CN113815007A - 旋转电爪以及自动开盖机构 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种旋转电爪以及自动开盖机构。旋转电爪包括夹持组件、第一驱动组件和第二驱动组件。由第一驱动组件驱动夹持组件旋转，由传动件将第二驱动组件的动力进行传动以驱动夹爪开合。在这样的旋转电爪中，夹持组件的转动和夹爪的开合两个动作分别由两个驱动组件来驱动，通过传动件的传动使得两个动作能够在有效空间内并行，避免使用导电滑环导致电信号之间发生干扰，使设备运行更稳定。

Description

旋转电爪以及自动开盖机构

技术领域

本发明涉及自动化设备技术领域，尤其涉及一种旋转电爪以及自动开盖机构。

背景技术

自动化设备能够精准地完成各种固定的机械动作解放人力，因而逐渐被应用到各行各业中。在实验室、医疗机构、加工厂等使用场景中，主要利用一种既能够夹持、又能够旋转的自动化设备，用以进行瓶盖等小部件的旋紧或取下。这类目标动作目前广泛采用导电滑环这一元件来实现。

导电滑环也称电刷、碳刷、集电环、集流环、汇流环、旋通、旋转电气关节，专用于在无限制连续旋转时，传输功率电源、信号电源。但是导电滑环在同时传输多个信号时，信号之间容易互相干扰，导致设备运转失灵。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种旋转电爪以及自动开盖机构，用于解决现有技术中旋转电爪中由于导电滑环导致设备运转失灵的技术问题。

本发明提供了一种旋转电爪，包括

夹持组件，包括滑轨和沿所述滑轨来回移动的夹爪；

用于驱动所述夹持组件旋转的第一驱动组件，包括第一驱动电机以及由所述第一驱动电机带动的第一传动轴，所述第一传动轴在所述第一驱动电机的带动下绕轴旋转，从而带动所述滑轨沿着所述滑轨的延伸方向所在平面旋转；

用于驱动所述夹爪开合的第二驱动组件，包括传动件、第二驱动电机以及由所述第二驱动电机带动的第二传动轴，所述传动件在所述第二传动轴的带动下拨动所述夹爪沿着所述滑轨移动，从而实现所述夹爪的开合。

可选的，所述夹持组件包括套设在所述第一传动轴上的轴套，所述轴套随着所述第一传动轴转动，所述轴套的包括第一传动部，所述传动件上设有第二传动部，所述第一传动部与所述第二传动部相配合以使得所述传动件带动所述轴套沿着所述第一传动轴的轴线方向移动。

可选的，所述轴套上套设有转动轴承，所述转动轴承的外部套设有导向件，所述第一传动部设置在所述导向件上，所述传动件与所述导向件配合从而带动所述轴套沿着所述第一传动轴的轴线方向移动。

可选的，所述第一传动部包括两端导通的滑槽，所述第二传动部包括与所述滑槽相配合的凸起，所述凸起在所述滑槽内移动用以平衡所述传动件相对所述轴套的误差；

所述凸起与所述滑槽之间为间隙配合。

可选的，所述第二传动轴为丝杆，所述丝杆与所述第一传动轴平行地设置在同一竖直面内，所述传动件在所述第二传动轴的带动下沿着与所述第一传动轴的轴线平行的方向平移；

所述传动件与所述丝杆螺纹配合，所述丝杆转动使得所述传动件沿着所述丝杆的轴线方向移动，从而带动所述轴套移动。

可选的，所述夹爪和所述轴套通过转接件连接，所述转接件的中部设有转轴，所述滑轨上设有用于安装所述转轴的转轴座，所述转接件分别与所述轴套和所述夹爪转动连接；

所述轴套沿着所述第一传动轴的轴线方向移动时带动所述转接件的一端转动，所述转接件的另一端随之移动从而带动所述夹爪沿着所述滑轨移动。

可选的，所述第一传动轴上设有用于连接所述轴套侧壁的销轴，所述轴套上设有与所述销轴相配合的长腰孔，所述长腰孔的延伸方向与所述轴套的运动轨迹相同，所述销轴和所述长腰孔的配合进一步限制所述轴套的移动轨迹。

可选的，还包括用于安装所述第一驱动电机和所述第二驱动电机的安装板，所述安装板上还设有用于限制所述传动件的移动轨迹的导轨；

所述导轨上设有沿所述导轨滑动的滑块，所述传动件固接在所述滑块上。

可选的，所述轴套上还设有随着所述轴套转动的遮光片和位置固定的运动识别组件，所述运动识别组件识别所述遮光片的位置，从而判断所述夹持组件的转动角度；

所述运动识别组件与所述第一驱动电机电连接，所述运动识别组件识别到所述遮光片转动到指定位置后切断所述第一驱动电机的电源使之停转。

另一方面，本发明还提供了一种自动开盖机构，包括前述的旋转电爪以及用以控制所述旋转电爪升降的升降组件，以使得所述旋转电爪能够同时完成夹爪开合、夹持组件旋转以及升降三个动作。

实施本发明实施例，将具有如下有益效果：

本发明提供的旋转电爪中，由第一驱动组件带动夹持组件旋转，由传动件将第二驱动组件的动力进行传动以带动夹爪开合。在这样的旋转电爪中，夹持组件的转动和夹爪的开合两个动作分别由两个驱动组件来驱动，通过传动件的传动使得两个动作能够在有效空间内并行，避免使用导电滑环同时传输多个信号导致电信号之间发生干扰，使设备运行更稳定。

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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1为一个实施例中旋转电爪的结构示意图。

图2为如图1所示实施例的剖面图。

图3为如图1所示实施例中传动件和导向块的配合结构示意图。

图4为如图1所示实施例中夹持组件的结构示意图。

图中：

100、夹持组件；110、滑轨；120、夹爪；130、轴套；140、转动轴承；150、导向件；151、第一传动部；160、转接件；170、销轴；171、长腰孔；180、遮光片；190、转轴座；

200、第一驱动组件；210、第一驱动电机；220、第一传动轴；

300、第二驱动组件；310、第二驱动电机；320、第二传动轴；330、传动件；331、第二传动部；

410、安装板；420、导轨；430、滑块；

510、控制电路板；520、运动识别组件。

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。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。

本发明提供了一种旋转电爪，能稳定地同步完成旋转和抓取动作，广泛应用在取医疗、工业生产等领域，用于解决现有技术中旋转电爪中由于使用导电滑环导致设备运转失灵的问题。

作为本发明的一种具体实施方式，请参阅附图1，旋转电爪，包括夹持组件100、第一驱动组件200和第二驱动组件300。

其中，夹持组件100包括滑轨110和沿滑轨110移动的夹爪120，第一驱动组件200用以带动夹持组件100旋转，第二驱动组件300用以带动夹爪120开合。

示例性地，本实施例所提供的旋转电爪通过夹持和旋转的动作，可以实现多种应用，比如自动开瓶盖、拆解零件等。同时，还可以通过自动控制，带动被夹持物体旋转调节其摆放角度，从而方便找到到被夹持物体上的识别标签。例如试剂瓶上的分类标签、咽拭子试管上的条码标签等，都可以通过旋转使需要观察的位置转动到指定的观测位置。

本发明在上述结构中通过两组驱动组件将夹持组件100的夹爪120开合、旋转两个动作驱动分开，不再选用导电滑环来同步完成这两个动作指令电信号的传递，可以避免导电滑环同时传递多种电信号时出现信号干扰的现象。

使用导电滑环的缺点主要体现以下三个方面：

1)导电滑环烧毁。导致导电滑环烧毁的主要有运行时间较长、短路和电流过载三个原因。

2)信号干扰太大。由于导电滑环可以同时传输不同的控制信号，而信号之间会互相产生干扰，此干扰分为内部干扰、外部干扰。

3)防护等级与使用环境不符。

不难发现，导电滑环的使用缺陷主要体现在性能不稳定导致的后期成本增加。因此如何提升控制设备使用时的稳定性也是本发明所要考虑的主要问题。

基于上述问题，在本发明中，第一驱动组件200包括第一驱动电机210以及由第一驱动电机210带动的第一传动轴220，第一传动轴220在第一驱动电机210的带动下绕轴旋转，从而带动滑轨110沿着滑轨110的延伸方向所在平面旋转。

第二驱动组件300包括传动件330、第二驱动电机310以及由第二驱动电机310带动的第二传动轴320，传动件330在第二传动轴320的带动下拨动夹爪120沿着滑轨110移动，从而实现夹爪120的开合。

本发明的目的不仅在于将夹持组件100旋转和夹爪120开合两个动作分别控制，还通过传动件330将两驱动组件的驱动效果进行联动，以保证这两个动作能够在有效空间内稳定地同时运行。

请参阅附图2，示例性地，夹持组件100还包括套设在第一传动轴220上的轴套130。轴套130相对第一传动轴220固定并随着第一传动轴220转动，轴套130上设有第一传动部151，传动件330上设有第二传动部331，第一传动部151与第二传动部331相配合以使得传动件330带动轴套130沿着第一传动轴220的轴线方向移动。

可选的，轴套130上套设有导向件150，轴套130的外表面和导向件150之间套设转动轴承140，使得轴套130在随着第一传动轴220转动的时候导向件150相对位置固定不动，即导向件150不随着第一传动轴220转动。中间套设的转动轴承140起到减小轴套130和导向件150之间的摩擦力的作用。

进一步地，第一传动部151设置在导向件150上，传动件330与导向件150配合从而带动轴套130沿着第一传动轴220的轴线方向移动。

示例性地，第二传动轴320为丝杆，且丝杆与第一传动轴220平行地设置在同一竖直面内，传动件330与丝杆螺纹配合，丝杆转动使得传动件330沿着丝杆的轴线方向移动，从而带动轴套130移动。

可选的，传动件330上设有与丝杆配合的螺纹孔。或者，传动件330上安装有和丝杆匹配的丝母，由丝母与丝杆配合来实现螺纹配合的直线传动。

基于上述结构，需要保证的一点是传动件330的运动轨迹要与第一传动轴220的轴线方向保持一致。而在实际运行过程中，由于安装误差或震动等等外界因素下很难保证传动件330的运动轨迹，因此无法保证夹爪120开合和夹持组件100旋转这两个动作的协调性。在本发明中，详请参阅附图3，第一传动部151包括两端导通的滑槽，第二传动部331包括与滑槽相配合的凸起，凸起在滑槽内可移动。且滑槽的延伸方向垂直于第一传动轴220的轴线方向。凸起和滑槽之间的运动变量用以平衡由于第一传动轴220和第二传动轴320之间安装时平行度误差导致的传动件330相对轴套130的运动误差。

当然，滑槽的延伸方向不一定是完全与第一传动轴220的轴线方向垂直，也可以是以附图3所示位置略微倾斜的任意位置。即，滑槽能够给导向件150和传动件330之间在竖直方向的配合预紧力即可，而水平方向的运动误差可以由分力提供。

进一步地，凸起与滑槽之间为间隙配合以减少由运动误差带来的刚性碰撞。

示例性地，为进一步地限定轴套130的运动轨迹使得设备运行更加平稳，第一传动轴220上设有用于连接轴套130侧壁的销轴170，轴套130上设有与销轴170相配合的长腰孔171，长腰孔171的延伸方向与轴套130的运动轨迹相同，销轴170和长腰孔171的配合进一步限制轴套130的移动轨迹。

可选的，在轴套130上对应销轴170的位置也设有转动轴承140。销轴170的两端与转动轴承140抵接。一方面转动轴承140可以进一步地提高轴套130转动的灵活性，另一方面转动轴承140可以用来固定销轴170的位置，防止销轴170滑脱。

示例性地，再请参阅附图2，本发明提供的旋转电爪还包括组件安装结构以及控制电路板510。具体地包括外壳和设置在外壳内部的安装第一驱动电机210和第二驱动电机310的安装板410。

示例性地，安装板410上还设有用于限制传动件330的移动轨迹的导轨420。导轨420上设有沿导轨420滑动的滑块430，传动件330固接在滑块430上。

当传动件330在第二驱动组件300的带动下运动时，导轨420能够进一步地限制传动件330在竖直方向的移动轨迹。

示例性地，轴套130上还设有随着轴套130转动的遮光片180和位置固定的运动识别组件520。运动识别组建于控制电路板510电连接，控制电路板510与第一驱动组件200和第二驱动组件300电连接并控制这两组驱动组件的运行状态。

当遮光片180运动到指定位置时触发运动识别组件520识别到遮光片180的位置，进而判断夹持组件100的转动角度。运动识别组件520识别到遮光片180转动到指定位置后切断第一驱动电机210的电源使之停转。

示例性地，运动识别组件520为光电传感器。

夹爪120通过转接件160连接在轴套130上，轴套130移动通过转接件160带动夹爪120在滑轨110内滑动从而完成夹爪120的开合动作。示例性地，再请参阅附图2，夹爪120和轴套130通过转接件160连接。转接件160的中部设有转轴，滑轨110上对应地设有用于安装转轴的转轴座190，转接件160以转轴为转动中心，两端分别与轴套130和夹爪120转动连接。

示例性地，夹爪120有两个，分别对称地连接在轴套130两侧。轴套130沿着第一传动轴220的轴线方向向上移动时，拉动转接件160的一端顺时针转动，转接件160的另一端随之逆时针移动从而带动夹爪120沿着滑轨110互相靠近以完成夹持动作。相反地，轴套130沿着第一传动轴220的轴线方向向下移动时，拉动转接件160的一端逆时针转动，转接件160的另一端随之顺时针移动从而带动夹爪120沿着滑轨110互相远离以完成松开动作。

另一方面，本发明还提供了一种自动开盖机构，包括前述的旋转电爪以及用以控制旋转电爪升降的升降组件。至此，本发明提供的自动开盖机构可以同时完成夹爪120开合、夹持组件100旋转以及升降三个动作。

配合对应的指令控制，本发明提供的自动开盖机构可以实现在下落时夹取瓶盖并旋转以打开瓶盖，在向上运动将瓶盖与瓶身分离；也可以夹持瓶盖下落到瓶口处，再经过旋转将瓶盖拧紧在瓶口上，夹爪120松开即可实现瓶盖拧紧。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种旋转电爪，其特征在于，包括

夹持组件，包括滑轨和沿所述滑轨来回移动的夹爪；

用于驱动所述夹持组件旋转的第一驱动组件，包括第一驱动电机以及由所述第一驱动电机带动的第一传动轴，所述第一传动轴在所述第一驱动电机的带动下绕轴旋转，从而带动所述滑轨沿着所述滑轨的延伸方向所在平面旋转；

用于驱动所述夹爪开合的第二驱动组件，包括传动件、第二驱动电机以及由所述第二驱动电机带动的第二传动轴，所述传动件在所述第二传动轴的带动下拨动所述夹爪沿着所述滑轨移动，从而实现所述夹爪的开合。

2.如权利要求1所述的旋转电爪，其特征在于，所述夹持组件包括套设在所述第一传动轴上的轴套，所述轴套随着所述第一传动轴转动，所述轴套的包括第一传动部，所述传动件上设有第二传动部，所述第一传动部与所述第二传动部相配合以使得所述传动件带动所述轴套沿着所述第一传动轴的轴线方向移动。

3.如权利要求2所述的旋转电爪，其特征在于，所述轴套上套设有转动轴承，所述转动轴承的外部套设有导向件，所述第一传动部设置在所述导向件上，所述传动件与所述导向件配合从而带动所述轴套沿着所述第一传动轴的轴线方向移动。

4.如权利要求3所述的旋转电爪，其特征在于，所述第一传动部包括两端导通的滑槽，所述第二传动部包括与所述滑槽相配合的凸起，所述凸起在所述滑槽内移动用以平衡所述传动件相对所述轴套的误差；

所述凸起与所述滑槽之间为间隙配合。

5.如权利要求4所述的旋转电爪，其特征在于，所述第二传动轴为丝杆，所述丝杆与所述第一传动轴平行地设置在同一竖直面内，所述传动件在所述第二传动轴的带动下沿着与所述第一传动轴的轴线平行的方向平移；

所述传动件与所述丝杆螺纹配合，所述丝杆转动使得所述传动件沿着所述丝杆的轴线方向移动，从而带动所述轴套移动。

6.如权利要求2～5任意一项所述的旋转电爪，其特征在于，所述夹爪和所述轴套通过转接件连接，所述转接件的中部设有转轴，所述滑轨上设有用于安装所述转轴的转轴座，所述转接件分别与所述轴套和所述夹爪转动连接；

所述轴套沿着所述第一传动轴的轴线方向移动时带动所述转接件的一端转动，所述转接件的另一端随之移动从而带动所述夹爪沿着所述滑轨移动。

7.如权利要求6所述的旋转电爪，其特征在于，所述第一传动轴上设有用于连接所述轴套侧壁的销轴，所述轴套上设有与所述销轴相配合的长腰孔，所述长腰孔的延伸方向与所述轴套的运动轨迹相同，所述销轴和所述长腰孔的配合进一步限制所述轴套的移动轨迹。

8.如权利要求7所述的旋转电爪，其特征在于，还包括用于安装所述第一驱动电机和所述第二驱动电机的安装板，所述安装板上还设有用于限制所述传动件的移动轨迹的导轨；

所述导轨上设有沿所述导轨滑动的滑块，所述传动件固接在所述滑块上。

9.如权利要求8所述的旋转电爪，其特征在于，所述轴套上还设有随着所述轴套转动的遮光片和位置固定的运动识别组件，所述运动识别组件识别所述遮光片的位置，从而判断所述夹持组件的转动角度；

所述运动识别组件与所述第一驱动电机电连接，所述运动识别组件识别到所述遮光片转动到指定位置后切断所述第一驱动电机的电源使之停转。

10.一种自动开盖机构，其特征在于，包括如权利要求1～9任意一项所述的旋转电爪以及用以控制所述旋转电爪升降的升降组件，以使得所述旋转电爪能够同时完成夹爪开合、夹持组件旋转和整体升降三个动作。

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