动杆2固定,右侧斜面压紧在所述滚子8上;
压缩弹簧5,所述压缩弹簧5套在所述导杆4上,位于支架3和卡爪基座6之间,弹簧的弹性力保证卡爪基座6有一个向右伸出的运动趋势;
拉伸弹簧9,所述拉伸弹簧9安装在所述卡爪10上,弹簧9的拉力使卡爪10具有打开的趋势。
抓取物料操作,此时斜楔7位于左极限位置,在拉伸弹簧9的作用下,卡爪10张开;直线驱动器1通过传动杆2推动斜锲7向前(图示右方)运动,压缩弹簧5将推动卡爪基座6和导杆4向前(图示右方)伸出,实现机械手的伸出。当到达预定位置时,导杆4左侧的轴肩受支架3的阻挡,导杆4和卡爪基座6停止伸出运动,但是斜锲7在传动杆2的推动下继续向前伸出,通过滚子8推动卡爪10,克服拉伸弹簧9的拉力作用,带动卡爪10绕回转中心O1与O2转动,实现夹紧动作;释放物料操作,直线驱动器1通过传动杆2带动斜锲7向后(图示左方)运动,由于压缩弹簧5和拉伸弹簧9的共同作用,卡爪10首先张开,释放物料,随着传动杆2继续后移,斜楔7拖动卡爪基座6和导杆4向后(图示左方)运动,实现机械手的缩回动作。
上述具体实施方式仅是本发明的具体个案,并非是对本发明作其它形式的限制,任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施方式。但是凡是未脱离本发明技术原理的前提下,依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何简单修改、等同变化与改型,皆应落入本发明的专利保护范围。

Claims (5)

1.一种伸缩式机械手爪,其特征在于,所述伸缩机械手爪包括支架,所述支架上安装有直线驱动器和导杆,所述导杆一端安装有卡爪基座,所述直线驱动器的输出轴通过传动杆与斜楔连接,所述卡爪基座上安装有卡爪,所述卡爪上安装有拉伸弹簧和滚子,所述斜楔可以通过滚子推动卡爪,所述支架和卡爪基座之间安装有压缩弹簧。
2.根据权利要求1所述的一种可伸缩式机械手爪,其特征在于所述卡爪的开合与所述卡爪基座的伸缩只用一个原动部件驱动。
3.根据权利要求1所述的一种可伸缩式机械手爪,其特征在于可以通过调整直线驱动器输出力的大小来调整卡爪的夹紧力。
4.根据权利要求1所述的一种可伸缩式机械手爪,其特征在于可以通过更换不同结构的卡爪满足不同的使用场合。
5.根据权利要求1所述的一种可伸缩式机械手爪,其特征在于可以将斜楔更换为锥台,在锥台圆周方向布置3组卡爪,实现对球形物体的抓取。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111561503A (zh) * 2020-04-30 2020-08-21 哈尔滨工业大学 一种能够自锁的对接装置
CN112140130A (zh) * 2020-09-28 2020-12-29 珠海格力电器股份有限公司 一种具有弹性检测功能的机械手
CN113581703A (zh) * 2021-07-16 2021-11-02 无锡市爱维丝科技有限公司 一种仓库用进出料系统

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