CN116021538A - 一种夹爪 - Google Patents

Abstract

一种夹爪，属夹具领域，其包括支撑架、旋转轴、夹爪部件、滑套、拨片、旋转部件和直线运动部件；旋转轴由支撑架转动支撑，用以夹物的夹爪部件固定于滑套的前端，滑套的后端套接于旋转轴外部且滑套与旋转轴同步转动，旋转部件驱动旋转轴转动以实现夹爪部件的整体转动；拨片由支撑架滑动支撑，拨片在直线运动部件的驱动下进行直线运动以带动滑套沿旋转轴的轴向前进或后退；夹爪部件在滑套的驱动下其两个夹爪打开或闭合。本发明使夹爪有夹紧和自由旋转的功能，且夹紧功能和自由旋转相互对立，直线运动部件不跟随旋转部件一起旋转，这样夹爪旋转时，即使直线运动部件涉及气管、传感器线和电线等线状物，避免了各线状物缠绕现象，实现夹爪连续旋转。

Description

一种夹爪

技术领域

本发明涉及夹具领域，特别是一种夹爪。

背景技术

带夹爪的自由旋转机构主要用于既需要夹紧，同时又可以自由旋转的情况下，是一种特殊机构件，具有高精度、耐磨损、易维护等优点，对于实现特定的机械动作至关重要。例如对于卷折工艺的应用，需要夹持气囊边缘，按工艺图纸规定的折叠路线进行正反折叠，因此需要夹爪能够实现任意角度的旋转，通常的设计是采用轻量化的夹爪和旋转机构，对气囊布进行夹持和旋转。

目前，常规的实现方式需要电控或气控驱动打开或关闭的夹爪、导电滑环和旋转整个夹爪用的伺服电机的机构。其中，夹爪负责夹紧工件；导电滑环负责传递电、气路，并自身需要旋转；伺服电机提供旋转动力。此类结构的缺点是机构复杂，无法做到精巧，夹紧力受到气缸缸径和电夹爪规格的限制，无法实现小夹爪大加持力的功能。而导电滑环虽然可以在旋转的同时传递电和气，但由于长期旋转，导致磨损快，需要定期更换备件，而伺服电机需要带动前端的夹爪和滑环，往往需要增加成本，安装更大功率的电机，因此，导致整套结构搭建后，制造成本高、维护成本高。

特别是驱动夹爪打开或关闭的电控或气控类动力源，如液压缸、电动推杆、气缸等都需要电线的支持，而这些动力源在现有技术中和被伺服电机驱动的轴类零件一体旋转的，这就造成动力源涉及的电线类线状物出现缠绕现象，增加维护成本又降低了使用安全。

因此，需要设计一种驱动夹爪打开或关闭的电控或气控类等动力源不发生线状物缠绕现象、兼具转动的夹爪。

发明内容

本发明的目的是提供一种减少电线等线状物缠绕现象的兼具转动功能的夹爪。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种夹爪，包括支撑架、旋转轴、夹爪部件、滑套、拨片、旋转部件和直线运动部件；

所述旋转轴由所述支撑架转动支撑，用以夹物的所述夹爪部件固定于所述滑套的前端，所述滑套的后端活动的套接于所述旋转轴的外部且所述滑套与所述旋转轴同步转动，所述旋转部件驱动所述旋转轴转动以实现所述夹爪部件的整体转动；

所述拨片由所述支撑架滑动支撑，所述拨片在所述直线运动部件的驱动下进行直线运动以带动所述滑套沿所述旋转轴的轴向前进或后退；

所述夹爪部件在所述滑套的驱动下其两个夹爪打开或闭合。

进一步的，所述滑套的侧面开设有沿所述旋转轴的径向贯通的通孔，旋转轴的前端固定有沿其径向布置的定位块，所述定位块的中间穿过所述通孔，所述定位块的两端位于所述通孔的外部。

进一步的，在所述旋转轴的轴向上，所述通孔的厚度大于所述定位块的厚度。

进一步的，所述滑套的侧面开设有一圈的滚动槽，所述拨片设置有伸入到所述滚动槽内的多个滚动体以实现可转动的所述滑套在所述拨片驱动下沿所述旋转轴的轴向前进或后退。

进一步的，所述滚动体为轴承。

进一步的，所述直线运动部件包括固定在所述支撑架上的气缸，所述气缸的自由端固定连接所述拨片。

进一步的，所述直线运动部件包括两个固定在所述支撑架上的导轨和固定在所述拨片两端的滑块；

所述导轨和所述滑块滑动连接。

进一步的，所述旋转部件还包括依次连接的伺服电机、减速机及联轴器，所述伺服电机通过所述减速机及联轴器将动力传递至所述旋转轴。

进一步的，还包括与所述旋转轴同步转动的旋转支架，所述滑套伸入所述旋转支架的内部；

所述旋转支架的前端的端面上设有两个平行的滑轨，每个滑轨上通过夹爪滑块滑动连接有一个夹爪；

所述夹爪部件包括一对对称布置且位于两个滑轨中间的铰链板，铰链板驱动夹爪在对应的滑轨上滑动，使得两个夹爪相互靠近或远离；

所述铰链板的形状为V型，所述铰链板的弯折位置与所述旋转支架铰接；

所述铰链板的一端开设有第一腰型孔，两个所述第一腰型孔和所述滑套的前端共同穿过第一转杆；

所述铰链板的另一端开设有第二腰型孔，由所述铰链板对应驱动的夹爪上固定有第二转杆，所述第二转杆穿过所述第二腰型孔；

所述滑套的直线运动驱动所述第二转杆围绕弯折位置转动，实现所述第二转杆驱动对应的夹爪运动。

进一步的，所述旋转轴的前端固定有沿其径向布置的定位块，所述旋转支架开设有与所述定位块匹配的定位孔。

在上述技术方案中，本发明提供的一种夹爪，具有以下有益效果：

本发明的夹爪有夹紧和自由旋转的功能，且夹紧功能和自由旋转相互对立，直线运动部件不跟随旋转部件一起旋转，这样夹爪旋转时，即使直线运动部件涉及气管、传感器线和电线等线状物，避免了各线状物缠绕现象，实现夹爪连续旋转。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明公开的夹爪的立体结构示意图；

图2是本发明公开的夹爪的二维结构示意图；

图3是本发明公开的夹爪闭合的结构示意图；

图4是本发明公开的夹爪打开的结构示意图；

图5是本发明公开的旋转支架的结构示意图；

图6是本发明公开的滑套、拨片装配的结构示意图；

图7是本发明公开的定位块的结构示意图；

图8是本发明公开的夹爪的俯视结构示意图；

图9是本发明公开的支撑架和旋转轴的结构示意图；

图10是本发明公开的滑套的爆炸的结构示意图；

图11是本发明公开的旋转支架和定位块装配的结构示意图；

图12是本发明公开的滑套、定位块装配的结构示意图。

附图标记：支撑架1、旋转轴2、夹爪部件3、滑套4、拨片5；

定位块21；

夹爪30、夹爪滑块30-1、铰链板31、第一腰型孔31-1、第一转杆32、第二腰型孔31-2、第二转杆33；

通孔40、滚动槽41；

滚动体51；

气缸61、导轨62、导轨滑块63；

伺服电机71、减速机72、联轴器73；

旋转支架8、滑轨81、定位孔82、通槽83。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

参见图1-12所示的夹爪，一种夹爪，包括支撑架1、旋转轴2、夹爪部件3、滑套4、拨片5、旋转部件和直线运动部件。

其中，支撑架1起到支撑各种零件的作用。旋转轴2由支撑架1转动支撑，旋转轴2在支撑架1的内部只有转动。用以夹物的夹爪部件3固定于滑套4的前端，滑套4的后端同轴套接于旋转轴2的外部且滑套4与旋转轴2同步转动，旋转部件驱动旋转轴2转动，同时滑套相对支撑架1转动，最终实现夹爪部件3的整体转动。滑套的后端活动的套接于旋转轴的外部是为了滑套相对旋转轴有轴向的移动。

拨片5由支撑架1滑动支撑，拨片5在直线运动部件的驱动下进行直线运动以带动滑套4沿旋转轴2的轴向前进或后退。夹爪部件3在滑套4直线运动的驱动下其两个夹爪30打开或闭合。

其中两个夹爪受直线运动的驱动能够打开或闭合的技术方案，可参照后文实施例的叙述，或可参照现有技术。例如CN201921903832.9、申请名称为《基于气动抓手的服装物料夹层打开装置》的中国实用新型专利，将其中的拉动固定块固定到本实施例的滑套4的前端，完成夹爪的安装；例如CN201822039893.7、申请名称为《一种工业机器人气动抓手》的中国实用新型专利，将其中的推板安装到本实施例的滑套4的前端，完成夹爪的安装。

滑套4与旋转轴2同步转动，同时滑套4又与旋转轴2可以沿着旋转轴2的轴向直线运动。

具体的通过以下技术方案实现两者同步转动：滑套4是一端开口的圆筒，开口是为了套在旋转轴2的前端。在圆筒的侧面开设有沿旋转轴2的径向贯通的通孔40。旋转轴2的前端固定有沿其径向布置的定位块21、旋转轴2和定位块21整体成T型。定位块21的中间穿过通孔40，定位块21的宽度尺寸和通孔40匹配，定位块21的两端位于通孔40的外部。这样定位块21被卡在通孔40内，旋转轴2带动定位块21转动时，定位块21带动滑套4转动。滑套4和旋转轴2套接的区域设置有滑套，当滑套在旋转轴2上运动时，起到润滑耐磨的作用。

优选的，在旋转轴2的轴向上，通孔40的厚度大于定位块21的厚度。这样通孔40限制了滑套4相对定位块21的轴向移动范围。以图1和图3为滑套4前进位置，定位块21在通孔40的后部位置。图4和图12为滑套4后退时，定位块21在通孔40的前方位置，滑套4几乎贴合到定位块21的前端端面上。

具体的通过以下技术方案实现滑套4与旋转轴2之间相对滑动，滑套4的侧面开设有一圈的滚动槽41，拨片5固定有伸入到滚动槽41内的多个滚动体51以实现可转动的滑套4同时被拨片5驱动做直线运动。滚动体51的旋转轴线沿着滑套4的径向。优选滚动体51为轴承，轴承型号为6006DDU。拨片5两个方向分别运动时，滚动体51会接触滚动槽41的前后两个侧面以带动滑套4跟随拨片5两个方向直线运动，实现滑套4相对旋转轴2滑动。

优选的，滚动体51为三个，容易想到滚动体的数量越多，分布越均匀，拨片驱动滑套4 的效果越好。本实施例以滚动体51为三个进行解释，拨片5上有三个轴承，用于跟滑套4配合。滑套4随旋转轴2旋转时，做滚动摩擦。拨片5为一个下方有缺口的平板，缺口包围滑套4。为了便于在拨片5上加工和安装滚动体51，将拨片5设计成左右两片的分体式。如图6所示，只显示了左片的拨片，而在两个拨片5的后端再使用一块连接板将两个左右拨片固定为一体，气缸的自由端也固定在连接板上。

优选的，直线运动部件包括两个固定在支撑架1上的导轨62和固定在拨片5两端的导轨滑块63；导轨62和导轨滑块63滑动连接。

优选的，直线运动部件包括固定在支撑架1上的气缸61，气缸61的自由端固定连接拨片5。从而实现拨片5由支撑架1滑动支撑。

优选的，支撑架1转动支撑旋转轴2的方案如下：旋转轴2上设置有第一轴肩和螺纹连接在旋转轴2后端的螺母块，旋转轴2在第一轴肩和螺母块之间形成缩径，缩径处依次套有轴承、轴承隔套和另一个轴承，轴承隔套的作用是支撑轴承内圈。支撑架1通过轴承等常用机械连接件转动连接旋转轴2属于现有技术，这里不再赘述。旋转轴2的前端从支撑架1伸出。

优选的，旋转部件包括依次连接的伺服电机71、减速机72及联轴器73，伺服电机71通过减速机72及联轴器73将转矩传递至旋转轴2。伺服电机71、减速机72及联轴器73这三者的连接属于现有技术，这里不再赘述。

优选的，还包括与旋转轴2同步转动的旋转支架8，滑套4伸入旋转支架8的内部。

旋转支架8位于夹爪30和滑套4之间，旋转支架8的后端和旋转轴同步旋转，旋转支架的后端的轴向开设有孔，供滑套4的前端伸入。旋转支架的前端开设沿其径向布置的通槽83，该孔和通槽83相通。

优选滑套4前细后粗，粗的部分设计有前述的滚动槽41，粗的部分和细的部分形成一个轴肩，卡在旋转支架8的外部，防止滑套4向前移动过量。滑套4的结构如图10所示，为了加工方便，做成用螺钉固定的分体结构。

旋转支架8的前端的端面上设有两个平行的滑轨81，对称分布在通槽83的两侧，两个滑轨81和通槽83平行。每个滑轨81上通过夹爪滑块30-1滑动连接有一个夹爪30。两个夹爪30沿滑轨81的长度方向对称布置，两个夹爪30相对或相向运动，完成夹爪30的夹紧或松开动作。

夹爪部件3包括一对对称布置且位于两个滑轨81中间的铰链板31，铰链板31驱动夹爪30在对应的滑轨81上滑动，使得两个夹爪30相互靠近或远离。铰链板31的作用是将滑套4的前端输入的轴向直线运动进行转换，输出为夹爪30沿滑轨81上的直线运动。两个铰链板的交汇点受到沿旋转轴方向的力，改变了两个铰链板间的夹角。

具体的，铰链板31的形状为V型，但不要求铰链板31在弯折位置左右两部分对称或长度相同。铰链板31的弯折位置与旋转支架8铰接。两个铰链板31对称布置在滑套的径向方向上。铰链板31的V型开口朝向夹爪30。

铰链板31的一端开设有第一腰型孔31-1，第一腰型孔31-1的长度方向和铰链板31该端长度方向一致。两个第一腰型孔31-1和滑套4的前端共同穿过第一转杆32。第一转杆32实现两个铰链板31和滑套4铰接。因铰链板31围绕弯折位置的铰接点转动，第一腰型孔31-1保证了铰链板31的一端能被滑套4水平驱动。

铰链板31的另一端开设有第二腰型孔31-2，第二腰型孔31-2的长度方向和铰链板31该端长度方向一致。由铰链板31对应驱动的夹爪30上固定有第二转杆33，第二转杆33穿过第二腰型孔31-2；

滑套4的直线运动驱动第二腰型孔31-2围绕弯折位置转动，第二腰型孔31-2压制第二转杆33向下或向上运动。实现第二转杆33驱动对应的夹爪30运动。

具体的，如图11所示，旋转轴2和旋转支架8的同步旋转方案为，旋转轴2的前端固定有沿其径向布置的定位块21，旋转支架8开设有与定位块21匹配的定位孔82。旋转轴2的前端固定有沿其径向布置的定位块21、旋转轴2和定位块21整体成T型。定位块21被扣合在定位孔82内，两者的尺寸相匹配。旋转轴2旋转时，定位块21也一起旋转，定位块21的宽度上的两个面带动定位孔82的两个侧面也转动。旋转支架8优选与定位块21固定一体。

使用时，伺服电机71驱动旋转轴2转动，旋转轴2转动带动定位块21转动，定位块21转动带动旋转支架8和滑套4同步转动，最终实现集成到旋转支架8和滑套4上的夹爪部件3旋转。

另外，气缸61驱动拨片5向前运动，因拨片5具有伸入滑套4内的滚动体51，拨片5向前运动会推动滑套4向前运动至图6的位置；同时如图3所示两个铰链板31的交汇点受到滑套4向前的作用力，两个铰链板31的交汇点（铰链板31的一端）在旋转轴2上的位置向前运动，而每个铰链板31的弯折位置相对旋转轴2的距离是不变的，从而铰链板31的另一端向外转动，两个铰链板31的夹角变大。

反之，气缸61驱动拨片5向后运动，拨片5向后运动会推动滑套4向后运动至图4的位置，同时如图3所示两个铰链板31的交汇点受到滑套4向后的作用力，两个铰链板31的交汇点（铰链板31的一端）在旋转轴2上的位置向后运动，而每个铰链板31的弯折位置相对旋转轴2的距离是不变的，从而铰链板31的另一端向内转动，两个铰链板31的夹角变小。

两个铰链板31的夹角可变大或变小，两个铰链板31可以直接作为夹爪使用，或者将现有技术的两个夹爪固定到两个铰链板31上，也可以将前文叙述的夹爪30通过滑轨81、夹爪滑块30-1和旋转支架8安装到两个铰链板31上。

本发明将驱动夹爪开闭的气缸固定在支撑架1外侧，气缸伸缩带动拨片前后运动，拨片带动滑套前后移动，滑套推动夹爪的铰链板旋转，铰链板拨动夹爪上下开合。旋转电机驱动旋转轴驱动夹爪连续旋转。夹爪旋转时滑套、铰链板、夹爪也一起转动。拨片不跟随旋转，类似变速箱换挡拨叉。拨片与滑套是相对转动关系，接触部分增加轴承。滑套采用淬火材料，增加耐磨性能。

直线运动部件是由气缸和滑轨组成，保证直线移动导向和耐用性。气缸安装在支撑架1上。将传统技术的旋转部件上的气爪改为气缸驱动开闭的夹爪，将气缸安装在旋转部件得外部，这样夹爪旋转时，气缸不会跟随旋转。从而避免了气管和传感器线的缠绕。从而实现连续旋转。

以往夹爪一般采用气动夹爪，气动夹爪的加持力受到气缸缸径限制，因此很难做到小夹爪，大夹持力，即使气夹爪满足夹持力，仍需要两根气管和传感器进行控制，所以需要导电滑环进行气和电的传递，导电滑环往往受结构所限，需要比较大的体积才能安装到夹爪后端，且导电滑环无法提供旋转力的传递，因此还需要特殊的机构进行旋转力的传递。而伺服电机要满足头部夹爪及导电滑环的旋转惯量，往往需要2倍至3倍的功率才能确保旋转过程中，不会过载报警。因此，按常规方式搭建的结构，体积巨大，涉及的外购件较多，且电机体积大，导致整个结构臃肿，不适合频繁移动和工作，从设计讲，此结构长期使用稳定性较差，不适合用于生产设备。

通过旋转轴和滑套实现往复的直线导向，用气缸进行驱动，带动夹爪的铰链板前后移动，实现夹爪的开闭， 避免了气、电的参与，旋转运动采用伺服电机驱动。这样的结构可以保证终端的夹持力较大，同时减少了夹持端的重量，因此伺服电机的功率也会相应减低一半。此结构可以在降低成本的同时，又能满足工艺需求，同时减少了维修维护的成本，提升企业的盈利和技术竞争力。

目前此结构广泛应用于汽车安全气囊生产线，主要用于气囊的折叠，此类结构体积较小，易于集成，同时增加了设备产能和节拍，有效降低制造成本，并节省了维修维护的时间。在实际使用过程中，此种结构体积小，便于安装，没有常规结构的复杂性，不需要考虑正反旋转后，前端夹爪的气管和传感器线缆的缠绕问题，有效减少宕机时间，又因为体积小，因此集成在设备上更加便利，对于实现不同工艺和需求的时候，更加灵活，制造成本更低。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (10)

1.一种夹爪，其特征在于，包括支撑架（1）、旋转轴（2）、夹爪部件（3）、滑套（4）、拨片（5）、旋转部件和直线运动部件；

所述旋转轴（2）由所述支撑架（1）转动支撑，用以夹物的所述夹爪部件（3）固定于所述滑套（4）的前端，所述滑套（4）的后端活动的套接于所述旋转轴（2）的外部且所述滑套（4）与所述旋转轴（2）同步转动，所述旋转部件驱动所述旋转轴（2）转动以实现所述夹爪部件（3）的整体转动；

所述拨片（5）由所述支撑架（1）滑动支撑，所述拨片（5）在所述直线运动部件的驱动下进行直线运动以带动所述滑套（4）沿所述旋转轴（2）的轴向前进或后退；

所述夹爪部件（3）在所述滑套（4）的驱动下其两个夹爪（30）打开或闭合。

2.根据权利要求1所述的一种夹爪，其特征在于，所述滑套（4）的侧面开设有沿所述旋转轴（2）的径向贯通的通孔（40），旋转轴（2）的前端固定有沿其径向布置的定位块（21），所述定位块（21）的中间穿过所述通孔（40），所述定位块（21）的两端位于所述通孔（40）的外部。

3.根据权利要求2所述的一种夹爪，其特征在于，在所述旋转轴（2）的轴向上，所述通孔（40）的厚度大于所述定位块（21）的厚度。

4.根据权利要求1所述的一种夹爪，其特征在于，所述滑套（4）的侧面开设有一圈的滚动槽（41），所述拨片（5）设置有伸入到所述滚动槽（41）内的多个滚动体（51）以实现可转动的所述滑套（4）在所述拨片（5）驱动下沿所述旋转轴（2）的轴向前进或后退。

5.根据权利要求4所述的一种夹爪，其特征在于，所述滚动体（51）为轴承。

6.根据权利要求1所述的一种夹爪，其特征在于，所述直线运动部件包括固定在所述支撑架（1）上的气缸（61），所述气缸（61）的自由端固定连接所述拨片（5）。

7.根据权利要求1所述的一种夹爪，其特征在于，所述直线运动部件包括两个固定在所述支撑架（1）上的导轨（62）和固定在所述拨片（5）两端的导轨滑块（63）；

所述导轨（62）和所述导轨滑块（63）滑动连接。

8.根据权利要求1所述的一种夹爪，其特征在于，所述旋转部件还包括依次连接的伺服电机（71）、减速机（72）及联轴器（73），所述伺服电机（71）通过所述减速机（72）及联轴器（73）将动力传递至所述旋转轴（2）。

9.根据权利要求1所述的一种夹爪，其特征在于，还包括与所述旋转轴（2）同步转动的旋转支架（8），所述滑套（4）伸入所述旋转支架（8）的内部；

所述旋转支架（8）的前端的端面上设有两个平行的滑轨（81），每个滑轨（81）上通过夹爪滑块（30-1）滑动连接有一个夹爪（30）；

所述夹爪部件（3）包括一对对称布置且位于两个滑轨（81）中间的铰链板（31），铰链板（31）驱动夹爪（30）在对应的滑轨（81）上滑动，使得两个夹爪（30）相互靠近或远离；

所述铰链板（31）的形状为V型，所述铰链板（31）的弯折位置与所述旋转支架（8）铰接；

所述铰链板（31）的一端开设有第一腰型孔（31-1），两个所述第一腰型孔（31-1）和所述滑套（4）的前端共同穿过第一转杆（32）；

所述铰链板（31）的另一端开设有第二腰型孔（31-2），由所述铰链板（31）对应驱动的夹爪（30）上固定有第二转杆（33），所述第二转杆（33）穿过所述第二腰型孔（31-2）；

所述滑套（4）的直线运动驱动所述第二转杆（33）围绕弯折位置转动，实现所述第二转杆（33）驱动对应的夹爪（30）运动。

10.根据权利要求9所述的一种夹爪，其特征在于，所述旋转轴（2）的前端固定有沿其径向布置的定位块（21），所述旋转支架（8）开设有与所述定位块（21）匹配的定位孔（82）。

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