CN111791254A - 一种夹持尺寸无级调节的旋转式机械手 - Google Patents

Abstract

一种夹持尺寸无级调节的旋转式机械手，包括左卡爪和右卡爪，左卡爪和右卡爪分别对称固定连接在一对卡爪安装座上，卡爪安装座上端分别对称滑动连接在卡爪基座底部左右两边；卡爪伺服电机和双输出减速机固定相连，并且卡爪伺服电机和双输出减速机均固定安装在卡爪基座下部，双输出减速机两端输出轴分别固定连接左旋丝杠和右旋丝杠，左旋丝杠和右旋丝杠均安装在卡爪基座底部且均配套安装有丝杠螺母块，卡爪安装座固定连接丝杠螺母块，卡爪基座侧面安装有用于限制卡爪移动位置的限位装置；卡爪基座上部固定安装有旋转基座和旋转机构，旋转基座装于机器人大臂或提升臂末端，实现了机械手的夹持尺寸无级可调和夹持后的旋转角度可控等要求。

Description

一种夹持尺寸无级调节的旋转式机械手

技术领域

本申请涉及机械手技术领域，尤其涉及一种夹持尺寸无级调节的旋转式机械手。

背景技术

实现“工业4.0”是近年来制造业智能化、信息化发展的核心目标，目前智能化生产线中不同种类、不同功能机器人的身影往往不可或缺。然而作为机器人生产厂家，为了实现机器人的定型生产，往往只对机器人的大臂进行开发研究，却很少对机器人大臂末端与产品相关的机械手进行设计研究。

尤其是在产品装配线上，机械手常常需要夹持尺寸大小不同、负载不同的各种产品，机械手也经常需要对产品进行翻转。然而现有技术中机械手的夹持尺寸无法根据不同产品的外形尺寸实现无极调节，而且目前大多数机械手功能单一，只能实现夹持，无法同时对产品进行旋转或翻转，需要单独设计制造翻转机构去完成产品的旋转或翻转工序。还有对于一些负载大、尺寸大的产品，现有机械手无法实现夹持搬运和旋转。

为了解决以上问题，亟需设计一种能够满足使用要求的夹持尺寸无级可调节的旋转式机械手。

发明内容

本申请提供了一种夹持尺寸无级调节的旋转式机械手，以解决现有技术中存在的机械手的夹持尺寸无法根据不同产品的外形尺寸实现无极调节以及进行旋转的问题。

本申请采用的技术方案如下：

一种夹持尺寸无级调节的旋转式机械手，包括左卡爪和右卡爪，所述左卡爪和所述右卡爪分别对称固定连接在一对卡爪安装座上，所述卡爪安装座上端分别对称滑动连接在卡爪基座底部左右两边；卡爪伺服电机和双输出减速机固定相连，并且所述卡爪伺服电机和所述双输出减速机均固定安装在所述卡爪基座下部，所述双输出减速机两端输出轴分别固定连接左旋丝杠和右旋丝杠，所述左旋丝杠和右旋丝杠均安装在所述卡爪基座底部且均配套安装有丝杠螺母块，所述卡爪安装座固定连接所述丝杠螺母块，所述卡爪基座侧面安装有用于限制卡爪移动位置的限位装置；所述卡爪基座上部固定安装有旋转基座和旋转机构，所述旋转基座装于机器人大臂或提升臂末端。

优选地，所述卡爪基座底部对称且平行设置有两组导轨，每个所述导轨上均滑动卡接滑块，所述卡爪安装座上端固定连接所述滑块。

优选地，所述双输出减速机两端输出轴分别通过联轴器固定连接左旋丝杠和右旋丝杠，所述左旋丝杠和右旋丝杠两端分别通过轴承安装在所述卡爪基座底部。

优选地，所述限位装置包括设置在所述左卡爪和所述右卡爪之间距离最小处的限位开关一，和设置在所述左卡爪和所述右卡爪之间距离最大处的限位开关二。

优选地，所述旋转机构包括旋转伺服电机，所述旋转伺服电机输出轴固定连接减速机，所述减速机固定连接传动装置，所述传动装置的另一端固定连接旋转轴，所述旋转轴固定连接所述卡爪基座。

优选地，所述减速机为直角减速机。

优选地，所述传动装置包括与所述减速机输出轴固定相连的主动齿轮，所述主动齿轮与从动齿轮相互啮合，所述从动齿轮固定连接在所述旋转轴上部，所述旋转基座设置在所述旋转轴外周中部。

优选地，所述旋转轴下部和所述卡爪基座上端设置有相互配套的法兰盘，所述旋转轴下部和所述卡爪基座通过法兰盘和连接螺钉固定相连，且所述旋转轴下端通过键固定在所述卡爪基座上的安装孔内。

优选地，所述左卡爪和所述右卡爪均采用阶梯式结构。

优选地，所述卡爪安装座为L型板材，且内部设置有加强板。

采用本申请的技术方案的有益效果如下：

1.本机械手可根据产品生产工艺要求，根据需要夹持产品的外形尺寸通过所述卡爪伺服电机和所述双输出减速机驱动所述左旋丝杠和右旋丝杠同时转动，带动所述左卡爪和所述右卡爪同时前进或后退移动，便实现了不同尺寸产品的抓取与松开工作，也实现了无级同步等距调节所述左卡爪和所述右卡爪之间的距离，对卡爪移动距离有限位保护，由旋转伺服电机和减速机驱动，实现对不同尺寸产品进行夹持、旋转，多用于X-Y-Z三坐标机械臂的末端或移载机械臂的末端。

2.所述旋转机构通过直角减速机和一对齿轮传递动力，大大缩减了机械手的轴向尺寸。

3.本机械手对于负载大、长度长的矩形产品一般成组使用，对于轻负载、长度短的矩形产品一般可单独使用。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种夹持尺寸无级调节的旋转式机械手的结构示意图；

图2为图1的主视图；

图3为图2中沿A-A方向的剖视图；

图示说明：

其中，1-左卡爪，2-卡爪安装座，3-丝杠螺母块，4-卡爪基座，5-旋转伺服电机，6-直角减速机，7-主动齿轮，8-左旋丝杠，9-导轨，10-联轴器，11-卡爪伺服电机，12-双输出减速机，13-限位开关一，14-右旋丝杠，15-限位开关二，16-从动齿轮，17-旋转基座，18-旋转轴，19-连接螺钉，20-键，21-右卡爪，22-滑块。

具体实施方式

下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。

参见图1，为一种夹持尺寸无级调节的旋转式机械手的结构示意图。

本申请提供的一种夹持尺寸无级调节的旋转式机械手，包括左卡爪1和右卡爪21，所述左卡爪1和所述右卡爪21分别通过螺钉对称固定连接在一对卡爪安装座2下端，所述卡爪安装座2上端分别对称滑动连接在卡爪基座4底部左右两边；卡爪伺服电机11和双输出减速机12通过键和螺钉锁紧固定相连，并且所述卡爪伺服电机11和所述双输出减速机12均固定安装在所述卡爪基座4中间下部，所述双输出减速机12左右两端的输出轴分别固定连接左旋丝杠8和右旋丝杠14，所述左旋丝杠8和右旋丝杠14均安装在所述卡爪基座4底部，且所述左旋丝杠8和右旋丝杠14上均配套安装有丝杠螺母块3，两端的所述卡爪安装座2分别固定连接所述丝杠螺母块3，根据需要夹持产品的外形尺寸通过所述卡爪伺服电机11和所述双输出减速机12驱动所述左旋丝杠8和右旋丝杠14同时转动，进而带动所述左卡爪1和所述右卡爪21同步前进或后退移动，便实现了不同尺寸产品的抓取与松开工作，也实现了无级调节所述左卡爪1和所述右卡爪21之间的距离；所述卡爪基座4侧面安装有用于限制卡爪移动位置的限位装置，用于防止卡爪超量程使用受损，保证了机械手使用过程中的安全性；所述卡爪基座4上部固定安装有旋转基座17和旋转机构，所述旋转基座17装于机器人大臂或提升臂末端，所述旋转机构可根据产品转动角度要求进行旋转。

如图1和图2所示，所述卡爪基座4底部对称且平行设置有两组导轨9，每个所述导轨9上均滑动卡接滑块22，所述卡爪安装座2上端固定连接所述滑块22，使用所述导轨9和滑块22配合起滑动导向作用，保证所述左卡爪1和所述右卡爪21同步移动过程中的平稳性和精准性。

如图1和图2所示，所述双输出减速机12两端输出轴分别通过联轴器10固定连接左旋丝杠8和右旋丝杠14，所述左旋丝杠8和右旋丝杠14两端分别通过轴承安装在所述卡爪基座4底部，连接可靠，卡爪移动距离依靠伺服减速机、左旋丝杠8和右旋丝杠14来完成同步等距移动。

如图1所示，所述限位装置包括设置在所述左卡爪1和所述右卡爪21之间距离最小处的限位开关一13，和设置在所述左卡爪1和所述右卡爪21之间距离最大处的限位开关二15，实现卡爪移动的限位保护。

如图3所示，所述旋转机构包括旋转伺服电机5，所述旋转伺服电机5输出轴固定连接减速机，所述减速机固定连接传动装置，所述传动装置的另一端固定连接旋转轴18，所述旋转轴18固定连接所述卡爪基座4。所述旋转机构的转动角度主要由所述旋转伺服电机5和减速机来进行驱动。

如图3所示，所述减速机为直角减速机6，结构简单紧凑，缩小了机械手的整体高度。所述传动装置包括与所述减速机输出轴固定相连的主动齿轮7，所述主动齿轮7与从动齿轮16相互啮合，所述从动齿轮16固定连接在所述旋转轴18上部，所述旋转基座17设置在所述旋转轴18外周中部。所述传动装置为一对齿轮，使得机械手的长度大大缩小，并且传动效率高。

如图3所示，所述旋转轴18下部和所述卡爪基座4上端设置有相互配套的法兰盘，所述旋转轴18下部和所述卡爪基座4通过法兰盘和连接螺钉19固定相连，且所述旋转轴18下端通过一对键20固定在所述卡爪基座4上的安装孔内，所述键20为平键或花键均可。夹持部分的卡爪基座4与所述旋转机构的轴向连接是通过法兰盘和连接螺钉19紧固连接，机械手夹持部分与所述旋转机构通过一组所述键20进行扭矩传递，轴向窜动主要是由法兰盘紧固连接来防止。

如图1和图3所示，所述左卡爪1和所述右卡爪21均采用阶梯式结构，可夹取不同厚度的产品。

所述卡爪安装座2为L型板材，且内部两边设置有两块加强板，结构简单，连接可靠稳固。

本申请一种夹持尺寸无级调节的旋转式机械手的工作过程如下：

通过所述旋转基座17装于机器人大臂或提升臂末端，需要夹持某件产品时，卡爪伺服电机11驱动双输出减速机12转动，所述双输出减速机12的两个输出轴分别通过两个联轴器10与所述左旋丝杠8和右旋丝杠14固定连接，所述左旋丝杠8和所述右旋丝杠14行分别套装有沿丝杠轴线运动的丝杠螺母块3，丝杠螺母块3固定连接所述卡爪安装座2，所述双输出减速机12分别驱动所述左旋丝杠8和右旋丝杠14转动，带动与丝杠螺母块3固定连接的所述左卡爪1和所述右卡爪21同步前进或后退运动，根据需要夹持产品的外形尺寸无级调节所述左卡爪1和所述右卡爪21之间的距离；在所述左卡爪1和所述右卡爪21移动过程中，所述左旋丝杠8和右旋丝杠14分别进行动力传递，所述导轨9和滑块22则起卡爪移动导向作用，保障卡爪同步移动过程中的平稳性。卡爪之间的夹持尺寸由伺服控制系统来完成，卡爪移动的限位保护由1号限位开关13和2号限位开关来完成。

夹持部分的卡爪基座4与旋转机构的轴向连接是通过法兰盘和连接螺钉19紧固连接，机械手夹持部分与所述旋转机构通过一组所述键20进行扭矩传递，轴向窜动主要是由法兰盘紧固连接来防止。当机械手夹持产品后需要转动一定角度时，旋转伺服电机5驱动直角减速机6转动，所述直角减速机6的输出轴连接所述主动齿轮7与直角减速机连接，从动齿轮16与所述旋转轴18通过键固定连接，直角减速机6驱动主动齿轮7转动，所述主动齿轮7带动从动齿轮16转动，从动齿轮16带动旋转轴18转动一定的角度。

本申请中通过夹持部分和旋转机构的相互配合，实现了机械手的夹持尺寸无级可调和夹持后的旋转角度可控等要求，多用于自动化生产线线边机器人、X-Y-Z三坐标机械臂的末端或移载机械臂的末端配合使用来夹取产品或夹取后旋转产品，本申请所述机械手夹取大尺寸、大负载物品时，需成对使用；夹取小尺寸、轻负载物品时，可单独使用。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种夹持尺寸无级调节的旋转式机械手，其特征在于，包括左卡爪(1)和右卡爪(21)，所述左卡爪(1)和所述右卡爪(21)分别对称固定连接在一对卡爪安装座(2)上，所述卡爪安装座(2)上端分别对称滑动连接在卡爪基座(4)底部左右两边；卡爪伺服电机(11)和双输出减速机(12)固定相连，并且所述卡爪伺服电机(11)和所述双输出减速机(12)均固定安装在所述卡爪基座(4)下部，所述双输出减速机(12)两端输出轴分别固定连接左旋丝杠(8)和右旋丝杠(14)，所述左旋丝杠(8)和右旋丝杠(14)均安装在所述卡爪基座(4)底部且均配套安装有丝杠螺母块(3)，所述卡爪安装座(2)固定连接所述丝杠螺母块(3)，所述卡爪基座(4)侧面安装有用于限制卡爪移动位置的限位装置；所述卡爪基座(4)上部固定安装有旋转基座(17)和旋转机构，所述旋转基座(17)装于机器人大臂或提升臂末端。

2.根据权利要求1所述的一种夹持尺寸无级调节的旋转式机械手，其特征在于，所述卡爪基座(4)底部对称且平行设置有两组导轨(9)，每个所述导轨(9)上均滑动卡接滑块(22)，所述卡爪安装座(2)上端固定连接所述滑块(22)。

3.根据权利要求1所述的一种夹持尺寸无级调节的旋转式机械手，其特征在于，所述双输出减速机(12)两端输出轴分别通过联轴器(10)固定连接左旋丝杠(8)和右旋丝杠(14)，所述左旋丝杠(8)和右旋丝杠(14)两端分别通过轴承安装在所述卡爪基座(4)底部。

4.根据权利要求1所述的一种夹持尺寸无级调节的旋转式机械手，其特征在于，所述限位装置包括设置在所述左卡爪(1)和所述右卡爪(21)之间距离最小处的限位开关一(13)，和设置在所述左卡爪(1)和所述右卡爪(21)之间距离最大处的限位开关二(15)。

5.根据权利要求1所述的一种夹持尺寸无级调节的旋转式机械手，其特征在于，所述旋转机构包括旋转伺服电机(5)，所述旋转伺服电机(5)输出轴固定连接减速机，所述减速机固定连接传动装置，所述传动装置的另一端固定连接旋转轴(18)，所述旋转轴(18)固定连接所述卡爪基座(4)。

6.根据权利要求5所述的一种夹持尺寸无级调节的旋转式机械手，其特征在于，所述减速机为直角减速机(6)。

7.根据权利要求5所述的一种夹持尺寸无级调节的旋转式机械手，其特征在于，所述传动装置包括与所述减速机输出轴固定相连的主动齿轮(7)，所述主动齿轮(7)与从动齿轮(16)相互啮合，所述从动齿轮(16)固定连接在所述旋转轴(18)上部，所述旋转基座(17)设置在所述旋转轴(18)外周中部。

8.根据权利要求5所述的一种夹持尺寸无级调节的旋转式机械手，其特征在于，所述旋转轴(18)下部和所述卡爪基座(4)上端设置有相互配套的法兰盘，所述旋转轴(18)下部和所述卡爪基座(4)通过法兰盘和连接螺钉(19)固定相连，且所述旋转轴(18)下端通过键(20)固定在所述卡爪基座(4)上的安装孔内。

9.根据权利要求1所述的一种夹持尺寸无级调节的旋转式机械手，其特征在于，所述左卡爪(1)和所述右卡爪(21)均采用阶梯式结构。

10.根据权利要求1所述的一种夹持尺寸无级调节的旋转式机械手，其特征在于，所述卡爪安装座(2)为L型板材，且内部设置有加强板。

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