CN115592699B - 一种自动化旋转夹持机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动化旋转夹持机械手，涉及机械手技术领域，包括基盘，基盘的顶面中部开设有圆形通孔，基盘的底面中部设有防护罩，防护罩的顶面敞口内安装有第一电机，第一电机的电机轴端部向上贯穿圆形通孔并设有蜗杆；基盘的顶面上方设有三块L形板，每块L形板的底面均通过铰接组件与基盘连接；蜗杆的上方设有升降盘，升降盘的外侧边开设有三个定位缺口，且定位缺口与L形板一一对应；基盘的下方设有固定盘，固定盘的底面设有内筒，内筒的外侧面套设有套筒，套筒通过啮合机构与内筒连接。本发明通过机械夹持和吸盘吸附的双重配合使用，增加了机械手对工件夹持的稳定性，且方便了对机械手进行灵活性调节。

Description

一种自动化旋转夹持机械手

技术领域

本发明涉及机械手技术领域，尤其涉及一种自动化旋转夹持机械手。

背景技术

为了提高工厂的效率减少工人的的负担，一些工厂开始安装工业机器人来取代人工去进行一些机械化的重复性工作，最常见的就是搬运机器人，机器人需要有机械手才可以拿取物体，可以说机械手是工业机器人上必不可少的设备之一。

现有的普通机械手存在以下缺点：1、对工件进行夹持时，不能很好的控制抓取的力度，稳定性比较差，若夹持力度过大，导致被加持的工件有压印，若夹持力度过小，工件在移动过程中会发生掉落的现象；2、且由于机械手夹持工件后多是通过机械臂的旋转进行搬运，普通的机械手是通过气压保持夹持力度的，气压的不稳定性常常导致工件从机械手上掉落。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的机械手夹持工件不牢易掉落的缺点，而提出的一种自动化旋转夹持机械手。

为了解决现有技术存在的机械手夹持工件不牢易掉落的问题，本发明采用了如下技术方案：

一种自动化旋转夹持机械手，包括基盘，所述基盘的顶面中部开设有圆形通孔，所述基盘的底面中部设有防护罩，所述防护罩的顶面敞口内安装有第一电机，所述第一电机的电机轴端部向上贯穿圆形通孔并设有蜗杆；

所述基盘的顶面上方设有三块L形板，每块所述L形板的底面均通过铰接组件与基盘连接；所述蜗杆的上方设有升降盘，所述升降盘的外侧边开设有三个定位缺口，且所述定位缺口与L形板一一对应；

所述基盘的下方设有平行放置的固定盘，所述固定盘的底面设有内筒，所述内筒的外侧面套设有转动连接的套筒，所述套筒通过啮合机构与内筒连接。

优选地，所述铰接组件包括双层铰接板，所述圆形通孔的外沿边设有三个第一U形座，每座所述第一U形座的开口内均设有第一销轴；

每块所述L形板的底面里侧均设有第二U形座，每座所述第二U形座的开口内均设有第二销轴，每根所述第一销轴与对应的第二销轴之间均设有双层铰接板，每块所述双层铰接板的两端部分别与第一销轴的两端部、第二销轴的两端部固定连接。

优选地，所述基盘的顶面外沿边设有三个第三U形座，每座所述第三U形座的开口内均设有第三销轴，每块所述L形板的底面外侧均设有第四U形座，每座所述第四U形座的开口内均设有第四销轴，每根所述第三销轴与对应的第四销轴之间均设有单层铰接板，所述单层铰接板的两端部分别与第三销轴的中部、第四销轴的中部固定连接。

优选地，每根所述第一销轴的中部均套设有蜗轮，所述蜗杆依次与三个蜗轮啮合连接。

优选地，每块所述L形板的侧面中部均开设有矩形通孔，每个所述矩形通孔内均设有矩形盒，每个所述矩形盒的里侧面均插设有若干压力柱，每根所述压力柱的里端部均设有微型弹簧，每根所述微型弹簧均与矩形盒的内壁固接。

优选地，所述基盘的顶面上开设有三个滑孔，每个所述滑孔的内部均插设有滑杆，每根所述滑杆的顶端部均与升降盘的底面固接，每根所述滑杆的上段部分均套设有张力弹簧，每根所述滑杆的中下端套设有挡环。

优选地，所述升降盘的顶面中部设有三个吸盘，每根所述滑杆内均设有分支气管，每根所述分支气管的顶端部均贯穿升降盘并与对应的吸盘连接；

所述防护罩的底面中部设有真空气泵，所述真空气泵的底面中部设有进出气端，每根所述分支气管的底端部均延伸至真空气泵内并与进出气端连接。

优选地，所述内筒的外环面中部套设有轴承环，所述轴承环的外环面与套筒的内壁固接，所述内筒的外侧面上下两侧套设有限位环，所述套筒的内壁上开设有一对环形滑槽，每个所述限位环的外环面均滑动卡合在对应的环形滑槽内。

优选地，所述固定盘的顶面上设有若干固定杆，每根所述固定杆的顶端部均与基盘的底面固接，所述套筒的底面上设有法兰环。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、在本发明中，通过真空气泵及铰接组件的配合使用，在真空气泵的作用下，控制进出气端、分支气管、吸盘进行吸气，使得吸盘紧紧吸附在工件的顶面上，通过吸盘的吸附作用，增加了工件初步固定的稳定性；蜗杆依次啮合带动三个蜗轮同步转动，进而带动三块L形板同步向内合拢，进而带动压力柱同步抵紧在工件的外表面上，可有效的增加工件与压力柱接触的面积，进一步增加了工件二次固定的稳定性；

2、在本发明中，通过啮合机构的配合使用，第二电机通过主动齿轮依次啮合带动三个联动齿轮进行转动，再啮合带动内齿轮环、内筒进行转动，同步带动限位环沿着环形滑槽进行转动，进而增加了内筒沿着套筒转动的稳定性，进而方便了机械手夹持工件后进行灵活性调节；且该机械手可适用于不同直径的圆形工件或不同尺寸的矩形、多边形工件，具有很强适用性；

综上所述，本发明解决了机械手夹持工件不牢易掉落的问题，且整体结构设计紧凑，通过机械夹持和吸盘吸附的双重配合使用，增加了机械手对工件夹持的稳定性，且方便了对机械手进行灵活性调节。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的主视结构示意图；

图2为本发明的主视结构示意图；

图3为本发明的主视结构剖切示意图；

图4为本发明的主视结构剖切示意图；

图5为本发明的基盘与升降盘连接结构示意图；

图6为本发明的基盘与升降盘连接结构示意图；

图7为本发明的铰接组件结构示意图；

图8为本发明的铰接组件结构示意图；

图中序号：1、基盘；11、防护罩；12、第一电机；13、蜗杆；14、蜗轮；15、双层铰接板；16、单层铰接板；17、L形板；18、矩形盒；19、压力柱；2、升降盘；21、吸盘；22、滑杆；23、张力弹簧；24、挡环；25、真空气泵；26、进出气端；27、分支气管；3、固定盘；31、固定杆；32、内筒；33、内齿轮环；34、轴承环；35、限位环；4、套筒；41、法兰环；42、隔板；43、第二电机；44、主动齿轮；45、环形滑槽；46、联动轴；47、联动齿轮。

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。

实施例一：本实施例提供了一种自动化旋转夹持机械手，参见图1-8，具体的，包括基盘1，基盘1为水平放置的圆形盘状，基盘1的顶面中部开设有圆形通孔，基盘1的底面中部设有防护罩11，防护罩11的顶端口外边沿为折弯状，且上面均布插设有若干螺栓，每根螺栓的里端部均与基盘1的底面螺纹锁紧，可方便对防护罩11及第一电机12进行拆卸或检修，防护罩11的顶面敞口内安装有输出端朝上的第一电机12，第一电机12的型号为1FK7032-5AK71-1HA0，第一电机12的电机轴端部向上贯穿圆形通孔并设有同轴联接的蜗杆13，蜗杆13的外径可根据多个蜗轮14设置的间距进行选择相配套的；

基盘1的顶面上方设有三块悬空放置且圆形排列的L形板17，每块L形板17的底面均通过铰接组件与基盘1连接；蜗杆13的上方设有悬空放置的升降盘2，升降盘2的外侧边开设有三个圆形排列的定位缺口，且定位缺口与L形板17一一对应，通过在升降盘2上开设定位缺口，当双层铰接板15向内合拢时，可避免其与升降盘2发生干涉，影响双层铰接板15的正常合拢；

基盘1的下方设有平行放置的固定盘3，固定盘3的底面设有同心固接的内筒32，内筒32的外侧面套设有转动连接的套筒4，套筒4通过啮合机构与内筒32连接，固定盘3的顶面上设有若干垂直固接的固定杆31，每根固定杆31的顶端部均与基盘1的底面固接，套筒4的底面上设有同心固接的法兰环41。

在具体实施过程中，如图7和图8所示，铰接组件包括双层铰接板15，圆形通孔的外沿边设有三个圆形排列且开口朝上的第一U形座，每座第一U形座的开口内均设有活动铰接的第一销轴；

每块L形板17的底面里侧均设有开口朝下的第二U形座，每座第二U形座的开口内均设有活动铰接的第二销轴，每根第一销轴与对应的第二销轴之间均设有固定连接的双层铰接板15，每块双层铰接板15的两端部分别与第一销轴的两端部、第二销轴的两端部固定连接；

基盘1的顶面外沿边设有三个圆形排列且开口朝上的第三U形座，每座第三U形座的开口内均设有活动铰接的第三销轴，每块L形板17的底面外侧均设有开口朝下的第四U形座，每座第四U形座的开口内均设有活动铰接的第四销轴，每根第三销轴与对应的第四销轴之间均设有单层铰接板16，单层铰接板16的两端部分别与第三销轴的中部、第四销轴的中部固定连接；

单层铰接板16与对应的双层铰接板15之间处于平行状态，当双层铰接板15向内合拢时，可同步带动单层铰接板16向内合拢，基盘1、双层铰接板15、单层铰接板16及L形板17之间形成平行四边形，当其中间两边发生变化时，可保证L形板17的底面与基盘1的顶面之间始终保持平行状态；

在具体实施过程中，如图7和图8所示，每根第一销轴的中部均套设有同心固接的蜗轮14，蜗杆13依次与三个蜗轮14啮合连接，第一电机12的电机轴带动蜗杆13同步转动，蜗杆13依次带动三个蜗轮14同步向内转动，蜗轮14转动时，带动双层铰接板15及单层铰接板16向内摆动，在铰接作用的配合下，带动三块L形板17同步向内合拢。

在具体实施过程中，如图5和图6所示，基盘1的顶面上开设有三个圆形排列的滑孔，每个滑孔的内部均插设有滑动贯穿的滑杆22，每根滑杆22的顶端部均与升降盘2的底面固接，每根滑杆22的上段部分均套设有张力弹簧23，每根滑杆22的中下端套设有同心固接的挡环24；

常态下，在张力弹簧23的作用下，带动滑杆22沿着滑孔向上滑动，使得挡环24抵紧在基盘1的底面上，带动升降盘2处于三块L形板17与基盘1之间，可方便在对工件夹持时，通过机械臂控制该机械手上的吸盘21靠近并抵紧在工件的顶面上，并保证后续对工件夹持过程中的稳定性。

需说明的是：在本实施例中，内筒32的外环面中部套设有同心固接的轴承环34，轴承环34的外环面与套筒4的内壁固接，内筒32的外侧面上下两侧套设有同心固接的限位环35，套筒4的内壁上开设有一对环形滑槽45，每个限位环35的外环面均滑动卡合在对应的环形滑槽45内，当内筒32进行转动时，同步带动限位环35沿着环形滑槽45进行转动，进而增加了内筒32沿着套筒4转动的稳定性。

实施例二：在实施例一中，还存在若干L形板17合拢时，无法保证工件夹持的稳定性，因此，在实施例一的基础上本实施例还包括：

在具体实施过程中，如图7和图8所示，每块L形板17的侧面中部均开设有矩形通孔，每个矩形通孔内均设有矩形盒18，每个矩形盒18的里侧面均插设有若干均匀排列且滑动贯穿的压力柱19，每根压力柱19的里端部均设有微型弹簧，每根微型弹簧均与矩形盒18的内壁固接；当工件是圆形或其他多边形时，三块L形板17同步向内合拢，进而带动矩形盒18里侧面上的压力柱19同步抵紧在工件的外表面上，压力柱19压紧在工件的外表面上，在微型弹簧的作用下，微型弹簧可带动压力柱19沿着矩形盒18的里侧面向外滑动，使得若干压力柱19均匀抵紧在工件的外表面上，有效的增加工件与若干压力柱19接触的面积，进而增加其夹持的稳定性；且压力柱19与微型弹簧的配合使用，可有效避免三块L形板17夹持力度过大，造成对工件的外表面产生压印，当压力过大时，会反作用带动微型弹簧压缩变形。

实施例三：在实施例一中，还存在当机械手夹持工件，仍存在工件吸附力不够的问题，因此，在实施例一的基础上本实施例还包括：

在具体实施过程中，如图5和图6所示，升降盘2的顶面中部设有三个圆形排列的吸盘21，每根滑杆22内均设有竖向贯通的分支气管27，每根分支气管27的顶端部均贯穿升降盘2并与对应的吸盘21连接；分支气管27的底段部分采用可伸缩式设计，具有伸缩功能，当升降盘2及滑杆22沿着基盘1滑动时，避免滑杆22底端部过度拉扯分支气管27，造成分支气管27底部与真空气泵25之间发生断裂的现象；

防护罩11的底面中部设有真空气泵25，真空气泵25的型号为BECKER-DVT3.140，真空气泵25的底面中部设有进出气端26，每根分支气管27的底端部均延伸至真空气泵25内并与进出气端26连接；在真空气泵25的作用下，控制进出气端26进行吸气，再通过分支气管27从吸盘21处进行吸气，使得吸盘21紧紧吸附在工件的顶面上。

实施例四：在实施例一中，还存在内筒32在套筒4进行转动时，无法保证内筒3转动的稳定性，因此，在实施例一的基础上本实施例还包括：

在具体实施过程中，如图3和图4所示，啮合机构包括内齿轮环33、主动齿轮44、联动齿轮47，内筒32的内壁中部设有同心固接的内齿轮环33，套筒4内中下部设有同心固接的隔板42，隔板42的顶面中部安装有竖向贯穿且输出端朝上的第二电机43，第二电机43的型号为ECM-B3M-E21320RS1，第二电机43的电机轴端部套设有同心固接的主动齿轮44；第二电机43的电机轴带动主动齿轮44同步转动，主动齿轮44依次啮合带动三个联动齿轮47及联动轴46进行反向转动；

隔板42的顶面上插设有三根转动连接的联动轴46，每根联动轴46的顶端部均套设有同心固接的联动齿轮47，主动齿轮44依次与三个联动齿轮47啮合连接，且每个联动齿轮47均与内齿轮环33啮合连接；联动齿轮47同步啮合带动内齿轮环33及内筒32沿着轴承环34进行反向转动，当内筒32进行转动时，同步带动限位环35沿着环形滑槽45进行转动，进而增加了内筒32沿着套筒4转动的稳定性。

实施例五：具体的，本发明的工作原理及操作方法如下：

步骤一，在使用时，机械臂通过法兰环41与该机械手整体进行连接，并且第一电机12、真空气泵25、第二电机43均通过有线的方式与机器人内部的控制器进行电性连接；

步骤二，需要对工件进行夹持时，通过机械臂控制该机械手移动至工件的上方，并使得升降盘2及三个吸盘21对准工件的顶面中部，继续控制该机械手向下移动，使得吸盘21抵紧在工件的顶面上，并带动升降盘2靠近基盘1的方向进行移动，带动滑杆22沿着滑孔进行滑动，使得张力弹簧23发生形变；

步骤三，同步启动真空气泵25，在真空气泵25的作用下，控制进出气端26进行吸气，再通过分支气管27从吸盘21处进行吸气，使得吸盘21紧紧吸附在工件的顶面上；

步骤四，启动第一电机12，第一电机12的电机轴带动蜗杆13同步转动，蜗杆13依次带动三个蜗轮14同步向内转动，蜗轮14转动时，带动双层铰接板15及单层铰接板16向内摆动，在铰接作用的配合下，带动三块L形板17同步向内合拢，进而带动矩形盒18里侧面上的压力柱19同步抵紧在工件的外表面上，使得工件被牢牢夹紧固定，而后再通过机械人控制该机械手移动工件至指定的位置；

步骤五，需要对该机械手进行转动调节时，启动第二电机43，第二电机43的电机轴带动主动齿轮44同步转动，主动齿轮44依次啮合带动三个联动齿轮47及联动轴46进行反向转动，联动齿轮47同步啮合带动内齿轮环33及内筒32沿着轴承环34进行反向转动，并带动限位环35沿着环形滑槽45进行转动；且当内筒32转动时，同步带动固定盘3、固定杆31、基盘1及升降盘2进行转动。

实施例六：在实施例一至实施例五的基础上，本实施例还包括：

本实施例中的L形板17的数量并不局限为三块，可根据工件不同的形状，选择适宜数量的L形板17和在升降盘2上开设对应的缺口，及选择配套使用的双层铰接板15和单层铰接板16，其余结构均不便即可；此外，本实施例可适用于不同直径的圆形工件、不同尺寸的方形工件或不同尺寸的多边形工件。

本发明解决了机械手夹持工件不牢易掉落的问题，且整体结构设计紧凑，通过机械夹持和吸盘吸附的双重配合使用，增加了机械手对工件夹持的稳定性，且方便了对机械手进行灵活性调节。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种自动化旋转夹持机械手，包括基盘（1），其特征在于：所述基盘（1）的顶面中部开设有圆形通孔，所述基盘（1）的底面中部设有防护罩（11），所述防护罩（11）的顶面敞口内安装有第一电机（12），所述第一电机（12）的电机轴端部向上贯穿圆形通孔并设有蜗杆（13）；

所述基盘（1）的顶面上方设有三块L形板（17），每块所述L形板（17）的底面均通过铰接组件与基盘（1）连接；所述蜗杆（13）的上方设有升降盘（2），所述升降盘（2）的外侧边开设有三个定位缺口，且所述定位缺口与L形板（17）一一对应；

所述基盘（1）的顶面上开设有三个滑孔，每个所述滑孔的内部均插设有滑杆（22），每根所述滑杆（22）的顶端部均与升降盘（2）的底面固接，每根所述滑杆（22）的上段部分均套设有张力弹簧（23），每根所述滑杆（22）的中下端套设有挡环（24）；

所述升降盘（2）的顶面中部设有三个吸盘（21），每根所述滑杆（22）内均设有分支气管（27），每根所述分支气管（27）的顶端部均贯穿升降盘（2）并与对应的吸盘（21）连接；

所述防护罩（11）的底面中部设有真空气泵（25），所述真空气泵（25）的底面中部设有进出气端（26），每根所述分支气管（27）的底端部均延伸至真空气泵（25）内并与进出气端（26）连接；

所述基盘（1）的下方设有平行放置的固定盘（3），所述固定盘（3）的底面设有内筒（32），所述内筒（32）的外侧面套设有转动连接的套筒（4），所述套筒（4）通过啮合机构与内筒（32）连接；

所述啮合机构包括内齿轮环（33）、主动齿轮（44）、联动齿轮（47），所述内筒（32）的内壁中部设有同心固接的内齿轮环（33），套筒（4）内中下部设有同心固接的隔板（42），所述隔板（42）的顶面中部安装有竖向贯穿且输出端朝上的第二电机（43），所述第二电机（43）的电机轴端部套设有同心固接的主动齿轮（44）；所述隔板（42）的顶面上插设有三根转动连接的联动轴（46），每根所述联动轴（46）的顶端部均套设有同心固接的联动齿轮（47），所述主动齿轮（44）依次与三个所述联动齿轮（47）啮合连接，且每个所述联动齿轮（47）均与内齿轮环（33）啮合连接；

所述铰接组件包括双层铰接板（15），所述圆形通孔的外沿边设有三个第一U形座，每座所述第一U形座的开口内均设有第一销轴；

每块所述L形板（17）的底面里侧均设有第二U形座，每座所述第二U形座的开口内均设有第二销轴，每根所述第一销轴与对应的第二销轴之间均设有双层铰接板（15），每块所述双层铰接板（15）的两端部分别与第一销轴的两端部、第二销轴的两端部固定连接；

每根所述第一销轴的中部均套设有蜗轮（14），所述蜗杆（13）依次与三个蜗轮（14）啮合连接。

2.根据权利要求1所述的一种自动化旋转夹持机械手，其特征在于：所述基盘（1）的顶面外沿边设有三个第三U形座，每座所述第三U形座的开口内均设有第三销轴，每块所述L形板（17）的底面外侧均设有第四U形座，每座所述第四U形座的开口内均设有第四销轴，每根所述第三销轴与对应的第四销轴之间均设有单层铰接板（16），所述单层铰接板（16）的两端部分别与第三销轴的中部、第四销轴的中部固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种自动化旋转夹持机械手，其特征在于：每块所述L形板（17）的侧面中部均开设有矩形通孔，每个所述矩形通孔内均设有矩形盒（18），每个所述矩形盒（18）的里侧面均插设有若干压力柱（19），每根所述压力柱（19）的里端部均设有微型弹簧，每根所述微型弹簧均与矩形盒（18）的内壁固接。

4.根据权利要求1所述的一种自动化旋转夹持机械手，其特征在于：所述内筒（32）的外环面中部套设有轴承环（34），所述轴承环（34）的外环面与套筒（4）的内壁固接，所述内筒（32）的外侧面上下两侧套设有限位环（35），所述套筒（4）的内壁上开设有一对环形滑槽（45），每个所述限位环（35）的外环面均滑动卡合在对应的环形滑槽（45）内。

5.根据权利要求1所述的一种自动化旋转夹持机械手，其特征在于：所述固定盘（3）的顶面上设有若干固定杆（31），每根所述固定杆（31）的顶端部均与基盘（1）的底面固接，所述套筒（4）的底面上设有法兰环（41）。

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