CN112976033A - 一种柔性手指密封接口 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性手指密封接口，涉及夹具技术领域；柔性手指密封接口至少包括：柔性手指胶体接口、内密封件、外密封件和压紧圈；所述柔性手指胶体接口向内收缩；所述压紧圈、所述内密封件均内置于所述柔性手指胶体接口中，且所述压紧圈向内收缩；所述外密封件包裹住所述柔性手指胶体接口，与所述内密封件相互挤压所述柔性手指胶体接口实现密封效果；实现紧凑组合和良好的密封效果，有效的缩小了密封接口的尺寸，减少空间浪费，提高柔性手指的适应性，极大地降低了成本。

Description

一种柔性手指密封接口

技术领域

本公开涉及夹具技术领域，具体涉及一种柔性手指密封接口。

背景技术

近年来，软体执行器在医疗、教育、服务、救援、可穿戴设备等领域越来越受到重视, 并显示出巨大的发展潜力。作为气动软体执行器中的一种实例，柔性手指由于其良好的顺应性、出色的环境适应性、重量轻、效率高、无污染等特点在工商业中有了越来越多的应用场景。

柔性手指是以气体为工作介质, 其弹性腔体（目前主要是以硅橡胶等软体材料制成）在工作气压(正压或者负压)和结构约束的作用下，实现在某一空间维度(如轴向、弯曲、扭转等)产生定向膨胀或收缩。其整体结构通常包括用于进出气的密封接口、与接口连接的多个指节、与指节一一对应的气囊、连通所述多个气囊与接口的双气路通道和连接两个相邻指节的节间。

由于柔性手指的工作原理本质上是以气体为驱动介质，故柔性手指中负责与外部气源连通的接口结构就显得尤为重要。现阶段，在工业生产、工件组装、食品加工等使用过程中，柔性手指的使用，可以快速、便捷的的实现工件、食品等物品的移动和装填，然而现有的柔性手指的密封接口由于结构尺寸过大，超过气囊胶体本身的外形尺寸，造成了不必要的空间浪费，导致其应用范围和可适用的的环境缩小，所以密封接口过大给柔性手指在使用过程中，造成了不必要的功能限制，严重影响柔性夹爪的应用；同时，现有技术中的接口密封效果一般但对配件加工要求高，成本较高。

发明内容

针对现有技术中的上述技术问题，本公开实施例提出了一种柔性手指密封接口，能够解决现有技术中存在的柔性手指接口尺寸过大、空间浪费严重、影响柔性夹爪的应用、接口密封效果一般以及成本高等问题。

本公开实施例公开了一种柔性手指密封接口，至少包括：柔性手指胶体接口、内密封件、外密封件和压紧圈；

所述柔性手指胶体接口向内收缩；

所述压紧圈、所述内密封件均内置于所述柔性手指胶体接口中，且所述压紧圈向内收缩；

所述外密封件包裹住所述柔性手指胶体接口，与所述内密封件相互挤压所述柔性手指胶体接口实现密封效果。

在一些实施例中，所述内密封件中央处设有贯穿螺纹，导气螺钉通过所述贯穿螺纹将所述内密封件和所述外密封件固定锁紧。

在一些实施例中，所述导气螺钉通过自身螺纹与快插气嘴组装配合，形成导通气路。

在一些实施例中，通过紧固螺钉将所述内密封件和所述外密封件固定锁紧。

在一些实施例中，所述内密封件上设有非贯穿紧固螺纹孔，所述外密封件上设有贯穿通孔；所述紧固螺钉穿过所述贯穿通孔与所述非贯穿紧固螺纹孔连接，实现所述内密封件和所述外密封件固定锁紧。

在一些实施例中，所述内密封件中央处设有贯穿螺纹；所述内密封件通过所述贯穿螺纹与快插气嘴组装配合，形成导通气路。

在一些实施例中，所述柔性手指胶体接口与所述外密封件过盈配合。

在一些实施例中，所述柔性手指胶体接口包括接口外壁和接口内壁；所述接口外壁和所述接口内壁以相同或不同的预设角度向内收缩。

在一些实施例中，所述内密封件中包括均气腔。

在一些实施例中，所述内密封件和所述外密封件均由金属制造而成。

本公开实施例的有益效果是：柔性手指密封接口中的柔性手指胶体接口和压紧圈均向内收缩，实现紧凑组合，有效的缩小了密封接口的尺寸；同时，内密封件内置，通过与裸露在外的外密封件挤压柔性手指胶体接口紧密配合，实现良好的密封效果；而且整个密封接口的外形尺寸与柔性手指工作部分相似，有效减少空间浪费，提高柔性手指的适应性，极大地降低了成本。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本公开的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本公开进行任何限制，在附图中：

图1是根据本公开的一些实施例所示的一种柔性手指密封接口结构示意图；

图2是根据本公开的一些实施例所示的柔性手指密封接口剖视图；

图3是根据本公开的一些实施例所示的柔性手指密封接口剖视图；

图4是根据本公开的一些实施例所示的柔性手指胶体结构示意图；

图5是根据本公开的一些实施例所示的柔性夹爪结构示意图；

图6是根据本公开的一些实施例所示的柔性手指胶体剖视图；

图7是根据本公开的一些实施例所示的一种柔性手指密封接口结构示意图。

具体实施方式

在下面的详细描述中，通过示例阐述了本公开的许多具体细节，以便提供对相关披露的透彻理解。然而，对于本领域的普通技术人员来讲，本公开显而易见的可以在没有这些细节的情况下实施。应当理解的是，本公开中使用“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”术语，是用于区分在顺序排列中不同级别的不同部件、元件、部分或组件的一种方法。然而，如果其他表达式可以实现相同的目的，这些术语可以被其他表达式替换。

应当理解的是，当设备、单元或模块被称为“在……上”、“连接到”或“耦合到”另一设备、单元或模块时，其可以直接在另一设备、单元或模块上，连接或耦合到或与其他设备、单元或模块通信，或者可以存在中间设备、单元或模块，除非上下文明确提示例外情形。例如，本公开所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关所列条目的任何一个和所有组合。

本公开所用术语仅为了描述特定实施例，而非限制本公开范围。如本公开说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件，而该类表述并不构成一个排它性的罗列，其他特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件也可以包含在内。

参看下面的说明以及附图，本公开的这些或其他特征和特点、操作方法、结构的相关元素的功能、部分的结合以及制造的经济性可以被更好地理解，其中说明和附图形成了说明书的一部分。然而，可以清楚地理解，附图仅用作说明和描述的目的，并不意在限定本公开的保护范围。可以理解的是，附图并非按比例绘制。

本公开中使用了多种结构图用来说明根据本公开的实施例的各种变形。应当理解的是，前面或下面的结构并不是用来限定本公开。本公开的保护范围以权利要求为准。

近年来，软体执行器在医疗、教育、服务、救援、可穿戴设备等领域越来越受到重视, 并显示出巨大的发展潜力。作为气动软体执行器中的一种实例，柔性手指由于其良好的顺应性、出色的环境适应性、重量轻、效率高、无污染等特点在工商业中有了越来越多的应用场景。

柔性手指是以气体为工作介质, 其弹性腔体（目前主要是以硅橡胶等软体材料制成）在工作气压(正压或者负压)和结构约束的作用下，实现在某一空间维度(如轴向、弯曲、扭转等)产生定向膨胀或收缩。其整体结构通常包括用于进出气的密封接口、与接口连接的多个指节、与指节一一对应的气囊、连通所述多个气囊与接口的双气路通道和连接两个相邻指节的节间。

由于柔性手指的工作原理本质上是以气体为驱动介质，故柔性手指中负责与外部气源连通的接口结构就显得尤为重要。现阶段，在工业生产、工件组装、食品加工等使用过程中，柔性手指的使用，可以快速、便捷的的实现工件、食品等物品的移动和装填，然而现有的柔性手指的密封接口由于结构尺寸过大，超过气囊胶体本身的外形尺寸，造成了不必要的空间浪费，导致其应用范围和可适用的的环境缩小，所以密封接口过大给柔性手指在使用过程中，造成了不必要的功能限制，严重影响柔性夹爪的应用；同时，现有技术中的接口密封效果一般但对配件加工要求高，成本较高。

柔性手指实现定向运动的原理是压缩空气从外部气源进入到带有约束结构的柔性腔体中，在内部气压与外部气压的压差作用下，产生定向的位移和驱动力。为了实现压缩空气在柔性手指内外的顺利导通，柔性手指接口部分通常使用刚性的机械结构（金属密封件）对手指胶体接口进行挤压，实现过盈配合效果，从而得到良好的气密效果；现有技术中的柔性手指胶体接口结构一般为正梯形，整体朝外扩张的结构形式使柔性手指的胶体外形尺寸增大，同时负责密封的金属密封件（分为上密封件和下密封件）为了对胶体进行配合挤压，整体结构需比胶体接口更大，故导致了柔性手指接口整体的外形结构尺寸偏大。同时，现有的密封方式一般使用内外密封件，内外密封件均为金属制件，安装过程需要两个金属面进行贴合密封，而该种直接金属面直接贴合的方式有漏气的风险，容易发生密封失效，因此为了避免这种情况，金属密封件的加工精度，工件一致性要求都比较高，成本提升且密封效果不佳。

为了克服上述现有技术的不足，本公开实施例提供了一种柔性手指密封接口，具体如图1-图3所示，至少包括：柔性手指胶体接口1、内密封件2、外密封件3和压紧圈12；

所述柔性手指胶体接口1向内收缩；

所述压紧圈12、所述内密封件2均内置于所述柔性手指胶体接口1中，且所述压紧圈12向内收缩；

所述外密封件3包裹住所述柔性手指胶体接口1，与所述内密封件2相互挤压所述柔性手指胶体接口1实现密封效果。

在一些实施例中，所述内密封件2中央处设有贯穿螺纹，导气螺钉5通过所述贯穿螺纹将所述内密封件2和所述外密封件3固定锁紧。

在一些实施例中，所述导气螺钉5通过自身螺纹与快插气嘴6组装配合，形成导通气路。

在一些实施例中，通过紧固螺钉16将所述内密封件2和所述外密封件3固定锁紧。

在一些实施例中，所述内密封件2上设有非贯穿紧固螺纹孔，所述外密封件3上设有贯穿通孔；所述紧固螺钉16穿过所述贯穿通孔与所述非贯穿紧固螺纹孔连接，实现所述内密封件2和所述外密封件3固定锁紧。

在一些实施例中，所述内密封件2中央处设有贯穿螺纹；所述内密封件2通过所述贯穿螺纹与快插气嘴6组装配合，形成导通气路。

在一些实施例中，所述柔性手指胶体接口1与所述外密封件3过盈配合8。

在一些实施例中，所述柔性手指胶体接口1包括接口外壁10和接口内壁11；所述接口外壁10和所述接口内壁11以相同或不同的预设角度向内收缩。

在一些实施例中，所述内密封件2中包括均气腔9。

在一些实施例中，所述内密封件2和所述外密封件3均由金属制造而成。

在一些实施例中，柔性手指胶体接口1整体以预设角度向内缩，整体呈倒梯形，使胶体的接口部分结构的外形尺寸保持在一个较小的范围。

在一些实施例中，内密封件2可由金属制成，完全内置于手指胶体接口1内；所述内密封件2的中央处带有贯穿螺纹，通过与外密封件3和导气螺钉5配合组装，对柔性手指接口胶体进行挤压密封。

在一些实施例中，内密封件2还包括均气腔9；外部气源在进入内密封件2后在均气腔9有一定程度的缓冲，随后通过双通气路进入到手指胶体内，防止柔性手指胶体内部充气速率不一致。

在一些实施例中，外密封件3可由金属制成，包裹住柔性手指胶体接口1，与内密封件2和导气螺钉5配合组装，对柔性手指胶体接口1进行挤压密封；进一步地，外密封件3上外形尺寸与柔性手指胶体指节部分尺寸相近或更小，能够有效缩小柔性手指接口外形尺寸。

在一些实施例中，密封圈4用于导气螺钉5与外密封件3的密封配合，保证柔性手指的气密性。

在一些实施例中，外密封件3与柔性手指胶体接口1过盈配合8，保证内外密封件3对手指胶体接口1有足够的挤压，产生密封效果；此种配合方式在拥有较好的装配性能的同时（过盈量保持在0.1mm至0.8mm之间相对合理，过盈量过大，胶体与密封件的组合装配则越困难），又能保证良好的密封效果。

在一些实施例中，导气螺钉5用于内密封件2与外密封件3的锁紧配合和接口内部气体的导通；其尾部带有外螺纹，与内密封件2使用螺纹配合，将内外密封件3固定锁紧，封件位置固定锁紧；其内部带有螺纹，用于与快插气嘴6进行组装配合，形成导通气路。

进一步地， 导气螺钉5具体为内六角中空结构7，用于气路的导通和锁紧安装。

在一些实施例中，快插气嘴6，在柔性手指的外部气源的通入部位形成导通气路。

在一些实施例中，如图4-5所示，所述柔性手指胶体接口1包括接口外壁10，其以一定的角度向内收缩（角度合理范围在2°至10°之间），接口外壁10需要与密封外件接触配合，收缩角度在缩小接口结构外形的同时，也有助于组装便捷。

进一步地，所述柔性手指胶体接口1还包括接口内壁11，接口内壁11为胶体接口1的部位结构，其以一定的角度向内收缩（角度合理范围在0°至10°之间）；可选地，接口内壁11的角度可区别于接口外壁10得角度，亦可保持一致。

在一些实施例中，还包括接口压紧圈12；所述接口压紧圈12为胶体接口1的部位结构，其完全内缩，可以有效的减少接口外型尺寸；通常，为了保证较好的密封效果，胶圈宽度保持在1.5mm到5mm之间比较合理；同时，内外密封件3在组装过程中，会对接口压紧圈12起到挤压作用，使柔性手指胶体接口1与内外密封件3紧密配合，防止柔性手指执行器在使用中漏气。

在一些实施例中，密封胶体接口1还包括接口过渡圆角13，其主要作用为使接口内壁11与压紧圈12之间平滑过渡，避免内密封件2在密封组装过程中以及手指使用过程中造成胶体接口1结构性损伤。

本公开实施例中，区别于现有的柔性手指接口朝外扩张结构，本发明手指胶体接口向内收缩，整体呈倒梯形结构，压紧圈内置，有效的缩小了手指胶体接口本身的外形尺寸；同时本发明采用内密封件完全内置，通过内外挤压的密封方式实现手指接口的密封效果，该种方式使外密封件在外形尺寸可以尽可能的接近胶体接口，有效的缩小的手指接口的大小，实现紧凑装配；且内外密封件的金属贴合部分，不承担接口的密封效果，故能有效的降低金属密封件的加工精度及难度要求，降低成本。

本公开实施例中，整个紧凑型密封接口在满足柔性手指正常导气功能的同时，其外形尺寸和手指的工作部分接近；具体如图6所示，密封接口的外形长度尺寸a，小于手指胶体的外形长度尺寸a1；密封接口的外形宽度尺寸b，小于手指胶体的外形长度尺寸b1；使多个柔性手指模块之间可以实现紧凑组合，避免了因接口过大造成的空间浪费，组装成尺寸较小的柔性夹爪，提高柔性夹爪在狭小环境的适应性，提高对小尺寸物件的容忍度和抓取能力。

在一些实施例中，如图7所示的柔性手指密封接口结构示意图所示，内密封件2中央处带有贯穿螺纹，用于与快插气嘴6进行配合，形成导通气路，在中央贯穿螺纹孔两侧，增加2个非贯穿紧固螺纹孔，用于与外密封件3和紧固螺钉16进行组装配合，对手指接口胶体进行挤压密封。

在一些实施例中，在外密封件3的中央通孔螺纹两侧，增加2个贯穿通孔，用于与内密封件2和紧固螺钉16进行组装配合，对手指接口胶体进行挤压密封。

具体地，所述紧固螺钉16，用于内密封件2与外密封件3的锁紧配合；与内密封件2使用螺纹配合，对置于内密封件2和外密封件3中的手指胶体接口1进行挤压密封，将内外密封件3位置固定锁紧。

本方案的核心结构胶体接口内缩和核心密封方式内密封完全内置，内外密封件挤压胶体接口密封，并未发生变动；但与前述实施例不同的是，本方案在内密件上增加了紧固螺纹孔，用普通的标准紧固螺钉代替了需要非标定制的导气螺钉进行内外密封件的紧固密封配合，同时因为取消了导气螺钉，快插气嘴将直接与内密封件的中央螺纹进行锁紧配合，形成导通气路，实现紧凑型密封。

综上所述，本公开提出了一种柔性手指密封接口，柔性手指密封接口中的柔性手指胶体接口和压紧圈均向内收缩，实现紧凑组合，有效的缩小了密封接口的尺寸；同时，内密封件内置，通过与裸露在外的外密封件挤压柔性手指胶体接口紧密配合，实现良好的密封效果；而且整个密封接口的外形尺寸与柔性手指工作部分相似，有效减少空间浪费，提高柔性手指的适应性，极大地降低了成本。

应当理解的是，本公开的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本公开的原理，而不构成对本公开的限制。因此，在不偏离本公开的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。此外，本公开所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种柔性手指密封接口，其特征在于，至少包括：柔性手指胶体接口、内密封件、外密封件和压紧圈；

所述柔性手指胶体接口向内收缩；

所述压紧圈、所述内密封件均内置于所述柔性手指胶体接口中，且所述压紧圈向内收缩；

所述外密封件包裹住所述柔性手指胶体接口，与所述内密封件相互挤压所述柔性手指胶体接口实现密封效果。

2.根据权利要求1所述的柔性手指密封接口，其特征在于，所述内密封件中央处设有贯穿螺纹，导气螺钉通过所述贯穿螺纹将所述内密封件和所述外密封件固定锁紧。

3.根据权利要求2所述的柔性手指密封接口，其特征在于，所述导气螺钉通过自身螺纹与快插气嘴组装配合，形成导通气路。

4.根据权利要求1所述的柔性手指密封接口，其特征在于，通过紧固螺钉将所述内密封件和所述外密封件固定锁紧。

5.根据权利要求4所述的柔性手指密封接口，其特征在于，所述内密封件上设有非贯穿紧固螺纹孔，所述外密封件上设有贯穿通孔；所述紧固螺钉穿过所述贯穿通孔与所述非贯穿紧固螺纹孔连接，将所述内密封件和所述外密封件固定锁紧。

6.根据权利要求1或4所述的柔性手指密封接口，其特征在于，所述内密封件中央处设有贯穿螺纹；所述内密封件通过所述贯穿螺纹与快插气嘴组装配合，形成导通气路。

7.根据权利要求1所述的柔性手指密封接口，其特征在于，所述柔性手指胶体接口与所述外密封件过盈配合。

8.根据权利要求7所述的柔性手指密封接口，其特征在于，所述柔性手指胶体接口包括接口外壁和接口内壁；所述接口外壁和所述接口内壁以相同或不同的预设角度向内收缩。

9.根据权利要求1所述的柔性手指密封接口，其特征在于，所述内密封件中包括均气腔。

10.根据权利要求1所述的柔性手指密封接口，其特征在于，所述内密封件和所述外密封件均由金属制造而成。

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