CN116460874A - 一种多功能机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多功能机械手，属于机械手结构领域；一种多功能机械手，包括机械臂，机械臂上端设置有能够滑动的滑块，滑块的下方设置有能够升降的固定架，固定架上设置有能够翻转的翻转板，翻转板的上下两端能分别设置有吸附机构和夹取机构；所述吸附机构包括与翻转板固定连接的安装板，安装板上设置与多个能产生吸力吸嘴；所述夹取机构包括固定在翻转板下端的连接架，连接架下端固定有支撑板，支撑板上设置有两个能够同步反向运动的移动块，移动块上设置有夹持组件；从而能更切换用来抓取物料的结构，既能够实现对薄片状物料进行吸取，也能够对一般结构物料进行夹取，提高了机械手的通用性。

Description

一种多功能机械手

技术领域

本发明属于机械手结构领域，具体涉及一种多功能机械手。

背景技术

机械手在工业生产中应用广泛，能够实现对产品的上料和卸料移载，代替了人工搬运，大大节省了人力，并提高生产效率；一般情况下，机械手的抓取部采用夹板结构，来对产品物料进行夹持，而实现搬运移载；但是，在应对薄片状的产品时，夹板机构时无法进行夹持固定的，使得现有技术中的机械手通用性不足；为此提出一种多功能机械手。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种多功能机械手，解决了现有技术中的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种多功能机械手，包括机械臂，机械臂上端设置有能够滑动的滑块，滑块的下方设置有能够升降的固定架，固定架上设置有能够翻转的翻转板，翻转板的上下两端能分别设置有吸附机构和夹取机构；

所述吸附机构包括与翻转板固定连接的安装板，安装板上设置与多个能产生吸力吸嘴；

所述夹取机构包括固定在翻转板下端的连接架，连接架下端固定有支撑板，支撑板上设置有两个能够同步反向运动的移动块，移动块上设置有夹持组件。

进一步地，所述夹持组件包括与移动块转动连接的转动杆，转动杆的下端固定有连接杆，连接杆的两端分别固定有V型夹块和夹板，在移动块的的上端设置有电机来驱动转动杆转动，来对V型夹块和夹板进行切换。

进一步地，所述支撑板上设置有卡销机构，移动块的一侧设置有销孔，卡销机构包括固定在支撑板上端的第三固定板，第三固定板上滑动连接有插杆，插杆的一端设置有圆盘，圆盘背对插杆的一侧设置有插销，插杆上套设有第一弹簧，第一弹簧的两端分别与第三固定板以及圆盘固定连接，当两个移动块均处于最远端点时，在第一弹簧的弹力作用下，插销能够插入销孔中。

进一步地，所述插杆背对圆盘的一端固定有固定杆，固定杆的下端固定有挡杆；转动杆上固定有顶杆，顶杆与连接杆相互垂直，顶杆随着转动杆转动过程中，能够与挡杆接触，并带动顶杆插销朝着离开销孔的方向滑动；并且，当顶杆旋转至与挡杆垂直时，挡杆处于距离移动块的最远端点，此时，插销刚好离开销孔，且此时两个夹板或两个夹块恰好正对。

进一步地，所述挡杆的长度方向与移动块的移动方向平行，并在移动块移动过程中，顶杆能够始终将挡杆顶住。

进一步地，所述滑块的下端安装有阻挡机构，阻挡机构包括固定在滑块下端的安装架，安装架上滑动连接有阻挡杆，阻挡杆上设置有第四固定板，阻挡杆上套设有第二弹簧，第二弹簧的两端分别与第四固定板以及安装架固定连接，当固定架处于最高点位置时，在第二弹簧的弹力作用下，阻挡杆能够延伸至固定架的下端，并阻止固定架下降。

进一步地，所述第四固定板的一侧固定有连接板，转动杆的固定有凸轮，凸轮上设置有两个凸起，两个凸起呈周向均匀分布，当转轴带动凸轮转动时，凸起的能够与连接板接触，并带动阻挡杆朝着远离固定架的方向滑动；并且，当吸取机构或者夹取机构翻转到竖直状态时，凸起正好处于水平位置，此时，连接板运动至距离固定架的最远端点，并使得阻挡杆刚好离开固定架的下端。

进一步地，所述连接板呈L型，并且，在固定架下降过程中，凸起能够一直与连接板接触。

进一步地，两个所述移动块上分别固定有一个齿条，支撑板上固定有电机，电机的驱动轴上固定有齿轮，齿轮位于两个齿条之间并同时与两个齿条啮合。

一种机器人，包括上述的机械手。

本发明的有益效果：

1、通过在机械臂上设置能够滑动的滑块，在滑块下端设置能够升降的抓取单元，并在抓取单元中设置能够翻转的翻转板，在翻转板的上下的两端分别设置吸取机构和夹取机构，从而能更切换用来抓取物料的结构，既能够实现对薄片状物料进行吸取，也能够对一般结构物料进行夹取，提高了机械手的通用性。

2、通过在夹取机构中设置两个能够相互靠近的移动块，在每个移动块63上设置一个夹持组件，夹持组件中设置能通过转动完成切换的V型夹块和夹板，来增大夹持组件的通用性以及夹持过程的稳定性。

3、通过在夹取机构上设置两个卡销机构，来对夹取机构的夹取时机进行控制，使得只有在两个夹板或两个夹块恰好正对时，移动块才能移动，从而保证物料夹持的稳定性。

4、通过在滑块的下端设置阻挡机构，并将阻挡机构与翻转板的翻转动作相联系，来实现对抓取单元下降抓取的时机进行控制，使得只有在吸取机构或者夹取机构竖直朝下时，抓取单元才能下降，通过机械机构的方式来进行防错，而不仅仅依赖于电机对翻转板翻转角度的控制，进一步确保物料抓取的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的机械臂单元结构示意图；

图3是本发明的抓取单元结构示意图；

图4是本发明的吸取机构结构示意图；

图5是本发明的夹取机构结构示意图；

图6是本发明的夹持组件结构示意图；

图7是本发明的移动板结构示意图；

图8是本发明的卡销机构结构示意图；

图9是本发明的阻挡机构结构示意图；

图10是本发明的凸轮结构示意图。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-2所示，一种多功能机械手，包括机械臂单元1、气缸2和抓取单元，在气缸2的带动下，抓取单元能下降并对产品进行抓取，在机械臂单元1的带动下，能够实现对产品物料的移载；

机械臂单元1包括底板12，底板12固定在车间地面上，在一些实施例中，可以通过膨胀螺栓固定在车间地面上，来方便完成指定工序的物料搬运和移载；底板12上端设置有能够转动的转动盘11，在一些实施例中，可以通过在地板12上设置点击来直接驱动转盘11进行转动；转盘11上端固定有机械臂13，机械臂13呈L型，机械臂13上端设置有能够滑动的滑块16，滑块16的下端固定有气缸2，气缸2能够驱动抓取单元升降，来实现对物料的抓取，并配合上滑块16的移动和转盘11的转动，来实现对物料的搬运和移载；

在本实施例中，滑块16与机械臂13滑动连接，机械臂13的上端设置有两个第一固定板14，两个第一固定板14之间转动连接有丝杆15，丝杆15沿着滑块16的滑动方向贯穿滑块16并与滑块16螺纹连接，通过在其中一个个u顶板14上设置电机来驱动丝杆15转动，能够实现对滑块16水平滑动的驱动；

当然，驱动滑块16水平滑动的方式包括却不限于本实施例中的丝杆结构，在一些实施例中，还可以通过设置液压缸、气缸等直线驱动部件来驱动滑块16的水平移动；

此外，控制抓取单元升降的方式包括却不限于本实施例中的气缸2，在一些实施例中，还可以通过液压缸、伸缩杆等直线驱动部件来驱动抓取单元的升降。

如图3所示，抓取单元包括固定在气缸42驱动轴末端的固定架3，固定架3上设置有翻转板4，翻转板4的两端分别设置有一个转轴41，两个转轴41互为同轴，且与固定架3转动连接，通过在固定架3的一侧设置电机来驱动转轴41转动，能够实现翻转板4的翻转；

翻转板4的上下两端分别设置有吸取机构5和夹取机构6，吸取机构5能够对薄片状物料进行吸取，夹取机构6能够对产品进行夹取；通过控制翻转板4翻转，能够分别实现吸取机构5和夹取机构6的竖直朝下，从而切换用来抓取物料的结构，既能够实现对薄片状物料进行吸取，也能够对一般结构物料进行夹取，提高了机械手的通用性；

如图4所示，吸取机构5包括安装板51，安装板51上设置有第二固定板52，第二固定板52与翻转板4固定连接，安装板51上设置有多个吸嘴53，安装板51比对吸嘴53的一侧设置有吸气管路54，吸气管路54与多个吸嘴53连通，吸气管路54与气泵连接，并使得吸嘴53产生吸力，从而来将薄片状的物料吸取。

如图5所示，夹取机构5包括支撑板62，支撑板62上设置有连接架61，连接架61与翻转板4固定连接；支撑板62上滑动连接有两个移动块63，两个移动块63上分别设置有一个夹持组件67，两个移动块63能够同步反向运动，使得两个夹持组件67同步反向运动，从而能够将物料进行夹持固定；

在本实施例中，两个移动块63上分别固定有一个齿条64，支撑板62上固定有电机65，电机65的驱动轴上固定有齿轮66，齿轮66位于两个齿条64之间并同时与两个齿条64啮合，通过控制电机65运转，能够实现两个移动块63同步反向滑动，从而能够使得两个夹持组件67相互靠近并将物料夹紧；

当然驱动两个移动块63同步反向靠近的方式包括却不限于本实施例中的齿轮齿条结构，在一些实施例中，还可以通过设置两个气缸来分别驱动两个移动块63移动，且保证两个移动块63同步反向运动，也能使得两个夹持组件67相互靠近并将物料夹紧。

如图6所示，夹持组件67包括与移动块63转动连接的转动杆671，转动杆671的下端固定有连接杆674，连接杆674的两端分别固定有V型夹块673和夹板672，V型夹块673和夹板672分别位于转动杆671的对立两侧，并在移动块63的的上端设置有电机来驱动转动杆671转动，从而能够实现对V型夹块673以及夹板672的切换，在对方形物料进行夹持时，可以切换夹板672来对物料进行夹持，而在对圆形物料进行夹持时，切换V型夹块673来进行夹持，从而增大夹持组件的适用性以及夹持过程的稳定性。

但是，由于V型夹块673和夹板672的切换依赖于转动杆671的转动控制，使得若夹持组件67使用时，两个夹板672没有正对或者两个V型夹块673没有正对，从而导致物料的夹持不够稳定；为了解决该问题，在本实施例中，在支撑板62上设置两个卡销机构7，来分别对两个移动块63的移动时机进行控制，避免在两个夹板672或两个夹块673没有正对时，两个移动块63相互靠近来对物料进行夹取，从而导致夹取不稳定；卡销机构7能够有效的起到机械防错的目的，而不仅仅依赖于电机对转动杆671的转角控制，提高了夹持的稳定性；

如图7所示，移动块63的一侧设置有销孔631，当两个移动块63均处于最远端点时，两个卡销机构7能够分别作用于两个移动块63上的销孔631，从而限制移动块63的滑动；

如图8所示，卡销机构7包括固定在支撑板62上端的第三固定板71，第三固定板71上设置有插杆72，插杆72贯穿第三固定板71并与第三固定板71滑动连接，插杆72的一端设置有圆盘73，圆盘73背对插杆72的一侧设置有插销77，插杆72上套设有第一弹簧74，第一弹簧74的两端分别与第三固定板71以及圆盘73固定连接，当两个移动块63均处于最远端点时，在第一弹簧74的弹力作用下，两个插销77能够分别插入两个移动块63的销孔631中，从而限制移动块63的移动，来阻止夹取动作；

插杆72背对圆盘73的一端固定有固定杆75，固定杆75的下端固定有挡杆76；如图6所示，转动杆671上固定有顶杆675，顶杆675与连接杆674相互垂直，顶杆675随着转动杆671转动过程中，能够与挡杆76接触，并带动顶杆插销77朝着离开销孔631的方向滑动；并且，当顶杆675旋转至与挡杆76垂直时，挡杆76处于距离移动块63的最远端点，此时，插销77刚好离开销孔631，且此时两个夹板672或两个夹块673恰好正对；而当顶杆675不与挡杆76垂直时，插销77就无法离开销孔631；从而实现对移动块63移动时机的控制，使得只有在两个夹板672或两个夹块673恰好正对时，移动块63才能移动，从而保证物料夹持的稳定性；

此外，挡杆76的长度方向与移动块63的移动方向平行，并在移动块63移动过程中，顶杆675能够始终将挡杆76顶住，使得插销77不会与移动块63接触，也不会阻挡移动块63的来回移动；而若是在移动块63移动过程中，挡杆76与顶杆675发生脱离，挡杆76就会朝着支撑板62靠近，从而在移动块63回撤时，顶杆675就会与挡杆76发生碰撞干涉。

由于抓取单元中的吸取机构5和夹取机构6的切换时通过控制翻转板4翻转来实现的，因此，在进行取料抓取时，需要确保吸取机构5或者夹取机构6竖直朝下，来避免吸取机构5或者夹取机构6翻转不到位而倾斜，进而导致物料抓取不稳定；为了解决该技术问题，在本实施例中，通过在设置阻挡机构8，并将阻挡机构8与翻转板4的翻转动作相联系，来实现对抓取单元下降抓取的时机进行控制，使得只有在吸取机构5或者夹取机构6竖直朝下时，抓取单元才能下降，以保证夹持的稳定性，通过机械机构的方式来进行防错，而不仅仅依赖于电机对翻转板4翻转角度的控制，进一步确保物料抓取的稳定性；

如图9所示，阻挡机构8包括固定在滑块16下端的安装架81，安装架81上设置有阻挡杆82，阻挡杆82贯穿安装架81并与安装板81滑动连接，阻挡杆82上设置有第四固定板83，阻挡杆82上套设有第二弹簧84，第二弹簧84的两端分别与第四固定板83以及安装架81固定连接，当固定架3处于最高点位置时(气缸2运行时，固定架3的初始位置)，在第二弹簧84的弹力作用下，阻挡杆82能够延伸至固定架3的下端，并阻止固定架3的下降，从而阻止抓取单元的下降抓取动作；

第四固定板83的一侧固定有连接板9，转动杆41的固定有凸轮10，如图10所示，凸轮10上设置有两个凸起101，两个凸起101呈周向均匀分布，当转轴41带动凸轮10转动时，凸起101的能够与连接板9接触，并带动阻挡杆82朝着原理固定架3的方向滑动；并且，当吸取机构5或者夹取机构6翻转到竖直状态时，凸起101正好处于水平位置，此时，连接板9运动至距离固定架3的最远端点，且此时阻挡杆82刚好离开固定架3的下端，抓取单元方能够在气缸2的带动下下降并对物料进行抓取；而当吸取机构5或者夹取机构6未能翻转至竖直状态时(凸轮10上的两个凸起未能处于水平状态)，阻挡杆82均无法离开固定架3的下端，从而实现了对抓取时机进行控制，使得只有在取机构5或者夹取机构6处于竖直状态时，固定架3才能升降，使得抓取单元完成对物料的抓取；

在本实施例中，连接板9呈L型，并且，在固定架下降过程中，凸轮10上的凸起101能够一直与连接板9接触；因为，若是连接板9在竖直方向上的长度不足，使得固定架3在下降过程中，凸轮10连接板脱离，就会导致阻挡杆82移动至固定架3的上端，并会阻止固定架3的回撤，从而影响物料的转运移载。

工作原理：

通过在机械臂13上设置能够滑动的滑块16，在滑块16下端设置能够升降的抓取单元，来对物料进行抓取并移栽；并通过在抓取单元中设置能够翻转的翻转板4，在翻转板4的上下的两端分别设置吸取机构5和夹取机构6，从而能更切换用来抓取物料的结构，既能够实现对薄片状物料进行吸取，也能够对一般结构物料进行夹取，提高了机械手的通用性。通过在夹取机构6中设置两个能够相互靠近的移动块63，在每个移动块63上设置一个夹持组件67，夹持组件67中设置能通过转动完成切换的V型夹块673和夹板672，在对方形物料进行夹持时，可以切换夹板672来对物料进行夹持，而在对圆形物料进行夹持时，切换V型夹块673来进行夹持，从而增大夹持组件67的通用性以及夹持过程的稳定性。通过在夹取机构6上设置两个卡销机构7，来对夹取机构6的夹取时机进行控制，使得只有在两个夹板672或两个夹块673恰好正对时，移动块63才能移动，从而保证物料夹持的稳定性。通过在滑块16的下端设置阻挡机构8，并将阻挡机构8与翻转板4的翻转动作相联系，来实现对抓取单元下降抓取的时机进行控制，使得只有在吸取机构5或者夹取机构6竖直朝下时，抓取单元才能下降，通过机械机构的方式来进行防错，而不仅仅依赖于电机对翻转板4翻转角度的控制，进一步确保物料抓取的稳定性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上显示和描述了本发明的基本原理、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。

Claims (10)

1.一种多功能机械手，包括机械臂(13)，其特征在于，机械臂(13)上端设置有能够滑动的滑块(16)，滑块(16)的下方设置有能够升降的固定架(3)，固定架(3)上设置有能够翻转的翻转板(4)，翻转板(4)的上下两端能分别设置有吸附机构(5)和夹取机构(6)；

所述吸附机构(5)包括与翻转板(4)固定连接的安装板(51)，安装板(51)上设置与多个能产生吸力吸嘴(53)；

所述夹取机构(6)包括固定在翻转板(4)下端的连接架(61)，连接架(61)下端固定有支撑板(62)，支撑板(62)上设置有两个能够同步反向运动的移动块(63)，移动块(63)上设置有夹持组件(67)。

2.根据权利要求1所述的一种多功能机械手，其特征在于，所述夹持组件(67)包括与移动块(63)转动连接的转动杆(671)，转动杆(671)的下端固定有连接杆(674)，连接杆(674)的两端分别固定有V型夹块(673)和夹板(672)，在移动块(63)的的上端设置有电机来驱动转动杆(671)转动，来对V型夹块(673)和夹板(672)进行切换。

3.根据权利要求2所述的一种多功能机械手，其特征在于，所述支撑板(62)上设置有卡销机构(7)，移动块(63)的一侧设置有销孔(631)，卡销机构(7)包括固定在支撑板(62)上端的第三固定板(71)，第三固定板(71)上滑动连接有插杆(72)，插杆(72)的一端设置有圆盘(73)，圆盘(73)背对插杆(72)的一侧设置有插销(77)，插杆(72)上套设有第一弹簧(74)，第一弹簧(74)的两端分别与第三固定板(71)以及圆盘(73)固定连接，当两个移动块(63)均处于最远端点时，在第一弹簧(74)的弹力作用下，插销(77)能够插入销孔(631)中。

4.根据权利要求3所述的一种多功能机械手，其特征在于，所述插杆(72)背对圆盘(73)的一端固定有固定杆(75)，固定杆(75)的下端固定有挡杆(76)；转动杆(671)上固定有顶杆(675)，顶杆(675)与连接杆(674)相互垂直，顶杆(675)随着转动杆(671)转动过程中，能够与挡杆(76)接触，并带动顶杆插销(77)朝着离开销孔(631)的方向滑动；并且，当顶杆(675)旋转至与挡杆(76)垂直时，挡杆(76)处于距离移动块(63)的最远端点，此时，插销(77)刚好离开销孔(631)，且此时两个夹板(672)或两个夹块(673)恰好正对。

5.根据权利要求4所述的一种多功能机械手，其特征在于，所述挡杆(76)的长度方向与移动块(63)的移动方向平行，并在移动块(63)移动过程中，顶杆(675)能够始终将挡杆(76)顶住。

6.根据权利要求1所述的一种多功能机械手，其特征在于，所述滑块(16)的下端安装有阻挡机构(8)，阻挡机构(8)包括固定在滑块(16)下端的安装架(81)，安装架(81)上滑动连接有阻挡杆(82)，阻挡杆(82)上设置有第四固定板(83)，阻挡杆(82)上套设有第二弹簧(84)，第二弹簧(84)的两端分别与第四固定板(83)以及安装架(81)固定连接，当固定架(3)处于最高点位置时，在第二弹簧(84)的弹力作用下，阻挡杆(82)能够延伸至固定架(3)的下端，并阻止固定架(3)下降。

7.根据权利要求6所述的一种多功能机械手，其特征在于，所述第四固定板(83)的一侧固定有连接板(9)，转动杆(41)的固定有凸轮(10)，凸轮(10)上设置有两个凸起(101)，两个凸起(101)呈周向均匀分布，当转轴(41)带动凸轮(10)转动时，凸起(101)的能够与连接板(9)接触，并带动阻挡杆(82)朝着远离固定架(3)的方向滑动；并且，当吸取机构(5)或者夹取机构(6)翻转到竖直状态时，凸起(101)正好处于水平位置，此时，连接板(9)运动至距离固定架(3)的最远端点，并使得阻挡杆(82)刚好离开固定架(3)的下端。

8.根据权利要求7所述的一种多功能机械手，其特征在于，所述连接板(9)呈L型，并且，在固定架(3)下降过程中，凸起(101)能够一直与连接板(9)接触。

9.根据权利要求1所述的一种多功能机械手，其特征在于，两个所述移动块(63)上分别固定有一个齿条(64)，支撑板(62)上固定有电机(65)，电机(65)的驱动轴上固定有齿轮(66)，齿轮(66)位于两个齿条(64)之间并同时与两个齿条(64)啮合。

10.一种机器人，包括权利要求1-9任一项所述的机械手。