CN114454201B - 抓取深度自适应机械手 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械手技术领域，尤其涉及抓取深度自适应机械手，包括有连接板、调节弹簧、滑动导向副、连接体等；连接板下部呈矩形分布的方式固接有四个调节弹簧，连接板下部呈矩形分布的方式固接有四个滑动导向副，四个滑动导向副之间共同滑动式连接有连接体。通过调节弹簧及其上装置的配合，当工件的载具受到温度影响和长时间使用的磨损影响而受热膨胀或变形时，工件的高度会与标准位置有偏差，调节弹簧则可以自适应地调节压缩量，使得卡爪本体可以自动适应工件高度并准确地将工件抓取，进而使得该设备的实用性更高。

Description

抓取深度自适应机械手

技术领域

本发明涉及机械手技术领域，尤其涉及抓取深度自适应机械手。

背景技术

随着生产的需要，机械手在国民经济各领域有着广阔的发展前景，机械手的特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，构造和性能上兼有人和机器各自的优点，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。

现有机械设备的机械手主要采用刚性结构，要求抓取位置必须准确，对于工件的定位和承载工件的载具定位要求都比较高。而工件的载具受温度影响和长时间使用的磨损影响，定位会逐渐偏差，刚性结构机械手无法适应这些变化，必然造成抓取失败。并且在一些特殊情况下，工件可能会发生粘连，若不将工件分离，在抓取的过程中粘连不牢固的工件会脱落，造成损失。

如何设计能够自动适应工件高度并精准地对工件进行定位、可以自动地将粘连的工件分离的抓取深度自适应机械手，成为目前要解决的现有技术工件容易受载具的影响位置出现偏差导致机械手定位不准确、工件可能会发生粘连的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提出抓取深度自适应机械手，包括有连接板，还包括有调节弹簧、滑动导向副、连接体、接触块、卡爪导轨、卡爪气缸、卡爪本体、主打料气缸和有无料开关： 调节弹簧，连接板下部呈矩形分布的方式固接有四个调节弹簧； 滑动导向副，连接板下部呈矩形分布的方式固接有四个滑动导向副； 连接体，四个滑动导向副之间共同滑动式连接有连接体； 接触块，连接体下方通过螺栓连接有一对接触块； 卡爪导轨，连接体下方设有卡爪导轨； 卡爪气缸，卡爪导轨内侧固接有卡爪气缸； 卡爪本体，卡爪气缸上通过螺栓连接有一对卡爪本体，卡爪本体与卡爪导轨滑动式配合； 主打料气缸，卡爪导轨下部固接有主打料气缸； 有无料开关，连接体上设有有无料开关，有无料开关用于方便工作人员判断工件是否在工位上。

更为优选的是，连接体包括有连接架、导轨连板和密闭液压油缸，四个滑动导向副之间共同滑动式连接有连接架，连接架下部通过螺栓连接有导轨连板，导轨连板下方通过螺栓连接有一对接触块，导轨连板下方固接有卡爪导轨，卡爪导轨位于两块接触块之间，导轨连板顶部固接有密闭液压油缸，密闭液压油缸上部左侧设有有无料开关。

更为优选的是，密闭液压油缸呈n型结构，密闭液压油缸用于提供双向的驱动力。

更为优选的是，有无料开关包括有支撑导向杆、开槽摆动板、曲型连杆、金属感应器和驱动摆动组件，密闭液压油缸上部左侧通过螺栓连接有支撑导向杆，支撑导向杆上部转动式连接有开槽摆动板，开槽摆动板下部固接有曲型连杆，曲型连杆上通过螺栓连接有金属感应器，驱动摆动组件设于密闭液压油缸上部，驱动摆动组件用于驱动金属感应器及其上装置摆动。

更为优选的是，驱动摆动组件包括有伺服电机和旋转盘，密闭液压油缸上部固接有伺服电机，伺服电机输出轴一端固接有旋转盘，旋转盘与开槽摆动板限位配合。

更为优选的是，还包括有辅助打料气缸，曲型连杆上设有一对辅助打料气缸，辅助打料气缸位于金属感应器两侧。

更为优选的是，还包括有辅助夹取部件，辅助夹取部件设于密闭液压油缸上，辅助夹取部件包括有斜面下压杆、活塞连杆、辅助夹板、复位弹簧和辅助夹紧驱动组件，卡爪本体上部通过螺栓连接有斜面下压杆，密闭液压油缸内部滑动式连接有一对活塞连杆，活塞连杆上固接有辅助夹板，活塞连杆与密闭液压油缸之间连接有复位弹簧，辅助夹紧驱动组件设于密闭液压油缸上，辅助夹紧驱动组件用于驱动辅助夹板辅助将工件夹紧。

更为优选的是，辅助夹紧驱动组件包括有支撑弹簧、下压活塞板和开槽推条，密闭液压油缸外部固接有支撑弹簧，支撑弹簧远离密闭液压油缸一端固接有下压活塞板，下压活塞板与密闭液压油缸内部中间滑动式连接，下压活塞板上对称固接有开槽推条，相邻开槽推条与斜面下压杆接触。

更为优选的是，还包括有支撑架，连接架上对称通过螺栓连接有支撑架，支撑架与连接板顶部接触。

更为优选的是，还包括有距离感应器，连接板底部固接有距离感应器。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1.通过调节弹簧及其上装置的配合，当工件的载具受到温度影响和长时间使用的磨损影响而受热膨胀或变形时，工件的高度会与标准位置有偏差，调节弹簧则可以自适应地调节压缩量，使得卡爪本体可以自动适应工件高度并准确地将工件抓取，进而使得该设备的实用性更高。

2．在卡爪本体抓取工件的同时，辅助夹板辅助将工件夹紧，可以更加牢固地将工件抓取，提高了抓取工件时的稳定性，进而能够有效地防止抓取过程中工件脱落。

3.通过主打料气缸和辅助打料气缸，可以应对特殊情况，主打料气缸和辅助打料气缸能够将粘连的工件分离，避免在抓取过程中粘连的工件由于粘连不够牢固而脱离，从而可以避免造成不必要的损失。

4.金属感应器用于感应卡爪本体之间是否有工件，便于工作人员判断工件是否在工位上，从而可以防止空夹。

5.距离感应器用于感应连接板的位移量，从而可以判断连接板的位移量是否偏离预设范围，进而可以判断工件的高度是否偏离标准量过多，便于工作人员判断是否要对载具进行更换。

附图说明

图1为本发明的第一种立体结构示意图。

图2为本发明的第二种立体结构示意图。

图3为本发明连接体的第一种部分立体结构示意图。

图4为本发明连接体的部分拆分立体结构示意图。

图5为本发明的第一种部分立体结构示意图。

图6为本发明的第二种部分立体结构示意图。

图7为本发明的第三种部分立体结构示意图。

图8为本发明主打料气缸的立体结构示意图。

图9为本发明有无料开关的立体结构示意图。

图10为本发明辅助夹取部件的部分立体结构示意图。

图11为本发明辅助夹取部件的部分剖视立体结构示意图。

图12为本发明连接体的第二种部分立体结构示意图。

图13为本发明的第四种部分立体结构示意图。

附图中各零部件的标记如下：1、连接板，2、调节弹簧，3、滑动导向副，4、连接体，41、连接架，42、导轨连板，43、密闭液压油缸，5、接触块，6、卡爪导轨，7、卡爪气缸，8、卡爪本体，9、主打料气缸，10、有无料开关，101、支撑导向杆，102、开槽摆动板，103、曲型连杆，104、金属感应器，105、伺服电机，106、旋转盘，11、辅助打料气缸，12、辅助夹取部件，121、斜面下压杆，122、活塞连杆，123、辅助夹板，124、复位弹簧，125、支撑弹簧，126、下压活塞板，127、开槽推条，13、支撑架，14、距离感应器。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

实施例1

抓取深度自适应机械手，如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8和图9所示，包括有连接板1、调节弹簧2、滑动导向副3、连接体4、接触块5、卡爪导轨6、卡爪气缸7、卡爪本体8、主打料气缸9和有无料开关10，连接板1下部呈矩形分布的方式固接有四个调节弹簧2，调节弹簧2的压缩量可以根据工件的高度自适应地变化，连接板1下部呈矩形分布的方式固接有四个滑动导向副3，四个滑动导向副3之间共同滑动式连接有连接体4，连接体4下方通过螺栓连接有一对接触块5，接触块5用于接触工件的顶部，连接体4下方设有卡爪导轨6，卡爪导轨6内侧固接有卡爪气缸7，卡爪气缸7上通过螺栓连接有一对卡爪本体8，卡爪气缸7用于驱动卡爪本体8朝相互靠近的方向运动，卡爪本体8用于将工件抓取，卡爪本体8与卡爪导轨6滑动式配合，卡爪导轨6下部固接有主打料气缸9（参考图5、图6和图8），主打料气缸9用于将粘连的工件分离，连接体4上设有有无料开关10，有无料开关10用于方便工作人员判断工件是否在工位上。

连接体4包括有连接架41、导轨连板42和密闭液压油缸43，四个滑动导向副3之间共同滑动式连接有连接架41，连接架41下部通过螺栓连接有导轨连板42，导轨连板42下方通过螺栓连接有一对接触块5，导轨连板42下方通过螺栓的方式固定连接有卡爪导轨6，卡爪导轨6用于对卡爪本体8进行导向，卡爪导轨6位于两块接触块5之间，导轨连板42顶部固接有密闭液压油缸43，密闭液压油缸43呈n型结构，密闭液压油缸43上部左侧设有有无料开关10，有无料开关10用于感应卡爪本体8之间是否有工件。

有无料开关10包括有支撑导向杆101、开槽摆动板102、曲型连杆103、金属感应器104、伺服电机105和旋转盘106，密闭液压油缸43上部左侧通过螺栓连接有支撑导向杆101，支撑导向杆101上部转动式连接有开槽摆动板102，开槽摆动板102下部通过焊接的方式连接有曲型连杆103，曲型连杆103上通过螺栓连接有金属感应器104，金属感应器104用于感应卡爪本体8之间是否有工件，密闭液压油缸43上部固接有伺服电机105，伺服电机105输出轴一端固接有旋转盘106，伺服电机105用于驱动旋转盘106转动，旋转盘106与开槽摆动板102限位配合。

连接板1与机械手臂连接，当需要抓取工件时，机械手臂带动连接板1及其上装置运动到合适的位置，接触块5会接触工件上表面，调节弹簧2随之会被压缩，接着工作人员通过外部控制设备手动控制卡爪气缸7运作，卡爪气缸7会带动卡爪本体8朝相互靠近的方向运动，使得卡爪本体8将工件抓取，当工件在标准位置时，接触块5刚好与工件顶面接触，调节弹簧2的压缩量为10mm，当工件的载具受到温度影响和长时间使用的磨损影响时，载具会受热膨胀或承受压力过大而变形，如果载具变形，工件的高度会低于标准位置，此时调节弹簧2的压缩量小于10mm，如果载具受热膨胀，工件的高度会高于标准位置，此时调节弹簧2的压缩量大于10mm，使得调节弹簧2的压缩量可以根据工件的高度自适应地变化，从而使得接触块5始终与工件紧密贴合，由此保证卡爪本体8的相对位置准确，从而可以保证卡爪本体8对工件的抓取位置准确，接触块5与工件紧密贴合之后，机械手臂停止并使接触块5停留在工件上表面位置不动，从而使得即使工件的高度不同，也能精准地对工件进行定位，以确保精准地抓取到工件。

在机械手臂带动连接板1及其上装置运动到合适的位置的过程中，主打料气缸9会运作，主打料气缸9可以将粘连的工件分离，避免在抓取的过程中粘连的工件脱落。

当机械手臂带动连接板1及其上装置运动到合适的位置时，接着工作人员通过外部控制设备手动控制伺服电机105启动，伺服电机105会通过输出轴带动旋转盘106及其上装置转动一圈，旋转盘106会带动开槽摆动板102及其上装置摆动60°，在此过程中金属感应器104会感应卡爪本体8之间是否有工件，金属感应器104会将感应到的信息传递给控制中心，便于工作人员判断工件是否在工位上。

实施例2

在实施例1的基础之上，如图9所示，还包括有辅助打料气缸11，曲型连杆103上设有一对辅助打料气缸11，辅助打料气缸11用于辅助主打料气缸9将工件分离，辅助打料气缸11位于金属感应器104两侧。

在开槽摆动板102及其上装置摆动的同时，辅助打料气缸11会运作，当相邻的工件粘连时，辅助打料气缸11可以辅助主打料气缸9将工件分离，进一步有效地避免在抓取的过程中粘连的工件脱落，从而可以避免工件脱落造成的损失。

实施例3

在实施例2的基础之上，如图6、图10和图11所示，还包括有辅助夹取部件12，辅助夹取部件12设于密闭液压油缸43上，辅助夹取部件12用于使工件更加牢固地被抓取，辅助夹取部件12包括有斜面下压杆121、活塞连杆122、辅助夹板123、复位弹簧124、支撑弹簧125、下压活塞板126和开槽推条127，卡爪本体8上部通过螺栓连接有斜面下压杆121，密闭液压油缸43内部滑动式连接有一对活塞连杆122，活塞连杆122上通过焊接的方式连接有辅助夹板123，辅助夹板123用于辅助将工件夹紧，活塞连杆122与密闭液压油缸43之间连接有复位弹簧124，密闭液压油缸43外部固接有支撑弹簧125，支撑弹簧125远离密闭液压油缸43一端固接有下压活塞板126，下压活塞板126用于挤压密闭液压油缸43内的液压油，在密闭液压油缸43内部液压油的推力作用下，活塞连杆122及其上装置会朝相互靠近的方向运动，下压活塞板126与密闭液压油缸43内部中间滑动式连接，下压活塞板126上对称固接有开槽推条127，相邻开槽推条127与斜面下压杆121接触。

在卡爪本体8朝相互靠近的方向运动的过程中，斜面下压杆121也会朝相互靠近的方向运动，同时斜面下压杆121会挤压开槽推条127及其上装置向下运动，支撑弹簧125随之会被压缩，下压活塞板126会挤压密闭液压油缸43内的液压油，在液压油的推力作用下，活塞连杆122及其上装置会朝相互靠近的方向运动，复位弹簧124随之会被拉伸，使得辅助夹板123辅助将工件夹紧，从而可以更加牢固地将工件抓取。

实施例4

在实施例3的基础之上，如图12所示，还包括有支撑架13，连接架41上对称通过螺栓连接有支撑架13，支撑架13用于将连接架41及其上装置支撑住，支撑架13与连接板1顶部接触。

在接触块5与工件接触之前，支撑架13会将连接架41及其上装置支撑住，从而可以避免调节弹簧2由于长时间受到负荷而造成损耗，有利于延长调节弹簧2的使用寿命。

实施例5

在实施例4的基础之上，如图13所示，还包括有距离感应器14，连接板1底部固接有距离感应器14，距离感应器14用于感应连接板1的位移量。

距离感应器14用于感应连接板1的位移量，当距离感应器14感应到连接板1的位移量偏离预设范围时，说明工件的高度偏离标准量过多，从而可以说明载具变形严重，便于工作人员判断是否要更换新的载具。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.抓取深度自适应机械手，包括有连接板（1），其特征是，还包括：

调节弹簧（2），连接板（1）下部呈矩形分布的方式固接有四个调节弹簧（2）；

滑动导向副（3），连接板（1）下部呈矩形分布的方式固接有四个滑动导向副（3）；

连接体（4），四个滑动导向副（3）之间共同滑动式连接有连接体（4）；

接触块（5），连接体（4）下方通过螺栓连接有一对接触块（5）；

卡爪导轨（6），连接体（4）下方设有卡爪导轨（6）；

卡爪气缸（7），卡爪导轨（6）内侧固接有卡爪气缸（7）；

卡爪本体（8），卡爪气缸（7）上通过螺栓连接有一对卡爪本体（8），卡爪本体（8）与卡爪导轨（6）滑动式配合；

主打料气缸（9），卡爪导轨（6）下部固接有主打料气缸（9），当相邻的工件粘连时，主打料气缸（9）将用于将粘连的工件分离；

有无料开关（10），连接体（4）上设有有无料开关（10），有无料开关（10）用于工作人员判断工件是否在工位上；

连接体（4）包括有连接架（41）、导轨连板（42）和密闭液压油缸（43），四个滑动导向副（3）之间共同滑动式连接有连接架（41），连接架（41）下部通过螺栓连接有导轨连板（42），导轨连板（42）下方通过螺栓连接有一对接触块（5），导轨连板（42）下方固接有卡爪导轨（6），卡爪导轨（6）位于一对接触块（5）之间，导轨连板（42）顶部固接有密闭液压油缸（43），密闭液压油缸（43）上部左侧设有有无料开关（10）；

有无料开关（10）包括有支撑导向杆（101）、开槽摆动板（102）、曲型连杆（103）、金属感应器（104）和驱动摆动组件，密闭液压油缸（43）上部左侧通过螺栓连接有支撑导向杆（101），支撑导向杆（101）上部转动式连接有开槽摆动板（102），开槽摆动板（102）下部固接有曲型连杆（103），曲型连杆（103）上通过螺栓连接有金属感应器（104），驱动摆动组件设于密闭液压油缸（43）上部，

所述自适应机械手还包括有辅助打料气缸（11），曲型连杆（103）上设有一对辅助打料气缸（11），一对辅助打料气缸（11）位于金属感应器（104）两侧，驱动摆动组件用于驱动金属感应器（104）及辅助打料气缸（11）摆动，所述辅助打料气缸（11）用于辅助主打料气缸（9）将粘连的工件分离；

所述自适应机械手还包括有辅助夹取部件（12），辅助夹取部件（12）设于密闭液压油缸（43）上，辅助夹取部件（12）包括有斜面下压杆（121）、活塞连杆（122）、辅助夹板（123）、复位弹簧（124）和辅助夹紧驱动组件，卡爪本体（8）上部通过螺栓连接有斜面下压杆（121），密闭液压油缸（43）内部滑动式连接有一对活塞连杆（122），活塞连杆（122）上固接有辅助夹板（123），活塞连杆（122）与密闭液压油缸（43）之间连接有复位弹簧（124），辅助夹紧驱动组件设于密闭液压油缸（43）上，辅助夹紧驱动组件用于驱动辅助夹板（123）辅助将工件夹紧；

辅助夹紧驱动组件包括有支撑弹簧（125）、下压活塞板（126）和开槽推条（127），密闭液压油缸（43）外部固接有支撑弹簧（125），支撑弹簧（125）远离密闭液压油缸（43）一端固接有下压活塞板（126），下压活塞板（126）与密闭液压油缸（43）内部中间滑动式连接，下压活塞板（126）上对称固接有开槽推条（127），开槽推条（127）与相邻斜面下压杆（121）接触；

在卡爪本体（8）朝相互靠近的方向运动的过程中，斜面下压杆（121）也会朝相互靠近的方向运动，同时斜面下压杆（121）会挤压开槽推条（127）及下压活塞板（126）向下运动，支撑弹簧（125）随之会被压缩，下压活塞板（126）会挤压密闭液压油缸（43）内的液压油，在液压油的推力作用下，活塞连杆（122）及辅助夹板（123）会朝相互靠近的方向运动，复位弹簧（124）随之会被拉伸，使得辅助夹板（123）辅助将工件夹紧；

密闭液压油缸（43）呈n型结构，密闭液压油缸（43）用于提供双向的驱动力。

2.根据权利要求1所述的抓取深度自适应机械手，其特征是：驱动摆动组件包括有伺服电机（105）和旋转盘（106），密闭液压油缸（43）上部固接有伺服电机（105），伺服电机（105）输出轴一端固接有旋转盘（106），旋转盘（106）与开槽摆动板（102）限位配合。

3.根据权利要求1所述的抓取深度自适应机械手，其特征是：所述自适应机械手还包括有支撑架（13），连接架（41）上对称通过螺栓连接有支撑架（13），支撑架（13）与连接板（1）顶部接触。

4.根据权利要求3所述的抓取深度自适应机械手，其特征是：所述自适应机械手还包括有距离感应器（14），连接板（1）底部固接有距离感应器（14）。

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