CN114227743B - 一种限位可调的电动机械爪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种限位可调的电动机械爪，包括机壳、减速电机、丝杠机构和一对夹爪组件；丝杠机构包括丝杠及丝杠螺母，丝杠螺母包括螺母本体及第一连杆，第一连杆上设置有导向槽；夹爪组件包括夹爪、滑块、V形杆和圆形销轴，夹爪包括滑块和夹指，滑块的底部设置有容纳槽，V形杆包括第二连杆和第三连杆，第三连杆的第二端伸入所述滑块的容纳槽内，第二连杆的第二端固定连接圆形销轴，圆形销轴滑动安装在导向槽内；机壳上安装有锥形螺钉，以用于通过调整所述锥形螺钉的锥形螺纹部拧入机壳的深度来调整丝杠螺母向上的移动行程。本发明采用了可调的锥形螺钉，使得夹爪在任何时候都能保证开合到位，增加了夹爪运行的准确性，提高机构的使用寿命。

Description

一种限位可调的电动机械爪

技术领域

本发明属于机械爪领域，更具体地，涉及一种限位可调的电动机械爪。

背景技术

众所周知，机器人设备在帮助人们生产生活方面发挥了越来越重要的作用，随着科学技术的发展，机器人在各行各业的使用率更加普及，而机器人上的机械臂和机械爪就像人类的手一样，是发挥作用的重要组成部分。

机械爪通过动力源进行开合，用于抓取物品。但是机械爪的开合都有一定行程，在机械爪的运行过程中，接触的地方容易出现磨损，这就导致机械爪运行一定时间之后，夹爪由于磨损而不能准确达到之前预设的限位位置，因而，在夹取精密零件的时候容易出现误差。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种限位可调的电动机械爪，其夹爪在任何时候都能保证开合到位，增加了机械夹爪运行的准确性，提高机构的使用寿命。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种限位可调的电动机械爪，其特征在于，包括机壳、减速电机、丝杠机构和一对夹爪组件，其中：

所述减速电机位于所述机壳内且安装在所述机壳上，所述减速电机的输出轴朝上设置；

所述丝杠机构包括丝杠及穿装在所述丝杠上的丝杠螺母，所述丝杠与所述第一减速电机的输出轴同轴连接，所述丝杠螺母包括穿装在所述丝杠上的螺母本体及固设在所述螺母本体上的两个第一连杆，每个所述第一连杆上均设置有导向槽，每个所述第一连杆分别连接一所述夹爪组件；

对于每个所述夹爪组件而言，其包括夹爪、滑块、V形杆和圆形销轴，所述夹爪包括滑块和与所述滑块固连的用于夹取物品的竖直的夹指，所述滑块滑动安装在所述机壳上的水平滑轨上，所述滑块的底部设置有容纳槽，所述V形杆包括第二连杆和第三连杆，所述第三连杆的第一端和第二连杆的第一端固连在一起，所述第三连杆和第二连杆的结合处通过铰接轴铰接在所述机壳上，所述第三连杆的第二端伸入所述滑块的容纳槽内，以用于拨动所述滑块来让滑块在所述水平滑轨上滑动，所述第二连杆的第二端固定连接所述圆形销轴，所述圆形销轴与所述铰接轴平行并且它们均垂直于所述水平滑轨，所述圆形销轴滑动安装在所述导向槽内，以让圆形销轴在丝杠螺母的带动下在导向槽内移动，从而也让圆形销轴带动V形杆绕铰接轴的中心线转动，进而让该V形杆的第三连杆的第二端拨动所述滑块；

所述机壳上安装有锥形螺钉，所述锥形螺钉的中心线水平设置，所述锥形螺钉的锥形螺纹部位于所述丝杠螺母的上方，以用于通过调整所述锥形螺钉的锥形螺纹部拧入机壳的深度来调整所述丝杠螺母向上的移动行程。

优选地，所述机壳内设置有用于对丝杠螺母的上下移动进行导向的竖直隧道。

优选地，所述机壳内还设置有电机驱动板，所述电机驱动板与所述减速电机的电机连接，所述电机驱动板上连接有信号线，所述信号线通过所述机壳上的出线孔伸出所述机壳。

优选地，所述锥形螺钉设置有两个并且前后对称布置。

优选地，所述夹爪上设置有安装孔，以用于安装各种型号的夹指。

优选地，所述机壳包括外壳、上盖和下盖，所述上盖和下盖分别安装在所述外壳的顶部和底部，所述上盖围住所述夹爪的下部，所述减速电机的电机安装在所述下盖上。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1)本发明增加了可调的锥形螺钉，使得夹爪在任何时候都能保证开合到位，增加了夹爪运行的准确性，提高机构的使用寿命。

2)本发明采用丝杠螺母传动，具有自锁功能，可以避免减速电机的电机进入锁定状态，能提高减速电机的电机的使用寿命。

3)本发明设计有丝杠螺母滑动的竖直隧道，可以约束丝杠螺母滑动在其方位内，减少丝杠螺母在使用过程中产生的偏移，减少丝杠螺母和丝杠之间的摩擦，提高整体机构的使用效率和使用寿命。

4)本发明能根据用户所需环境和精度要求，而采用如：有刷电机、空心杯电机、步进电机、无刷电机或伺服电机等不同的减速电机的电机，适用于各行业的机器人手臂，通用性强，便于拆卸、更换、安装、和调试。

附图说明

图1是本发明的立体图；

图2是本发明撤去外壳和上盖后的主视图；

图3是图2中沿A1-A1线的剖视图；

图4a为本发明中锥形螺钉拧紧状态下的主视图；

图4b为图4a中沿A2-A2线的剖视图；

图5a为本发明中锥形螺钉拧松状态下的主视图；

图5b为图5a中沿A3-A3线的剖视图；

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

参照各附图，一种限位可调的电动机械爪，包括机壳、减速电机、丝杠机构和一对夹爪组件，其中：

所述减速电机位于所述机壳内且安装在所述机壳上，所述减速电机的输出轴朝上设置。

所述丝杠机构包括丝杠17及穿装在所述丝杠17上的丝杠螺母13，所述丝杠17与所述第一减速电机的输出轴同轴连接，所述丝杠螺母13包括穿装在所述丝杠17上的螺母本体及固设在所述螺母本体上的两个第一连杆12，每个所述第一连杆12上均设置有导向槽，每个所述第一连杆12分别连接一所述夹爪组件。

对于每个所述夹爪组件而言，其包括夹爪1、滑块、V形杆和圆形销轴11，所述夹爪1包括滑块和与所述滑块固连的用于夹取物品的竖直的夹指，所述滑块滑动安装在所述机壳上的水平滑轨4上，所述滑块的底部设置有容纳槽，所述V形杆包括第二连杆和第三连杆，所述第三连杆的第一端和第二连杆的第一端固连在一起，所述第三连杆和第二连杆的结合处通过铰接轴9铰接在所述机壳上，所述第三连杆的第二端伸入所述滑块的容纳槽内，以用于拨动所述滑块来让滑块在所述水平滑轨4上滑动。所述第二连杆的第二端固定连接所述圆形销轴11，所述圆形销轴11与所述铰接轴9平行并且它们均垂直于所述水平滑轨4，所述圆形销轴11滑动安装在所述导向槽内，以让圆形销轴11在丝杠螺母13的带动下在导向槽内移动，从而也让圆形销轴11带动V形杆绕铰接轴9的中心线转动，进而让该V形杆的第三连杆的第二端拨动所述滑块。

第三连杆的第二端的第一侧和第二侧均用于与容纳槽的槽底边缘接触来拨动滑块移动，第一侧和第二侧分别为一对夹爪闭合和分开时接触，第一侧和第二侧都可以拟合出合适的曲面，曲面使得无论是在夹爪闭合还是分开的移动过程中，曲面一直都与槽底边缘接触，这样就可以防止第三连杆的第二端与槽底边缘分离而出现空隙，如果出现空隙，会导致夹爪闭合时第三连杆出现空行程，在这段空行程内第三连杆没有带动滑块移动，影响工作效率。

所述机壳上安装有锥形螺钉5，所述锥形螺钉5的中心线水平设置，所述锥形螺钉5的锥形螺纹部位于所述丝杠螺母13的上方，以用于通过调整所述锥形螺钉5的锥形螺纹部拧入机壳的深度来调整所述丝杠螺母13向上的移动行程。锥形螺钉5的拧松和拧紧限制丝杠螺母13的移动行程，由丝杠螺母13的位置限制了第三连杆的转动角度，第三连杆的转动角度限制了滑块的移动位置。

进一步，所述机壳内设置有用于对丝杠螺母13的上下移动进行导向的竖直隧道。竖直隧道可以约束丝杠螺母13滑动在其方位内，减少丝杠螺母13在使用过程中产生的偏移，减少丝杠螺母13和丝杠17之间的摩擦，提高机构整体的使用效率和使用寿命。

进一步，所述机壳内还设置有电机驱动板16，所述电机驱动板16与所述减速电机的电机15连接，所述电机驱动板16上连接有信号线，所述信号线通过所述机壳上的出线孔伸出所述机壳，可外接电源或信号发生器进行调试与控制。

进一步，所述锥形螺钉5设置有两个并且前后对称布置，以提升限位的可靠性。

进一步，所述夹爪1上设置有安装孔，以用于安装各种型号的夹指。根据所需夹取物品的形状和性质的不同，可以安装不同形状的定制爪子。

进一步，所述机壳包括外壳6、上盖3和下盖7，所述上盖3和下盖7分别安装在所述外壳6的顶部和底部，所述上盖3围住所述夹爪1的下部，所述减速电机的电机15安装在所述下盖7上。

本发明的减速电机包括电机和行星齿轮减速箱14，减速电机的电机15的前端安装行星齿轮减速箱14，行星齿轮箱可以降低转速，增大扭力，让夹爪1的夹持能力更强。行星齿轮减速箱14的输出轴连接丝杠17，丝杠17外侧啮合有丝杠螺母13，使丝杠17的螺旋运动转化为丝杠螺母13的上下直线运动，丝杠螺母13的外侧有竖直隧道，可约束丝杠螺母13在其方位内滑动，丝杠螺母13的左右两侧是第一连杆12，第一连杆12和V形杆通过圆形销轴11铰接，圆形销轴11是活动的，丝杠螺母13的上下运动带动第一连杆12的上下运动，进而通过圆形销轴11带动V形杆转动，V形杆包括第二连杆10和第三连杆8，第二连杆10和第三连杆8固连，且结合处通过铰接轴9铰接在机壳上，第一连杆12的上下运动通过圆形销轴11推动第二连杆10围绕铰接轴9的中心线进行旋转，进而带动第三连杆8围绕铰接轴9的中心线旋转，第三连杆8的上端伸入夹爪1的根部2，夹爪1的根部2的下端带有滑块，滑块放置在水平滑轨4上，水平滑轨4通过螺钉和外壳6固定安装在一起，第三连杆8的转动拨动滑块在水平滑轨4上滑动，进而带动夹爪1的根部2运动，夹爪1的根部2开有两个安装圆孔，根据所需夹取物品的不同，可以安装和更换不同的夹爪1。

丝杠螺母13的上端有两个可手调的锥形螺钉5，用于限制丝杠螺母13的行程，由于机构内部的零件不可避免的出现相对运动，机构经过长时间运行，在相对运动的接触点，会出现不可避免的磨损，这就可能出现夹爪1运行不到位或运行过度的情况，在夹爪1夹取精密物件的时候，由于运行不到位，可能使得夹爪1由于夹持力不够而导致精密物件的损坏，或由于夹爪1运动过度，导致一对夹爪1相互挤压，进而由于夹持力增大而损坏物品。锥形螺钉5可以弥补由于机构磨损而出现的夹爪1运行不到位或运行过度的情况，锥形螺钉5安装在外壳6上，可通过手动调节来改变丝杠螺母13的限位点，锥形螺钉5伸入外壳6内部的部分为锥形，如果夹爪1的运行过度，则把锥形螺钉5往里面拧紧，降低丝杠螺母13的限位点，使得夹爪1运行在设定的行程内；如果夹爪1运行不到位，则把锥形螺钉5往外拧松，升高丝杠螺母13的限位点，使得夹爪1运行到位，保证夹爪1一直保持开合平稳，精确到位的状态。

本发明的工作过程如下：

外接电源通过电机驱动板16给减速电机的电机15通电，减速电机的电机15通电后正转(CW)或反转(CCW)，带动丝杠17正转或反转，由于丝杠17上的螺纹旋向的不同，与丝杠17啮合的丝杠螺母13会出现向上或向下的运动。

当丝杠螺母13向上运动的时候，丝杠螺母13左右两侧的第一连杆12也跟着向上运动，第一连杆12向上运动通过圆形销轴11推动V形杆的第二连杆10和第三连杆8围绕铰接轴9做相向旋转运动，进而带动位于第三连杆8上的滑块在水平滑轨4上进行相向滑动，滑块的上端是夹爪1的根部2，夹爪1的根部2上安装有夹爪1，通过滑块的滑动带动夹爪1进行相向运动，形成闭合，夹取物品。

当一对夹爪1夹取到物品之后，驱动板16根据反馈进行断电处理，因为丝杠螺母13传动组合带自锁功能，即使减速电机的电机15断电，丝杠螺母13也不会回落，这就保证夹爪1能夹取牢固物品不会掉落，且能保证减速电机的电机15不会进入锁定状态，提高减速电机的电机15的使用寿命。

当一对夹爪1夹取物品到指定地点或位置之后，根据外接电源或信号发生器减速电机的电机15进行旋转，通过丝杠17带动丝杠螺母13向下运动，丝杠螺母13向下运动带动左右两侧的第一连杆12向下运动，进而带动与第一连杆12通过圆形销轴11铰接的第二连杆10围绕铰接轴9做背向旋转运动，进而带动第三连杆8同样围绕铰接轴9做背向旋转运动，第三连杆8的上端有滑块，滑块上端是夹爪1的根部2和夹爪1。第三连杆8背向旋转带动夹爪1的根部2下端滑块在水平滑轨4上做背向直线运动，使得一对夹爪1松开，放下物品。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种限位可调的电动机械爪，其特征在于，包括机壳、减速电机、丝杠机构和一对夹爪组件，其中：

所述减速电机位于所述机壳内且安装在所述机壳上，所述减速电机的输出轴朝上设置；

所述丝杠机构包括丝杠及穿装在所述丝杠上的丝杠螺母，所述丝杠与所述减速电机的输出轴同轴连接，所述丝杠螺母包括穿装在所述丝杠上的螺母本体及固设在所述螺母本体上的两个第一连杆，每个所述第一连杆上均设置有导向槽，每个所述第一连杆分别连接一所述夹爪组件；

对于每个所述夹爪组件而言，其包括夹爪、滑块、V形杆和圆形销轴，所述夹爪包括滑块和与所述滑块固连的用于夹取物品的竖直的夹指，所述滑块滑动安装在所述机壳上的水平滑轨上，所述滑块的底部设置有容纳槽，所述V形杆包括第二连杆和第三连杆，所述第三连杆的第一端和第二连杆的第一端固连在一起，所述第三连杆和第二连杆的结合处通过铰接轴铰接在所述机壳上，所述第三连杆的第二端伸入所述滑块的容纳槽内，以用于拨动所述滑块来让滑块在所述水平滑轨上滑动，所述第二连杆的第二端固定连接所述圆形销轴，所述圆形销轴与所述铰接轴平行并且它们均垂直于所述水平滑轨，所述圆形销轴滑动安装在所述导向槽内，以让圆形销轴在丝杠螺母的带动下在导向槽内移动，从而也让圆形销轴带动V形杆绕铰接轴的中心线转动，进而让该V形杆的第三连杆的第二端拨动所述滑块；

所述机壳上安装有锥形螺钉，所述锥形螺钉的中心线水平设置，所述锥形螺钉的锥形螺纹部位于所述丝杠螺母的上方，以用于通过调整所述锥形螺钉的锥形螺纹部拧入机壳的深度来调整所述丝杠螺母向上的移动行程。

2.根据权利要求1所述的一种限位可调的电动机械爪，其特征在于，所述机壳内设置有用于对丝杠螺母的上下移动进行导向的竖直隧道。

3.根据权利要求1所述的一种限位可调的电动机械爪，其特征在于，所述机壳内还设置有电机驱动板，所述电机驱动板与所述减速电机的电机连接，所述电机驱动板上连接有信号线，所述信号线通过所述机壳上的出线孔伸出所述机壳。

4.根据权利要求1所述的一种限位可调的电动机械爪，其特征在于，所述锥形螺钉设置有两个并且前后对称布置。

5.根据权利要求1所述的一种限位可调的电动机械爪，其特征在于，所述夹爪上设置有安装孔，以用于安装各种型号的夹指。

6.根据权利要求1所述的一种限位可调的电动机械爪，其特征在于，所述机壳包括外壳、上盖和下盖，所述上盖和下盖分别安装在所述外壳的顶部和底部，所述上盖围住所述夹爪的下部，所述减速电机的电机安装在所述下盖上。