CN113459141B - 气动夹爪和生产设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了气动夹爪和生产设备，涉及机械夹头技术领域，为解决现有技术中拾取物体可靠性差的问题而设计。气动夹爪，包括线性驱动机构、取物组件和成对设置的夹爪体，取物组件与线性驱动机构的动力输出端连接，夹爪体通过传动机构与动力输出端连接，传动机构被配置为线性驱动机构带动取物组件线性运动时维持夹爪体之间的距离稳定。本发明提供的气动夹爪和生产设备能够实现夹爪体不会干扰到取物组件的取物动作，在完成取物动作后，夹爪体再将被取的物品夹紧，从而提高了取物的可靠性。

Description

气动夹爪和生产设备

技术领域

本发明涉及机械夹头技术领域，具体而言，涉及一种气动夹爪和生产设备。

背景技术

目前自动化行业中使用的气动夹爪大多仅具备单一的功能，例如仅能平行开闭，或仅能绕支点张合一定角度开闭，自由度相对较少；无法实现对深框、多层、排列紧密的较小零部件的夹持及搬运，且无法从根本上保证对被夹物体的可靠拾取。特别是对于抓取深框中底层边缘部分的工件，由于被抓取的零部件周边空间较小，难以提供夹爪绕支点张合一定角度的操作空间，不便于气缸长行程进行伸缩，所以也难以设置多自由度运动的机构。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种气动夹爪，以解决现有技术中拾取物体可靠性差的技术问题。

本发明提供的一种气动夹爪，包括线性驱动机构、取物组件和成对设置的夹爪体，所述取物组件与所述线性驱动机构的动力输出端连接，所述夹爪体通过传动机构与所述动力输出端连接，所述传动机构被配置为所述线性驱动机构带动所述取物组件线性运动时维持所述夹爪体之间的距离稳定。

通过设置传动机构使得线性驱动机构带动取物组件线性运动时维持夹爪体之间的距离稳定，可以使得取物组件在完成取物动作过程中，夹爪体之间的距离不变，从而夹爪体不会干扰到取物组件的取物动作，在取物组件完成取物动作后，夹爪体再将被取的物品夹紧，从而提高了取物的可靠性。

优选的技术方案中，所述传动机构包括动力输入件和动力输出组件，所述动力输入件与所述线性驱动机构的动力输出端连接，所述动力输出组件与所述夹爪体固定连接；所述传动机构还包括导向槽和导向突出部，所述导向突出部伸入所述导向槽中并与所述导向槽适配；所述导向槽和所述导向突出部中的一者设置在所述动力输出组件，另一者设置在所述动力输入件；所述导向槽包括直导向部，所述直导向部配置为在所述导向突出部沿所述直导向部运动时，所述夹爪体之间的距离保持稳定。

优选的技术方案中，所述动力输出组件包括两个动力输出单体，每个所述动力输出单体均与一个所述夹爪体固定连接，两个所述动力输出单体对称设置。

优选的技术方案中，所述动力输入件包括位于中部的安装部和位于所述安装部两端的输出连接部，所述安装部与所述线性驱动机构的动力输出端连接，所述导向突出部设置在所述输出连接部。

优选的技术方案中，所述导向槽还包括斜导向部，所述斜导向部与所述直导向部连通。

优选的技术方案中，所述线性驱动机构安装于基座，所述动力输出组件与所述基座相对平动连接。

优选的技术方案中，所述基座上安装有导轨，所述导轨垂直于所述线性驱动机构的伸缩方向，所述动力输出组件与所述导轨平动连接。

优选的技术方案中，所述取物组件包括吸盘，所述吸盘与吸盘连接件连接，所述吸盘连接件安装在所述线性驱动机构的动力输出端。

优选的技术方案中，还包括工装连接件，所述工装连接件与安装所述线性驱动机构的基座相对固定地设置。

本发明的第二个目的在于提供一种生产设备，以解决现有技术中拾取物体可靠性差的技术问题。

本发明提供的生产设备，包括上述气动夹爪。

通过在生产设备中设置上述气动夹爪，相应地，该生产设备具有上述气动夹爪的所有优势，在此不再一一赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的气动夹爪的结构示意图；

图2为上述的气动夹爪的立体结构示意图；

图3为图1的左视图；

图4为图1的A-A折线剖视图；

图5为上述的气动夹爪的立体结构示意图，其中省略了一个导向槽板。

附图标记说明：

11-基座；12-导轨；13-工装连接件；

20-线性驱动机构；21-动力输出端；

31-夹爪体；

41-动力输入件；42-动力输出单体；421-导向槽板；422-过渡连接件；423-直线导座；43-导向槽；431-直导向部；432-斜导向部；44-导向突出部；50-取物组件；51-吸盘；52-吸盘连接件；53-气管接头。

具体实施方式

图1为本发明实施例提供的气动夹爪的结构示意图；图2为上述的气动夹爪的立体结构示意图。如图1和图2所示，本实施例提供的一种气动夹爪，包括线性驱动机构20、取物组件50和成对设置的夹爪体31，取物组件50与线性驱动机构20的动力输出端21连接，夹爪体31通过传动机构与动力输出端21连接，传动机构被配置为线性驱动机构20带动取物组件50线性运动时维持夹爪体31之间的距离稳定。

具体的，本实施例中，线性驱动机构20包括气缸，该气缸的并非传统的拉杆气缸，在该气缸的侧壁上，可以连接其它的部件。气缸的动力输出端21也并非传统的活塞杆，动力输出端21可以是一个L形的弯板，L形的一横的部分与气缸的活塞杆连接，L形的一竖的部分，位于气缸的缸体的侧面，且不与气缸缸体邻接，可以用于连接其它的部件，诸如连接传动机构。采用这种气缸，其多个位置可以与其它的零部件连接，可以提高零部件布置的灵活性，充分利用气缸周围的空间，从而减小了气动夹爪的长度。

在另外的实现方式中，还可以使用电动推杆替换气缸，或者在需要的作用力很大时，采用油缸作为线性驱动机构20。

通过设置传动机构使得线性驱动机构20带动取物组件50线性运动时维持夹爪体31之间的距离稳定，可以使得取物组件50在完成取物动作过程中，夹爪体31之间的距离不变，夹爪体31不会干扰到取物组件50的取物动作，在取物组件50取物动作完成后，夹爪体31再将被取的物品夹紧，从而提高了取物的可靠性。

图3为图1的左视图；图4为图1的A-A折线剖视图。如图1-图4所示，优选的，传动机构包括动力输入件41和动力输出组件，动力输入件41与线性驱动机构20的动力输出端21固定连接，动力输出组件与夹爪体31固定连接；传动机构还包括导向槽43和导向突出部44，导向突出部44伸入导向槽43中并与导向槽43适配；导向槽43和导向突出部44中的一者设置在动力输出组件，另一者设置在动力输入件41；导向槽43包括直导向部431，直导向部431配置为在导向突出部44沿直导向部431运动时，夹爪体31之间的距离保持稳定。

具体的，在本实施例中，导向槽43设置在动力输出组件，导向突出部44设置在在动力输入件41，采用这种设置，可以减小动力输入件41的尺寸，降低了动力输入件41尺寸过大而干扰到取物组件50的可能性。当然，在另外的实现方式中，还可以将导向槽43设置在动力输入件41上，将导向突出部44设置在动力输出组件上。

其中，至导向部配置为在导向突出部44沿直导向部431运动时，夹爪体31之间的距离保持稳定，在本实施例中可以是，例如直导向部431与线性驱动机构20的动力输出方向平行。所以在线性驱动机构20带动动力输入件41运动时，由于导向槽43与线性驱动机构20的动作方向平行，导向突出部44伸入到导向槽43中，也不会使得导向槽43产生垂直于动力输入件41运动方向的运动，所以，可以使得夹爪体31之间的距离保持稳定。具体的，在本实施例中，导向槽43可以是设置在动力输出组件的凹槽，而导向突出部44，可以是螺纹连接在动力输入件41上的杆状零件。另外，导向突出部44还可以是固定连接在动力输入件41上的凸柱、凸台等。导向突出部44的直径与导向槽43的宽度一致。

通过在传动机构的动力输入件41和动力输出组件上，分别设置相适配的导向槽43和导向突出部44，并且使得导向槽43具有直导向部431，可以在导向突出部44沿直导向部431运动时，使得夹爪体31之间的距离保持稳定。从而可以实现动力输入件41相对于动力输出组件运动时，在部分的相对运动时段，夹爪体31之间的距离保持不变，该部分时段可以为线性驱动机构20带动取物组件50运动的时段。从而，实现了取物组件50在取物的过程中，夹爪体31并未产生夹紧动作，使得取物组件50可以先牢固地拾取物品，再利用夹爪体31夹紧，提高可靠性。

如图1所示，优选的，动力输出组件包括两个动力输出单体42，每个动力输出单体42均与一个夹爪体31固定连接，两个动力输出单体42对称设置。

具体的，本实施例中，两个动力输出单体42对称设置，相应的，其上的导向槽43也对称设置，即，如图1所示，直导向部431均与线性驱动机构20的驱动方向平行，所以当导向突出部44在直导向部431中运行时，两个动力输出单体42均不会进行垂直于线性驱动机构20的驱动方向的运动。

需要说明的是，动力输出单体42，并非表明该部件是不可拆分的一个构件。具体的，动力输出单体42，包括导向槽板421和过渡连接件422，导向槽43为开设在导向槽板421上的凹槽，导向槽板421还与过渡连接件422固定连接，而夹爪体31，可以与导向槽板421固定连接，也可以与过渡连接件422固定连接，或者与导向槽板421和过渡连接件422均固定连接，本申请不做特别的限制。在另外的实现方式中，导向槽43还可以是开设在导向槽板421上的沿其厚度方向贯穿的槽。

通过设置两个对称的动力输出单体42，分别与一个夹爪体31固定连接，并且对称设置，可以实现在取物组件50在取物之后，夹爪能够从被取的物品的两侧夹紧，被拾取的物品在被夹爪体31夹紧时，两侧可以施加相同的作用力，夹爪体31也不会发生晃动，提高了取物的稳定性。

在另外的实现方式中，可以利用传动机构只驱动一个动力输出单体42，只带动一个夹爪体31运动，而另一个夹爪体31，可以与基座11相对固定连接。需要拾取物品时，可以将固定的夹爪体31贴近被拾取的物品，以避免碰撞被拾取的物品。例如，距离只有1mm或0.5mm，另一个活动的夹爪体31靠近并推动物品，与固定的夹爪体31共同夹持物品。当然，这种方式，不如上述的实施例中的使得夹爪机构对正被拾取的物品、采用两个运动的夹爪共同相向运动而夹持物品更加稳妥，因为会使得被拾取的物品发生小幅度的晃动，影响已经被取物组件50拾取的牢固程度。

图5为上述的气动夹爪的立体结构示意图，其中省略了一个导向槽板。如图1、图2和图5所示，优选的，动力输入件41包括位于中部的安装部和位于安装部两端的输出连接部，安装部与线性驱动机构20的动力输出端21连接，导向突出部44设置在输出连接部。

具体的，在本实施例中，安装输入件为一T字形的板类零件，T字形的两臂，分别为上述的输出连接部，每一臂的自由端设置导向突出部44。而安装部可以是T字形的一竖，用于与作为动力输出端21的气缸L形弯板的竖直部分连接。具体的，L形弯板上开设多个螺纹孔，可以通过螺钉穿过安装部上的通孔，与L形弯板上的螺纹孔连接，以将安装部固定于线性驱动机构20。

通过设置包括位于中部的安装部和位于安装部两端的输出连接部，可以利用线性驱动部件的动力输出端21同时带动两端的动力输出单体42运动，从而实现了夹爪体31运动的同步。

如图1和图2所示，优选的，导向槽43还包括斜导向部432，斜导向部432与直导向部431连通。

具体的，斜导向部432与直导向部431连通，以构成导向槽43。则两个导向槽43在图1中，可以分别呈汉字笔画的“捺+竖”和“撇+竖”的形状。当线性驱动机构20的动力输出端21伸出时，动力输入件41位于导向槽43的下部，驱动两个夹爪体31处于相对较远的位置，当动力输出端21缩回时，动力输入件41向上移动，从而使得导向突出部44相对于导向槽43上升，上升超过了直导向部431顶端时，则开始带动两个动力输出组件相互靠近，即带动夹爪体31相互靠近，实现对待拾取物品的夹持。而且，斜导向部432与直导向部431的连接部位采用圆弧过渡。

通过设置斜导向部432，可以将线性驱动机构20的线性运动，转化成夹爪体31的在另一方向的线性运动，从而实现了夹爪体31的驱动。

如图2-图4所示，优选的，线性驱动机构20安装于基座11，动力输出组件与基座11相对平动连接。

将动力输出组件与基座11平动连接，即使夹爪体31对被拾取的物品的作用点距离动力输出组件较远，产生较大的力矩，该力矩也可以由负责使得动力输出组件与基座11相对平动连接的部件承担，也不会将该力矩转化为线性驱动机构20所承担的载荷。采用上述的方案，有利于增加夹爪体31的长度，便于夹取较深位置处的物品，或者使得夹爪体31夹取物品的作用点更加靠下，与取物组件50配合，更牢固地拾取物品。

优选的，基座11上安装有导轨12，导轨12垂直于线性驱动机构20的伸缩方向，动力输出组件与导轨12平动连接。

具体的，基座11安装于气缸的一侧面，并与气缸的动力输出端21分别位于气缸的相对的两侧面。而在基座11上设置四段直线滑轨，这四段直线滑轨均与线性驱动机构20的动力输出方向垂直，而且在气缸的每一侧均平行设置两段直线滑轨。每段直线滑轨上均连接有直线导座423，每个过渡连接件422成U形，U形的开口朝向基座11，即在图3和图4中朝向左侧。U形的两臂的自由端分别安装直线导座423，即每个过渡连接件422分别与位于气缸一侧的两段导轨12对应，从而实现了动力输出组件与导轨12相对平动连接。在另外的实现方式中，导轨12还可以采用光杠，而直线导座423可以被直线轴承替代。

通过设置导轨12，可以保证动力输出组件的运动的稳定性，而且，可以由导轨12承担垂直于导轨12的作用力来分担被夹取物品对夹爪体31的反作用力的力矩，无需由线性驱动机构20平衡该力矩。

如图1、图2、图4和图5所示，优选的，取物组件50包括吸盘51，吸盘51与吸盘连接件52连接，吸盘连接件52安装在线性驱动机构20的动力输出端21。

具体的，吸盘连接件52可以安装在动力输出端21的底部，更进一步的，是与L形弯板的一横的底面连接。而吸盘连接件52中，可以加工通气孔，吸盘连接件52的侧面设置气管接头53，通过气管与真空发生器连通，以便利用负压来吸取物品。

通过采用吸盘51的方式来取物，无需机械动作，不但便于提高拾取物品的动作速度，提高作业效率，而且可以减轻线性驱动机构20所带动的部件重量，降低对线性驱动机构20的动力要求，另外，将取物组件50设置在动力输出端21的下方，还可以减少设置在动力输出端21的侧面所占用的体积，便于该气动夹爪在空间较小处拾取物品。

在另外的实现方式中，如果被拾取的物品是铁磁性物质，还可以采用电磁铁的方式来吸取。甚至，可以再设置一套夹爪夹取装置来作为取物组件50。

优选的，还包括工装连接件13，工装连接件13与基座11相对固定地设置。

具体的，工装连接件13，包括一杆状部、与杆状部上表面固定连接的圆法兰部和与杆状部下表面固定连接的矩形法兰部，其中，矩形法兰部的四角还分别通过螺纹连接件与气缸的尾部固定连接，由于气缸也是与基座11固定连接的，所以工装连接件13与基座11相对固定地设置。采用上述的工装连接件13，可以将上述的气动夹爪安装在诸如机械臂的自由端或模组中。

通过设置工装连接件13，可以便于将上述的气动夹爪安装在需要的机构中，从而扩展了气动夹爪的适用范围。

本实施例的动作原理为：

当需要拾取物品时，将气动夹爪移动至物品上方，使得吸盘51尽量与被拾取的物品对正。

接着，线性驱动机构20带动取物组件50下降，在下降过程的前半段，由于导向突出部44在斜导向部432中运行，所以两个导向突出部44下降时会推动两个导向槽板421向外侧运行，相应的，两个夹爪体31也互相远离。即，两个夹爪体31与对应的表面之间的距离会增加。当导向突出部44进入到直导向部431时，导向突出部44则并不会带动导向槽板421水平运动。

然后，吸盘51与被拾取物品接触并利用负压吸住物品。由于吸盘51吸取物品时气缸的伸出长度不可能完全绝对统一，所以此时导向突出部44在导向槽43中的位置不是绝对确定的，将直导向部431如此设置，可以使得夹爪体31在吸取物品的动作的附近时间均不进行水平方向的运动，可以消除夹爪体31对取物组件50拾取物品的干扰，使得吸盘51的吸取更加稳定可靠。

线性驱动机构20的动力输出端21开始向上移动，即被拾取的物品随着吸盘51也一起向上运动。在当导向突出部44在直导向部431中运动时，仍然不会使得导向槽板421水平运动，即此时两个夹爪体31保持静止。当动力输出端21继续向上运动时，导向突出部44运动至斜导向部432中，由于导向突出部44将要运动到相对于两个导向槽板421更加靠外的部位，所以两个导向槽板421必须相向移动，即两个夹爪体31将会相互靠近，从而实现夹持物品。

本申请还提供一种生产设备，包括上述气动夹爪。

通过在生产设备中设置上述气动夹爪，相应地，该生产设备具有上述气动夹爪的所有优势，在此不再一一赘述。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种气动夹爪，其特征在于，包括线性驱动机构(20)、取物组件(50)和成对设置的夹爪体(31)，所述取物组件(50)与所述线性驱动机构(20)的动力输出端(21)连接，所述夹爪体(31)通过传动机构与所述动力输出端(21)连接，所述传动机构被配置为所述线性驱动机构(20)带动所述取物组件(50)线性运动时维持所述夹爪体(31)之间的距离稳定；

所述传动机构包括动力输入件(41)和动力输出组件，所述动力输入件(41)与所述线性驱动机构(20)的动力输出端(21)连接，所述动力输出组件与所述夹爪体(31)固定连接；所述传动机构还包括导向槽(43)和导向突出部(44)，所述导向突出部(44)伸入所述导向槽(43)中并与所述导向槽(43)适配；所述导向槽(43)和所述导向突出部(44)中的一者设置在所述动力输出组件，另一者设置在所述动力输入件(41)；所述导向槽(43)包括直导向部(431)和斜导向部(432)，所述直导向部(431)配置为在所述导向突出部(44)沿所述直导向部(431)运动时，所述夹爪体(31)之间的距离保持稳定，所述斜导向部(432)与所述直导向部(431)连通；

所述导向突出部(44)为螺纹连接在所述动力输入件(41)上的杆状零件，或固定连接在所述动力输入件(41)上的凸柱或凸台。

2.根据权利要求1所述的气动夹爪，其特征在于，所述动力输出组件包括两个动力输出单体(42)，每个所述动力输出单体(42)均与一个所述夹爪体(31)固定连接，两个所述动力输出单体(42)对称设置。

3.根据权利要求2所述的气动夹爪，其特征在于，所述动力输入件(41)包括位于中部的安装部和位于所述安装部两端的输出连接部，所述安装部与所述线性驱动机构(20)的动力输出端(21)连接，所述导向突出部(44)设置在所述输出连接部。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的气动夹爪，其特征在于，所述线性驱动机构(20)安装于基座(11)，所述动力输出组件与所述基座(11)相对平动连接。

5.根据权利要求4所述的气动夹爪，其特征在于，所述基座(11)上安装有导轨(12)，所述导轨(12)垂直于所述线性驱动机构(20)的伸缩方向，所述动力输出组件与所述导轨(12)平动连接。

6.根据权利要求1-3中任一项或权利要求5所述的气动夹爪，其特征在于，所述取物组件(50)包括吸盘(51)，所述吸盘(51)与吸盘连接件(52)连接，所述吸盘连接件(52)安装在所述线性驱动机构(20)的动力输出端(21)。

7.根据权利要求1-3任一项或权利要求5所述的气动夹爪，其特征在于，还包括工装连接件(13)，所述工装连接件(13)与安装所述线性驱动机构(20)的基座(11)相对固定地设置。

8.一种生产设备，其特征在于，包括权利要求1-7中任一项所述的气动夹爪。