CN110842957A - 自适应圆管状薄壁件的机械臂及夹取方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了自适应圆管状薄壁件的机械臂及夹取方法，包括驱动电机和导向筒，导向筒设有传动螺杆，传动螺杆连接有传动螺母，传动螺母上设有椭圆形通孔，导向槽上设有夹取装置，夹取装置包括滑动座、外爪、内爪、输入杠杆、传动件以及外滑块和内滑块，滑动座滑动连接在导向槽上，滑动座上设有矩形通孔，外滑块的外端弹性连接在滑动座的外端上，输入杠杆的一端转动连接在滑动座上，输入杠杆铰接在外滑块上，输入杠杆通过椭圆形通孔铰接在传动螺母上，传动件转动连接在滑动座上，传动件的一端铰接在输入杠杆的另一端，传动件的另一端铰接在内滑块的底部；能够自适应不同管径的薄壁件的夹取，采用内外对向夹取的方式，大大减小薄壁件变形的可能性。

Description

自适应圆管状薄壁件的机械臂及夹取方法

技术领域

本发明涉及夹持装置的技术领域，特别是涉及自适应圆管状薄壁件的机械臂及夹取方法。

背景技术

圆管状的薄壁件由于受外力容易变形，因此对夹爪的平衡性和稳定性要求极高，导致圆管状的薄壁件的夹持搬运一直是一个难题。目前，也没有专门针对圆管状的薄壁件进行夹持的夹爪，大多采用单向外夹持类型的夹爪，这种夹爪的非平衡式夹取往往容易导致圆管状的薄壁件在抓取、转运过程中容易变形甚至损坏，导致圆管状的薄壁件报废。

发明内容

本发明的目的在于克服以上所述的缺点，提供一种自适应圆管状薄壁件的机械臂。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

自适应圆管状薄壁件的机械臂及夹取方法，包括有机械臂，以及设于机械臂的夹爪。

包括驱动电机和导向筒，所述驱动电机固定在导向筒的一端，所述驱动电机的输出端伸入导向筒内且连接有大圆锥齿轮，所述导向筒的圆周壁上等间隔开设有向外延伸的三个导向槽，三个所述导向槽沿径向方向，三个所述导向槽内均设有传动螺杆，所述传动螺杆的两端分别转动连接在导向槽上，所述传动螺杆的内端固定有小圆锥齿轮，所述小圆锥齿轮与大圆锥齿轮啮合，每个所述传动螺杆还分别螺纹连接有传动螺母，所述传动螺母上设有椭圆形通孔，三个所述导向槽上还分别设有夹取装置；

所述夹取装置包括滑动座、外爪、内爪、输入杠杆、传动件以及滑动连接在滑动座上的外滑块和内滑块，所述滑动座滑动连接在导向槽上，所述滑动座上设有用于为输入杠杆和传动件活动的矩形通孔，所述矩形通孔位于传动螺母的上方，所述外爪对应固定在外滑块上，所述内爪对应固定在内滑块上，所述外滑块的外端弹性连接在滑动座的外端上，所述输入杠杆和传动件位于矩形通孔内，所述输入杠杆的一端转动连接在滑动座上，所述输入杠杆的一端端部铰接在外滑块的底部，所述输入杠杆的另一端端部通过椭圆形通孔铰接在传动螺母上，所述传动件转动连接在滑动座上，所述传动件的一端铰接在输入杠杆的另一端，所述传动件的另一端铰接在内滑块的底部。

其中，所述外滑块的外端固定有启动块，所述启动块固定连接有启动弹簧，所述启动弹簧的另一端固定连接在外滑块上。

其中，所述传动件包括连接杆、中间杠杆和摆杆，所述连接杆的一端铰接在输入杠杆的另一端上，所述中间杠杆转动连接在滑动座上，所述中间杠杆的一端端部铰接在连接杆的另一端上，所述摆杆的一端铰接在中间杠杆的另一端，所述摆杆的另一端铰接在内滑块的底部。

其中，所述外爪包括U形的外基座和两个外滚轮，所述外基座的一端固定在外滑块上，两个所述外滚轮的两端分别对应转动连接在外基座的两端上。

其中，所述内爪包括U形的内基座和一个内滚轮，所述内基座的一端对应固定在内滑块上，所述内滚轮的两端分别对应转动连接在内基座的两端上。

本发明的有益效果为：设置上述结构，能够自适应不同管径的薄壁件的夹取，并且采用内外对向夹取的方式，大大减小薄壁件局部变形和整体变形的可能性，能更好地保护薄壁件的外形。

附图说明

图1是本发明的示意图；

图2是本发明的立体图；

图3是本发明的俯视图；

图4是图3中沿A-A方向的剖视图；

图5是夹取装置的立体图；

图6是夹取装置的部分结构示意图；

图7是夹取装置处于夹持状态的示意图；

图8是滑动座的结构示意图；

图9是导向筒的结构示意图；

附图标记说明：1-驱动电机；2-导向筒；21-导向槽；3-大圆锥齿轮；4-传动螺杆；5-小圆锥齿轮；6-传动螺母；7-夹取装置；71-滑动座；711-矩形通孔；72-外爪；721-外基座；722-外滚轮；73-内爪；731-内基座；732-内滚轮；74-输入杠杆；75-传动件；751-连接杆；752-中间杠杆；753-摆杆；76-外滑块；77-内滑块；78-启动块；79-启动弹簧；a-机械臂。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围局限于此。

如图1至图9所示，本实施例所述的一种自适应圆管状薄壁件的机械臂，包括有机械臂a，以及设于机械臂的夹爪。

包括驱动电机1和导向筒2，所述驱动电机1固定在导向筒2的一端，所述驱动电机1的输出端伸入导向筒2内且连接有大圆锥齿轮3，所述导向筒2的圆周壁上等间隔开设有向外延伸的三个导向槽21，三个所述导向槽21沿径向方向，三个所述导向槽21内均设有传动螺杆4，所述传动螺杆4的两端分别转动连接在导向槽21上，具体地，所述传动螺杆4的两端分别通过轴承转动连接在导向槽21上，所述传动螺杆4的内端固定有小圆锥齿轮5，所述小圆锥齿轮5与大圆锥齿轮3啮合，每个所述传动螺杆4还分别螺纹连接有传动螺母6，所述传动螺母6上设有椭圆形通孔，设置椭圆形通孔，能够消除外滑块76和传动螺母6之间的距离改变对输入杠杆74的影响，三个所述导向槽21上还分别设有夹取装置7；

所述夹取装置7包括滑动座71、外爪72、内爪73、输入杠杆74、传动件75以及滑动连接在滑动座71上的外滑块76和内滑块77，所述滑动座71滑动连接在导向槽21上，所述滑动座71上设有用于为输入杠杆74和传动件75活动的矩形通孔711，所述矩形通孔711位于传动螺母6的上方，所述外爪72对应固定在外滑块76上，所述内爪73对应固定在内滑块77上，所述外滑块76的外端弹性连接在滑动座71的外端上，所述输入杠杆74和传动件75位于矩形通孔711内，所述输入杠杆74的上端通过销轴转动连接在滑动座71上，所述输入杠杆74的上端端部铰接在外滑块76的底部，所述输入杠杆74的下端端部通过椭圆形通孔铰接在传动螺母6上，使输入杠杆74的上端端部到销轴中心的距离大于输入杠杆74的上端端部到销轴中心的距离，即输入杠杆74两端的力臂不等长，所述传动件75转动连接在滑动座71上，所述传动件75的下端铰接在输入杠杆74的下端，所述传动件75的上端铰接在内滑块77的底部。

本实施例所述的一种自适应圆管状薄壁件的机械臂，所述外滑块76的外端固定有启动块78，所述启动块78固定连接有启动弹簧79，所述启动弹簧79的另一端固定连接在外滑块76上，实现外滑块76弹性连接在滑动座71的外端上。

本实施例的具体运作原理是：首先将外爪72和内爪73分别置于滑动座71的两端，然后对应圆管状的薄壁件，使薄壁件的管壁置于外爪72与内爪73之间，然后驱动电机1工作，带动大圆锥齿轮3转动，大圆锥齿轮3同时带动三个小圆锥齿轮5转动，从而使三个传动螺杆4转动，由于传动螺杆4位置固定，因此在传动螺杆4转动时，传动螺母6会沿着传动螺杆4向内移动，而输入杠杆74的下端端部是铰接在传动螺母6上的，因此传动螺母6会推动整个夹取装置7向内移动，即夹取装置7相对导向槽21向内滑动，当外爪72与薄壁件的外壁接触时，外爪72被薄壁件卡住，使外爪72无法继续随滑动座71向内移动，此时在薄壁件的阻挡下，外爪72带动外滑块76向外压缩启动弹簧79，即外滑块76相对滑动座71产生向外滑动，而外滑块76的移动会带动输入杠杆74的上端向外摆动，使输入杠杆74的下端则随着传动螺母6向内摆动，而输入杠杆74的摆动会推动传动件75摆动，传动件75的下端向内摆动，而传动件75的上端向外摆动，从而带动内滑块77相对滑动座71向外滑动，内滑块77带动内爪73向外移动，而外滑块76连接有启动弹簧79，以及设置外滑块76的动力臂小于内滑块77的动力臂，从而使内滑块77的移动位移以及移动速度大于外滑块76，从而实现对薄壁件进行对向夹持，且是对薄壁件的三处管壁同时进行夹持，进而达到抓取薄壁件，然后可在外界机械手的带动下，带动整个夹爪移动，实现薄壁件的搬运；

而在需要松开薄壁件时，驱动电机1反向转动，传动螺母6沿着传动螺杆4向外移动，传动螺母6带动整个夹取装置7向外移动，此时外爪72没有受到压力，启动弹簧79恢复弹性形变，推动外滑块76相对滑动座71向内滑动，而外滑块76的滑动又会通过输入杠杆74和传动件75带动内滑块77和内爪73相对滑动座71向内滑动，而滑动座71是向外滑动的，因此，内爪73会逐渐远离外爪72移动，从而自动松开薄壁件。

另外，本实施例可适应多种规格管径的薄壁件的夹持工作，只要薄壁件的管径在夹取装置7的行程之内，均可适用，扩展了薄壁件夹爪的适用范围。

本实施例所述的一种自适应圆管状薄壁件的机械臂，如图3和图5所示，所述传动件75包括连接杆751、中间杠杆752和摆杆753，所述连接杆751的一端铰接在输入杠杆74的下端上，所述中间杠杆752通过销轴转动连接在滑动座71上，使中间杠杆752的下端端部到销轴中心的距离小于中间杠杆752的上端端部到销轴中心的距离，即中间杠杆752两端的力臂不等长，所述中间杠杆752的下端端部铰接在连接杆751的另一端上，所述摆杆753的下端铰接在中间杠杆752的上端，所述摆杆753的上端铰接在内滑块77的底部；工作时，通过连接杆751将输入杠杆74的摆动传递至中间杠杆752上，当输入杠杆74摆动时，连接杆751会推动中间杠杆752摆动，中间杠杆752通过摆杆753带动内滑块77移动，从而带动内爪73移动，实现薄壁件的夹持和松开，而在中间杠杆752与内滑块77之间通过摆杆753连接在一起，能够消除内滑块77移动时对中间杠杆752的影响。

本实施例所述的一种自适应圆管状薄壁件的机械臂，如图3至图5所示，所述外爪72包括U形的外基座721和两个外滚轮722，所述外基座721的一端固定在外滑块76上，两个所述外滚轮722的两端分别对应转动连接在外基座721的两端上，通过设置两个外滚轮722与薄壁件的管壁接触，对薄壁件的压力更小，更好地保护薄壁件的外形。

本实施例所述的一种自适应圆管状薄壁件的机械臂，如图3至图5所示，所述内爪73包括U形的内基座731和一个内滚轮732，所述内基座731的一端对应固定在内滑块77上，所述内滚轮732的两端分别对应转动连接在内基座731的两端上，通过设置外滚轮722与薄壁件的管壁接触，对薄壁件的压力更小，更好地保护薄壁件的外形。

本实施例所述的一种自适应圆管状薄壁件的机械臂，外爪72和内爪73均采用滚轮的方式与薄壁件接触，且易于与薄壁件的管壁贴靠，对薄壁件的压力更小，不易造成薄壁件的外形变形。

设置上述结构，能够自适应不同管径的薄壁件的夹取，并且采用内外对向夹取的方式，大大减小薄壁件局部变形和整体变形的可能性，能更好地保护薄壁件的外形。

以上所述仅是本发明的一个较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，包含在本发明专利申请的保护范围内。

Claims (3)

1.一种自适应圆管状薄壁件的机械臂，其特征在于，其特征在于，包括有机械臂（a），以及设于机械臂的夹爪。

2.根据权利要求1所述的一种自适应圆管状薄壁件的机械臂，其特征在于，机械夹爪包括驱动电机（1）和导向筒（2），所述驱动电机（1）固定在导向筒（2）的一端，所述驱动电机（1）的输出端伸入导向筒（2）内且连接有大圆锥齿轮（3），所述导向筒（2）的圆周壁上等间隔开设有向外延伸的三个导向槽（21），三个所述导向槽（21）沿径向方向，三个所述导向槽（21）内均设有传动螺杆（4），所述传动螺杆（4）的两端分别转动连接在导向槽（21）上，所述传动螺杆（4）的内端固定有小圆锥齿轮（5），所述小圆锥齿轮（5）与大圆锥齿轮（3）啮合，每个所述传动螺杆（4）还分别螺纹连接有传动螺母（6），所述传动螺母（6）上设有椭圆形通孔，三个所述导向槽（21）上还分别设有夹取装置（7）；

所述夹取装置（7）包括滑动座（71）、外爪（72）、内爪（73）、输入杠杆（74）、传动件（75）以及滑动连接在滑动座（71）上的外滑块（76）和内滑块（77），所述滑动座（71）滑动连接在导向槽（21）上，所述滑动座（71）上设有用于为输入杠杆（74）和传动件（75）活动的矩形通孔（711），所述矩形通孔（711）位于传动螺母（6）的上方，所述外爪（72）对应固定在外滑块（76）上，所述内爪（73）对应固定在内滑块（77）上，所述外滑块（76）的外端弹性连接在滑动座（71）的外端上，所述输入杠杆（74）和传动件（75）位于矩形通孔（711）内，所述输入杠杆（74）的一端转动连接在滑动座（71）上，所述输入杠杆（74）的一端端部铰接在外滑块（76）的底部，所述输入杠杆（74）的另一端端部通过椭圆形通孔铰接在传动螺母（6）上，所述传动件（75）转动连接在滑动座（71）上，所述传动件（75）的一端铰接在输入杠杆（74）的另一端，所述传动件（75）的另一端铰接在内滑块（77）的底部。

3.一种自适应圆管状薄壁件的夹取方法：其特征在于：首先将外爪72和内爪73分别置于滑动座71的两端，然后对应圆管状的薄壁件，使薄壁件的管壁置于外爪72与内爪73之间，然后驱动电机1工作，带动大圆锥齿轮3转动，大圆锥齿轮3同时带动三个小圆锥齿轮5转动，从而使三个传动螺杆4转动，由于传动螺杆4位置固定，因此在传动螺杆4转动时，传动螺母6会沿着传动螺杆4向内移动，而输入杠杆74的下端端部是铰接在传动螺母6上的，因此传动螺母6会推动整个夹取装置7向内移动，即夹取装置7相对导向槽21向内滑动，当外爪72与薄壁件的外壁接触时，外爪72被薄壁件卡住，使外爪72无法继续随滑动座71向内移动，此时在薄壁件的阻挡下，外爪72带动外滑块76向外压缩启动弹簧79，即外滑块76相对滑动座71产生向外滑动，而外滑块76的移动会带动输入杠杆74的上端向外摆动，使输入杠杆74的下端则随着传动螺母6向内摆动，而输入杠杆74的摆动会推动传动件75摆动，传动件75的下端向内摆动，而传动件75的上端向外摆动，从而带动内滑块77相对滑动座71向外滑动，内滑块77带动内爪73向外移动，而外滑块76连接有启动弹簧79，以及设置外滑块76的动力臂小于内滑块77的动力臂，从而使内滑块77的移动位移以及移动速度大于外滑块76，从而实现对薄壁件进行对向夹持，且是对薄壁件的三处管壁同时进行夹持，进而达到抓取薄壁件，然后可在外界机械手的带动下，带动整个夹爪移动，实现薄壁件的搬运；

而在需要松开薄壁件时，驱动电机1反向转动，传动螺母6沿着传动螺杆4向外移动，传动螺母6带动整个夹取装置7向外移动，此时外爪72没有受到压力，启动弹簧79恢复弹性形变，推动外滑块76相对滑动座71向内滑动，而外滑块76的滑动又会通过输入杠杆74和传动件75带动内滑块77和内爪73相对滑动座71向内滑动，而滑动座71是向外滑动的，因此，内爪73会逐渐远离外爪72移动，从而自动松开薄壁件。

Images