CN112207854B - 一种工业机器人夹取用复合夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工业机器人夹取用复合夹具，涉及工业机器人相关领域，为解决现有技术中的气压夹具反应速度快，但其使用中存在快速动作导致移动不稳定的情况出现，容易造成夹持物品损伤的问题。所述中间固定框架内部的前后两端设置有竖直向移动板，所述中间固定框架内部的中间设置有第二齿轮，前端所述第二齿轮的一侧安装有第三驱动电机，所述竖直向移动板上设置有第一齿部，所述竖直向移动板的下端固定连接有连接板，所述连接板的下端设置有夹持爪，所述夹持爪远离连接板的一端固定连接有夹持板，所述中间固定框架下端的中间安装有驱动气缸，所述驱动气缸的输出杆端固定连接有下连接件，所述下连接件与夹持爪通过转动杆连接。

Description

一种工业机器人夹取用复合夹具

技术领域

本发明涉及工业机器人相关领域，具体为一种工业机器人夹取用复合夹具。

背景技术

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座和执行机构，包括臂部、腕部和手部，有的机器人还有行走机构。大多数工业机器人有3～6个运动自由度，其中腕部通常有1～3个运动自由度；驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作；控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。

目前工业机器人的手部执行机构大部分还是使用气动夹具，通过气缸活塞杆的动作使两侧的夹持爪收紧从而夹持物品，再通过工业机器人的其他驱动机构完成物品的转移或者其他动作。

气动夹具仅仅依靠气缸的动作完成夹持，气缸的成本明显低于液压缸，反应速度快，但由于气压缸反应速度快，使用气压夹具夹持物品时气压夹具容易因快速动作导致移动不稳定，对夹持物品有损伤；因此市场急需研制一种工业机器人夹取用复合夹具来帮助人们解决现有的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工业机器人夹取用复合夹具，以解决上述背景技术中提出的气压夹具反应速度快，但其使用中存在快速动作导致移动不稳定的情况出现，容易造成夹持物品损伤的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种工业机器人夹取用复合夹具，包括中间固定框架，所述中间固定框架内部的前后两端设置有竖直向移动板，所述中间固定框架内部的中间设置有第二齿轮，第二齿轮设置有两个，两个第二齿轮之间啮合，前端所述第二齿轮的一侧安装有第三驱动电机，所述竖直向移动板上设置有第一齿部，竖直向移动板通过第一齿部与第二齿轮啮合，所述竖直向移动板的下端固定连接有连接板，所述连接板的下端设置有夹持爪，夹持爪与连接板转动连接，所述夹持爪远离连接板的一端固定连接有夹持板，所述中间固定框架下端的中间安装有驱动气缸，所述驱动气缸的输出杆端固定连接有下连接件，所述下连接件与夹持爪通过转动杆连接，转动杆与下连接件和夹持爪均转动连接，所述中间固定框架的内部设置有空腔。

在进一步的实施例中，所述中间固定框架的两侧设置有侧延伸架，侧延伸架与中间固定框架固定连接，所述侧延伸架的内部贯穿设置有水平移动限位槽和侧限位槽，水平移动限位槽内侧前后两侧的中间设置有T型固定条，侧限位槽位于水平移动限位槽的前后两端，且水平移动限位槽与空腔连通，所述侧延伸架上设置有水平移动单元，所述水平移动单元包括上移动件，上移动件与水平移动限位槽和侧限位槽的截面吻合，能够通过上移动件在水平移动限位槽和侧限位槽内部的限位移动带动水平移动单元稳定的水平运动，从而调整两个水平移动单元之间的距离。

在进一步的实施例中，所述水平移动单元还包括水平移动横杆，水平移动横杆与上移动件固定连接，水平移动横杆位于空腔内部上端的中间，所述水平移动横杆的下端面设置有第二齿部，所述水平移动横杆下端设置有第一齿轮，第一齿轮与水平移动横杆的第二齿部啮合，第一齿轮的前端安装有第二驱动电机，能够通过第二驱动电机带动第一齿轮的转动以及第一齿轮与水平移动横杆的啮合关系带动水平移动横杆水平移动。

在进一步的实施例中，所述水平移动单元还包括水平移动竖杆，水平移动竖杆与上移动件固定连接，所述水平移动竖杆内部的下端设置有上固定单元和下固定单元，上固定单元位于下固定单元的上端，所述上固定单元和下固定单元上均设置有纵向移动板，能够通过上固定单元和下固定单元上纵向移动板在水平移动竖杆内的移动调整上固定单元和下固定单元上纵向移动板最短端之间的距离。

在进一步的实施例中，所述水平移动竖杆外侧沿上固定单元和下固定单元之间设置有第一驱动电机，所述水平移动竖杆内部沿第一驱动电机的一侧设置有第三齿轮，所述上固定单元上纵向移动板的下端面与下固定单元上纵向移动板的上端面设置有第三齿部，纵向移动板上的第三齿部与第三齿轮啮合，纵向移动板与水平移动竖杆滑动固定连接，能够通过第一驱动电机带动第三齿轮转动，从而带动与第三齿轮啮合的纵向移动板的前后移动。

在进一步的实施例中，所述纵向移动板的前后两端均固定连接有固定板，下固定单元上固定板的下端面与水平移动竖杆的下端面位于同一水平面，两个所述固定板之间沿纵向移动板的内侧固定连接有挡板，挡板的内侧面与固定板的内侧面位于同一竖直面，固定板与纵向移动板平行设置，能够通过挡板和固定板对夹持物品进行两侧位置的夹持，保持夹持物品移动的稳定性。

在进一步的实施例中，所述固定板和挡板内侧的下端设置有凸出板，凸出板与固定板和挡板固定连接，所述凸出板上端的一侧设置为斜部，能够通过工业机器人自身的驱动结构带动本夹具的运动，从而使凸出板与固定板和挡板内侧下端的凸出板托起夹持物品。

在进一步的实施例中，所述中间固定框架内部的前后端设置有上限位槽，上限位槽的宽度大于竖直向移动板的宽度，上限位槽的两侧设置有T型槽，竖直向移动板的两侧设置有T型条，T型条与T型槽吻合，能够使竖直向移动板上下限位移动，且不影响竖直向移动板内侧第一齿部的自由上下移动。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、该发明中，在中间固定框架的内部下端设置有第三驱动电机，第三驱动电机带动第二齿轮转动，两个第二齿轮啮合使两个第二齿轮反向转动，而竖直向移动板内侧的第一齿部与第二齿轮啮合，在第二齿轮转动的作用下带动两个竖直向移动板同时向上或者同时向下运动；当夹持物品时，驱动气缸动作使下连接件回缩，在转动杆的联动作用下使两个夹持爪向内侧转动，在驱动气缸动作的同时，第三驱动电机动作，使竖直向移动板向下运动，对夹持爪有打开的作用力，因此夹持爪受到驱动气缸作用下向内合拢以及第三驱动电机作用下向外打开的作用力，由于第三驱动电机工作使竖直向移动板动作的行程短，因此夹持爪主要受到驱动气缸的作用完成夹持动作，但第三驱动电机作用下向外打开的作用力能够减缓夹持爪的动作，且能够稳定夹持爪的夹持作用，从而解决了气压夹具反应速度快，但其使用中存在快速动作导致移动不稳定的情况出现，容易造成夹持物品损伤的问题；

2、该发明中，中间固定框架的两侧设置有侧延伸架，并在侧延伸架内设置有水平移动限位槽和侧限位槽，通过水平移动单元上的上移动件在水平移动限位槽和侧限位槽内的限位移动完成两个水平移动单元同时向内或者向外的运动，在夹持爪夹持住物品时，若物品自身的长度较长，单纯的夹持爪结构能够固定物品，但带动物品移动过程中存在不稳定的情况出现，通过水平移动单元的移动，能够使两个水平移动单元位于物品的两侧，从两侧位置再次固定物品，从而保障较长物品的移动稳定性；

3、该发明中，水平移动单元的水平移动是通过第二驱动电机带动第一齿轮转动，而水平移动单元的水平移动横杆上与第一齿轮相对的一面设置有第二齿部，通过第二齿部与第一齿轮啮合，从而使水平移动横杆沿着侧延伸架内部移动，推动上移动件移动，从而驱动水平移动单元同时向内或者向外移动，通过齿轮带动的方式，移动距离容易控制，移动精度较高，避免对夹持较长物品的冲击作用；

4、该发明中，水平移动单元上的水平移动竖杆内部设置有第三齿轮，第一驱动电机带动第三齿轮转动，而上固定单元和下固定单元上的纵向移动板设置有第三齿部，在第三齿轮转动作用下，由于纵向移动板上第三齿部与第三齿轮的啮合作用，带动纵向移动板向前后两端作用，而纵向移动板两端设置有固定板，纵向移动板一侧设置有挡板，固定板的内侧面与挡板的内侧面位于同一竖直面，因此上固定单元和下固定单元上的挡板能够固定夹持物品，而固定板和挡板内侧的下端又设置有凸出板和斜部，对夹持物品有下端托起作用，从而可以从地面或者其他平面上夹持板状的物品；与夹持爪夹持杆体或者管状物品配合，在不更换夹具的基础上可以夹持更多种形状的物品，增加本复合夹具的使用范围。

附图说明

图1为本发明的一种工业机器人夹取用复合夹具的主视图；

图2为本发明的图1的A-A处局部剖视图；

图3为本发明的中间固定框架的剖视图；

图4为本发明的中间固定框架、侧延伸架和水平移动单元的连接结构示意图；

图5为本发明的水平移动单元的整体结构示意图；

图6为本发明的水平移动竖杆与纵向移动板的连接结构示意图。

图中：中间固定框架 1、侧延伸架 2、竖直向移动板 3、水平移动竖杆 4、上固定单元 5、下固定单元 6、第一驱动电机 7、连接板 8、夹持爪 9、夹持板 10、第一齿部 11、水平移动横杆 12、第一齿轮 13、第二驱动电机 14、第二齿轮 15、空腔 16、下连接件 17、驱动气缸 18、转动杆 19、第二齿部 20、第三驱动电机 21、上限位槽 22、水平移动限位槽 23、侧限位槽 24、水平移动单元 25、上移动件 26、固定板 27、挡板 28、纵向移动板 29、凸出板 30、斜部 31、第三齿轮 32、第三齿部 33。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

请参阅图1-6，本发明提供的一种实施例：一种工业机器人夹取用复合夹具，包括中间固定框架1，中间固定框架1内部的前后两端设置有竖直向移动板3，中间固定框架1内部的中间设置有第二齿轮15，第二齿轮15设置有两个，两个第二齿轮15之间啮合，前端第二齿轮15的一侧安装有第三驱动电机21，竖直向移动板3上设置有第一齿部11，竖直向移动板3通过第一齿部11与第二齿轮15啮合，竖直向移动板3的下端固定连接有连接板8，连接板8的下端设置有夹持爪9，夹持爪9与连接板8转动连接，夹持爪9远离连接板8的一端固定连接有夹持板10，夹持板10的内侧粘贴设置有橡胶防护层，中间固定框架1下端的中间安装有驱动气缸18，驱动气缸18的输出杆端固定连接有下连接件17，下连接件17与夹持爪9通过转动杆19连接，转动杆19与下连接件17和夹持爪9均转动连接，中间固定框架1的内部设置有空腔16，空腔16内部安装有多个结构，因此空腔16的形状不规则，根据内部构件的安装调整，理论上仅仅通过第三驱动电机21最终带动夹持爪9运动就能达到夹持的目的，但是相对来说，整体速度较于驱动气缸18工作带动夹持爪9夹持的速度慢，因此以驱动气缸18带动夹持爪9转动夹持为主，第三驱动电机21最终带动夹持爪9运动为辅，起到稳定夹持的作用。

进一步，中间固定框架1的两侧设置有侧延伸架2，侧延伸架2与中间固定框架1固定连接，侧延伸架2的内部贯穿设置有水平移动限位槽23和侧限位槽24，水平移动限位槽23内侧前后两侧的中间设置有T型固定条，侧限位槽24位于水平移动限位槽23的前后两端，且水平移动限位槽23与空腔16连通，侧延伸架2上设置有水平移动单元25，水平移动单元25包括上移动件26，通过水平移动单元25上的上移动件26在水平移动限位槽23和侧限位槽24内的限位移动完成两个水平移动单元25同时向内或者向外的运动，上移动件26与水平移动限位槽23和侧限位槽24的截面吻合。

进一步，水平移动单元25还包括水平移动横杆12，水平移动横杆12与上移动件26固定连接，水平移动横杆12沿着侧延伸架2内部移动，推动上移动件26移动，水平移动限位槽23与空腔16连通位置的槽前后端面与水平移动横杆12限位，水平移动横杆12位于空腔16内部上端的中间，水平移动横杆12的下端面设置有第二齿部20，水平移动限位槽23与空腔16连通位置的槽的高度大于水平移动横杆12的高度，第二齿部20所在端面不与中间固定框架1直接接触，水平移动横杆12下端设置有第一齿轮13，第一齿轮13与水平移动横杆12的第二齿部20啮合，第一齿轮13的前端安装有第二驱动电机14。

进一步，水平移动单元25还包括水平移动竖杆4，水平移动竖杆4与上移动件26固定连接，水平移动竖杆4内部的下端设置有上固定单元5和下固定单元6，上固定单元5位于下固定单元6的上端，上固定单元5和下固定单元6上均设置有纵向移动板29。

进一步，水平移动竖杆4外侧沿上固定单元5和下固定单元6之间设置有第一驱动电机7，水平移动竖杆4内部沿第一驱动电机7的一侧设置有第三齿轮32，上固定单元5上纵向移动板29的下端面与下固定单元6上纵向移动板29的上端面设置有第三齿部33，纵向移动板29上的第三齿部33与第三齿轮32啮合，纵向移动板29与水平移动竖杆4滑动固定连接。

进一步，纵向移动板29的前后两端均固定连接有固定板27，纵向移动板29的前后移动会带动固定板27同步前后移动，但是固定板27不被水平移动竖杆4自身阻碍，下固定单元6上固定板27的下端面与水平移动竖杆4的下端面位于同一水平面，两个固定板27之间沿纵向移动板29的内侧固定连接有挡板28，挡板28的内侧面与固定板27的内侧面位于同一竖直面，能够夹持物品，夹持较长杆体或者管状物品时配合夹持爪9起到稳定物品的左右，夹持板状物品时为主要夹持构件，固定板27与纵向移动板29平行设置。

进一步，固定板27和挡板28内侧的下端设置有凸出板30，凸出板30与固定板27和挡板28固定连接，凸出板30上端的一侧设置为斜部31，对夹持物品有下端托起作用，从而可以从地面或者其他平面上夹持板状的物品。

进一步，中间固定框架1内部的前后端设置有上限位槽22，上限位槽22的宽度大于竖直向移动板3的宽度，竖直向移动板3上下移动时，第一齿部11所在面不与中间固定框架1直接接触，上限位槽22的两侧设置有T型槽，竖直向移动板3的两侧设置有T型条，T型条与T型槽吻合，从而使竖直向移动板3稳定的上下移动。

工作原理：当夹持杆体或者管状物品时，驱动气缸18动作使下连接件17回缩，在转动杆19的联动作用下使两个夹持爪9向内侧转动，对夹持爪9有合拢的作用力，在驱动气缸18动作的同时第三驱动电机21带动第二齿轮15转动，两个第二齿轮15啮合使两个第二齿轮15反向转动，而竖直向移动板3内侧的第一齿部11与第二齿轮15啮合，在第二齿轮15转动的作用下带动两个竖直向移动板3同时向下运动，因此夹持爪9受到驱动气缸18作用下向内合拢以及第三驱动电机21作用下向外打开的作用力，由于第三驱动电机21工作使竖直向移动板3动作的行程短，因此夹持爪9主要受到驱动气缸18的作用完成夹持动作，但第三驱动电机21作用下向外打开的作用力能够减缓夹持爪9的动作，夹持爪9稳定夹持住物品，当夹持物品较长时，第二驱动电机14带动第一齿轮13转动，而水平移动单元25的水平移动横杆12上与第一齿轮13相对的一面设置有第二齿部20，通过第二齿部20与第一齿轮13啮合，从而使水平移动横杆12沿着侧延伸架2内部移动，推动上移动件26移动，从而驱动水平移动单元25同时向内或者向外移动，通过水平移动单元25的移动，能够使两个水平移动单元25位于物品的两侧，从两侧位置再次固定物品，从而保障较长物品的移动稳定性。当夹持的物品为板状物品时，水平移动单元25上的第一驱动电机7带动第三齿轮32转动，而上固定单元5和下固定单元6上的纵向移动板29设置有第三齿部33，在第三齿轮32转动作用下，由于纵向移动板29上第三齿部33与第三齿轮32的啮合作用，带动纵向移动板29向前后两端运动，而纵向移动板29两端设置有固定板27，纵向移动板29一侧设置有挡板28，固定板27的内侧面与挡板28的内侧面位于同一竖直面，因此上固定单元5和下固定单元6上的挡板28能够固定夹持物品（此时的夹持爪9打开至最大，从而不阻碍两组上固定单元5和下固定单元6之间夹持物品，或者在图1的基础上增加水平移动竖杆4的长度，使上固定单元5的位置与夹持爪9的夹持位置水平，使下固定单元6的位置较于夹持爪9偏下，从而使夹持爪9不阻碍两个下固定单元6之间的夹持动作），而固定板27和挡板28内侧下端的凸出板30和斜部31，在工业区机器人的驱动结构的作用下能够向下，对物品进行夹持，并对夹持物品有下端托起作用，从而可以从地面或者其他平面上夹持板状的物品，并通过挡板28进行两端限位固定。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (4)

1.一种工业机器人夹取用复合夹具，包括中间固定框架（1），其特征在于：所述中间固定框架（1）内部的前后两端设置有竖直向移动板（3），所述中间固定框架（1）内部的中间设置有第二齿轮（15），第二齿轮（15）设置有两个，两个第二齿轮（15）之间啮合，前端所述第二齿轮（15）的一侧安装有第三驱动电机（21），所述竖直向移动板（3）上设置有第一齿部（11），竖直向移动板（3）通过第一齿部（11）与第二齿轮（15）啮合，所述竖直向移动板（3）的下端固定连接有连接板（8），所述连接板（8）的下端设置有夹持爪（9），夹持爪（9）与连接板（8）转动连接，所述夹持爪（9）远离连接板（8）的一端固定连接有夹持板（10），所述中间固定框架（1）下端的中间安装有驱动气缸（18），所述驱动气缸（18）的输出杆端固定连接有下连接件（17），所述下连接件（17）与夹持爪（9）通过转动杆（19）连接，转动杆（19）与下连接件（17）和夹持爪（9）均转动连接，所述中间固定框架（1）的内部设置有空腔（16），所述中间固定框架（1）的两侧设置有侧延伸架（2），侧延伸架（2）与中间固定框架（1）固定连接，所述侧延伸架（2）的内部贯穿设置有水平移动限位槽（23）和侧限位槽（24），水平移动限位槽（23）内侧前后两侧的中间设置有T型固定条，侧限位槽（24）位于水平移动限位槽（23）的前后两端，且水平移动限位槽（23）与空腔（16）连通，所述侧延伸架（2）上设置有水平移动单元（25），所述水平移动单元（25）包括上移动件（26），上移动件（26）与水平移动限位槽（23）和侧限位槽（24）的截面吻合，所述水平移动单元（25）还包括水平移动横杆（12），水平移动横杆（12）与上移动件（26）固定连接，水平移动横杆（12）位于空腔（16）内部上端的中间，所述水平移动横杆（12）的下端面设置有第二齿部（20），所述水平移动横杆（12）下端设置有第一齿轮（13），第一齿轮（13）与水平移动横杆（12）的第二齿部（20）啮合，第一齿轮（13）的前端安装有第二驱动电机（14），所述水平移动单元（25）还包括水平移动竖杆（4），水平移动竖杆（4）与上移动件（26）固定连接，所述水平移动竖杆（4）内部的下端设置有上固定单元（5）和下固定单元（6），上固定单元（5）位于下固定单元（6）的上端，所述上固定单元（5）和下固定单元（6）上均设置有纵向移动板（29），所述纵向移动板（29）的前后两端均固定连接有固定板（27），下固定单元（6）上固定板（27）的下端面与水平移动竖杆（4）的下端面位于同一水平面，两个所述固定板（27）之间沿纵向移动板（29）的内侧固定连接有挡板（28），挡板（28）的内侧面与固定板（27）的内侧面位于同一竖直面，固定板（27）与纵向移动板（29）平行设置。

2.根据权利要求1所述的一种工业机器人夹取用复合夹具，其特征在于：所述水平移动竖杆（4）外侧沿上固定单元（5）和下固定单元（6）之间设置有第一驱动电机（7），所述水平移动竖杆（4）内部沿第一驱动电机（7）的一侧设置有第三齿轮（32），所述上固定单元（5）上纵向移动板（29）的下端面与下固定单元（6）上纵向移动板（29）的上端面设置有第三齿部（33），纵向移动板（29）上的第三齿部（33）与第三齿轮（32）啮合，纵向移动板（29）与水平移动竖杆（4）滑动固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种工业机器人夹取用复合夹具，其特征在于：所述固定板（27）和挡板（28）内侧的下端设置有凸出板（30），凸出板（30）与固定板（27）和挡板（28）固定连接，所述凸出板（30）上端的一侧设置为斜部（31）。

4.根据权利要求1所述的一种工业机器人夹取用复合夹具，其特征在于：所述中间固定框架（1）内部的前后端设置有上限位槽（22），上限位槽（22）的宽度大于竖直向移动板（3）的宽度，上限位槽（22）的两侧设置有T型槽，竖直向移动板（3）的两侧设置有T型条，T型条与T型槽吻合。

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