CN111571629B - 机器人夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人夹具，涉及机械手技术领域；包括支架、位于支架下方的用于夹持工件的夹板、用于驱动夹板运行的开合机构、位于夹板下端的用于支撑工件底部的支撑机构、位于支架下方的用于将工件向上提离工作台并使得支撑机构支撑住工件的提取机构；夹板下端设有支撑块，所述支撑机构位于支撑块上，所述工作台上设有用于容纳支撑块的槽口。本发明提出一种机器人夹具，不容易将工件挤压变形。稳定性好。

Description

机器人夹具

技术领域

本发明属于机械手技术领域，特别涉及一种机器人夹具。

背景技术

在机械加工行业，经常使用机械手将加工好的工件搬运到另外地方，现有的机械手夹具往往采用两块夹板夹住工件的侧面，为了保证足够的固定效果，往往夹力比较大，容易将工件挤压变形。

中国专利申请号：CN2017217256090；发明名称：机械手夹具；提出一种机械手夹具，用于夹持工件，所述机械手夹具包括主体，所述主体包括连接板、两个安装板及两个导柱，所述两个安装板相对设置，每个所述导柱的两端分别穿设在所述两个安装板上，所述连接板穿设在所述两个导柱上，每个所述导柱的两端分别套设有锥形夹套，所述锥形夹套滑动地穿设在相应的所述导柱上，以调节所述两个安装板的距离，每个所述安装板上设有两个连接件及两个夹持件，所述两个连接件分别穿设在所述安装板的两端，并与相应的所述夹持件固定连接，以将所述夹持件固定在所述安装板上，所述夹持件用于夹持所述工件。该发明虽然结构简单，但是容易将工件挤压变形。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术容易将工件挤压变形的缺点，提出一种机器人夹具，不容易将工件挤压变形。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种机器人夹具，包括支架、位于支架下方的用于夹持工件的夹板、用于驱动夹板运行的开合机构、位于夹板下端的用于支撑工件底部的支撑机构、位于支架下方的用于将工件向上提离工作台并使得支撑机构支撑住工件的提取机构；夹板下端设有支撑块，所述支撑机构位于支撑块上，所述工作台上设有用于容纳支撑块的槽口。首先支架下降，然后提取机构和工件上侧连接，支撑块插入槽口内，开合机构驱动夹板，夹板靠拢，夹板靠拢后和工件间隙配合，支架向上运动一段距离触发支撑机构运行，支撑机构伸长，随着支架继续向上运动，支撑机构将工件下侧托住，然后将工件搬到其他地方，在这个过程中，工件侧面和夹板间隙配合，在支架向上运动的时候，夹板和工件之间没有摩擦力，保护了工件，另外，在工件被支撑机构托住的时候，工件有很好的稳定性。

作为优选，开合机构包括上端插入支架并和支架滑动连接的上臂、上端插入上臂的下端并和上臂滑动连接的下臂、位于上臂和支架之间的用于锁死上臂的锁死机构、位于上臂和下臂之间的用于锁死下臂的锁死机构，所述夹板位于下臂的下端。在搬运的过程中，利用锁死机构将上臂和下臂固定死，保证了搬运的稳定性。

作为优选，提取机构包括位于支架内的活塞腔、滑动连接在活塞腔内的活塞、位于活塞腔内的用于驱动活塞复位的上行弹簧、上端连接在活塞上的活塞杆、位于活塞杆内的抽气腔、套设在活塞杆下端的抽气套、位于抽气套下端的用于吸附工件的橡胶吸盘、用于驱动抽气套朝向活塞杆运动的第一弹簧、位于活塞杆上的抽气孔、位于活塞杆上的回压孔、位于回压孔上的电磁阀、连接抽气孔和支撑机构的气管；所述支架和活塞杆之间设有用于锁死活塞杆的锁死机构；所述支撑机构包括位于夹板下端的第二活塞腔、滑动连接在第二活塞腔内的第二活塞、和第二活塞连接的用于支撑工件的第二活塞杆、位于第二活塞腔上的第二抽气孔、用于驱动第二活塞朝向远离第二活塞杆一侧运动的第二弹簧，所述气管连接在第二抽气孔上。利用橡胶吸盘吸附的远离向上提拉工件，同时支撑机构自动运行。

作为优选，开合机构还包括位于支架内的上腔体、滑动连接在上腔体内的上活塞、位于上腔体内壁上的导气槽、位于导气槽一侧的第一气道、位于导气槽另一侧的第二气道、滑动连接在导气槽内的用于阻断第一气道和第二气道的挡气块、挤压挡气块后将第一气道和第二气道接通的导气块、用于挡气块复位的复位弹簧、位于支架内的用于连通活塞腔和上腔体的连通气道、位于上臂内的第三气道、位于上臂下端的下腔体、滑动连接在下腔体内的下活塞；所述导气块包括主体、位于主体上的通孔；所述导气槽位于上活塞远离上臂一侧，所述上臂连接在上活塞上；所述第三气道下端和下腔体连通；当第一气道和第二气道接通时，所述第三气道上端和第二气道远离挡气块的一端连通。采用上臂和下臂的设计，增大了可夹持的工件的尺寸范围，夹板在收拢的时候，上臂先收拢，然后下臂再收拢，运行更加有秩序。

作为优选，夹板上穿设有支撑杆，所述支撑杆上转动连接有用于为下落的工件提供缓冲的阻尼轮，所述支撑杆上设有用于驱动其朝向工件运动的挤压弹簧，所述夹板远离工件的一侧固接有支撑板，所述支撑板上设有能发出光波的发射端，所述支撑杆上设有用于接收光波的接收端；所述接收端和锁死机构连接；当发射端和接收端位置对应时，夹板和工件间隙配合，锁死机构分别将对应的上臂、下臂、活塞杆固定。

作为优选，当发射端和接收端位置对应时，夹板和工件的间距为2-5mm。

作为优选，夹板的数量为两个，每个夹板下端的支撑块的数量为两个。支撑机构在工件下侧四个点进行支撑，支撑效果好。

作为优选，槽口呈长条形结构，所述槽口的数量为两个。适配不同尺寸的工件。

本发明的有益效果是：本发明提出一种机器人夹具，不容易将工件挤压变形。稳定性好。

附图说明

图1为本发明的示意图；

图2为本发明的剖视图；

图3为图2的A处放大图；

图4为工作台的俯视图；

图5为支架向下运动使得橡胶吸盘和工件吸附在一起的示意图；

图6为图5的B处放大图；

图7为支架向上运动触发支撑机构的示意图；

图8为图7的C处放大图；

图9为电磁阀打开后将工件放下的示意图；

图10为锁死机构的示意图。

图中：工件1、夹板2、支架3、工作台4、上臂6、下臂8、活塞腔9、活塞10、上行弹簧11、活塞杆12、抽气套13、第一弹簧14、抽气孔15、回压孔16、电磁阀17、橡胶吸盘18、气管19、第二活塞腔20、第二活塞21、第二活塞杆22、第二抽气孔23、第二弹簧24、支撑块25、槽口26、上腔体27、上活塞28、导气块29、导气槽30、第一气道31、第二气道32、挡气块33、复位弹簧34、第三气道35、下腔体36、下活塞37、连通气道38、主体39、通孔40、支撑杆41、阻尼轮42、挤压弹簧43、支撑板44、发射端45、接收端46、夹杆47、导向环48、导向槽49、摩擦层50、驱动环51、导向坡52、第二导向坡53、驱动齿轮54、第二复位弹簧55、抽气腔56、第一锁死机构57、第二锁死机构58、第三锁死机构59。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细阐述：

实施例：

参见图1到图10，一种机器人夹具，包括支架3、位于支架3下方的用于夹持工件1的夹板2、用于驱动夹板2运行的开合机构、位于夹板2下端的用于支撑工件1底部的支撑机构、位于支架3下方的用于将工件1向上提离工作台4并使得支撑机构支撑住工件1的提取机构；所述夹板2下端设有支撑块25，所述支撑机构位于支撑块25上，所述工作台4上设有用于容纳支撑块25的槽口26；夹板2的数量为两个，每个夹板2下端的支撑块25的数量为两个。槽口26呈长条形结构，所述槽口26的数量为两个。

开合机构包括上端插入支架3并和支架3滑动连接的上臂6、上端插入上臂6的下端并和上臂6滑动连接的下臂8、位于上臂6和支架3之间的用于锁死上臂6的锁死机构、位于上臂6和下臂8之间的用于锁死下臂8的锁死机构，所述夹板2位于下臂8的下端。

提取机构包括位于支架3内的活塞腔9、滑动连接在活塞腔9内的活塞10、位于活塞腔9内的用于驱动活塞10复位的上行弹簧11、上端连接在活塞10上的活塞杆12、位于活塞杆12内的抽气腔56、套设在活塞杆12下端的抽气套13、位于抽气套13下端的用于吸附工件1的橡胶吸盘18、用于驱动抽气套13朝向活塞杆12运动的第一弹簧14、位于活塞杆12上的抽气孔15、位于活塞杆12上的回压孔16、位于回压孔16上的电磁阀17、连接抽气孔15和支撑机构的气管19；所述支架3和活塞杆12之间设有用于锁死活塞杆12的锁死机构。

支撑机构包括位于夹板2下端的第二活塞腔20、滑动连接在第二活塞腔20内的第二活塞21、和第二活塞21连接的用于支撑工件1的第二活塞杆22、位于第二活塞腔20上的第二抽气孔23、用于驱动第二活塞21朝向远离第二活塞杆22一侧运动的第二弹簧24，所述气管19连接在第二抽气孔23上。

开合机构还包括位于支架3内的上腔体27、滑动连接在上腔体27内的上活塞28、位于上腔体27内壁上的导气槽30、位于导气槽30一侧的第一气道31、位于导气槽30另一侧的第二气道32、滑动连接在导气槽30内的用于阻断第一气道31和第二气道32的挡气块33、挤压挡气块33后将第一气道31和第二气道32接通的导气块29、用于挡气块33复位的复位弹簧34、位于支架3内的用于连通活塞腔9和上腔体27的连通气道38、位于上臂6内的第三气道35、位于上臂6下端的下腔体36、滑动连接在下腔体36内的下活塞37。

导气块29包括主体39、位于主体39上的通孔40。导气槽30位于上活塞28远离上臂6一侧，所述上臂6连接在上活塞28上。第三气道35下端和下腔体36连通。

第一气道远离挡气块的一端和活塞腔连通，当第一气道31和第二气道32接通时，所述第三气道35上端和第二气道32远离挡气块33的一端连通。

夹板2上穿设有支撑杆41，所述支撑杆41上转动连接有用于为下落的工件1提供缓冲的阻尼轮42，所述支撑杆41上设有用于驱动其朝向工件1运动的挤压弹簧43，所述夹板2远离工件1的一侧固接有支撑板44，所述支撑板44上设有能发出光波的发射端45，所述支撑杆41上设有用于接收光波的接收端46；所述接收端46和锁死机构连接。

当发射端45和接收端46位置对应时，夹板2和工件1间隙配合，锁死机构分别将对应的上臂6和下臂8固定。当发射端45和接收端46位置对应时，夹板2和工件1的间距为2-5mm。

锁死机构包括导向环48、位于导向环48内的导向槽49、滑动连接在导向槽49内的夹杆47、位于夹杆47端部的摩擦层50、位于夹杆47远离摩擦层50一端的导向坡52、套设在导向环48外的驱动环51、位于驱动环51内的转动后驱动夹杆47向导向环48内运动的第二导向坡53、和驱动环51啮合的驱动齿轮54、用于转动驱动齿轮54的电机。

实施例原理：

参见图2-图3，工件1放置在工作台4上。

参见图5-图6，首先支架3在外力(如气缸、机械臂等)作用下向下运动，橡胶吸盘18抵靠在工件上侧，活塞10向上运动，上行弹簧11缩短，橡胶吸盘18内的空气被挤出，活塞10运动后引起活塞腔9内的气压减低，在连通气道38的作用下，上腔体27气压减小，上活塞28朝向活塞腔9方向运动，这里上臂6和下臂8的数量均为两个，上臂6靠拢，当导气块29嵌入导气槽30之后，此时上活塞28运动到上腔体27的端部，挡气块33压缩复位弹簧34，通孔40将第一气道31和第二气道32连通，此时，在活塞腔9的负压作用下，下腔体36内的空气通过第三气道35、第二气道32、通孔40、第一气道31后进入活塞腔9内，由于下腔体36气压减小，因此两个下臂8靠拢，两个夹板靠拢。此时，支撑块25位于槽口26内，第二活塞杆22位于工件下方。

随着夹板的靠拢，夹板上的阻尼轮42抵靠在工件侧面，然后挤压弹簧43边长(初始下，参见图2，发射端45和接收端46错开，发射端45和接收端46为现有技术-对射传感器)，当发射端45和接收端46位置对应的时候，此时，接收端46发送信号给锁死机构，锁死机构运行，将下臂8锁死固定，下臂8不能和上臂6相对运动，将上臂6锁死固定，上臂6和支架3不能相对运动，活塞杆12锁死，活塞杆12和支架3不能相对运动，此时夹板和工件的间距为3mm。

参见图7和图8，支架3在机械臂的作用下向上运动一段距离，由于橡胶吸盘18吸附在工件1上表面，因此，工件1一开始抵靠在工作台4上，由于夹板和工件是间隙配合的，因此夹板跟着支架3向上运动，然后第一弹簧14伸长，活塞杆12跟着支架3向上运动，由于抽气套13和活塞杆12相对运动，活塞杆12内的抽气腔56气压降低，橡胶吸盘18内的气压也会降低，橡胶吸盘18的吸附效果更好了，橡胶吸盘18和工件不会脱开，第二活塞腔20内的气体经过气管19到抽气腔56内，第二活塞腔20内的气压降低，第二弹簧24伸长，第二活塞杆22朝向远离第二弹簧24一侧运动，第二活塞杆22的端部位于工件1下方，随着支架3继续向上运动，第二活塞杆22的端部会抵靠在工件1下侧从而对工件1提供向上的支撑力，防止工件1掉落，然后支架3在机械臂的作用下将工件搬运到其他的地方。

参见图9，需要下放工件的时候，电磁阀17打开，气体进入抽气腔56，抽气腔56内恢复常压，橡胶吸盘18内恢复常压，橡胶吸盘18和工件1脱开，然后第二活塞杆22朝向第二弹簧24运动，第二活塞杆22和工件下侧面相对滑动，第二弹簧24缩短，为了减小第二活塞杆22和工件下侧面的摩擦力，可以在第二活塞杆22上涂抹润滑油。当第二活塞杆22和工件之间脱开的时候，工件在重力的作用下会向下运动，此时，由于阻尼轮42在挤压弹簧43的作用下是始终抵靠在工件侧面上的，因此在工件向下运动的时候，阻尼轮42会带有阻尼的转动，由于阻尼轮42的存在，工件向下运动的速度控制在一定范围，保证工件不会摔坏。

最后电磁阀17关闭，锁死机构解锁，然后上行弹簧11复位，气体进入上腔体27，上活塞28运动，导气块29和导向槽49脱开，第一气道31和第二气道32断开，在复位弹簧34的作用下，挡气块33复位，第三气道35远离下腔体36的一端和第二气道32脱开，外界的气体经过第三气道35进入下腔体36，在下腔体36内设有用于下活塞37复位的第二复位弹簧55，在第二复位弹簧55的作用下，下活塞37复位，发射端45和接收端46错开，在第一弹簧14的作用下，活塞杆12和抽气套13也复位。

本发明在搬运工件的时候不需要用力夹持工件的侧面，采用第二活塞杆22托住工件1，对工件能起到很好的保护作用。

下面阐述锁死机构的运行原理，本实施例中，锁死机构分为第一锁死机构57、第二锁死机构58、第三锁死机构59，第一锁死机构用于锁死上臂6、第二锁死机构用于锁死下臂8、第三锁死机构用于锁死活塞杆12。

第一锁死机构的导向环48固接在支架3上，驱动环51转动连接在支架3上，对应的驱动齿轮54运行，夹杆47环绕上臂6布置，驱动齿轮54带动驱动环51转动，在第二导向坡53和导向坡52的作用下，夹杆47在导向槽49内运动，夹杆47端部的摩擦层50顶紧在上臂6上从而将上臂6锁死。

第二锁死机构和第三锁死机构的运行机理和第一锁死机构的一样。

第二锁死机构的导向环48固定在上臂6下端，对应的驱动环51转动连接在上臂6下端。

第三锁死机构的导向环48固定在支架3下侧，对应的驱动环51转动连接在支架3下侧。

Claims (7)

1.一种机器人夹具，其特征在于，包括支架、位于支架下方的用于夹持工件的夹板、用于驱动夹板运行的开合机构、位于夹板下端的用于支撑工件底部的支撑机构、位于支架下方的用于将工件向上提离工作台并使得支撑机构支撑住工件的提取机构；

所述夹板下端设有支撑块，所述支撑机构位于支撑块上，所述工作台上设有用于容纳支撑块的槽口；

所述提取机构包括位于支架内的活塞腔、滑动连接在活塞腔内的活塞、位于活塞腔内的用于驱动活塞复位的上行弹簧、上端连接在活塞上的活塞杆、位于活塞杆内的抽气腔、套设在活塞杆下端的抽气套、位于抽气套下端的用于吸附工件的橡胶吸盘、用于驱动抽气套朝向活塞杆运动的第一弹簧、位于活塞杆上的抽气孔、位于活塞杆上的回压孔、位于回压孔上的电磁阀、连接抽气孔和支撑机构的气管；

所述支架和活塞杆之间设有用于锁死活塞杆的锁死机构；

所述支撑机构包括位于夹板下端的第二活塞腔、滑动连接在第二活塞腔内的第二活塞、和第二活塞连接的用于支撑工件的第二活塞杆、位于第二活塞腔上的第二抽气孔、用于驱动第二活塞朝向远离第二活塞杆一侧运动的第二弹簧，所述气管连接在第二抽气孔上；所述锁死机构包括导向环、位于导向环内的导向槽、滑动连接在导向槽内的夹杆、位于夹杆端部的摩擦层、位于夹杆远离摩擦层一端的导向坡、套设在导向环外的驱动环、位于驱动环内的转动后驱动夹杆向导向环内运动的第二导向坡、和驱动环啮合的驱动齿轮、用于转动驱动齿轮的电机。

2.根据权利要求1所述的机器人夹具，其特征在于，所述开合机构包括上端插入支架并和支架滑动连接的上臂、上端插入上臂的下端并和上臂滑动连接的下臂、位于上臂和支架之间的用于锁死上臂的锁死机构、位于上臂和下臂之间的用于锁死下臂的锁死机构，所述夹板位于下臂的下端。

3.根据权利要求1所述的机器人夹具，其特征在于，所述开合机构还包括位于支架内的上腔体、滑动连接在上腔体内的上活塞、位于上腔体内壁上的导气槽、位于导气槽一侧的第一气道、位于导气槽另一侧的第二气道、滑动连接在导气槽内的用于阻断第一气道和第二气道的挡气块、挤压挡气块后将第一气道和第二气道接通的导气块、用于挡气块复位的复位弹簧、位于支架内的用于连通活塞腔和上腔体的连通气道、位于上臂内的第三气道、位于上臂下端的下腔体、滑动连接在下腔体内的下活塞；

所述导气块包括主体、位于主体上的通孔；

所述导气槽位于上活塞远离上臂一侧，所述上臂连接在上活塞上；

所述第三气道下端和下腔体连通；

所述第一气道远离挡气块的一端和活塞腔连通，当第一气道和第二气道接通时，所述第三气道上端和第二气道远离挡气块的一端连通。

4.根据权利要求1所述的机器人夹具，其特征在于，所述夹板上穿设有支撑杆，所述支撑杆上转动连接有用于为下落的工件提供缓冲的阻尼轮，所述支撑杆上设有用于驱动其朝向工件运动的挤压弹簧，所述夹板远离工件的一侧固接有支撑板，所述支撑板上设有能发出光波的发射端，所述支撑杆上设有用于接收光波的接收端；所述接收端和锁死机构连接；

当发射端和接收端位置对应时，夹板和工件间隙配合，锁死机构分别将对应的上臂、下臂、活塞杆固定。

5.根据权利要求4所述的机器人夹具，其特征在于，当发射端和接收端位置对应时，夹板和工件的间距为2-5mm。

6.根据权利要求1所述的机器人夹具，其特征在于，所述夹板的数量为两个，每个夹板下端的支撑块的数量为两个。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的机器人夹具，其特征在于，所述槽口呈长条形结构，所述槽口的数量为两个。

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