CN112405578B - 一种机械手末端笔形工件夹持机构 - Google Patents

一种机械手末端笔形工件夹持机构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及机械夹持领域，具体涉及一种机械手末端笔形工件夹持机构，包括外套，外套中滑动设置滑管，所述外套的上端与滑管之间设置限位部；所述滑管外部设置滑管凸缘，滑管凸缘上方的滑管上套设弹性体，弹性体上端顶在限位部底部，弹性体下端压在滑管凸缘顶部，滑管凸缘在弹性体作用下压在外套下端内部；所述滑管下端从外套的下端伸出，滑管下端设置用以夹持工件的夹持装置。本发明的优点在于：能够有效防止机械手以及工件过载，保护机械手以及工件，确保绘图等操作正常进行。

Description

一种机械手末端笔形工件夹持机构
技术领域
本发明涉及机械夹持领域，具体涉及一种机械手末端笔形工件夹持机构。
背景技术
在机器人末端夹持笔形工件进行平面绘图操作时，一方面要求笔形工件夹持稳定，不易晃动；另一方面，需要笔形工件在轴向方向上有一定柔性，即当机器人末端下移，笔形工件与桌台面应有一定接触力，且当该接触力超过一定限度后，笔形工件应自动缩回一定位移量，不会造成机器人或笔形工件过载。此外，往往还会对笔形工件安装精度有一定要求，且要保证每次换笔后笔杆轴心相对机器人末端位置变化较小。
现有技术中，往往采用固定支架型或圆珠笔型结构作为机器人末端持笔机构。固定支架型结构根据笔形工件尺寸特制一支架，利用螺钉或笔形工件与支架间的紧配合实现固定，该型结构简单，但缺乏柔性，无过载收缩功能，且通用性差，特定支架只能用于相应特定尺寸笔形工件；圆珠笔型结构，利用日常用到的可伸缩的带弹簧的圆珠笔芯结构，实现笔头柔性伸缩，但该机构需要特定笔芯，且笔芯绕轴向旋转未得到约束，不利于采用记号笔、毛笔进行绘制工作及复杂图形的绘制。此外，还有U形卡箍形持笔机构，利用螺钉旋紧力使U形卡箍收缩从而夹紧笔形工件，但卸乏柔性，且螺钉旋紧过程中，笔形工件轴心将出现平移变化，不利于保持多次更换笔形工件，以及不同直径工件的定位精度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：现有技术中笔形工件夹持机构无法承受过载的技术问题。
本发明是通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种机械手末端笔形工件夹持机构，包括外套，外套中滑动设置滑管，所述外套的上端与滑管之间设置限位部；
所述滑管外部设置滑管凸缘，滑管凸缘上方的滑管上套设弹性体，弹性体上端顶在限位部底部，弹性体下端压在滑管凸缘顶部，滑管凸缘在弹性体作用下压在外套下端内部；
所述滑管下端从外套的下端伸出，滑管下端设置用以夹持工件的夹持装置。
本发明中的一种机械手末端笔形工件夹持机构在实际应用时，该夹持机构与机械手配合使用，首先将该夹持机构安装在机械手末端，然后将工件从滑管下端插入，并通过夹持装置夹持工件，随后机械手带动整个夹持机构以及工件移动进行绘图或者其他操作，当工件受到沿轴向的力时，弹性体会在外力作用下压缩，工件以及滑管向上收缩，进而能够有效防止机械手以及工件过载，保护机械手以及工件，确保绘图等操作正常进行。
优化的，所述外套下端内部固定设置有滑套，所述滑管滑动安装在滑套中，且滑管凸缘压在滑套顶端。
优化的，所述滑套顶部外侧设置滑套凸缘，滑管凸缘压在滑套凸缘上表面，所述滑套凸缘压在外套下端内部；
所述滑套外壁设置凹槽，凹槽中灌入胶水以使滑套固定在外套下端内部，或者，滑套采用过盈配合的方式安装在外套中。
优化的，所述限位部包括设置在外套的上端与滑管之间的压套，滑管滑动安装在压套中。
优化的，所述外套顶端设置连接座，压套顶端设置压套凸缘，压套凸缘被夹在连接座与外套顶端之间。
优化的，所述外套与压套之间设置定位销；
所述滑管与压套滑动接触的部位截面形状满足压套能够限制滑管转动。
限制滑管转动，而使滑管仅能够沿轴向伸缩，能够防止工件转动，方便采用记号笔、毛笔进行绘制工作及复杂图形的正常绘制。
优化的，所述滑管与压套滑动接触的部位截面形状为矩形。滑管外壁以及压套内孔均为矩形，方便实际生产时加工制造，形状结构较为简单，且限制滑管较为可靠。
优化的，所述夹持装置包括拧在滑管下端的旋紧螺母，旋紧螺母的下端收口；
还包括滑管下端与旋紧螺母之间设置的卡套，所述卡套包括环形的本体，本体上表面贴于滑管下端面，本体下方设置能够摆动的夹爪，夹爪外表面从下向上向外倾斜，旋紧螺母向上拧紧，旋紧螺母收口处上压夹爪，夹爪向内摆动用以夹持工件。
实际应用时，首先拧松旋紧螺母，夹爪自然张开，将工件从旋紧螺母下端插入滑管中，然后拧紧旋紧螺母，旋紧螺母上移，旋紧螺母收口处上压夹爪，所有夹爪同步向内摆动用以夹持工件，夹持可靠，且当更换不同的工件时，工件轴线相对于机械手末端变化较小，定位精度相对较高。
优化的，所述滑管下端内孔设置上小下大的第一锥面；
所述本体上方设置环形凸起，环形凸起外侧设置与第一锥面配合的第二锥面。
第一锥面与第二锥面配合，能够确保卡套相对于滑管下端的位置精度，进而保证夹持工件的安装精度。
优化的，所述夹爪内表面为弧面。弧面的夹爪能够更好的与工件表面贴合，进而更加稳定的夹持住工件，夹持稳定且位置精度较高。
本发明的优点在于：
1.本发明中的一种机械手末端笔形工件夹持机构在实际应用时，该夹持机构与机械手配合使用，首先将该夹持机构安装在机械手末端，然后将工件从滑管下端插入，并通过夹持装置夹持工件，随后机械手带动整个夹持机构以及工件移动进行绘图或者其他操作，当工件受到沿轴向的力时，弹性体会在外力作用下压缩，工件以及滑管向上收缩，进而能够有效防止机械手以及工件过载，保护机械手以及工件，确保绘图等操作正常进行。
2.限制滑管转动，而使滑管仅能够沿轴向伸缩，能够防止工件转动，方便采用记号笔、毛笔进行绘制工作及复杂图形的正常绘制。
3.滑管外壁以及压套内孔均为矩形，方便实际生产时加工制造，形状结构较为简单，且限制滑管较为可靠。
4.实际应用时，首先拧松旋紧螺母，夹爪自然张开，将工件从旋紧螺母下端插入滑管中，然后拧紧旋紧螺母，旋紧螺母上移，旋紧螺母收口处上压夹爪，所有夹爪同步向内摆动用以夹持工件，夹持可靠，且当更换不同的工件时，工件轴线相对于机械手末端变化较小，定位精度相对较高。
5.第一锥面与第二锥面配合，能够确保卡套相对于滑管下端的位置精度，进而保证夹持工件的安装精度。
6.弧面的夹爪能够更好的与工件表面贴合，进而更加稳定的夹持住工件，夹持稳定且位置精度较高。
附图说明
图1为本发明实施例中一种机械手末端笔形工件夹持机构的立体图；
图2为本发明实施例中一种机械手末端笔形工件夹持机构的剖视图；
图3为图2中A-A的剖视图；
图4为图2中B-B的剖视图；
图5为图2中C-C的剖视图；
图6为图2中D的局部放大图；
图7为本发明实施例中卡套的示意图；
其中，
外套-1、外套凸缘-11；
滑管-2、滑管凸缘-21；
压套-3、压套凸缘-31、定位销-32；
弹性体-4；
夹持装置-5、旋紧螺母-51、卡套-52、本体-521、夹爪-522、环形凸起-523；
工件-6；
滑套-7、滑套凸缘-71、凹槽-72；
连接座-8。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1、2所示，一种机械手末端笔形工件夹持机构，包括外套1、滑管2、限位部、弹性体4、夹持装置5、滑套7、连接座8。
所述外套1为圆筒形，外套1顶端外部设置外套凸缘11，外套1内部设置三段阶梯孔，从上至下每段圆孔直径逐渐变小。
如图2、4、5所示，外套1中滑动设置滑管2，所述滑管2外部设置圆形的滑管凸缘21，滑管凸缘21下方的滑管2截面形状为圆环形，滑管凸缘21上方的滑管2截面形状为正方形，且滑管2外部拐角处倒角。
所述限位部的主要作用是引导滑管2的滑动，以及压住弹性体4的上端，以实现防过载功能，限位部不限于特定形状，也不限于与外套1之间为分体的，其与外套1之间也可为一体的，能够实现上述的功能即可，如图2所示，本实施例中，所述限位部包括设置在外套1的上端与滑管2之间的压套3，滑管2滑动安装在压套3中，所述滑管2与压套3滑动接触的部位截面形状满足压套3能够限制滑管2转动，所述滑管2与压套3滑动接触的部位截面形状为矩形，具体的，如图3所示，压套3内部设置与滑管2滑动配合的方孔，如图2所示，所述外套1顶端设置连接座8，连接座8的上部及下部均为圆环形，且上部圆环外径小于下部圆环外径，二者内径相同，压套3顶端设置压套凸缘31，压套凸缘31被夹在连接座8与外套1顶端之间，具体为：压套凸缘31置于外套1中最上段圆孔中，如图1、2所示，连接座8下部通过螺钉安装在外套凸缘11上，所述外套1与压套3之间设置定位销32；如图3所示，定位销32安装在外套凸缘11与压套凸缘31缝隙中，定位销32采用圆柱销或紧定螺钉。
如图2所示，滑管凸缘21上方的滑管2上套设弹性体4，所述弹性体4为弹簧，弹性体4也可采用橡胶套，弹性体4上端顶在压套3底部，弹性体4下端压在滑管凸缘21顶部，滑管凸缘21在弹性体4作用下压在外套1下端内部。
具体的，如图2所示，所述外套1下端内部固定设置有截面形状为圆环形的滑套7，滑套7采用PEEK树脂或聚四氟乙烯等摩擦系数低的材料制成，所述滑管2滑动安装在滑套7中，且滑管凸缘21压在滑套7顶端，具体为，所述滑套7顶部外侧设置滑套凸缘71，滑管凸缘21压在滑套凸缘71上表面，所述滑套凸缘71压在外套1下端内部，即滑套凸缘71置于外套1中的中段孔中，滑套凸缘71压在外套1中下段孔的顶端。
如图2所示，所述滑套7外壁设置环形的凹槽72，凹槽72中灌入胶水以使滑套7固定在外套1下端内部，或者，滑套7采用过盈配合的方式安装在外套1中。
如图2、6所示，所述滑管2下端从外套1的下端伸出，滑管2下端设置用以夹持工件6的夹持装置5，具体的，所述滑管2下端外部设置外螺纹，所述滑管2下端内孔设置上小下大的第一锥面。
如图6所示，所述夹持装置5包括拧在滑管2下端的旋紧螺母51，旋紧螺母51的下端收口，旋紧螺母51外表面为弧形面，旋紧螺母51外表面开设网纹，以增大摩擦力方便拧动。
如图6所示，还包括滑管2下端与旋紧螺母51之间设置的卡套52，所述卡套52包括环形的本体521，本体521上表面贴于滑管2下端面，本体521下方设置能够摆动的夹爪522，夹爪522数量至少设置两个，且所有夹爪522等间距分布在以卡套52轴线为圆心的虚拟圆上，如图7所示，本实施例中所述夹爪522设置六个，如图6所示，夹爪522外表面从下向上向外倾斜，为保证旋紧螺母51下端收口部位与夹爪522外表面接触充分，所述旋紧螺母51下端收口部位内侧设置下小上大的锥面，旋紧螺母51向上拧紧，旋紧螺母51收口处上压夹爪522，夹爪522向内摆动用以夹持工件6，所述夹爪522内表面为弧面，此弧面轴线沿竖直方向。
如图6所示，所述本体521上方设置环形凸起523，环形凸起523外侧设置与第一锥面配合的第二锥面，为保证夹爪522自由摆动，卡套52整体采用可变形的材料制成，如尼龙。
工作原理：
如图2所示，本发明中的一种机械手末端笔形工件夹持机构在实际应用时，该夹持机构与机械手配合使用，首先将该夹持机构安装在机械手末端，然后将工件6从滑管2下端插入，并通过夹持装置5夹持工件6，随后机械手带动整个夹持机构以及工件6移动进行绘图或者其他操作，当工件6受到沿轴向的力时，弹性体4会在外力作用下压缩，工件6以及滑管2向上收缩，进而能够有效防止机械手以及工件过载，保护机械手以及工件，确保绘图等操作正常进行。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种机械手末端笔形工件夹持机构，其特征在于：包括外套(1)，外套(1)中滑动设置滑管(2)，所述外套(1)的上端与滑管(2)之间设置限位部；
所述滑管(2)外部设置滑管凸缘(21)，滑管凸缘(21)上方的滑管(2)上套设弹性体(4)，弹性体(4)上端顶在限位部底部，弹性体(4)下端压在滑管凸缘(21)顶部，滑管凸缘(21)在弹性体(4)作用下压在外套(1)下端内部；
所述滑管(2)下端从外套(1)的下端伸出，滑管(2)下端设置用以夹持工件(6)的夹持装置(5)；
所述夹持装置(5)包括拧在滑管(2)下端的旋紧螺母(51)，旋紧螺母(51)的下端收口；
还包括滑管(2)下端与旋紧螺母(51)之间设置的卡套(52)，所述卡套(52)包括环形的本体(521)，本体(521)上表面贴于滑管(2)下端面，本体(521)下方设置能够摆动的夹爪(522)，夹爪(522)外表面从下向上向外倾斜，旋紧螺母(51)向上拧紧，旋紧螺母(51)收口处上压夹爪(522)，夹爪(522)向内摆动用以夹持工件(6)；
所述外套(1)下端内部固定设置有滑套(7)，所述滑管(2)滑动安装在滑套(7)中，且滑管凸缘(21)压在滑套(7)顶端；所述滑套(7)顶部外侧设置滑套凸缘(71)，滑管凸缘(21)压在滑套凸缘(71)上表面，所述滑套凸缘(71)压在外套(1)下端内部；
所述滑套(7)外壁设置凹槽(72)，凹槽(72)中灌入胶水以使滑套(7)固定在外套(1)下端内部，或者，滑套(7)采用过盈配合的方式安装在外套(1)中；
所述限位部包括设置在外套(1)的上端与滑管(2)之间的压套(3)，滑管(2)滑动安装在压套(3)中。
2.根据权利要求1所述的一种机械手末端笔形工件夹持机构，其特征在于：所述外套(1)顶端设置连接座(8)，压套(3)顶端设置压套凸缘(31)，压套凸缘(31)被夹在连接座(8)与外套(1)顶端之间。
3.根据权利要求1所述的一种机械手末端笔形工件夹持机构，其特征在于：所述外套(1)与压套(3)之间设置定位销(32)；
所述滑管(2)与压套(3)滑动接触的部位截面形状满足压套(3)能够限制滑管(2)转动。
4.根据权利要求3所述的一种机械手末端笔形工件夹持机构，其特征在于：所述滑管(2)与压套(3)滑动接触的部位截面形状为矩形。
5.根据权利要求1所述的一种机械手末端笔形工件夹持机构，其特征在于：所述滑管(2)下端内孔设置上小下大的第一锥面；
所述本体(521)上方设置环形凸起(523)，环形凸起(523)外侧设置与第一锥面配合的第二锥面。
6.根据权利要求1所述的一种机械手末端笔形工件夹持机构，其特征在于：所述夹爪(522)内表面为弧面。
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