CN116477546B - 一种单电机控制的旋转夹爪及旋盖方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单电机控制的旋转夹爪及旋盖方法，包括壳体、夹持组件、驱动机构及转动安装的手掌，所述夹持组件的底部位于手掌内，所述驱动机构驱动夹持组件进行夹持动作和放开动作；所述驱动机构包括电机组件及旋转机构，所述夹持组件的底部与旋转机构相连，所述电机组件驱动旋转机构朝向第一方向旋转或朝向第二方向旋转时，均可带动所述夹持组件进行夹持动作和放开动作，且第一方向与第二方向的旋转方向相反；所述壳体内还设有摩擦件，当所述驱动机构的输出扭力小于预设值时，所述摩擦件限制所述手掌转动；当所述驱动机构的输出扭力大于预设值时，所述驱动机构带动所述夹持组件及手掌同时转动。本发明简化了结构，降低了成本。

Description

一种单电机控制的旋转夹爪及旋盖方法

技术领域

本发明涉及一种电动夹爪，尤其涉及一种单电机控制的旋转夹爪及旋盖方法。

背景技术

具有盖子的管件，例如采样管、样本管、物料管等，会在管体上面螺接盖子，通过盖子将管体进行密封。利用机械臂或者夹爪对管体进行转移、开紧盖是一个较为常见的动作。

而现有技术中，机械臂或者夹爪在进行开紧盖、转移的时候，存在以下不足：

1、需要通过至少两个驱动机构驱动夹爪实现对管体开盖、旋转、转移以及紧盖等工作，其整体成本较高、尺寸大，不利于小尺寸设计；

2、在开盖起始阶段和紧盖结束阶段，需要较大的旋转力矩，同时需要增大夹爪对盖体的挤压力以提高摩擦力，而其它时间需要小夹持力，过大的夹持力会导致盖体变形，此方式需要时刻调整夹爪的夹持力大小，现有夹爪调试复杂，容易出错，夹持过程中经常出现盖体的变形；

3、夹爪打开盖体、旋紧盖体和转移盖体时，与盖体的作用力的方向并不相同，故通常采用两种不同的夹爪分别实现盖体的开合和转移，导致现场调试复杂。

发明内容

本发明目的是提供一种单电机控制的旋转夹爪及旋盖方法，通过使用该结构及方法，利用单电机即可实现旋转与夹持，并且保证物料在夹持及旋转过程中不出现打滑、掉落，能够有效的保证对物料的夹持稳定性。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种单电机控制的旋转夹爪，包括壳体、安装于壳体顶部的夹持组件及安装于壳体内的驱动机构，所述壳体顶部转动安装有一手掌，所述夹持组件的底部位于所述手掌内，所述驱动机构驱动所述夹持组件进行夹持动作和放开动作；

所述驱动机构包括电机组件及旋转机构，所述电机组件驱动所述旋转机构旋转；

所述夹持组件的底部与所述旋转机构相连，所述电机组件驱动所述旋转机构朝向第一方向旋转或朝向第二方向旋转时，均可带动所述夹持组件进行夹持动作和放开动作，且所述第一方向与第二方向的旋转方向相反；

所述壳体内还设有摩擦件，当所述驱动机构的输出扭力小于预设值时，所述摩擦件限制所述手掌转动；

当所述驱动机构的输出扭力大于预设值时，所述驱动机构带动所述夹持组件及手掌同时转动。

上述技术方案中，所述夹持组件的张开动作完成后，所述电机组件驱动所述旋转机构朝向第一方向旋转或朝向第二方向旋转时，均可带动所述夹持组件进行夹持动作。

上述技术方案中，所述手掌顶部设有至少一条滑槽，所述夹持组件包括两个手指，每个所述手指的底部分别经一滑块与所述滑槽滑动相连，所述旋转机构的顶部与所述滑块底部相连；

所述旋转机构包括转盘及两个连接组件，所述转盘的中部与所述电机组件输出轴相连，两个所述连接组件的底部分别与所述转盘外缘处的相对两侧转动相连，每一所述连接组件的顶部分别与一块所述滑块底部固定相连；

所述转盘朝向第一方向旋转或朝向第二方向旋转时，同时带动两个所述连接组件转动，并经两个所述连接组件带动两个所述手指相互靠近或相互远离，进行夹持动作或放开动作。

上述技术方案中，所述连接组件包括第一连接件、第二连接件及第三连接件，所述第一连接件的内端经所述第二连接件与所述转盘的顶面外缘处转动连接，所述第三连接件的一端与所述第一连接件的外端顶部转动连接，相对的另一端与所述滑块的底部固定连接。

上述技术方案中，所述手掌顶部设有至少一条滑槽，所述夹持组件包括两个手指，每个所述手指的底部分别经一滑块与所述滑槽滑动相连，所述旋转机构的顶部与所述滑块底部相连；

所述旋转机构包括转盘及两个传动连接件，所述转盘中部与所述电机组件的输出轴相连，所述转盘上对称设有两条弧形导向槽，所述弧形导向槽的中部远离所述转盘的轴线设置，所述弧形导向槽的两端靠近所述转盘的轴线设置；

每个所述传动连接件的顶部与对应所述滑块底部固定连接，每个所述传动连接件的底部滑动设置于一条所述弧形导向槽内。

上述技术方案中，所述夹持组件包括两组手指，所述旋转机构包括齿轮，所述齿轮的中部与所述电机组件的输出轴相连；

每组所述手指对应安装于一齿条上，两个所述齿条相对设置，两个所述齿条分别设置于所述齿轮的两侧，且所述齿轮与两个所述齿条啮合；

所述手掌内设有两条滑槽，每组所述手指分别经一齿条滑动设置于一条所述滑槽内；

所述齿轮朝向第一方向旋转或朝向第二方向旋转时，同时带动两个所述齿条相对移动，并带动两组所述手指相互靠近或相互远离。

上述技术方案中，每组所述手指包括内端手指及外端手指，所述内端手指及外端手指分别安装于对应所述齿条的两端，所述齿轮中心至两侧所述内端手指之间的间距相等，所述齿轮中心至两侧所述外端手指的间距相等；

两个所述齿条上的两个内端手指构成内端夹持组件，两个所述齿条上的两个外端手指构成外端夹持组件，所述内端夹持组件及外端夹持组件组成所述夹持组件；

所述齿轮朝向第一方向旋转时，两个所述内端手指相互靠近；

所述齿轮朝向第二方向旋转时，两个所述外端手指相互靠近。

上述技术方案中，所述夹持组件包括至少两个手指，所述旋转机构包括一转盘及至少两个转动齿轮，所述转盘中部与所述电机组件输出轴相连；

多个所述转动齿轮环形均布于所述转盘的外部，所述转动齿轮与所述手掌转动相连，所述转动齿轮与所述转盘啮合；

每个所述手指的底部与一个所述转动齿轮相连，且所述手指与对应所述转动齿轮偏心设置，多个所述手指之间构成的环状结构的夹持组件与所述转盘共轴设置；

所述转盘朝向第一方向旋转或朝向第二方向旋转时，同时带动多个所述转动齿轮跟转，并带动多个所述手指相互靠近所述转盘的轴线或同时远离所述转盘的轴线，使所述夹持组件进行夹持动作或放开动作。

本发明还提供了一种单电机控制的旋转夹爪的旋盖方法，应用上述的单电机控制的旋转夹爪，其步骤包括：

a、开盖步骤，包括：

①开盖夹持：电机组件驱动旋转机构朝向第一方向旋转，旋转机构带动夹持组件进行夹持动作，直至夹紧盖体，此时摩擦件限制手掌转动，手掌在摩擦件的限制作用下与壳体相对静止；

②旋转开盖：摩擦件取消对手掌的转动限位，电机组件可带动手掌和夹持组件同时朝向第一方向旋转，实现盖体与瓶身的分离；

或者电机组件增大扭力带动旋转机构继续朝向第一方向旋转，由于夹持组件对盖体处在夹持状态，扭力通过夹持组件传递至手掌，夹持组件给予手掌的扭力克服摩擦件给予手掌的转动限位力，使手掌及夹持组件跟随电机组件输出轴转动，并同时带动盖体旋转，使盖体与瓶身分离，实现开盖；

b、紧盖步骤，包括：

③紧盖夹持：电机组件驱动旋转机构朝向第二方向转动，旋转机构带动夹持组件进行夹持动作，直至夹紧盖体，此时摩擦件限制手掌转动，手掌在摩擦件的限制作用下与壳体相对静止；

④旋转紧盖：摩擦件取消对手掌的转动限位，电机组件可带动手掌和夹持组件同时朝向第二方向旋转，使盖体和瓶身连接，完成紧盖动作；

或电机组件持续增大扭力带动旋转机构朝向第二方向旋转，由于夹持组件对盖体处在夹持状态，扭力通过夹持组件传递至手掌，夹持组件给予手掌的扭力克服了摩擦件给予手掌的转动限位力，使手掌及夹持组件同时跟随电机组件输出轴转动，并同时带动盖体朝向第二方向旋转，使盖体与瓶身连接，完成紧盖动作；

所述第一方向与所述第二方向的旋转方向相反。

上述技术方案中，在所述开盖步骤或紧盖步骤之后还包括张开步骤；

所述张开步骤包括：

电机组件继续维持小扭力带动旋转机构朝向第一方向或第二方向转动，并驱动夹持组件进行放开动作直至放开盖体，完成张开步骤。

上述技术方案中，在开盖完成之后，还具有移盖动作，通过机械臂或传动装置移动旋转夹爪，将盖体转移，转移完成之后，再进行张开步骤和紧盖夹持步骤。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1．本发明中通过一个电机组件驱动夹持组件张开、闭合来实现物料的夹持，同时还能够带动夹持组件转动，利用一个电机即可实现旋转与夹持，并且夹持动作还能够单独进行，与以往需要多组电机组件的结构相比，结构更加简单，成本更加低廉，尺寸也能够更小，提高适用范围；

2．本发明中采用旋转机构和夹持组件连接，利用旋转机构转动方式来带动夹持组件对物料的夹持功能，在夹持转移物料的时候，可以提供较小的夹持力，不会损坏物料，而在开盖起始阶段和紧盖结束阶段，随着旋转扭矩的增加，同步自动提高夹持力，防止开盖和紧盖时打滑；

3．本发明中通过夹持组件能够实现旋转开盖、转移、紧盖的任意动作，不需要更换组件，现场调试简单；

4．本发明中摩擦件起到限制夹持组件先夹紧后夹持的目的，无需通过额外的扭力检测或者扭力限制装置来控制电机组件的转动，能够降低成本；

5．本发明中通过调整摩擦件与手掌之间的摩擦力，就可以调整对物料的夹持力，夹持力的校准及调节更加方便；

6．本发明中在开盖、紧盖过程中夹持组件与物料之间不会打滑，能够有效保证开盖、紧盖的稳定性。

附图说明

图1是本发明实施例一中旋转夹爪的立体结构示意图；

图2是本发明实施例一中旋转夹爪的结构示意图；

图3是图2的左视图；

图4是图2中A-A的剖视结构示意图；

图5是图3中B-B的剖视结构示意图；

图6是本发明实施例一中电机组件、旋转机构及夹持组件连接状态下的结构示意图（两个手指相互靠近状态下）；

图7是本发明实施例一中电机组件、旋转机构及夹持组件连接状态下的结构示意图（两个手指相互远离状态下）；

图8是本发明实施例一中转盘与连接组件的立体结构示意图；

图9是本发明实施例一中转盘与连接组件的端面结构示意图；

图10是本发明实施例二中电机组件与旋转机构连接的立体结构示意图；

图11是本发明实施例二中旋转机构的端面结构示意图；

图12是本发明实施例三中旋转机构与夹持组件连接状态下的端面结构示意图；

图13是本发明实施例四中旋转机构与夹持组件连接状态下的端面结构示意图（采用两个手指，且两个手指相互远离状态下）；

图14是本发明实施例四中旋转机构与夹持组件连接状态下的端面结构示意图（采用三个手指，且三个手指相互远离状态下）；

图15是本发明实施例四中旋转机构与夹持组件连接状态下的端面结构示意图（采用三个手指，且三个手指相互靠近状态下）。

其中：1、壳体；2、夹持组件；21、手指；210、内端手指；211、外端手指；3、手掌；31、摩擦件；32、滑槽；33、滑块；34、转动件；4、电机组件；51、转盘；52、连接组件；53、传动连接件；54、弧形导向槽；55、齿轮；56、齿条；501、转动齿轮；502、安装槽；503、安装块；520、第一连接件；521、第二连接件；522、第三连接件；531、顶部；532、底部。

实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：参见图1～9所示，一种单电机控制的旋转夹爪，包括壳体1、安装于壳体1顶部的夹持组件2及安装于壳体1内的驱动机构，所述壳体1顶部转动安装有一手掌3，所述夹持组件2的底部位于所述手掌3内，所述驱动机构驱动所述夹持组件2进行夹持动作和放开动作；

所述驱动机构包括电机组件4及旋转机构，所述电机组件4驱动所述旋转机构旋转。

所述夹持组件2的底部与所述旋转机构相连，所述电机组件4驱动所述旋转机构朝向第一方向旋转或朝向第二方向旋转时，均可带动所述夹持组件2进行夹持动作和放开动作，其中，旋转机构在第一方向或第二方向的行程终点时，夹持组件均处在夹持状态，所述第一方向与第二方向互为顺逆方向。

所述壳体1内还设有摩擦件31，当所述驱动机构的输出扭力小于预设值时，所述摩擦件31限制所述手掌3转动。

当所述驱动机构的输出扭力大于预设值时，所述驱动机构带动手掌克服摩擦件31的摩擦力而转动，并使得夹持组件2及手掌3同时转动。

其中，所述夹持组件2的张开动作完成后，所述电机组件4驱动所述旋转机构朝向第一方向旋转或朝向第二方向旋转时，均可带动所述夹持组件2进行夹持动作。

在本实施例中，旋转夹爪在初始状态的时候默认为张开状态，或者其会自动复位到张开状态，张开状态会处在零点位置，这样电机组件不管带动旋转机构朝向第一方向旋转还是朝向第二方向旋转，即顺时针旋转或逆时针旋转，均可以带动夹持组件进行夹持动作，对物料进行夹持、夹紧。其中，在对常规的螺纹连接盖体和瓶身进行开盖、紧盖（合盖）方式中，取决于盖体所需要的螺旋方向，来选择旋转机构是朝向第一方向旋转还是朝向第二方向旋转，因此，在夹持组件处在张开状态下的时候，电机组件驱动旋转机构朝向第一方向旋转或者第二方向旋转的时候，夹持组件会进行夹持动作，电机组件的扭力暂时还不会通过夹持组件传递到手掌，手掌不会转动，当夹持组件完成夹持动作（对物体夹持，或者夹持行程到位，无法继续夹持时），驱动机构的扭力会通过夹持组件传递到手掌上，直至扭力达到预设值时，夹持组件和手掌就能够跟随电机组件的输出轴一起转动。

本发明中，手掌3底部经一转动件34和壳体转动连接，转动件和手掌固定连接，摩擦件则设置在壳体内，摩擦件通过限制转动件的转动，来限制手掌的转动。在本发明中，摩擦件可以为摩擦片，也可以为制动器，如果采用摩擦片，那么摩擦片直接和转动件的外表面或者底面接触，通过调试摩擦片与转动件之间的挤压力，可以同步调节摩擦片与转动件之间的静摩擦力，从而起到调节、控制夹持力大小的作用。

如果摩擦件为制动器，制动器处在转动件的外部或者底部，那么制动器具有限位状态和放松状态，限位状态下，制动器夹住转动件，限制其转动。放松状态，制动器和转动件之间具有间距，不给予转动件摩擦力。在本实施例中，摩擦件设置在转动件的底部，对转动件底部进行转动限位。

因此，在本发明中，摩擦件采用摩擦片的时候，当驱动机构的输出扭力小于预设值时，该预设值为摩擦片给予转动件的摩擦力，驱动机构会驱动旋转机构旋转，此时会驱动夹持组件相对于手掌进行夹持动作和放开动作。当驱动机构的输出扭力大于预设值时，一般情况下是夹持组件对物料夹持完成之后（在物料还未被夹持的时候，即使增大输出扭力，也会驱动夹持组件进行夹持动作或放开动作，只有当夹持组件的夹持行程到位，或者对物料进行夹持，使得夹持组件无法继续进行夹持动作的时候），驱动机构继续给予夹持组件输出扭力（同一转动方向下），由于物料被夹持（或者夹持组件的夹持行程到位，无法继续进行夹持动作），这样夹持组件会将持续增大的扭力传递给手掌，直至突破了摩擦片和转动件之间的静摩擦力，此时驱动机构会带动夹持组件和手掌同时转动。

当摩擦件采用制动器的时候，优选驱动机构的最大输出扭力会小于制动器限位状态下给予转动件的摩擦力，因此，需要对物料夹持或者放开的时候，制动器主动夹住转动件，使得手掌无法转动，此时驱动机构只能够驱动夹持组件进行夹持动作和放开动作。当需要带动物料转动的时候，夹持组件将物料夹持之后，并且驱动机构给予的扭力大于预设值时（该预设值一般不超过物料可承受的最大夹持扭力，并且这个扭力对物料夹持时候，物料不会从夹持组件上面掉落，夹持组件也不会将物料夹坏），制动器松开对转动件的夹持，此时驱动机构就会带动夹持组件和手掌同时转动。在本发明中，单电机组件的设置，既能够实现物料的夹持，也能够实现物料的旋转。

同时，在本发明中，电机组件可以为一个电机，也可以为电机和减速机的组合，或者电机通过其它传输部件来驱动旋转机构旋转，在本实施例中，电机组件采用一个电机。其中，电机组件驱动旋转机构顺时针旋转和逆时针旋转，第一方向可以为顺时针方向，也可以为逆时针方向，第二方向和第一方向相反即可。

本发明还提供了一种单电机控制的旋转夹爪的旋盖方法，应用上述的单电机控制的旋转夹爪，其步骤包括开盖步骤和紧盖步骤，

在本实施例中，以旋转夹爪对常规螺纹连接的瓶子进行开盖、紧盖为例，瓶子包括瓶身和盖体，瓶身的端部具有和盖体螺纹连接的螺纹，以开盖需要逆时针转动、紧盖需要顺时针转动为例，那么第一方向的旋转方向为逆时针方向，第二方向的旋转方向为顺时针方向。如果说开盖需要顺时针转动开盖，则紧盖需要逆时针转动，此时第一方向的螺旋方向为顺时针方向，第二方向的旋转方向为逆时针方向。

当摩擦件采用制动器的时候，开盖步骤如下，

①开盖夹持：摩擦件主动限制手掌转动，电机组件以小扭力驱动旋转机构朝向第一方向旋转，旋转机构带动夹持组件进行夹持动作，直至夹紧盖体，手掌在摩擦件的限制作用下与壳体相对静止；

②旋转开盖：摩擦件主动取消对手掌的转动限位，电机组件可带动手掌和夹持组件同时朝向第一方向旋转，实现盖体与瓶身的分离。

当摩擦件采用摩擦片的时候，开盖步骤如下：

①开盖夹持：摩擦件会给予手掌一定的摩擦力（该摩擦力为预设摩擦力），限制手掌转动，电机组件以小扭力驱动旋转机构朝向第一方向旋转，旋转机构带动夹持组件进行夹持动作，直至夹紧盖体，手掌在摩擦件的限制作用下与壳体相对静止；

②旋转开盖：电机组件增大扭力带动旋转机构继续朝向第一方向旋转，由于夹持组件对盖体处在夹持状态，扭力通过夹持组件传递至手掌，夹持组件给予手掌的扭力克服摩擦件给予手掌的转动限位力，使手掌及夹持组件跟随电机组件输出轴转动，并同时带动盖体旋转，使盖体与瓶身分离，实现开盖。

当摩擦件采用制动器的时候，紧盖步骤如下：

③紧盖夹持：摩擦件主动限制手掌转动，电机组件驱动旋转机构朝向第二方向转动，旋转机构带动夹持组件进行夹持动作，直至夹紧盖体，此时摩擦件限制手掌转动，手掌在摩擦件的限制作用下与壳体相对静止；

④旋转紧盖：当电机组件的扭力到达预设值的时候，然后摩擦件主动取消对手掌的转动限位，电机组件可带动手掌和夹持组件同时朝向第二方向旋转，使盖体和瓶身连接，完成紧盖动作。

当摩擦件采用摩擦片的时候，紧盖步骤如下：

③紧盖夹持：电机组件驱动旋转机构朝向第二方向转动，旋转机构带动夹持组件进行夹持动作，直至夹紧盖体，此时摩擦件限制手掌转动，手掌在摩擦件的限制作用下与壳体相对静止；

④旋转紧盖：电机组件持续增大扭力带动旋转机构朝向第二方向旋转，由于夹持组件对盖体处在夹持状态，扭力通过夹持组件传递至手掌，夹持组件给予手掌的扭力克服了摩擦件给予手掌的转动限位力，使手掌及夹持组件同时跟随电机组件输出轴转动，并同时带动盖体朝向第二方向旋转，使盖体与瓶身连接，完成紧盖动作。

其中，所述第一方向与所述第二方向的旋转方向相反。

在本发明中，在夹持组件在夹持状态，并且手掌相对于壳体静止的时候，旋转机构是不转动的，当夹持组件在进行夹持动作、放开动作、同时和手掌一起转动的时候，旋转机构跟随电机组件的输出轴转动。

其中，在所述开盖步骤或紧盖步骤之后还包括张开步骤；

所述张开步骤包括：

电机组件继续维持小扭力带动旋转机构朝向第一方向或第二方向转动，并驱动夹持组件进行放开动作直至放开盖体，完成张开步骤。

其中，张开步骤的作用是：例如开盖之后，也就是将盖体和瓶身分离之后，盖体脱离这个瓶身，后续这个盖体不再需要重新和这个瓶身连接的时候，旋转机构朝向开盖方向的反向转动（例如开盖方向是朝向第一方向旋转，那么张开的时候旋转机构就朝向第二方向旋转），使得夹持组件进行放开动作，将盖体放开，然后旋转夹爪就可以和盖体脱离，后续对一下组盖体进行开盖步骤即可。例如是紧盖完成之后，夹持组件此时的状态是将盖体夹持的，为了让旋转夹爪能够对下一组盖体进行开盖或紧盖操作，也需要进行张开步骤（张开的时候，即松盖的时候，旋转机构的转动方向会和紧盖的转动方向相反），将这组盖体松开，以便于对后续盖体的旋盖操作。

上述动作为单独的开盖步骤和单独的紧盖步骤，以开盖朝向第一方向转动，紧盖朝向第二方向转动为例，如果在开盖步骤之后马上进行紧盖步骤，也就是在夹持组件带动盖体以第一方向旋转开盖之后，还需要夹持组件带动同一组盖体以第二方向旋转进行紧盖，因此，在步骤③之前还需要进行张开步骤，在张开步骤完成之后，再进行紧盖夹持动作。

当摩擦件采用制动器时，所述张开动作包括：摩擦件主动限制手掌转动，使所述手掌在摩擦件的限制作用下相对于壳体处在静止状态；

然后电机组件继续维持小扭力带动旋转机构朝向第二方向转动直至夹持组件进行放开动作并放开盖体，使盖体放在瓶身上，完成放开盖体动作。

当摩擦件采用摩擦片的时候，所述张开步骤包括：

电机组件带动旋转机构朝向第二方向旋转并逐渐降低扭力，直至扭力小于摩擦件给予手掌的转动限位力（摩擦力），此时摩擦件给予手掌的转动限位力大于电机组件给予夹持组件的扭力，手掌在摩擦件的限制作用下相对于壳体处于静止状态；

电机组件继续维持小扭力带动旋转机构朝向第二方向转动直至夹持组件进行放开动作并放开盖体，使盖体放在瓶身上，完成放开盖体动作（张开步骤）。

这样在盖体放开之后，然后再进行夹持动作，将盖体夹持，反向带动夹持组件转动，进而实现紧盖动作。

同理，在紧盖步骤之后进行张开步骤的时候，

当摩擦件采用制动器时，所述张开动作包括：摩擦件主动限制手掌转动，使所述手掌在摩擦件的限制作用下相对于壳体处在静止状态；

然后电机组件继续维持小扭力带动旋转机构朝向第一方向转动直至夹持组件进行放开动作并放开盖体，完成放开盖体动作。

当摩擦件采用摩擦片的时候，所述张开步骤包括：

电机组件带动旋转机构朝向第一方向旋转并逐渐降低扭力，直至扭力小于摩擦件给予手掌的转动限位力（摩擦力），此时摩擦件给予手掌的转动限位力大于电机组件给予夹持组件的扭力，手掌在摩擦件的限制作用下相对于壳体处于静止状态；

电机组件继续维持小扭力带动旋转机构朝向第一方向转动直至夹持组件进行放开动作并放开盖体，完成放开盖体动作（张开步骤）。

因此，在本发明中，所述电机组件4驱动所述旋转机构朝向第一方向旋转或朝向第二方向旋转时，所述夹持组件2能够进行一次夹持动作与一次放开动作的相互切换。

例如在第一方向旋转之后将盖体夹持状态下，然后再以第二方向进行旋转，此时会带动夹持组件对盖体进行放开动作，放开动作完成之后，再驱动夹持组件进行夹持动作，将盖体进行夹持之后，再带动手掌和夹持组件同时进行旋转。也就是电机组件同一个方向转动，能够实现一次夹持动作和放开动作的切换。

其中，在开盖完成之后，还具有移盖步骤，通过机械臂或传动装置移动旋转夹爪，将盖体转移，转移完成之后，再进行放开盖体动作和紧盖夹持动作。以常规瓶子为例，初始状态下，盖体处在瓶身上，然后旋转夹爪将盖体夹持之后，将其开盖，开盖之后，需要由其他设备对瓶身进行其他操作，例如在瓶身内添加其他物料，因此，在添加物料的时候，旋转夹爪需要将盖体移走，使其不影响瓶身添加物料，因此，通过移盖动作的设置，将盖体从瓶身上移走，在物料添加完成之后，再将其移回来，然后进行旋转紧盖动作。或者说处在一个连续的生产线上面的话，可以设置多组旋转夹爪，例如两组旋转夹爪，一组旋转夹爪将一组盖体开盖移走之后，另外一组旋转夹爪则将盖体紧盖在另外一组瓶身上面，即A瓶身在进行加料的时候，将A瓶身上面的盖体盖在B瓶身上面（B瓶身和A瓶身是一样的，加的物料也是一样的，只是B瓶身已经加料完成）。其具备不同的形式，旋转夹爪采用同一电机组件，也就是同一个电机，既能够实现物料夹持、放开，还能够实现物料的旋转，并且电机不管是顺时针旋转还是逆时针旋转，均可对物料进行夹持、放开。

在本发明中，以一整套常规的动作为例：开盖-移盖-松盖（张开）-紧盖-松盖（张开）。

先进行开盖动作，将盖体和瓶身分离，然后将盖体移走脱离瓶身，后续可以对瓶身进行加料等工作，瓶身的加料等工作完成之后，将盖体移动到瓶身上方，然后再松盖，使得盖体放在瓶身上面，然后再进行紧盖，使得盖体和瓶身连接，紧盖完成之后，再进行松盖，松盖之后，旋转夹爪就可以脱离盖体，完成一整套动作。

参见图1～9所示，为一种实施例，所述手掌3顶部设有至少一条滑槽32，在本实施例中，设置有两条滑槽，所述夹持组件2包括两个手指21，每个所述手指21的底部分别经一滑块33与一条所述滑槽32滑动相连，所述旋转机构的顶部与所述滑块33底部相连。其中，在本发明中，如果滑槽只有一条的话，那么两块滑块则会滑动在该滑槽内。

所述旋转机构包括转盘51及两个连接组件52，所述转盘51的中部与所述电机组件4输出轴相连，两个所述连接组件52的底部分别与所述转盘51外缘处的相对两侧转动相连，每一所述连接组件52的顶部分别与一组所述滑块33底部固定相连。

所述转盘51朝向第一方向旋转或朝向第二方向旋转时，同时带动两个所述连接组件52转动，并经两个所述连接组件52带动两个所述手指21相互靠近或相互远离，进行夹持动作或放开动作。在本实施例中，两个手指相互靠近的时候为夹持动作，两个手指相互远离的时候为放开动作。

参见图6～9所示，所述连接组件52包括第一连接件520、第二连接件521及第三连接件522，所述第一连接件520的内端经所述第二连接件521与所述转盘51的顶面外缘处转动连接，所述第三连接件522为Z型杆，其一端与所述第一连接件520的外端顶部转动连接，相对的另一端与所述滑块33的底部固定连接。在本发明的其他优选实施例中，所述第三连接件522可以为平面件，其一端与所述第一连接件520的外端顶部转动连接，相对的另一端与所述滑块33的底部固定连接。在本发明的其他优选实施例中，所述第三连接件522与滑块33一体成型，其末端与所述第一连接件520的外端顶部转动连接。在本发明的其他优选实施例中，所述第三连接件522为杆件，其一端与所述第一连接件520的外端顶部转动连接，相对的另一端与所述滑块33的底部固定连接。其中，第三连接件522的横向距离决定了手指行程的大小，第三连接件522的横向距离越大，手指的行程越大。

在本实施例中，两个手指完全张开状态下，两侧的第一连接件分别对称设置在转盘的轴线两侧，以一组第一连接件处在转盘左侧，另外一组第一连接件处在转盘右侧为例，左侧的第三连接件处在左侧第一连接件的前端，右侧的第三连接件处在第一连接件的后端，转盘朝向第一方向旋转（以第一方向为逆时针转动为例）的时候，会带动前端的滑块朝右移动，后端的滑块朝左移动，使得两个手指相互靠近，进行夹持动作。然后转盘朝向第二方向旋转（顺时针旋转）的时候，会先带动前端的滑块朝左移动，后端的滑块朝右移动，使得两个手指相互远离，当两侧的第一连接件的外端连线和转盘轴心处在同一直线上面的时候，两个手指之间的距离最大，实现放开动作，并且完全张开，然后继续朝向第二方向旋转，此时会拉动前端的滑块朝右移动，后端的滑块朝左移动，再次带动两个手指相互靠近，进行夹持动作。因此，在转盘朝向一个方向转动的时候，能够实现一次夹持动作和放开动作的切换。

实施例二：参见图10、11所示，一种单电机控制的旋转夹爪，其结构与实施例一基本相似，不同点在于：所述手掌3顶部设有至少一条滑槽，在本实施例中，设置有两条滑槽，所述夹持组件2包括两个手指21，每个所述手指21的底部分别经一滑块与一条所述滑槽滑动相连，所述旋转机构的顶部与所述滑块底部相连。在本发明中，滑槽如果为一条的话，那么两滑块均滑动在该滑槽内。

所述旋转机构包括转盘51及两个传动连接件53，所述转盘51中部与所述电机组件4的输出轴相连，所述转盘51上对称设有两条弧形导向槽54，所述弧形导向槽54的中部远离所述转盘51的轴线设置，所述弧形导向槽54的两端靠近所述转盘51的轴线设置，其中，传动连接件53为Z型杆，传动连接件53包括位于边缘处且相背离的顶部531和底部532，底部532会安装在对应的弧形导向槽内，顶部531则和滑块连接，由于顶部531和底部532相背离，两者之间具有间距，也就是滑块和对应的弧形导向槽之间具有间距。

每个所述传动连接件53的顶部与对应所述滑块底部固定连接，每个所述传动连接件53的底部滑动设置于一条所述弧形导向槽54内。

在本实施例中，弧形导向槽的中部和转盘中心的距离，会大于弧形导向槽端部和转盘中心的距离，弧形导向槽为类抛物线结构，因此，在转盘转动的时候，通过弧形导向槽限定传动连接件移动，从而改变传动连接件和转盘中心之间的距离，从而带动两个手指相互靠近或者相互远离，实现夹持动作和放开动作。其中，当传动连接件处在弧形导向槽正中心的时候，其离转盘的中心最远，此时两个手指处在相互远离状态（以手指相互远离为放开动作，手指相互靠近为夹持动作），此时夹持组件处在放开动作状态，转盘不管顺时针转动还是逆时针转动，传动连接件都会移动到弧形导向槽的端部，靠近转盘的中心，即实现夹持动作。因此，在夹持状态下，更换转盘的转动方向，会带动夹持组件先张开，再进行夹持，会实现一次张开动作和夹持动作的切换。

实施例三：参见图12所示，一种单电机控制的旋转夹爪，其结构与实施例一基本相似，不同点在于：所述夹持组件2包括两组手指，所述旋转机构包括齿轮55，所述齿轮55的中部与所述电机组件4的输出轴相连。

每组所述手指分别安装于一齿条56上，两个所述齿条56相对设置，两个所述齿条56分别设置于所述齿轮55的两侧，且所述齿轮55与两个所述齿条56啮合。

所述手掌3内设有两条滑槽，每组所述手指分别经一齿条56滑动设置于一条所述滑槽内。

所述齿轮55朝向第一方向旋转或朝向第二方向旋转时，同时带动两个所述齿条56相对移动，并带动两组所述手指相互靠近或相互远离。

每组所述手指包括内端手指210及外端手指211，所述内端手指210及外端手指211分别安装于对应所述齿条56的两端，两个所述齿条56上的所述内端手指210分别相对设置于所述齿轮55的两侧，两个所述齿条56上的所述外端手指211分别相对设置于所述齿轮55的另外两侧，所述齿轮55中心至两侧所述内端手指210之间的间距相等，所述齿轮55中心至两侧所述外端手指211的间距相等；其中，两个的内端手指和齿轮的中心处在同一直线上，两个外端手指和齿轮的中心也处在同一直线上，并且两个内端手指至齿轮中心的距离是相等的，两个外端手指至齿轮中心的距离也是相等的。

因此，两个所述齿条56上的两个内端手指210构成内端夹持组件，两个所述齿条上的两个外端手指211构成外端夹持组件，所述内端夹持组件与外端夹持组件组成所述夹持组件2。

所述齿轮55朝向第一方向时，两个所述内端手指210相互靠近；

所述齿轮55朝向第二方向时，两个所述外端手指211相互靠近。

在本实施例中，在所述内端夹持组件相互靠近闭合时，所述外端夹持组件相互远离张开；

在所述内端夹持组件相互远离张开时，所述外端夹持组件相互靠近闭合。

在本实施例中，采用的是齿轮齿条结构，并且采用了两个外端手指和两个内端手指，以两块齿条分别处在齿轮左侧和右侧为例，手指相互靠近为夹持，手指相互远离为放开为例，齿轮顺时针转动时，会带动左侧的齿条朝后移动，右侧的齿条朝前移动，这样两个外端手指相互远离，两个内端手指相互靠近，即外端夹持组件进行放开动作，内端夹持组件进行夹持动作。当齿轮逆时针转动时，左侧的齿条朝前移动，右侧的齿条朝后移动，两个外端手指相互靠近，两个内端手指相互远离，即外端夹持组件进行夹持动作，内端夹持组件进行放开动作，这样能够进行夹持动作和放开动作的相互切换，因此，不管电机组件带动齿轮顺时针转动还是逆时针转动，均可对物料进行夹持和放开。

实施例三：参见图13～15所示，一种单电机控制的旋转夹爪，其结构与实施例一基本相似，不同点在于：所述夹持组件2包括至少两个手指21，所述旋转机构包括一转盘51及至少两个转动齿轮501，所述转盘51中部与所述电机组件4输出轴相连。

多个所述转动齿轮501环形均布于所述转盘51的外部，所述转动齿轮501与所述手掌3转动相连，所述转动齿轮501与所述转盘51啮合；本实施例中，转盘为具有凸齿的齿轮，转盘经过凸齿和转动齿轮啮合。

每个所述手指21的底部与一个所述转动齿轮501相连，且所述手指21与对应所述转动齿轮501偏心设置（不同轴设置），多个所述手指之间构成的环状结构的夹持组件与所述转盘共轴设置。

所述转盘51朝向第一方向旋转或朝向第二方向旋转时，同时带动多个所述转动齿轮501跟转，并带动多个所述手指21相互靠近所述转盘51的轴线或同时远离所述转盘51的轴线，使所述夹持组件2进行夹持动作或放开动作。在本实施例中，以手指相互远离为放开动作，手指相互靠近为夹持动作为例。

在本实施例中，每组转动齿轮501顶部具有穿过其轴线的安装槽502，手指21经过安装块503和对应转动齿轮的安装槽连接，通过调整安装块在安装槽内的位置，能够调整手指与转动齿轮轴线之间的间距，这样就能够调整夹持组件最大能够张开的尺寸和最小能够夹持的尺寸，能够适用于不同直径或宽度的产品，例如不同直径的瓶盖，能够以最快的速度对产品进行夹持和放开，节省夹持、放开时间，提高旋盖效率，也能够增大适用范围。

参见图13所示，采用的是两个转动齿轮和两个手指，两个转动齿轮对称设置在转盘的两侧，当两个手指和转盘的轴心处在同一直线上面的时候，两个手指之间的间距是最大的，此时夹持组件处在放开状态，然后转盘不管顺时针转动还是逆时针转动，均会带动两侧的转动齿轮跟转，并且转动齿轮的转动方向和转盘的转动方向相反，然后转动齿轮转动的时候，同时带动两个手指相互靠近，进行夹持动作，实现对物料的夹持。夹持完成之后，夹持组件克服摩擦件的限位力，带动手掌同时转动，实现物料的跟转。当转盘反向转动的时候，会带动转动齿轮反向转动，然后先带动两个手指相互远离之后，再相互靠近，进行夹持，实现张开动作和夹持动作的切换。

参见图14、15所示，采用的是三个转动齿轮和三个手指，三个转动齿轮环形均布在转盘的外侧，在转盘转动的时候，会带动三个转动齿轮同向转动，进而带动三个手指相互靠近或者相互远离，如图14～15所示，是夹持组件处在夹持动作和放开动作的示意图。

在本发明中，也可以采用更多转动齿轮和更多手指，根据实际情况做出调整和选择即可。例如需要增加与物料进行更多接触面积，用来分摊夹持力，用以防止夹持力不均匀而导致物料变形，可以设置更多的转动齿轮和很多的手指。如果说物料硬度还可以，采用几个手指即可进行夹持的话，那选用更少的转动齿轮和更少的手指，能够降低成本，简化结构。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，比如，两者通过抵接、触接等形成机械的抵靠或抵触的连接方式，两者也可以是直接挂接或者通过中间媒介进行挂装连接等，也可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

Claims (9)

1.一种单电机控制的旋转夹爪，其特征在于：包括壳体（1）、安装于壳体（1）顶部的夹持组件（2）及安装于壳体（1）内的驱动机构，所述壳体（1）顶部转动安装有一手掌（3），所述夹持组件（2）的底部位于所述手掌（3）内，所述驱动机构驱动所述夹持组件（2）进行夹持动作和放开动作；

所述驱动机构包括电机组件（4）及旋转机构，所述电机组件（4）驱动所述旋转机构旋转；

所述夹持组件（2）的底部与所述旋转机构相连，所述电机组件（4）驱动所述旋转机构朝向第一方向旋转或朝向第二方向旋转时，均可带动所述夹持组件（2）进行夹持动作和放开动作，且所述第一方向与第二方向的旋转方向相反；

所述壳体（1）内还设有摩擦件（31），当所述驱动机构的输出扭力小于预设值时，所述摩擦件（31）限制所述手掌（3）转动；

当所述驱动机构的输出扭力大于预设值时，所述驱动机构带动所述夹持组件（2）及手掌（3）同时转动；

所述夹持组件（2）的放开动作完成后，所述电机组件（4）驱动所述旋转机构朝向第一方向旋转或朝向第二方向旋转时，均可带动所述夹持组件（2）进行夹持动作；

所述摩擦件为摩擦片或制动器；

所述手掌（3）底部经一转动件（34）和壳体（1）转动连接，所述转动件（34）和所述手掌（3）固定连接，所述摩擦件（31）通过限制所述转动件（34）的转动，来限制所述手掌（3）的转动；

所述摩擦件（31）采用摩擦片时，当驱动机构的输出扭力小于预设值时，该预设值为摩擦片给予转动件的摩擦力，驱动机构会驱动旋转机构旋转，此时会驱动夹持组件（2）相对于手掌（3）进行夹持动作和放开动作；当驱动机构的输出扭力大于预设值时，驱动机构会带动夹持组件（2）和手掌（3）同时转动；

所述摩擦件（31）采用制动器时，当驱动机构的输出扭力小于预设值时，制动器夹住转动件（34），使得手掌（3）无法转动，此时驱动机构驱动夹持组件（2）进行夹持动作和放开动作；当驱动机构的输出扭力大于预设值时，制动器松开对转动件（34）的夹持，驱动机构带动夹持组件（2）和手掌（3）同时转动。

2.根据权利要求1所述的单电机控制的旋转夹爪，其特征在于：所述手掌（3）顶部设有至少一条滑槽（32），所述夹持组件（2）包括两个手指（21），每个所述手指（21）的底部分别经一滑块（33）与所述滑槽（32）滑动相连，所述旋转机构的顶部与所述滑块（33）底部相连；

所述旋转机构包括转盘（51）及两个连接组件（52），所述转盘（51）的中部与所述电机组件（4）输出轴相连，两个所述连接组件（52）的底部分别与所述转盘（51）外缘处的相对两侧转动相连，每一所述连接组件（52）的顶部分别与一块所述滑块（33）底部固定相连；

所述转盘（51）朝向第一方向旋转或朝向第二方向旋转时，同时带动两个所述连接组件（52）转动，并经两个所述连接组件（52）带动两个所述手指（21）相互靠近或相互远离，进行夹持动作或放开动作。

3.根据权利要求2所述的单电机控制的旋转夹爪，其特征在于：所述连接组件（52）包括第一连接件（520）、第二连接件（521）及第三连接件（522），所述第一连接件（520）的内端经所述第二连接件（521）与所述转盘（51）的顶面外缘处转动连接，所述第三连接件（522）的一端与所述第一连接件（520）的外端顶部转动连接，相对的另一端与所述滑块（33）的底部固定连接。

4.根据权利要求1所述的单电机控制的旋转夹爪，其特征在于：所述手掌（3）顶部设有至少一条滑槽，所述夹持组件（2）包括两个手指（21），每个所述手指（21）的底部分别经一滑块与所述滑槽滑动相连，所述旋转机构的顶部与所述滑块底部相连；

所述旋转机构包括转盘（51）及两个传动连接件（53），所述转盘（51）中部与所述电机组件（4）的输出轴相连，所述转盘（51）上对称设有两条弧形导向槽（54），所述弧形导向槽（54）的中部远离所述转盘（51）的轴线设置，所述弧形导向槽（54）的两端靠近所述转盘（51）的轴线设置；

每个所述传动连接件（53）的顶部与对应所述滑块底部固定连接，每个所述传动连接件（53）的底部滑动设置于一条所述弧形导向槽（54）内。

5.根据权利要求1所述的单电机控制的旋转夹爪，其特征在于：所述夹持组件（2）包括两组手指，所述旋转机构包括齿轮（55），所述齿轮（55）的中部与所述电机组件（4）的输出轴相连；

每组所述手指对应安装于一齿条（56）上，两个所述齿条（56）相对设置，两个所述齿条（56）分别设置于所述齿轮（55）的两侧，且所述齿轮（55）与两个所述齿条（56）啮合；

所述手掌（3）内设有两条滑槽，每组所述手指分别经一齿条（56）滑动设置于一条所述滑槽内；

所述齿轮（55）朝向第一方向旋转或朝向第二方向旋转时，同时带动两个所述齿条（56）相对移动，并带动两组所述手指相互靠近或相互远离。

6.根据权利要求5所述的单电机控制的旋转夹爪，其特征在于：每组所述手指包括内端手指（210）及外端手指（211），所述内端手指（210）及外端手指（211）分别安装于对应所述齿条（56）的两端，所述齿轮（55）中心至两侧所述内端手指（210）之间的间距相等，所述齿轮（55）中心至两侧所述外端手指（211）的间距相等；

两个所述齿条（56）上的两个内端手指（210）构成内端夹持组件，两个所述齿条上的两个外端手指（211）构成外端夹持组件，所述内端夹持组件及外端夹持组件组成所述夹持组件（2）；

所述齿轮（55）朝向第一方向旋转时，两个所述内端手指（210）相互靠近；

所述齿轮（55）朝向第二方向旋转时，两个所述外端手指（211）相互靠近。

7.根据权利要求1所述的单电机控制的旋转夹爪，其特征在于：所述夹持组件（2）包括至少两个手指（21），所述旋转机构包括一转盘（51）及至少两个转动齿轮（501），所述转盘（51）中部与所述电机组件（4）输出轴相连；

所述至少两个转动齿轮（501）环形均布于所述转盘（51）的外部，所述转动齿轮（501）与所述手掌（3）转动相连，所述转动齿轮（501）与所述转盘（51）啮合；

每个所述手指（21）的底部与一个所述转动齿轮（501）相连，且所述手指（21）与对应所述转动齿轮（501）偏心设置，所述至少两个手指之间构成的环状结构的夹持组件与所述转盘共轴设置；

所述转盘（51）朝向第一方向旋转或朝向第二方向旋转时，同时带动所述至少两个转动齿轮（501）跟转，并带动所述至少两个手指（21）相互靠近所述转盘（51）的轴线或同时远离所述转盘（51）的轴线，使所述夹持组件（2）进行夹持动作或放开动作。

8.一种单电机控制的旋转夹爪的旋盖方法，其特征在于：应用如权利要求1-7任一项所述的单电机控制的旋转夹爪，其步骤包括：

a、开盖步骤，包括：

①开盖夹持：电机组件驱动旋转机构朝向第一方向旋转，旋转机构带动夹持组件进行夹持动作，直至夹紧盖体，此时摩擦件限制手掌转动，手掌在摩擦件的限制作用下与壳体相对静止；

②旋转开盖：摩擦件取消对手掌的转动限位，电机组件可带动手掌和夹持组件同时朝向第一方向旋转，实现盖体与瓶身的分离；

或者电机组件增大扭力带动旋转机构继续朝向第一方向旋转，由于夹持组件对盖体处在夹持状态，扭力通过夹持组件传递至手掌，夹持组件给予手掌的扭力克服摩擦件给予手掌的转动限位力，使手掌及夹持组件跟随电机组件输出轴转动，并同时带动盖体旋转，使盖体与瓶身分离，实现开盖；

b、紧盖步骤，包括：

③紧盖夹持：电机组件驱动旋转机构朝向第二方向转动，旋转机构带动夹持组件进行夹持动作，直至夹紧盖体，此时摩擦件限制手掌转动，手掌在摩擦件的限制作用下与壳体相对静止；

④旋转紧盖：摩擦件取消对手掌的转动限位，电机组件可带动手掌和夹持组件同时朝向第二方向旋转，使盖体和瓶身连接，完成紧盖动作；

或电机组件持续增大扭力带动旋转机构朝向第二方向旋转，由于夹持组件对盖体处在夹持状态，扭力通过夹持组件传递至手掌，夹持组件给予手掌的扭力克服了摩擦件给予手掌的转动限位力，使手掌及夹持组件同时跟随电机组件输出轴转动，并同时带动盖体朝向第二方向旋转，使盖体与瓶身连接，完成紧盖动作；

所述第一方向与所述第二方向的旋转方向相反。

9.根据权利要求8所述的单电机控制的旋转夹爪的旋盖方法，其特征在于：在所述开盖步骤或紧盖步骤之后还包括放开步骤；

所述放开步骤包括：

电机组件继续维持小扭力带动旋转机构朝向第一方向或第二方向转动，并驱动夹持组件进行放开动作直至放开盖体，完成放开步骤。