CN113059585B - 机械臂夹具 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种机械臂夹具，其包括主体、卡爪、传动件、第一驱动组件以及第二驱动组件；主体用于连接至多关节机械手；卡爪滑动连接于主体，且滑动方向垂直主体的长度方向；卡爪沿主体的周向间隔设有四个；且相邻两个卡爪的滑动方向相互垂直；传动件设于四个，并与卡爪一一对应；第一驱动组件驱动一对卡爪同步移动；第二驱动组件驱动另一对卡爪同步移动。夹取工件时，第一驱动组件使得一组相对的两个卡爪抵接至矩形工件的两端，第二驱动组件使得另一组相对的两个卡爪抵接至矩形工件的另两端；则四个卡爪均夹紧矩形工件，提高对矩形工件夹持的稳定性。

Description

机械臂夹具

技术领域

本申请涉及工业机器人的领域，尤其是涉及一种机械臂夹具。

背景技术

工业机器人是广泛用于工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置。

通常，机械手配备有气动卡盘，以便于夹取工件；并依据工件的具体形状，配置相适配的卡盘。如：采用三爪卡盘夹持正三角形工件或正六边形工件；采用四爪卡盘夹持矩形工件；三爪卡盘或四爪卡盘均可用于夹持圆形工件。

针对上述中的相关技术，发明人认为采用四爪卡盘夹持矩形工件时，四个卡爪同步靠近或远离工件，且四个卡爪的运动距离相等；而待加工的矩形工件常常存在不规整的情况，则导致一对相对移动的两个卡爪抵紧工件，而另一对相对移动的两个卡爪与工件之间仍存在间隙，导致夹持不稳。

发明内容

为了提高对矩形工件夹持的稳定性，本申请提供一种机械臂夹具。

本申请提供的一种机械臂夹具，采用如下的技术方案：

一种机械臂夹具，包括主体、卡爪、传动件、第一驱动组件以及第二驱动组件；

所述主体用于连接至多关节机械手；

所述卡爪滑动连接于主体，且滑动方向垂直主体的长度方向；所述卡爪沿主体的周向间隔设有四个；且相邻两个所述卡爪的滑动方向相互垂直；

所述传动件设于四个，并与卡爪一一对应；所述传动件转动连接主体，且所述传动件的转动轴线、对应于该传动件的卡爪的滑动方向和主体的长度方向，三者之间两两垂直；所述传动件的外周滚动抵接卡爪；

所述第一驱动组件包括滑动连接于主体的第一驱动杆，且滑动方向平行主体的长度方向；所述第一驱动杆滚动抵接一对转动轴线平行的传动件的外周；

所述第二驱动组件包括滑动连接于主体的第二驱动杆，且滑动方向平行主体的长度方向；所述第二驱动杆滚动抵接另一对转动轴线平行的传动件的外周。

通过采用上述技术方案，夹取工件时，第一驱动组件使得一组相对的两个卡爪抵接至矩形工件的两端，第二驱动组件使得另一组相对的两个卡爪抵接至矩形工件的另两端；则四个卡爪均夹紧矩形工件，提高对矩形工件夹持的稳定性。

可选的，所述传动件包括基圆、主动臂以及从动臂；

所述基圆绕自身轴线转动连接主体；

所述主动臂设于基圆的外周，并沿基圆的径向延伸；

所述从动臂设于基圆的外周，并沿基圆的径向延伸；

所述第一驱动杆以及所述第二驱动杆均设有驱动槽，所述驱动槽用于供主动臂嵌设；

所述卡爪设有从动槽，所述从动槽用于供从动臂嵌设。

通过采用上述技术方案，驱动槽侧壁于主动臂之间的挤压力，使得第一驱动杆或第二驱动杆移动时，驱动传动件转动；配合从动臂与从动槽侧壁之间的挤压力，使得传动件转动时，驱动卡爪移动，以实现夹紧工件。

可选的，每个所述传动件还包括两个抵接部，两个抵接部分别连接于所述主动臂远离基圆的一端和从动臂远离基圆的一端；所述抵接部的外周设有圆弧，且该圆弧用于抵接驱动槽的侧壁或从动槽的侧壁。

通过采用上述技术方案，传动件转动时，沿垂直传动件转动轴线的任一直线方向，抵接部圆弧外周的圆心的移动规律符合正弦曲线；

抵接部的圆弧外周抵接驱动槽，则第一驱动杆或第二驱动杆移动任一距离时，传动件的转动角度唯一确定；且传动件的转动任一角度时，卡爪的移动距离唯一确定；进而实现第一驱动杆或第二驱动杆移动任一距离时，卡爪的移动距离唯一确定；

且因卡爪的移动规律符合正弦曲线，卡爪移动过程中的无冲击，以保证夹具稳定的工作。

可选的，所述抵接部的外周设有圆柱面，且所述抵接部的圆柱面的轴线平行于包括该抵接部的传动件的转动轴线。

通过采用上述技术方案，抵接部外周的圆柱面与驱动槽的侧壁或从动槽的侧壁为线接触，相较于球面的点接触，降低压强，满足使用要求并提高使用寿命。

可选的，所述第一驱动杆以及第二驱动杆均设为圆杆；所述驱动槽为环槽。

通过采用上述技术方案，便于实现驱动槽与主动臂之间的配合。

可选的，所述主体呈圆柱状，所述卡爪沿主体的径向滑动，所述第一驱动杆的轴线、第二驱动杆的轴和主体的轴线重合。

通过采用上述技术方案，第一驱动杆移动以带动一对相对的卡爪移动；第二驱动杆移动以带动另一对相对的卡爪移动；且卡爪均沿主体的径向移动，则驱动相对的卡爪移动的驱动力保持平衡，有利于夹具稳定的工作，以稳定的夹持工件。

可选的，所述第一驱动杆呈筒状，且所述第一驱动杆滑动套接于第二驱动杆的外周；

所述第二驱动杆的两端均伸出第一驱动杆。

通过采用上述技术方案，使得夹具的结构紧凑，以便于安装至多关节机械手上。

可选的，所述第一驱动组件还包括第一气缸，所述第一气缸的活塞杆固定连接第一驱动杆；

所述第二驱动组件还包括第二气缸，所述第二气缸的活塞杆固定连接第二驱动杆。

通过采用上述技术方案，利用第一气缸驱动第一驱动杆往复移动；利用第二气缸驱动第二驱动杆往复移动；进而使得两对相对的卡爪独立移动，以使得四个卡爪均抵紧于工件的侧壁。

可选的，所述卡爪包括滑座以及夹持块；所述滑座滑动连接主体，且所述传动件抵接于滑座；

所述夹持块可拆卸连接于滑座背离传动件的一侧，且所述夹持块用于抵接工件的侧壁。

通过采用上述技术方案，可依据工件的具体形状，配置合适的夹持块，以使得夹持块更好的抵紧工件的侧壁。

可选的，所述卡爪还包括支撑块，所述支撑块可拆卸连接滑座，且所述支撑块用于抵接工件的端面。

通过采用上述技术方案，利用支撑块抵接工件的端面，以限制工件的位置，避免工件与主体之间的距离过近，有利于保证卡爪的正常移动并夹紧工件。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.夹取工件时，第一驱动组件使得一组相对的两个卡爪抵接至矩形工件的两端，第二驱动组件使得另一组相对的两个卡爪抵接至矩形工件的另两端；则四个卡爪均夹紧矩形工件，提高对矩形工件夹持的稳定性；

2.第一驱动杆或第二驱动杆移动任一距离时，卡爪的移动距离唯一确定，以保证机械臂夹具稳定的工作，以夹取工件。

附图说明

图1是机械臂夹具的整体结构示意图。

图2是主体与卡爪的连接示意图。

图3是卡爪的爆炸视图。

图4是包括支撑块的卡爪的爆炸视图。

图5是机械臂夹具的结构剖视图，用于展示第一驱动组件与传动件的连接关系。

图6是机械臂夹具的结构剖视图，用于展示第二驱动组件与传动件的连接关系。

图7是传动件与主体的连接示意图。

图8是传动件与安装盘的连接示意图。

图9是图8中A处的放大图。

附图标记说明：1、主体；11、导向盘；111、导向槽；112、限位槽；113、避让槽；12、安装盘；121、安装槽；122、安装孔；123、销轴；124、台阶；125、螺塞；

2、卡爪；21、滑座；211、限位块；212、从动槽；22、夹持块；23、卡槽；24、卡块；25、抵接块；26、支撑块；261、连接部；262、支撑部；

3、驱动机构；31、传动件；311、基圆；312、主动臂；313、从动臂；314、抵接部；32、第一驱动组件；321、第一驱动杆；322、第一缸盖；323、第一缸体；324、第一活塞；33、第二驱动组件；331、第二驱动杆；332、第二缸盖；333、第二缸体；334、第二活塞；34、驱动槽；35、气孔。

具体实施方式

以下结合附图1-9对本申请作进一步详细说明。

参照图1，本申请实施例公开一种机械臂夹具，用于安装至多关节机械手上，以实现多关节机械手对矩形工件的夹取。

机械臂夹具包括主体1、卡爪2以及驱动机构3。主体1呈圆柱状；卡爪2沿主体1的周向等间隔设于四个，且卡爪2沿主体1的径向滑动连接于主体1的端面处；同时，相对（沿主体1周向不相邻）的两个卡爪2为一组，则四个卡爪2分为两组；驱动机构3设于主体1背离卡爪2的一端，且驱动机构3用于驱动两组卡爪2独立移动，并使得每组中的两个卡爪2的移动方向相反。

参照图1、2，主体1包括导向盘11；导向盘11的端面处设有导向槽111，且导向槽111沿导向盘11的径向延伸并贯穿导向盘11，并使得导向槽111的底壁垂直导向盘11的轴线，导向槽111的侧壁平行导向盘11的轴线。

卡爪2包括滑座21；滑座21滑动嵌设于导向槽111内，以使得卡爪2沿主体1的径向滑动。同时，导向槽111的侧壁处设有限位槽112，且限位槽112的底壁平行导向盘11的轴线，限位槽112的侧壁垂直导向盘11的轴线；滑座21设有限位块211，限位块211滑动嵌设于限位槽112内，以利用限位槽112侧壁与限位块211之间的挤压力，使得滑座21与导向盘11之间沿导向盘11轴向保持相对静止。

参照图2、3，卡爪2还包括夹持块22；夹持块22可拆卸连接于滑座21背离导向盘11的一端；且夹持块22朝向导向盘11轴线的端面用于抵接工件的侧壁。

滑座21背离导向盘11的一端设有卡槽23，且卡槽23沿垂直滑座21的滑动方向延伸并贯穿滑座21，使得卡槽23的底壁平行滑座21的滑动方向，卡槽23的侧壁垂直滑座21的滑动方向。夹持块22朝向滑座21的端面设有卡块24，卡块24用于嵌设至卡槽23内，以利用卡槽23侧壁与卡块24之间的挤压力，使得夹持块22与滑座21之间沿滑座21滑动方向保持相对静止。

夹持块22朝向滑座21的端面还并排设有抵接块25，两个抵接块25沿垂直滑座21滑动方向分布，并在两个抵接块25之间形成供滑座21嵌设的凹槽，使得两个抵接块25相对的端面抵接滑座21，则夹持块22与滑座21之间沿垂直滑座21滑动方向保持相对静止。

两枚轴线平行于导向盘11轴线的螺栓贯穿夹持块22后螺纹连接至滑座21，使得夹持块22与滑座21之间沿导向盘11轴向保持相对静止。

参照图2、4，卡爪2还可包括支撑块26，支撑块26包括一体成型的连接部261以及支撑部262。

连接部261垂直于导向盘11的轴线；连接部261朝向导向盘11的端部设有卡块24以及抵接块25，进而卡接至滑座21背离导向盘11的一端；且连接部261背离导向盘11的一端设有卡槽23，以供夹持块22连接；两枚轴线平行于导向盘11轴线的螺栓依次贯穿夹持块22、连接部261后螺纹连接至滑座21。

支撑部262平行于导向盘11的轴线，并位于连接部261朝向导向盘11轴线的一端，且支撑部262背离导向盘11的端面用于抵接工件的端面。

参照图1，本实施例中，仅一对卡爪2连接有支撑块26。

参照图5、6，驱动机构3包括传动件31、第一驱动组件32以及第二驱动组件33。

主体1还包括安装盘12，安装盘12同轴固定连接于导向盘11背离卡爪2的一端。传动件31设有四个，并与卡爪2一一对应。传动件31转动连接于安装盘12内，且传动件31包括一体成型的基圆311、主动臂312、从动臂313以及抵接部314。

其中，传动件31的基圆311轴线、对应于该传动件31的卡爪2的滑动方向和安装盘12的轴线，三者之间两两垂直；且传动件31绕基圆311轴线转动连接安装盘12。主动臂312以及从动臂313均沿基圆311的径向延伸，且主动臂312向靠近安装盘12轴线的方向延伸，从动臂313向靠近卡爪2的方向延伸。抵接部314设有两个，并分别连接于主动臂312以及从动臂313远离基圆311的端部；同时抵接部314的外周设为圆柱面，且该圆柱面的轴线平行基圆311的轴线。

参照图4、5，滑座21背离夹持块22的一端设有从动槽212，从动槽212沿垂直滑座21的滑动方向延伸并贯穿滑座21，使得从动槽212的底壁平行滑座21的滑动方向，从动槽212的侧壁垂直滑座21的滑动方向。

参照图6、7，导向盘11设有避让槽113，避让槽113连通导向槽111，且避让槽113沿导向盘11的轴向贯穿导向盘11。从动臂313穿设于避让槽113内，且连接于从动臂313的抵接部314嵌于从动槽212内，且该抵接部314外周的圆柱面滚动抵接从动槽212的侧壁；同时，从动槽212两个侧壁之间的间距恰好等于该抵接部314外周圆柱面的直径。

参照图5、6，第一驱动组件32包括第一驱动杆321以及第一气缸；第一驱动杆321呈圆杆状，并同轴滑动连接安装盘12，且第一驱动杆321的一端伸入安装盘12；第一气缸的活塞杆连接于第一驱动杆321的另一端，以驱动第一驱动杆321沿安装盘12的轴向往复移动。

第一驱动杆321的外周设有驱动槽34，驱动槽34为环槽，且驱动槽34的底壁为圆柱面，驱动槽34的侧壁垂直第一驱动杆321的轴线；连接于主动臂312的抵接部314嵌于驱动槽34内，且该抵接部314外周的圆柱面滚动抵接驱动槽34的侧壁；同时，驱动槽34两个侧壁之间的间距恰好等于该抵接部314外周圆柱面的直径。

第二驱动组件33包括第二驱动杆331以及第二气缸；第二驱动杆331呈圆筒状，并同轴滑动套接于第一驱动杆321的外周，且第二驱动杆331的一端伸入安装盘12；第二气缸的活塞杆连接于第二驱动杆331的另一端，以驱动第二驱动杆331沿安装盘12的轴向往复移动。

第二驱动杆331的外周亦设有驱动槽34，且驱动槽34的底壁为圆柱面，驱动槽34的侧壁垂直第二驱动杆331的轴线；连接于主动臂312的抵接部314嵌于驱动槽34内，且该抵接部314外周的圆柱面滚动抵接驱动槽34的侧壁；同时，驱动槽34两个侧壁之间的间距恰好等于该抵接部314外周圆柱面的直径。

第二气缸包括第二缸盖332、第二缸体333以及第二活塞334。其中，第二缸盖332同轴连接于安装盘12背离导向盘11的一端，并一体成型；第二缸体333同轴连接于第二缸盖332背离安装盘12的一侧；第二活塞334滑动嵌设于第二缸体333内，第二气缸的活塞杆同轴连接于第二活塞334朝向安装盘12的一侧。同时，第二缸体333、第二活塞334以及第二气缸的活塞杆均设有供第一驱动杆321穿过的通孔。

第一气缸包括第一缸盖322、第一缸体323以及第一活塞324。其中，第一缸盖322同轴连接于第二缸体333盘背离第二缸盖332的一端，并一体成型；第一缸体323同轴连接于第一缸盖322背离第二缸体333的一侧；第一活塞324滑动嵌设于第一缸体323内，第一气缸的活塞杆同轴连接于第一活塞324朝向第二缸体333的一侧。

参照图5、6，第一缸体323设有两个气孔35，且两个气孔35位于第一活塞324沿轴向的两侧；第二缸体333上亦设有两个气孔35，且两个气孔35位于第二活塞334沿轴向的两侧。气孔35用于连通至气源，进而实现推动第一活塞324、第二活塞334移动。

参照图7、8，安装盘12设有安装槽121以及安装孔122。安装槽121用于供传动件31嵌设，并为传动件31的转动提供空间；安装孔122连通于安装槽121，且安装孔122与传动件31的基圆311同轴设置。安装孔122内同轴嵌设有销轴123，传动件31转动套接销轴123的外周。

参照图8、9，本实施例中，安装孔122的内周设有台阶124，台阶124抵接于销轴123的一端，安装孔122内还螺纹连接有螺塞125，螺塞125抵接于销轴123的另一端，进而实现对销轴123的定位。

本申请实施例一种机械臂夹具的实施原理为：夹取工件时，第一气缸动作，驱动第一驱动杆321移动，第一驱动杆321外周的驱动槽34的侧壁推动一对主动臂312转动，从动臂313随之转动进而推动一对卡爪2移动，使得一对卡爪2抵接至工件的侧壁；同时，第二气缸动作，驱动第二驱动杆331移动，使得另一对卡爪2抵接至工件的侧壁；则四个卡爪2均夹紧矩形工件，提高对矩形工件夹持的稳定性。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种机械臂夹具，其特征在于：包括主体（1）、卡爪（2）、传动件（31）、第一驱动组件（32）以及第二驱动组件（33）；

所述主体（1）用于连接至多关节机械手；

所述卡爪（2）滑动连接于主体（1），且滑动方向垂直主体（1）的长度方向；所述卡爪（2）沿主体（1）的周向间隔设有四个；且相邻两个所述卡爪（2）的滑动方向相互垂直；

所述传动件（31）设于四个，并与卡爪（2）一一对应；所述传动件（31）转动连接主体（1），且所述传动件（31）的转动轴线、对应于该传动件（31）的卡爪（2）的滑动方向和主体（1）的长度方向，三者之间两两垂直；所述传动件（31）的外周滚动抵接卡爪（2）；

所述第一驱动组件（32）包括滑动连接于主体（1）的第一驱动杆（321），且滑动方向平行主体（1）的长度方向；所述第一驱动杆（321）滚动抵接一对转动轴线平行的传动件（31）的外周；

所述第二驱动组件（33）包括滑动连接于主体（1）的第二驱动杆（331），且滑动方向平行主体（1）的长度方向；所述第二驱动杆（331）滚动抵接另一对转动轴线平行的传动件（31）的外周；

所述卡爪（2）包括滑座（21）以及夹持块（22）；所述滑座（21）滑动连接主体（1），且所述传动件（31）抵接于滑座（21）；

所述夹持块（22）可拆卸连接于滑座（21）背离传动件（31）的一侧，且所述夹持块（22）用于抵接工件的侧壁；

仅一对卡爪（2）连接有支撑块（26）；

支撑块（26）包括连接部（261） 以及支撑部（262）；

连接部（261）垂直于主体（1）的轴线，连接部（261）可拆卸连接至滑座（21），连接部（261）背离主体（1）的一端供夹持块（22）连接；

支撑部（262）平行于主体（1）的轴线，支撑部（262） 位于连接部（261）朝向主体（1）轴线的一端，且支撑部（262）背离主体（1）的端面用于抵接工件的端面。

2.根据权利要求1所述的机械臂夹具，其特征在于：所述传动件（31）包括基圆（311）、主动臂（312）以及从动臂（313）；

所述基圆（311）绕自身轴线转动连接主体（1）；

所述主动臂（312）设于基圆（311）的外周，并沿基圆（311）的径向延伸；

所述从动臂（313）设于基圆（311）的外周，并沿基圆（311）的径向延伸；

所述第一驱动杆（321）以及所述第二驱动杆（331）均设有驱动槽（34），所述驱动槽（34）用于供主动臂（312）嵌设；

所述卡爪（2）设有从动槽（212），所述从动槽（212）用于供从动臂（313）嵌设。

3.根据权利要求2所述的机械臂夹具，其特征在于：每个所述传动件（31）还包括两个抵接部（314），两个抵接部（314）分别连接于所述主动臂（312）远离基圆（311）的一端和从动臂（313）远离基圆（311）的一端；所述抵接部（314）的外周设有圆弧，且该圆弧用于抵接驱动槽（34）的侧壁或从动槽（212）的侧壁。

4.根据权利要求3所述的机械臂夹具，其特征在于：所述抵接部（314）的外周设有圆柱面，且所述抵接部（314）的圆柱面的轴线平行于包括该抵接部（314）的传动件（31）的转动轴线。

5.根据权利要求2所述的机械臂夹具，其特征在于：所述第一驱动杆（321）以及第二驱动杆（331）均设为圆杆；所述驱动槽（34）为环槽。

6.根据权利要求1所述的机械臂夹具，其特征在于：所述主体（1）呈圆柱状，所述卡爪（2）沿主体（1）的径向滑动，所述第一驱动杆（321）的轴线、第二驱动杆（331）的轴和主体（1）的轴线重合。

7.根据权利要求6所述的机械臂夹具，其特征在于：所述第一驱动杆（321）呈筒状，且所述第一驱动杆（321）滑动套接于第二驱动杆（331）的外周；

所述第二驱动杆（331）的两端均伸出第一驱动杆（321）。

8.根据权利要求1所述的机械臂夹具，其特征在于：所述第一驱动组件（32）还包括第一气缸，所述第一气缸的活塞杆固定连接第一驱动杆（321）；

所述第二驱动组件（33）还包括第二气缸，所述第二气缸的活塞杆固定连接第二驱动杆（331）。

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