CN117400229B - 一种可调的多工位用气动抓取机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械手技术领域，公开了一种可调的多工位用气动抓取机构，包括机械臂和气动抓取组件，所述气动抓取组件安装在所述机械臂上，所述气动抓取组件包括固定盘、活动盘、第一喷嘴、第二喷嘴和吸气嘴，所述固定盘通过安装座与机械臂固定连接，所述活动盘转动安装在固定盘上，并通过第一喷嘴在固定盘上轴向转动，所述第二喷嘴安装在所述活动盘的吸附面上，所述活动盘的吸附面开设有气流槽，所述吸气嘴依次贯穿固定盘和活动盘并延伸至所述活动盘的吸附面；本发明的有益效果：通过分流槽和第二喷嘴可以扩大活动盘表面的低压区域，从而减小活动盘表面的各个区域的压强差，使得物体可以更好的贴合在活动盘的表面，防止其发生倾斜。

Description

一种可调的多工位用气动抓取机构

技术领域

本发明涉及机械手技术领域，具体地说，涉及一种可调的多工位用气动抓取机构。

背景技术

机械手是一种能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置，特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，构造和性能上兼有人和机械手机器各自的优点，最开始的机械手为抓取式，随着生产中的需求，抓取式的机械手不能用于抓取某些光滑和板类物料，因此衍生出了吸盘式机械手，吸盘式机械手依靠驱动装置和吸附装置对物料进行吸附、搬运。

最开始的机械手为抓取式，随着生产中的需求，抓取式的机械手不能用于抓取某些光滑和板类物料，因此衍生出了吸盘式机械手，吸盘式机械手依靠驱动装置和吸附装置对物料进行吸附、搬运，但是传统气动吸盘机械手在具体使用时，还存在一些问题：比如无法吸附表面不平整或易损的物体。

基于上述缺陷，人们根据伯努利原理研发了非接触式的吸盘，非接触式吸盘与传统吸盘不同，其原理是在吸盘表面形成一个低压区域，然后通过压强差使得物料贴覆于吸盘的表面但并不接触。

但是这种非接触式吸盘也存在着以下的缺陷：

吸附力低，仅适用于吸附一些质量较小的物体；

形成的低压区域仅限于喷气口及其气体的两侧，相对于吸盘来说，形成的低压区域过小，其余区域的空气压强较高，这样就会造成被吸附的物体并不是与吸盘保持一个平行状态，或者说这个状态不够稳定。

为了应对上述问题，现亟需一种可调的多工位用气动抓取机构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可调的多工位用气动抓取机构，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，提供了一种可调的多工位用气动抓取机构，包括机械臂和气动抓取组件，所述气动抓取组件安装在所述机械臂上，所述气动抓取组件包括固定盘、活动盘、第一喷嘴、第二喷嘴和吸气嘴，所述第一喷嘴、第二喷嘴和吸气嘴均独自连接有气泵，且第一喷嘴、第二喷嘴和吸气嘴均设置有电磁阀门，通过电磁阀门来调节各自的进气或出气；

所述固定盘通过安装座与机械臂固定连接，所述第一喷嘴安装在固定盘上，所述第一喷嘴呈环形排列，第一喷嘴为倾斜设置，当第一喷嘴向斜下方进行喷气时，所述活动盘在第一喷嘴的作用下开始转动，从而改变第二喷嘴的气流方向，使得第二喷嘴喷射出的高压气流可以在吸附物和吸附面之间形成一个低压气流层；

所述活动盘转动安装在固定盘上，并通过第一喷嘴在固定盘上绕轴向转动；

所述第二喷嘴安装在所述活动盘的吸附面上，所述活动盘的吸附面开设有气流槽；

所述吸气嘴依次贯穿固定盘和活动盘并延伸至所述活动盘的吸附面。

进一步的，所述固定盘的轴心处开设有轴孔，所述活动盘靠近固定盘的一侧设置有轴承和气动槽，所述轴承穿过轴孔与固定盘连接，所述气动槽呈环状排列，所述第一喷嘴的出气方向朝向所述气动槽。

进一步的，所述气流槽包括主槽和分流槽，所述第二喷嘴设置于所述主槽内，其出气方向朝向分流槽。

进一步的，所述吸气嘴包括进气头和进气管，所述进气头的进气口呈喇叭状结构，所述进气管的一端与进气头连接，另一端依次穿过轴承和安装座。

进一步的，所述机械臂包括转向盘、伸缩臂、第一调节电机、抓取臂和第二调节电机，所述伸缩臂固定在转向盘上，所述伸缩臂的自由端转动连接抓取臂的一端，其中，抓取臂通过设在伸缩臂上的第一调节电机驱动，所述第二调节电机设在抓取臂上，所述抓取臂的另一端转动连接安装座，所述安装座通过第二调节电机实现转动。

进一步的，所述固定盘与安装座安装有呈环形排列的缓冲弹簧。

进一步的，所述活动盘的吸附面上设置有挡板，所述挡板沿着所述活动盘吸附面的外边缘呈环状排列。

进一步的，所述气动槽为凹槽，所述气动槽为梯形结构，所述气动槽的底面面积小于开口的面积。

进一步的，所述气动槽为凸槽，所述气动槽为梯形结构，所述气动槽的底面面积大于顶面面积。

进一步的，所述分流槽呈弧形结构，所述气流槽数量若干，且呈环形排列。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本装置通过设置分流槽可以改变气流的方向，扩大活动盘表面的低压区域，从而减小活动盘表面的各个区域的压强差，使得物体可以更好的贴合在活动盘的表面，防止其发生倾斜；

2、通过改变分流槽的弯曲弧度还可以做到在吸附抓取的同时，为活动盘提供驱动力从而使得活动盘转动，在活动盘转动下，低压区域的位置就会不断的变化，从而可以保证在短时间内活动盘表面的空气压强保持一个相对平衡的状态，防止被吸附物体发生倾斜；

3、通过设置第二喷嘴和气动槽可以为活动盘提供驱动力从而使得活动盘转动，在活动盘转动下，低压区域的位置就会不断的变化，从而可以保证在短时间内活动盘表面的空气压强保持一个相对平衡的状态，防止被吸附物体发生倾斜；

4、通过设置吸气嘴来配合第一喷嘴可以增强活动盘表面的吸附力，增加其可吸附物体的质量。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明实施例一中活动盘的结构示意图；

图3为本发明气动抓取组件的结构爆炸图；

图4为本发明实施例二中活动盘的结构示意图；

图5为本发明实施例四中气流槽的结构示意图；

图6为本发明实施例三中气流槽的结构示意图。

图中各个标号意义为：

1、机械臂；101、转向盘；102、伸缩臂；103、第一调节电机；104、抓取臂；105、第二调节电机；2、气动抓取组件；201、固定盘；202、活动盘；203、第一喷嘴；204、第二喷嘴；205、吸气嘴；2051、进气头；2052、进气管；206、轴孔；207、轴承；208、气动槽；3、安装座；4、气流槽；401、主槽；402、分流槽；5、缓冲弹簧；6、挡板。

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”和“所述”也可包括复数形式。应所述进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。

请参阅图1-图6所示，提供了一种可调的多工位用气动抓取机构，包括机械臂1和气动抓取组件2，所述气动抓取组件2安装在所述机械臂1上，所述气动抓取组件2包括固定盘201、活动盘202、第一喷嘴203、第二喷嘴204和吸气嘴205，所述第一喷嘴203、第二喷嘴204和吸气嘴205均独自连接有气泵，且第一喷嘴203、第二喷嘴204和吸气嘴205均设置有电磁阀门，通过电磁阀门来调节各自的进气或出气，其中吸气嘴205利用真空发生器产生低压真空，从而在吸气嘴205上产生向上的吸附力；所述第一喷嘴203、第二喷嘴204和吸气嘴205可以根据实际的需要来选择关闭或关闭其中的某一个；

所述固定盘201通过安装座3与机械臂1固定连接，所述第一喷嘴203安装在固定盘201上，所述第一喷嘴203呈环形排列，第一喷嘴203为倾斜设置，当第一喷嘴203向斜下方进行喷气时，所述活动盘202在第一喷嘴203的作用下开始转动，从而改变第二喷嘴204的气流方向，使得第二喷嘴204喷射出的高压气流可以在吸附物和吸附面之间形成一个低压气流层，根据伯努利原理，吸附物与吸附面之间的压强低，而吸附物下方的压强高，因此吸附物的下方会产生一个向上的托举力；

由于在整个吸附的过程中，吸附物与活动盘202不会发生接触，因此当吸附物的表面不平整时，本装置仍然可以通过气压将吸附物牢牢的吸附在活动盘202的表面；

所述活动盘202转动安装在固定盘201上，并通过第一喷嘴203在固定盘201上绕轴向转动；

所述第二喷嘴204安装在所述活动盘202的吸附面上，所述活动盘202的吸附面开设有气流槽4，以所述活动盘202的轴心为圆心，所述气流槽4的出气方向从圆心朝向活动盘202的边缘；

所述吸气嘴205依次贯穿固定盘201和活动盘202并延伸至所述活动盘202的吸附面，通过吸气嘴205可以增强吸附力。

如图2和图3所示：

所述固定盘201的轴心处开设有轴孔206，所述活动盘202靠近固定盘201的一侧设置有轴承207和气动槽208，所述轴承207穿过轴孔206与固定盘201连接，所述气动槽208呈环状排列，所述第一喷嘴203的出气方向朝向所述气动槽208，气动槽208的侧壁为倾斜设置，其倾斜角度与所述第一喷嘴203的倾斜角度相互配合，所述第一喷嘴203喷出的气流与所述气动槽208侧壁之间的夹角范围在60°至90°之间。

如图3所示：

所述气流槽4包括主槽401和分流槽402，所述第二喷嘴204设置于所述主槽401内，其出气方向朝向分流槽402，其中主槽401主要用于安装第二喷嘴204，从第二喷嘴204内吹出的气流在经过分流槽402后被分成若干股，并分别朝向不同的方向均远离活动盘202的轴心，在分流后，可在活动盘202的吸附面上形成较大的低压区域，在活动盘202转动后，其在吸附面形成的低压区域进一步的扩增，使得吸附物在被托举时起到平衡的效果。

如图3所示：

所述吸气嘴205包括进气头2051和进气管2052，所述进气头2051的进气口呈喇叭状结构，所述进气管2052的一端与进气头2051连接，另一端依次穿过轴承207和安装座3，所述吸气嘴205上设置有真空发生器，当气泵所喷出的气体经过真空发生器时，吸气嘴205由高压区域流向低压区域，即在进气头2051处实现吸附效果，配合第二喷嘴204可以增强吸附强度，可以吸附质量更大的物体。

如图1所示：

所述机械臂1包括转向盘101、伸缩臂102、第一调节电机103、抓取臂104和第二调节电机105，所述伸缩臂102固定在转向盘101上，所述伸缩臂102的自由端转动连接抓取臂104的一端，其中，抓取臂104通过设在伸缩臂102上的第一调节电机103驱动，所述第二调节电机105设在抓取臂104上，所述抓取臂104的另一端转动连接安装座3，所述安装座3通过第二调节电机105实现转动，所述伸缩臂102通过气缸进行伸缩以用于调节长度，通过第一调节电机103和第二调节电机105可以调节其抓取角度。

如图1所示：

所述固定盘201与安装座3安装有呈环形排列的缓冲弹簧5，缓冲弹簧5的作用在于抓取时，当活动盘202在靠近吸附物的时候，防止机器出现故障，而通过缓冲弹簧5可以减轻机械臂1对吸附物产生挤压力，保护吸附物不被损坏；

所述活动盘202的吸附面上设置有挡板6，所述挡板6沿着所述活动盘202吸附面的外边缘呈环状排列，所述挡板6的内侧设置有防护软垫，防止在活动盘202的转动过程中对吸附物损坏；而挡板6可以将吸附物限制在活动盘202的中心区域，保持足够的吸附力。

实施例一：如图2所示，所述气动槽208为凹槽，所述气动槽208为梯形结构或倒三角形结构，在本实施例中，所述气动槽208采用倒置的梯形结构，所述气动槽208的底面面积小于开口的面积。

实施例二：如图4所示：所述气动槽208为凸槽，所述气动槽208为梯形结构或三角形结构，在本实施例中，所述气动槽208采用梯形结构，所述气动槽208的底面面积大于顶面面积。

实施例三：如图6所示，所述气流槽4包括主槽401，所述第二喷嘴204设置于所述主槽401内，其中主槽401一分为三形成分流槽402，其中分流槽402为直线布置；

实施例四：如图5所示，所述气流槽4包括主槽401，所述第二喷嘴204设置于所述主槽401内，其中主槽401一分为二形成分流槽402，其中分流槽402为弧线布置，当分流槽402形成弧线布置时，当第二喷嘴204向外喷气时，活动盘202受到喷气的反作用力，活动盘202也会受第二喷嘴204的影响发生转动，通过调整第一喷嘴203的喷气方向可以调整活动盘202的转动速度。

工作过程：

根据吸附点和下放点，在电脑程序上设置好机械臂1的移动路径，利用转向盘101、第一调节电机103和第二调节电机105来控制抓取的角度，利用伸缩臂102来控制长度。

吸附抓取过程：

通过机械臂1将气动抓取组件2移动至吸附物的表面，首先第二喷嘴204向外喷气，并在活动盘202的表面形成低压区域，该低压区域通过设置在活动盘202表面的分流槽402进行扩散，以形成更大低压区域；

在这个过程中，通过第一喷嘴203向外喷气，喷出的气体推动活动盘202转动，随着活动盘202的转动，第二喷嘴204也随着活动盘202一起转动，也就说通过第二喷嘴204形成低压区域是随时在移动的，相当于低压区域可以整个的覆盖活动盘202的吸附面，因此吸附物在被下方高压区域的空气托举时，其贴合更加稳定；

而吸气嘴205在工作时通过真空发生器来在进气头2051处产生吸附力，将吸附物向上吸起；

下方过程：

待气动抓取组件2将吸附物抓取成功后，通过机械臂1将其移动至摆放的位置，然后通过电磁阀门关闭第一喷嘴203、第二喷嘴204和吸气嘴205即可，吸附物会因重力自动下落。

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仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，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。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种可调的多工位用气动抓取机构，包括机械臂（1）和气动抓取组件（2），其特征在于：所述气动抓取组件（2）安装在所述机械臂（1）上，所述气动抓取组件（2）包括固定盘（201）、活动盘（202）、第一喷嘴（203）、第二喷嘴（204）和吸气嘴（205）；

所述固定盘（201）通过安装座（3）与机械臂（1）固定连接，所述第一喷嘴（203）安装在固定盘（201）上；

所述活动盘（202）转动安装在固定盘（201）上，并通过第一喷嘴（203）在固定盘（201）上绕轴向转动；

所述第二喷嘴（204）安装在所述活动盘（202）的吸附面上，所述活动盘（202）的吸附面开设有气流槽（4）；

所述吸气嘴（205）依次贯穿固定盘（201）和活动盘（202）并延伸至所述活动盘（202）的吸附面。

2.根据权利要求1所述的一种可调的多工位用气动抓取机构，其特征在于：所述固定盘（201）的轴心处开设有轴孔（206），所述活动盘（202）靠近固定盘（201）的一侧设置有轴承（207）和气动槽（208），所述轴承（207）穿过轴孔（206）与固定盘（201）连接，所述气动槽（208）呈环状排列，所述第一喷嘴（203）的出气方向朝向所述气动槽（208）。

3.根据权利要求2所述的一种可调的多工位用气动抓取机构，其特征在于：所述气流槽（4）包括主槽（401）和分流槽（402），所述第二喷嘴（204）设置于所述主槽（401）内，其出气方向朝向分流槽（402）。

4.根据权利要求3所述的一种可调的多工位用气动抓取机构，其特征在于：所述吸气嘴（205）包括进气头（2051）和进气管（2052），所述进气头（2051）的进气口呈喇叭状结构，所述进气管（2052）的一端与进气头（2051）连接，另一端依次穿过轴承（207）和安装座（3）。

5.根据权利要求4所述的一种可调的多工位用气动抓取机构，其特征在于：所述机械臂（1）包括转向盘（101）、伸缩臂（102）、第一调节电机（103）、抓取臂（104）和第二调节电机（105），所述伸缩臂（102）固定在转向盘（101）上，所述伸缩臂（102）的自由端转动连接抓取臂（104）的一端，其中，抓取臂（104）通过设在伸缩臂（102）上的第一调节电机（103）驱动，所述第二调节电机（105）设在抓取臂（104）上，所述抓取臂（104）的另一端转动连接安装座（3），所述安装座（3）通过第二调节电机（105）实现转动。

6.根据权利要求5所述的一种可调的多工位用气动抓取机构，其特征在于：所述固定盘（201）与安装座（3）安装有呈环形排列的缓冲弹簧（5）。

7.根据权利要求6所述的一种可调的多工位用气动抓取机构，其特征在于：所述活动盘（202）的吸附面上设置有挡板（6），所述挡板（6）沿着所述活动盘（202）吸附面的外边缘呈环状排列。

8.根据权利要求2所述的一种可调的多工位用气动抓取机构，其特征在于：所述气动槽（208）为凹槽，所述气动槽（208）为梯形结构，所述气动槽（208）的底面面积小于开口的面积。

9.根据权利要求2所述的一种可调的多工位用气动抓取机构，其特征在于：所述气动槽（208）为凸槽，所述气动槽（208）为梯形结构，所述气动槽（208）的底面面积大于顶面面积。

10.根据权利要求3所述的一种可调的多工位用气动抓取机构，其特征在于：所述分流槽（402）呈弧形结构，所述气流槽（4）数量若干，且呈环形排列。