CN111702802A - 一种夹爪及应用该夹爪的夹具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种夹爪及应用该夹爪的夹具，其中夹爪包括本体，该本体内具有中空区域而形成气室，且所述本体上开设有与气室相流体连通的通气孔，该本体的沿长度方向延伸的第一侧壁的横截面至少局部呈波浪状；铰链结构，设于本体中并沿本体的长度方向延伸，且该铰链结构邻近本体的沿长度方向延伸的第二侧壁设置，所述铰链结构包括多个沿本体长度方向依次铰接的链节，相邻两个链节之间通过枢轴相连，且所述枢轴的轴线沿第二侧壁的宽度方向延伸。通过在本体中设置铰链结构，在夹爪弯曲对物体进行夹持时，铰链结构也随之能够弯曲，即铰链结构在不影响夹爪发生弯曲变形的情况下，还能够增加夹爪抵抗横向载荷的能力。

Description

一种夹爪及应用该夹爪的夹具

技术领域

本发明属于夹具技术领域，具体涉及一种柔性的适于夹持易碎品的夹爪及应用该夹爪的夹具。

背景技术

目前，在工业生产的各个环节，机械夹具被广泛的使用，在具体工况中，很多工件是易碎品或者在硬性机械手的夹持下会发生形变和损坏，所以导致只能通过工人手工移动，效率低下。

针对上述问题，专利号为CN201710932429.8(公开号为CN107555164A)的中国发明专利申请公开的《一种柔性机电全方位夹爪》，夹爪包括夹指和夹掌，夹指包括夹板，夹板的外侧设有褶皱，所述褶皱与夹板之间形成气囊，夹掌上设有进出气口，所述进出气口与所述气囊相连，所述进出气口连接外部的高气压源。

夹板一般为橡胶材质，这种柔性的材料特性使得夹爪无法承受较大的横向载荷，这严重影响了夹爪的使用范围，这种夹爪一般只能在竖向进行抓取，而在实际的使用过程中，有时并不能保证有充足的竖向空间，例如需要取下书架上的杯子，该夹爪并不能很好的完成任务。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种能够承受横向载荷的夹爪。

本发明所要解决的第二个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种应用上述夹爪的夹具。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种夹爪，包括

本体，该本体内具有中空区域而形成气室，且所述本体上开设有与气室相流体连通的通气孔，该本体的沿长度方向延伸的第一侧壁的横截面至少局部呈波浪状；

其特征在于，还包括

铰链结构，设于本体中，且该铰链结构邻近本体的沿长度方向延伸的第二侧壁设置，所述铰链结构包括多个沿本体长度方向依次铰接的链节，相邻两个链节之间通过枢轴相连，且所述枢轴的轴线沿第二侧壁的宽度方向延伸。

为了使得夹爪在充气后能很好的弯曲变形、以对物体进行夹持，所述本体内开设有沿其长度方向延伸并与通气孔相流体连通的第一气室，所述第一侧壁的每个波峰上均开设有与第一气室相流体连通的第二气室，第一气室位于第二气室和铰链结构之间，所述第一气室和第二气室共同构成所述气室。

优选地，所述本体弯曲时的角度为θ，气室内的气压为p，并且，满足条件：θ＝a×p²+b×p+c，0<a<1，1<b<2，0<c<1，p单位为kpa。因为夹爪的夹持力大小受到接触面积、夹持面摩擦系数影响，不好判断，如此通过知道气室中的气压大小，能得出本体能产生多大的弯曲角度，弯曲角度会影响夹爪与被夹持物体的距离，并能根据弯曲角度预判断夹持力的大小。

为了保证夹爪的夹持效果，所述铰链结构的长度为f，本体的长度为L，铰链结构的两端距本体的对应端的距离为d，链节的节数为n，第二气室的个数为i，并且，满足条件：f＝(L-d)/n，3≤n≤i。因为链节不同的节数使铰链结构在弯曲时会有不同的弯曲路径，这主要会影响夹爪与被夹持物体的接触角度，从而产生不同的接触面，以适配对应的被夹持的物体。

优选地，每一所述链节均包括基板，相邻两个链节中，其中一个链节的基板上开设有凹槽，另一个链节的基板上开设有能容置于凹槽中的凸块，所述枢轴穿过凹槽和凸块将相邻两个链节相连。

为了保证铰链结构能被稳固的定位在本体中，并且夹爪在夹持物体时不会损伤物体，所述基板中心上开设有贯通其壁厚的通孔。因本体采用柔性材质，如硅胶材质，在将铰链结构注塑在本体中的过程中，通孔中会填满硅胶，这样一来保证将铰链结构稳固的定位在本体中，但是不会影响铰链结构的转动；二来保证夹持物体时，基本上都是硅胶与物体接触，不会破坏被夹持的物体，否则因铰链结构是硬性材质(如塑料)，其面积过大可能会导致夹爪整体的柔性不够，在夹持物体时损伤物体表面。

同理，所述基板的沿本体长度方向延伸的至少一个侧边上开设有缺口，缺口的作用与上述通孔的作用相同。

本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种应用上述夹爪的夹具，其特征在于：还包括安装架，所述夹爪有两个并均安装在安装架上，且两个本体的第二侧壁相对设置。

为了提高本体安装在安装架上的稳固性，所述安装架上间隔开设有两个安装孔，所述本体的端部对应容置在安装孔中，且所述本体上的通气孔外露于对应的安装孔。安装孔也能在一定程度上起到定位本体的作用。

为了防止本体相对于安装孔移动，所述安装孔的内壁上设有卡块，所述本体上开设有供卡块卡入的卡入部。

为了便于将夹爪的端部容置在安装孔中，所述安装架包括开设有安装槽的架体以及对应盖设在安装槽上的盖板，所述架体和盖板通过连接件相连，所述盖板和对应的安装槽共同围成所述安装孔。这样可先将夹爪置于安装槽中后，再将盖板盖上，然后再通过连接件将本体和安装架相连。

与现有技术相比，本发明的优点：本发明通过在本体中设置铰链结构，在夹爪弯曲对物体进行夹持时，铰链结构也随之能够弯曲，即铰链结构在不影响夹爪发生弯曲变形的情况下，还能够增加夹爪抵抗横向载荷的能力；换言之，因铰链结构具有较强的抗扭能力，同时由于铰链结构有较佳的抗拉能力，使得本发明的夹爪具有较一般软体气动夹爪更大的抗拉能力，从而能够承受横向载荷；该夹爪应用于夹具上使夹具能够进行横向夹持，当然应用该夹爪的夹具也能应用在任何需要纵向以及斜向夹持的场合，提供多种抓取模式，能够适应更多种类的抓取空间，如书架类空间以及斜向空间，夹具应用范围广，使用灵活。

附图说明

图1为本发明实施例的夹爪的结构示意图；

图2为图1的剖视图；

图3为图2中的铰链结构的结构示意图；

图4为图3的分解示意图；

图5为应用图1的夹爪的夹具的结构示意图；

图6为图5的剖视图；

图7为图5的分解示意图；

图8为夹爪弯曲时第二侧壁的示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1～7所示，本优选实施例的夹具包括安装架3以及均安装在安装架3上的两个夹爪A。

其中夹爪A包括本体1和铰链结构2，本体1具有相对设置的第一侧壁13和第二侧壁14，第一侧壁13和第二侧壁14均沿本体1的长度方向延伸，第一侧壁13的露出安装架3的部分的横截面呈波浪状，在夹爪A安装在安装架3上时，两个夹爪A的第二侧壁14相对设置。

如图6所示，本体1内具有中空区域而形成气室11，本实施例中，本体1内开设有沿其长度方向延伸的第一气室111，第一侧壁13的每个波峰上均开设有与第一气室111相流体连通的第二气室112，第一气室111和第二气室112共同构成气室11。第一气室111与开设在本体1端部的通气孔12相流体连通，通气孔12连接外部的高压气源，通过通气孔12向本体1内充气后，本体1能够弯曲变形以夹持物体，此为现有技术，在此不再赘述。

铰链结构2设于本体1中并沿本体1的长度方向延伸，该铰链结构2邻近第二侧壁14设置，第一气室111位于铰链结构2和第二气室112之间。

如图2所示，铰链结构2包括多个沿本体1长度方向依次铰接的链节21，相邻两个链节21之间通过枢轴(图中未示出)相连，且枢轴的轴线沿第二侧壁14的宽度方向延伸。在本体1弯曲变形时，铰链结构2随之变形并能够承受横向载荷，以使得夹爪能够横向夹持物体，可应用在任何需要横向和纵向以及斜向夹持的场合。

另外，铰链结构2的长度为f，本体1的长度为L，铰链结构2的两端距本体1的对应端的距离为d，链节21的节数为n，第二气室112的个数为i，并且，满足条件：f＝(L-d)/n,3≤n≤i。链节21不同的节数使铰链结构2在弯曲时会有不同的弯曲路径，这主要会影响夹爪A与被夹持物体的接触角度，从而产生不同的接触面，而该参数关系可以使得制作的夹爪A的本体1和铰链结构2良好的适配，对被夹持物体的夹持效果好。

如图6所示，本实施例中，铰链结构2的枢轴具有对着第二气室112和与第二气室112错开两种位置，这两种位置交替设置，这样铰链结构2的弯曲变形能和本体1的弯曲变形良好的适配，增强夹爪承受横向载荷的能力。

如图3、4所示，本实施例中，每一链节21均包括基板22，相邻两个链节21中，其中一个链节21的基板22上开设有凹槽221，另一个链节21的基板22上开设有能容置于凹槽221中的凸块222，枢轴穿过凹槽221和凸块222将相邻两个链节21相连。具体为：凸块222上开设有第一连接孔225，基板22上位于凹槽221两侧均开设有第二连接孔226，枢轴穿过并定位在第一连接孔225和对应的第二连接孔226中。

链节21的长度和节数可以根据夹爪的长度进行调整。

本实施例中，基板22中心上开设有贯通其壁厚的通孔223。因本体1采用柔性材质，如硅胶材质，在将铰链结构2注塑在本体1中的过程中，通孔223中会填满硅胶，这样一来既保证将铰链结构2稳固的定位在本体1中，又不会影响铰链结构2的转动；二来保证夹持物体时，夹爪A的柔性足够，不会破坏被夹持的物体，否则因铰链结构2是硬性材质，其面积过大会导致夹爪A的柔性不够，在夹持物体时可能会破坏物体。

基板22的沿本体1长度方向延伸的侧边上还开设有缺口224，缺口224的作用与上述通孔223的作用相同。

如图5～7所示，夹爪A通过如下方式安装在安装架3上：安装架3包括开设有安装槽35的架体33以及对应盖设在安装槽35上的盖板34，安装槽35间隔设有两个，对应地，盖板34有两个，盖板34和对应的安装槽35共同围成安装孔31，盖板34和架体33通过连接件(图中未示出)相连。

每个本体1的端部对应容置在一个安装孔31中，且本体1上的通气孔12外露于对应的安装孔31，以避免对气管插入通气孔12造成影响。安装孔31的内壁上成型有卡块32，本体1上开设有供卡块32卡入的卡入部15，可防止本体1相对于安装孔31移动。

可先将夹爪A置于安装槽35中后，再将盖板34盖上，然后再通过连接件将架体33和盖板34相连，实现夹爪A被压紧在安装孔31中。

本实施例中，本体1弯曲时的角度为θ，气室11内的气压为p，并且，满足条件：θ＝a×p²+b×p+c，0<a<1，1<b<2，0<c<1，p单位为kpa，a和b大小受到链节21节数的影响。如此通过知道气室中11的气压，可以得出本体1能产生多大的弯曲角度，弯曲角度会影响夹爪A与被夹持物体的距离，并能根据该弯曲角度预判断夹持力的大小。

具体见图8，选取本体1弯曲时也固定不动的一点为m，具体可以为本体1的第二侧壁14与安装架3的相交处，此处本体1无论是工作状态或者非工作状态都固定不变，选取第二侧壁14的末端的一点为n，在气室11中气压为0的状态下(即夹爪不工作状态下)，m和n之间的连线k作为基准线，在气室11中充有气体、本体1弯曲的状态下(即夹爪工作状态下)，m和n之间的连线为j，θ为连线k和连线j之间的夹角。

Claims (10)

1.一种夹爪，包括

本体(1)，该本体(1)内具有中空区域而形成气室(11)，且所述本体(1)上开设有与气室相流体连通的通气孔(12)，该本体(1)的沿长度方向延伸的第一侧壁(13)的横截面至少局部呈波浪状；

其特征在于，还包括

铰链结构(2)，设于本体(1)中，且该铰链结构(2)邻近本体(1)的沿长度方向延伸的第二侧壁(14)设置，所述铰链结构(2)包括多个沿本体(1)长度方向依次铰接的链节(21)，相邻两个链节(21)之间通过枢轴相连，且所述枢轴的轴线沿第二侧壁(14)的宽度方向延伸。

2.根据权利要求1所述的夹爪，其特征在于：所述本体(1)内开设有沿其长度方向延伸并与通气孔(12)相流体连通的第一气室(111)，所述第一侧壁(13)的每个波峰上均开设有与第一气室(111)相流体连通的第二气室(112)，第一气室(111)位于第二气室(112)和铰链结构(2)之间，所述第一气室(111)和第二气室(112)共同构成所述气室(11)。

3.根据权利要求1或2所述的夹爪，其特征在于：每一所述链节(21)均包括基板(22)，相邻两个链节(21)中，其中一个链节(21)的基板(22)上开设有凹槽(221)，另一个链节(21)的基板(22)上开设有能容置于凹槽(221)中的凸块(222)，所述枢轴穿过凹槽(221)和凸块(222)将相邻两个链节(21)相连。

4.根据权利要求3所述的夹爪，其特征在于：所述基板(22)中心上开设有贯通其壁厚的通孔(223)。

5.根据权利要求3所述的夹爪，其特征在于：所述基板(22)的沿本体(1)长度方向延伸的至少一个侧边上开设有缺口(224)。

6.根据权利要求1所述的夹爪，其特征在于：所述本体(1)弯曲时的角度为θ，气室(11)内的气压为p，并且，满足条件：θ＝a×p²+b×p+c，0<a<1，1<b<2，0<c<1，p单位为kpa。

7.根据权利要求2所述的夹爪，其特征在于：所述铰链结构(2)的长度为f，本体(1)的长度为L，铰链结构(2)的两端距本体(1)的对应端的距离为d，链节(21)的节数为n，,第二气室(112)的个数为i，并且，满足条件：f＝(L-d)/n,3≤n≤i。

8.一种应用权利要求1～7中任一权利要求所述的夹爪的夹具，其特征在于：还包括安装架(3)，所述夹爪有两个并均安装在安装架(3)上，且两个本体(1)的第二侧壁(14)相对设置。

9.根据权利要求8所述的夹具，其特征在于：所述安装架(3)上间隔开设有两个安装孔(31)，所述本体(1)的端部对应容置在安装孔(31)中，且所述本体(1)上的通气孔(12)外露于对应的安装孔(31)。

10.根据权利要求8所述的夹具，其特征在于：所述安装孔(31)的内壁上设有卡块(32)，所述本体(1)上开设有供卡块(32)卡入的卡入部(15)。

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