CN116277096A - 一种电动夹爪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动夹爪，属于夹爪技术领域，一种电动夹爪，包括夹爪固定座，还包括：夹指，用于对物品进行夹紧或松开；传动机构，用于驱动两个夹指相互靠近或远离移动，进而实现对物品的夹取；安装块，用于对传动机构进行安装和放置；四连杆机构，用于对夹指的连接安装，以及在两个夹指移动时保持彼此平行的状态；本方案通过传动机构即可控制两侧夹指同步反向转动进行夹取，再通过传动机构以及四连杆机构的配合，可使得两侧的夹指始终是处于相互对称以及相互平行的状态，保证了夹指的夹取精度以及夹取的一致性；通过非自锁的传动减速结构，实现对力矩的感知，实现掉落检测；通过密封的传动结构，降低污染风险，适用高防护等级的应用领域。
Description
技术领域
本发明涉及夹爪技术领域，更具体地说，涉及一种电动夹爪。
背景技术
机械爪作为机器人机械手上不可或缺的部件，经常会用来夹取、搬运物体，使用方便且适应性好。在工业自动化行业中，移动机器人上会采用机械臂来进行物料的搬运整理。在医疗自动化设备中，比如血液分析仪、生化分析仪、血涂片制备仪等，也采用机械手来进行试管、试管架以及载玻片等的调度和运载，在以上的一些应用中，在机械手末端往往采用气动夹爪或者电动夹爪来实现夹取功能。
目前机械手上的机械爪根据开合方式的不同可以分为平移机械爪和翻转机械爪，相比于平移机械爪，翻转机械爪拥有更大的行程，即能夹取的物品大小的范围可以更大，但是目前翻转机械爪在夹取的时候，相互的夹爪之间会随着翻转产生不同的角度，对物品夹取不牢固和夹取效果不佳，易导致物品的掉落等情况，影响夹取效果和工作的质量效率。
因此，有必要提供一种电动夹爪解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动夹爪以解决上述技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种电动夹爪，包括夹爪固定座，还包括：
夹指，设有两个，且对称设置于夹爪固定座的外部，用于对物品进行夹紧或松开；
传动机构，设置于夹爪固定座的内部，用于驱动两个夹指相互靠近或远离移动，进而实现对物品的夹取；
安装块，设置于夹爪固定座的内部，用于对传动机构进行安装和放置；
四连杆机构，设有两个，且对称设置于夹爪固定座的外部，用于对夹指的连接安装，以及在两个夹指移动时保持彼此平行的状态。
作为本发明进一步的方案：所述传动机构包括驱动件、主动齿轮、齿轮组件和两个传动轴，所述驱动件固定安装于安装块的侧壁，所述主动齿轮固定安装于驱动件的输出端，所述传动轴和齿轮组件均设置于安装块上，在所述驱动件驱动主动齿轮转动时，通过所述齿轮组件的传动配合带动两个传动轴同步转动。
作为本发明进一步的方案：所述齿轮组件包括第一过渡齿轮、第二过渡齿轮、两个转轴和两个太阳齿轮，两个所述转轴均转动连接于安装块的侧壁，所述第一过渡齿轮和第二过渡齿轮分别固定连接于两个转轴上，所述第一过渡齿轮分别与主动齿轮和一侧太阳齿轮相啮合，所述第二过渡齿轮分别与第一过渡齿轮和另一侧的太阳齿轮相啮合，两个所述太阳齿轮分别与两侧传动轴相连接。
作为本发明进一步的方案：所述四连杆机构包括摆杆、调整架和调整座，两个所述摆杆的一端分别与两侧的传动轴固定连接，所述摆杆的另一端与调整座相铰接，所述调整架的上下两端分别与调整座和夹爪固定座的外壁相铰接，两侧所述夹指分别固定连接于两侧的调整座上。
作为本发明进一步的方案：所述夹爪固定座的前后壁均开设有两个传动孔，所述传动轴穿过传动孔后与摆杆固定连接。
作为本发明进一步的方案：所述传动孔的内部固定连接有密封圈，所述密封圈的内壁与传动轴的外壁滑动贴合，用于对夹爪固定座的内部进行密封。
作为本发明进一步的方案：所述安装块上安装有两个行星减速器，两个所述太阳齿轮分别与两个行星减速器传动连接，所述行星减速器的输出端与传动轴驱动连接，通过所述传动机构驱动行星减速器工作，通过多级减速后带动传动轴转动并提高其扭矩和行程。
作为本发明进一步的方案：所述齿轮组件包括多个惰轮、多个转杆和两个太阳齿轮，多个所述转杆均转动连接于安装块的侧壁，多个所述惰轮分别固定连接于各个转杆上，相邻所述惰轮之间啮合传动，且多个所述惰轮分别与太阳齿轮和主动齿轮相啮合，两个所述太阳齿轮分别与两侧传动轴相连接。
相比于现有技术，本发明的优点在于：
1、本方案通过传动机构使得两侧的夹指朝着相互靠近的方向同步移动，即可实现通过两侧的夹指对中间物品的夹取，通过传动机构即可控制两侧夹指同步反向转动进行夹取，使得对夹指的控制更加简单，对物品的夹取效果好，并且可以根据不同物品的大小来调节两个夹指之间的距离，适用范围大。
2、本方案通过传动机构以及四连杆机构的配合，可使得两侧的夹指始终是处于相互对称以及相互平行的状态，保证了夹指的夹取精度以及夹取的一致性，并且避免了目前的夹爪在夹取不同物体时会产生不同的角度，极大避免会产生角度而对物品夹取不完全以及夹取不牢固而导致物品松动以及掉落的情况，保证了夹取质量和工作效率；避免了目前接触面较小会使得夹取不到位导致物品掉落的情况发生，并且也避免了可能会由于夹紧力集中在夹取的位置而导致物品受损的情况，提高了本申请的使用性能和实用性。
3、本方案可使得两侧夹指具有更大的扭矩和行程，使得两侧夹指在相同的尺寸下有更高的输出扭矩，不但可提高夹指对物品的夹取力，使得对物品的夹取更加稳固，而且也避免了目前蜗轮蜗杆或者丝杆带来的夹爪力矩反馈到电机后不够灵敏的情况；同时通过非自锁的传动减速结构，实现驱动件对力矩的感知，夹爪力矩实时反馈，实现掉落检测。
4、本方案可对传动轴的运动进行轴向密封，将夹指动作和内部传动分开，防尘防水效果好，使得夹爪固定座内部的部件防护等级高，使其能更好的在生物医药的洁净环境中使用，降低污染风险，适用于需要高防护等级或者必然污染的应用领域。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为本发明的夹爪固定座内部结构示意图；
图3为本发明安装块上部件后侧视角立体结构示意图；
图4为本发明安装块上部件俯视结构示意图；
图5为图4中A-A处剖视结构示意图；
图6为本发明夹爪固定座的结构示意图；
图7为本发明在夹取不同大小物品时动作形态示意图；
图8为本发明夹爪固定座内部另一种传动结构示意图。
图中标号说明：
1、夹爪固定座；2、夹指；3、传动机构；31、驱动件；32、主动齿轮；33、齿轮组件；331、第一过渡齿轮；332、第二过渡齿轮；333、转轴；334、太阳齿轮；335、惰轮；336、转杆；34、传动轴；4、安装块；5、四连杆机构；51、摆杆；52、调整架；53、调整座；6、行星减速器；7、传动孔；8、密封圈。
具体实施方式
实施例一：
请参阅图1-3和图7，一种电动夹爪，包括夹爪固定座1，还包括：
夹指2，设有两个，且对称设置于夹爪固定座1的外部，用于对物品进行夹紧或松开；传动机构3，设置于夹爪固定座1的内部，用于驱动两个夹指2相互靠近或远离移动，进而实现对物品的夹取；安装块4，设置于夹爪固定座1的内部，用于对传动机构3进行安装和放置；四连杆机构5，设有两个，且对称设置于夹爪固定座1的外部，用于对夹指2的连接安装，以及在两个夹指2移动时保持彼此平行的状态。
在使用时，本装置的夹爪固定座1安装在机械手上，在抓取物品时，以图2为正面时，通过传动机构3使得两侧的夹指2朝着相互靠近的方向同步移动，即可实现通过两侧的夹指2对中间物品的夹取，通过传动机构3即可控制两侧夹指2同步反向转动进行夹取，使得对夹指2的控制更加简单，对物品的夹取效果好，并且可以根据不同物品的大小来调节两个夹指2之间的距离，适用范围大。
通过传动机构3以及四连杆机构5的配合下，可将四连杆机构5的旋转运动转换成夹指2的平行运动，即使得两侧的夹指2始终是处于相互对称以及相互平行的状态，从而保证了夹指2对物品的夹取精度以及夹取的一致性，并且避免了目前的夹爪在夹取不同物体时会产生不同的角度，极大避免会产生角度而对物品夹取不完全以及夹取不牢固而导致物品松动以及掉落的情况，夹取效果有显著的增加，保证了夹取质量和工作效率；并且也避免了目前夹爪在翻转时不同的角度导致对物品夹取的接触面不一样，避免了接触面较小会使得夹取不到位导致物品掉落的情况发生，并且也避免了可能会由于夹紧力集中在夹取的位置而导致物品受损的情况，使用效果好，极大提高了本申请的使用性能和实用性。同时通过非自锁的传动减速结构，实现驱动件对力矩的感知，夹爪力矩实时反馈，实现掉落检测。
本实施例中，优选的，请参阅图2-4，传动机构3包括驱动件31、主动齿轮32、齿轮组件33和两个传动轴34，驱动件31固定安装于安装块4的侧壁，主动齿轮32固定安装于驱动件31的输出端，传动轴34和齿轮组件33均设置于安装块4上，在驱动件31驱动主动齿轮32转动时，通过齿轮组件33的传动配合带动两个传动轴34同步转动。齿轮组件33包括第一过渡齿轮331、第二过渡齿轮332、两个转轴333和两个太阳齿轮334，两个转轴333均转动连接于安装块4的侧壁，第一过渡齿轮331和第二过渡齿轮332分别固定连接于两个转轴333上，第一过渡齿轮331分别与主动齿轮32和一侧太阳齿轮334相啮合，第二过渡齿轮332分别与第一过渡齿轮331和另一侧的太阳齿轮334相啮合，两个太阳齿轮334分别与两侧传动轴34相连接。
使用时，首先驱动件31启动带动主动齿轮32顺时针转动，主动齿轮32即会带动与其啮合的第一过渡齿轮331逆时针转动，第一过渡齿轮331会同时带动左侧的太阳齿轮334和第二过渡齿轮332顺时针转动，一方面，左侧的太阳齿轮334顺时针转动则会带动左侧传动轴34顺时针转动，通过四连杆机构5即会带动左侧的夹指2顺时针转动，另一方面，第二过渡齿轮332顺时针转动会带动右侧的太阳齿轮334逆时针转动，右侧的太阳齿轮334即会带动右侧传动轴34逆时针转动，即使得右侧的夹指2逆时针转动，从而达到了使两侧的夹指2朝着相互靠近的方向同步移动，即可实现通过两侧的夹指2对中间物品的夹取。反之亦然，当驱动件31带动主动齿轮32逆时针转动时，由上而知，最终两侧的夹指2会同步朝着相互远离的方向移动，即实现了物品的取放。
本实施例中，优选的，请参阅图1-2和图7，四连杆机构5包括摆杆51、调整架52和调整座53，两个摆杆51的一端分别与两侧的传动轴34固定连接，摆杆51的另一端与调整座53相铰接，调整架52的上下两端分别与调整座53和夹爪固定座1的外壁相铰接，两侧夹指2分别固定连接于两侧的调整座53上。当摆杆51在转动时，同时会通过调整座53带动调整架52发生转动，调整架52转动的角度会随着摆杆51的转动而改变，使得调整架52、摆杆51、调整座53和夹爪固定座1移动过程中始终处于平行四边形的状态，可将摆杆51和调整架52的旋转运动转换成夹指2的平行运动，即通过调整架52和调整座53的配合下会使得夹指2在移动时始终处于竖直状态，即使得两侧的夹指2始终是处于相互对称以及相互平行的状态，从而保证了夹指2对物品的夹取精度以及夹取的一致性。
同时夹指2与调整座53的连接部分采用可更换的结构，可根据不同工况和作业条件更换夹指2，灵活性强，适用范围广。通过53、主动齿轮32、第一过渡齿轮331、第二过渡齿轮332或者是驱动件31的编码器位置反馈夹指2的位置，实现夹指2的实时反馈，实现智能的控制操作。
实施例二：
请参阅图5-6在实施例一的基础上，夹爪固定座1的前后壁均开设有两个传动孔7，传动轴34穿过传动孔7后与摆杆51固定连接，传动孔7的内部固定连接有密封圈8，密封圈8的内壁与传动轴34的外壁滑动贴合，用于对夹爪固定座1的内部进行密封。当传动轴34在转动时会绕着传动孔7内的密封圈8转动，通过密封圈8可对传动轴34的运动进行轴向密封，外部只有传动轴34输出，防尘防水效果好，可使得夹爪固定座1内部的部件达到I P68的高防护等级，并且需要润滑的传动部件封装在夹爪固定座1内部，摆杆51和调整座53之间，以及调整架52分别与调整座53和夹爪固定座1之间均通过铰链连接，是采用无润滑结构的滑动轴承，无需外部润滑，使其能更好的在生物医药的洁净环境中使用，降低污染风险，适用于需要高防护等级或者必然污染的应用领域，更有利于目前的加工使用。
实施例三：
请参阅图2-4，在实施例一的基础上，安装块4上安装有两个行星减速器6，两个太阳齿轮334分别与两个行星减速器6传动连接，行星减速器6的输出端与传动轴34驱动连接，通过传动机构3驱动行星减速器6工作，通过多级减速后带动传动轴34转动并提高其扭矩和行程。通过传动机构3使得太阳齿轮334转动时，会传动到行星减速器6中，通过行星减速器6在采用扭矩的多级减速后带动传动轴34转动，不但可以使得两侧夹指2具有更大的扭矩和行程，使得两侧夹指2在相同的尺寸下有更高的输出扭矩，不但可提高夹指2对物品的夹取力，使得对物品的夹取更加稳固，而且也避免了目前蜗轮蜗杆或者丝杆带来的夹爪力矩反馈到电机后不够灵敏的情况，使用效果好，极大提高了本申请中夹指2对物品的夹取效果。
实施例四：
请参阅图2和图8，在实施例一的基础上，齿轮组件33包括多个惰轮335、多个转杆336和两个太阳齿轮334，多个转杆336均转动连接于安装块4的侧壁，多个惰轮335分别固定连接于各个转杆336上，相邻惰轮335之间啮合传动，且多个惰轮335分别与太阳齿轮334和主动齿轮32相啮合，两个太阳齿轮334分别与两侧传动轴34相连接。当夹取物品时，驱动件31启动带动主动齿轮32逆时针转动，主动齿轮32即会带动与其啮合的惰轮335顺时针转动，此惰轮335会带动右侧与其啮合的另一惰轮335逆时针转动，此惰轮335又会带动上侧与其啮合的另一惰轮335顺时针转动，此时的这个惰轮335在则会分别带动右侧的太阳齿轮334以及与其啮合的上侧另一惰轮335逆时针转动，此时右侧太阳齿轮334会带动传动轴34和夹指2逆时针转动，即使得右侧的夹指2逆时针转动；同时上侧另一惰轮335又会带动左侧的太阳齿轮334、传动轴34和夹指2顺时针转动；从而达到了使两侧的夹指2朝着相互靠近的方向同步移动，即可实现通过两侧的夹指2对中间物品的夹取。反之亦然。与实施例一不同的是本实施例中加入了多个惰轮335进行转换传动，主要目的是可以带来更宽的传动比，以及提供更大的扭矩，可以提高夹指2对物品的夹紧力以及夹取效果，提高夹取物品的稳定和稳固效果，使得夹指2的夹取操作更加的顺滑和稳定。
工作原理：使用时本装置的夹爪固定座1安装在机械手上，在抓取物品时，以图2为正面时，首先驱动件31启动带动主动齿轮32顺时针转动，主动齿轮32即会带动与其啮合的第一过渡齿轮331逆时针转动，第一过渡齿轮331会同时带动左侧的太阳齿轮334和第二过渡齿轮332顺时针转动，一方面，左侧的太阳齿轮334顺时针转动则会带动左侧传动轴34顺时针转动，左侧的摆杆51则会沿着传动轴34顺时针转动，即会带动左侧的夹指2顺时针转动，另一方面，第二过渡齿轮332顺时针转动会带动右侧的太阳齿轮334逆时针转动，右侧的太阳齿轮334即会带动右侧传动轴34和摆杆51逆时针转动，即使得右侧的夹指2逆时针转动，从而达到了使两侧的夹指2朝着相互靠近的方向同步移动，即可实现通过两侧的夹指2对中间物品的夹取。反之亦然，当驱动件31带动主动齿轮32逆时针转动时，此时即可放开被夹取的物品。
当摆杆51在转动时，同时会通过调整座53带动调整架52发生转动，调整架52转动的角度会随着摆杆51的转动而改变，使得调整架52、摆杆51、调整座53和夹爪固定座1移动过程中始终处于平行四边形的状态，可将摆杆51和调整架52的旋转运动转换成夹指2的平行运动，即通过调整架52和调整座53的配合下会使得夹指2在移动时始终处于竖直状态，如图7所示，即使得两侧的夹指2始终是处于相互对称以及相互平行的状态，从而保证了夹指2对物品的夹取精度以及夹取的一致性，并且避免了目前的夹爪在夹取不同物体时会产生不同的角度，极大避免会产生角度而对物品夹取不完全以及夹取不牢固而导致物品松动以及掉落的情况。
Claims (8)
1.一种电动夹爪，包括夹爪固定座(1)，其特征在于：还包括：
夹指(2)，设有两个，且对称设置于夹爪固定座(1)的外部，用于对物品进行夹紧或松开；
传动机构(3)，设置于夹爪固定座(1)的内部，用于驱动两个夹指(2)相互靠近或远离移动，进而实现对物品的夹取；
安装块(4)，设置于夹爪固定座(1)的内部，用于对传动机构(3)进行安装和放置；
四连杆机构(5)，设有两个，且对称设置于夹爪固定座(1)的外部，用于对夹指(2)的连接安装，以及在两个夹指(2)移动时保持彼此平行的状态。
2.根据权利要求1所述的一种电动夹爪，其特征在于：所述传动机构(3)包括驱动件(31)、主动齿轮(32)、齿轮组件(33)和两个传动轴(34)，所述驱动件(31)固定安装于安装块(4)的侧壁，所述主动齿轮(32)固定安装于驱动件(31)的输出端，所述传动轴(34)和齿轮组件(33)均设置于安装块(4)上，在所述驱动件(31)驱动主动齿轮(32)转动时，通过所述齿轮组件(33)的传动配合带动两个传动轴(34)同步转动。
3.根据权利要求2所述的一种电动夹爪，其特征在于：所述齿轮组件(33)包括第一过渡齿轮(331)、第二过渡齿轮(332)、两个转轴(333)和两个太阳齿轮(334)，两个所述转轴(333)均转动连接于安装块(4)的侧壁，所述第一过渡齿轮(331)和第二过渡齿轮(332)分别固定连接于两个转轴(333)上，所述第一过渡齿轮(331)分别与主动齿轮(32)和一侧太阳齿轮(334)相啮合，所述第二过渡齿轮(332)分别与第一过渡齿轮(331)和另一侧的太阳齿轮(334)相啮合，两个所述太阳齿轮(334)分别与两侧传动轴(34)相连接。
4.根据权利要求2所述的一种电动夹爪，其特征在于：所述四连杆机构(5)包括摆杆(51)、调整架(52)和调整座(53)，两个所述摆杆(51)的一端分别与两侧的传动轴(34)固定连接，所述摆杆(51)的另一端与调整座(53)相铰接，所述调整架(52)的上下两端分别与调整座(53)和夹爪固定座(1)的外壁相铰接，两侧所述夹指(2)分别固定连接于两侧的调整座(53)上。
5.根据权利要求4所述的一种电动夹爪，其特征在于：所述夹爪固定座(1)的前后壁均开设有两个传动孔(7)，所述传动轴(34)穿过传动孔(7)后与摆杆(51)固定连接。
6.根据权利要求5所述的一种电动夹爪，其特征在于：所述传动孔(7)的内部固定连接有密封圈(8)，所述密封圈(8)的内壁与传动轴(34)的外壁滑动贴合，用于对夹爪固定座(1)的内部进行密封。
7.根据权利要求3所述的一种电动夹爪，其特征在于：所述安装块(4)上安装有两个行星减速器(6)，两个所述太阳齿轮(334)分别与两个行星减速器(6)传动连接，所述行星减速器(6)的输出端与传动轴(34)驱动连接，通过所述传动机构(3)驱动行星减速器(6)工作，通过多级减速后带动传动轴(34)转动并提高其扭矩和行程。
8.根据权利要求2所述的一种电动夹爪，其特征在于：所述齿轮组件(33)包括多个惰轮(335)、多个转杆(336)和两个太阳齿轮(334)，多个所述转杆(336)均转动连接于安装块(4)的侧壁，多个所述惰轮(335)分别固定连接于各个转杆(336)上，相邻所述惰轮(335)之间啮合传动，且多个所述惰轮(335)分别与太阳齿轮(334)和主动齿轮(32)相啮合，两个所述太阳齿轮(334)分别与两侧传动轴(34)相连接。
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|---|---|---|---|
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-
2023
- 2023-01-12 CN CN202310065474.3A patent/CN116277096A/zh active Pending
Cited By (3)
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| CN117565098B (zh) * | 2023-12-01 | 2024-05-10 | 睿尔曼智能科技（北京）有限公司 | 一种电动夹爪和机械臂 |
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