CN118024227B - 夹持效果好的工业机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械手技术领域，特别涉及一种夹持效果好的工业机器人，包括多自由度的机械臂和设置在机械臂端部的夹持装置，所述夹持装置包括安装座、设置在安装座上的固定夹爪与活动夹爪，所述安装座与所述机械臂的端部相连接，所述活动夹爪由驱动构件驱动其靠近或远离固定夹爪，所述驱动构件通过改变行程调节活动夹爪与固定夹爪之间的夹持力。本发明的工业机器人通过设置可调节夹持力的夹持装置可满足不同工况的需求，夹持装置处于夹紧状态时，夹持力恒定不会出现夹持力不足或过量的情况，同时夹持力调节仅需调节连接柱的偏心距即可，夹持力大小调节方便。

Description

夹持效果好的工业机器人

技术领域

本发明涉及机械手技术领域，特别涉及一种夹持效果好的工业机器人。

背景技术

工业机器人是广泛用于工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，具有一定的自动性，可依靠自身的动力能源和控制能力实现各种工业加工制造功能。工业机器人被广泛应用于电子、物流、化工等各个工业领域之中。

现有的工业机器人（如公开号为CN218255230U的专利 ），其夹持装置的夹持力大小不可调节，当夹紧物件后，仅仅只能通过动力源（电机）的继续动作增加夹紧力，而该过程夹持力是持续变化的，因此容易出现1、动力源未动作到位则夹持力不足，夹持装置松懈的问题；及易出现2、动力源动作过量，夹持力过大，破坏被夹持物的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种夹持效果好的工业机器人，通过设置可调节夹持力的夹持装置可满足不同工况的需求，夹持装置处于夹紧状态时，夹持力恒定不会出现夹持力不足或过量的情况，同时夹持力调节仅需调节连接柱的偏心距即可，夹持力大小调节方便。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种夹持效果好的工业机器人，包括多自由度的机械臂和设置在机械臂端部的夹持装置，所述夹持装置包括安装座、设置在安装座上的固定夹爪与活动夹爪，所述安装座与所述机械臂的端部相连接，所述活动夹爪由驱动构件驱动其靠近或远离固定夹爪，所述驱动构件通过改变行程调节活动夹爪与固定夹爪之间的夹持力。

进一步地，所述驱动构件包括支架、驱动盘、传动臂和驱动臂，所述支架与所述安装座固定连接，所述支架的第一端上设有滑轨，所述驱动盘转动设置在所述支架的第二端，所述驱动盘由第一电机驱动，所述驱动盘上偏心设置有连接柱，所述传动臂的第一端与所述连接柱相连接，所述传动臂的第二端与所述驱动臂的第一端相连接；

所述驱动臂的内壁设有安装腔，所述安装腔延伸至驱动臂的第二端形成开口，所述活动夹爪的一端由开口伸入所述安装腔，所述活动夹爪与安装腔底部之间设有弹簧；

所述连接柱可沿驱动盘径向运动，连接柱沿驱动盘径向运动时，所述驱动臂的行程改变，所述弹簧的压缩量变化。

进一步地，所述连接柱通过往复运动构件与所述驱动盘相连接，所述往复运动构件带动连接柱沿所述驱动盘径向运动。

进一步地，所述驱动盘上沿径向设有调节槽，所述调节槽的两端设有安装块，所述调节槽内设有丝杆，所述丝杆的两端分别与两个所述安装块转动连接，所述丝杆上设有螺母，所述连接柱设置在所述螺母上。

进一步地，所述调节槽为方形槽，所述螺母外部为与所述调节槽适配的方形结构。

进一步地，所述安装座为U字形结构。

进一步地，所述驱动臂为矩形管结构，所述活动夹爪包括连接部和夹持部，所述连接部为矩形管结构。

进一步地，所述丝杆通过第二电机驱动，所述第二电机设置在驱动轮远离调节槽的一面，所述第二电机与丝杆之间通过锥齿轮传动。

本发明的有益效果是：

本发明的工业机器人通过设置可调节夹持力的夹持装置可满足不同工况的需求，夹持装置处于夹紧状态时，夹持力恒定不会出现夹持力不足或过量的情况，同时夹持力调节仅需调节连接柱的偏心距即可，夹持力大小调节方便。

附图说明

图1为本发明实施例中夹持效果好的工业机器人的正面立体图；

图2为夹持效果好的工业机器人的背面立体图

图3为夹持效果好的工业机器人的剖视图；

图4为图3中局部D处的放大示意图；

图5为活动夹爪与驱动构件的连接关系示意图；

图6为连接柱与往复运动构件的连接关系示意图；

图7为活动夹爪的使用状态图，其中（a）为初始工况下活动夹爪与固定夹爪的状态示意图；（b）为以恒定夹紧力夹紧被夹持物时活动夹爪与固定夹爪的状态示意图；（c）为调大夹持力后，活动夹爪与固定夹爪的状态示意图；

图中，1、机械臂；2、夹持装置；3、安装座；4、固定夹爪；5、活动夹爪；6、驱动构件；7、支架；8、驱动盘；9、传动臂；10、驱动臂；11、滑轨；12、连接柱；13、第一电机；14、弹簧；15、调节槽；16、安装块；17、丝杆；18、螺母；19、被夹持物。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本发明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，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的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。

参阅图1-图7，本发明提供一种技术方案：

实施例：

如图1-图7所示，一种夹持效果好的工业机器人，包括多自由度的机械臂1和设置在机械臂1端部的夹持装置2，所述夹持装置2包括安装座3、设置在安装座3上的固定夹爪4与活动夹爪5，所述安装座3与所述机械臂1的端部相连接，所述活动夹爪5由驱动构件6驱动其靠近或远离固定夹爪4，所述驱动构件6通过改变行程调节活动夹爪5与固定夹爪4之间的夹持力。

所述驱动构件6包括支架7、驱动盘8、传动臂9和驱动臂10，所述支架7与所述安装座3固定连接，所述支架7的第一端上设有滑轨11（滑轨11用于对驱动臂10限位及导向，具体可将滑轨11贴近驱动臂10的两相对侧面设置限位块，使滑轨11形成T字形开口结构，驱动臂10两侧设置与限位块适配的滑动槽），所述驱动盘8转动设置在所述支架7的第二端，所述驱动盘8由第一电机13驱动，所述驱动盘8上偏心设置有连接柱12，所述传动臂9的第一端与所述连接柱12相连接（铰接），所述传动臂9的第二端与所述驱动臂10的第一端相连接（铰接）；

所述驱动臂10的内壁设有安装腔，所述安装腔延伸至驱动臂10的第二端形成开口，所述活动夹爪5的一端由开口伸入所述安装腔，所述活动夹爪5与安装腔底部之间设有弹簧14（所述弹簧14的其中一端与安装腔的底部固定连接，弹簧14的另一端与所述活动夹爪5固定连接）；

所述连接柱12可沿驱动盘8径向运动，连接柱12沿驱动盘8径向运动时，所述驱动臂10的行程改变，所述弹簧14的压缩量变化。

其中，图7中，（a）为初始工况下活动夹爪与固定夹爪的状态示意图；（b）为以恒定夹紧力夹紧被夹持物时活动夹爪与固定夹爪的状态示意图；（c）为调大夹持力后，活动夹爪与固定夹爪的状态示意图。

工作原理：（1）夹持装置2的夹持原理：通过第一电机13带动驱动盘8转动。驱动盘8、驱动臂10、传动臂9形成曲柄滑块结构，驱动盘8转动时，通过传动臂9带动驱动臂10沿滑轨11做直线运动，进入使活动夹爪5靠近或远离固定夹爪4。

当活动夹爪5靠近固定夹爪4时，两个夹爪之间的距离缩短为夹紧动作，反之为松开动作。

（2）夹持力调节原理：本实施例以活动夹爪5与固定夹爪4接触时为初始工况进行说明，设连接柱12至驱动盘8圆心的距离为L1（L1为曲柄长度）、传动臂9长度为L2（L2为连杆长度）、驱动臂10及活动夹爪5长度为L3、被加持物体宽度为L4。该工况下，活动夹爪5处于最大行程状态（L1+L2+L3），且每次夹持时，以活动夹爪5处于最大行程状态时，夹持装置2为夹持状态如图7中（a）所示。

当活动夹爪5靠近固定夹爪4并使被夹持物19的两端分别贴紧活动夹爪5及固定夹抓时，夹持装置2处于夹持状态。该过程当活动夹住刚接触到被夹持物19时，活动夹爪5对被夹持物19的施力为0。

随着驱动盘8的继续运动，活动架抓在被夹持物19的挤压作用下收回驱动臂10，该过程活动夹爪5挤压弹簧14，使弹簧14压缩，当驱动盘8运动至前述最大行程状态时，被夹持物19被夹紧（如图7中（b）所示），而夹紧力由弹簧14的反作用力提供，大小为k×L4，其中k为弹簧14的劲度系数。

需要调节夹紧力时，以调大为例进行说明（如图7中（c）所示），则调大连接柱12至传动盘圆心的距离（假设调节距离为x）。此时活动夹爪5的最大行程增大，则在夹持物体时，活动夹爪5收回驱动臂10的量对应连接柱12的调节距离一比一增加，因此弹簧14的压缩量增加x，此时弹簧14的反作用力为k×（x+L4）。

本发明夹持装置2在夹持过程，先接触被夹持物19，之后通过活动夹爪5挤压弹簧14实现对被夹持物19夹持力的施加，保证每次夹持时夹持力恒定，最后在使用时根据不同夹持物特性通过调节连接柱12的偏心距调节加夹持力大小。

本发明的工业机器人通过设置可调节夹持力的夹持装置2可满足不同工况的需求，夹持装置2处于夹紧状态时，夹持力恒定不会出现夹持力不足或过量的情况，同时夹持力调节仅需调节连接柱12的偏心距即可，夹持力大小调节方便。

进一步地，如图6所示，所述连接柱12通过往复运动构件与所述驱动盘8相连接，所述往复运动构件带动连接柱12沿所述驱动盘8径向运动。

所述驱动盘8上沿径向设有调节槽15，所述调节槽15的两端设有安装块16，所述调节槽15内设有丝杆17，所述丝杆17的两端分别与两个所述安装块16转动连接，所述丝杆上设有螺母18，所述连接柱12设置在所述螺母18上。

所述调节槽15为方形槽，所述螺母18外部为与所述调节槽15适配的方形结构。如此设置，通过方向螺母18与方形的调节槽15配合，可限制螺母18的旋转，使螺母18仅做直线运动。

所述安装座3为U字形结构。

所述驱动臂10为矩形管结构，所述活动夹爪5包括连接部和夹持部，所述连接部为矩形管结构。

所述丝杆17通过第二电机驱动，所述第二电机设置在驱动轮远离调节槽15的一面，所述第二电机与丝杆17之间通过锥齿轮传动（电机、丝杆17通过齿轮传动为机械领域公知常识，具体结构及原理此处不做赘述）。第二电机图中未示出，第二电机如此设置方式是为了避免第二电机干涉驱动盘8的转动，同时第二电机选用微型电机。

工作原理：驱动盘8转动时，带动其上的第二电机同步转动。

需要调节夹持力大小时，第二电机带动丝杆17转动，丝杆17运动时，其上的螺母18沿驱动盘8径向做直线运动。螺母18运动时带动其上的连接柱12同步运动，进而实现连接柱12偏心距的调节。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种夹持效果好的工业机器人，包括多自由度的机械臂和设置在机械臂端部的夹持装置，其特征在于：所述夹持装置包括安装座、设置在安装座上的固定夹爪与活动夹爪，所述安装座与所述机械臂的端部相连接，所述活动夹爪由驱动构件驱动其靠近或远离固定夹爪，所述驱动构件通过改变行程调节活动夹爪与固定夹爪之间的夹持力；

所述驱动构件包括支架、驱动盘、传动臂和驱动臂，所述支架与所述安装座固定连接，所述支架的第一端上设有滑轨，所述驱动盘转动设置在所述支架的第二端，所述驱动盘由第一电机驱动，所述驱动盘上偏心设置有连接柱，所述传动臂的第一端与所述连接柱相连接，所述传动臂的第二端与所述驱动臂的第一端相连接；

所述驱动臂的内壁设有安装腔，所述安装腔延伸至驱动臂的第二端形成开口，所述活动夹爪的一端由开口伸入所述安装腔，所述活动夹爪与安装腔底部之间设有弹簧；

所述连接柱可沿驱动盘径向运动，连接柱沿驱动盘径向运动时，所述驱动臂的行程改变，所述弹簧的压缩量变化；

当活动夹爪靠近固定夹爪并使被夹持物的两端分别贴紧活动夹爪及固定夹抓时，夹持装置处于夹持状态；

该过程当活动夹爪刚接触到被夹持物时，活动夹爪对被夹持物的施力为0；

所述连接柱通过往复运动构件与所述驱动盘相连接，所述往复运动构件带动连接柱沿所述驱动盘径向运动；

所述驱动盘上沿径向设有调节槽，所述调节槽的两端设有安装块，所述调节槽内设有丝杆，所述丝杆的两端分别与两个所述安装块转动连接，所述丝杆上设有螺母，所述连接柱设置在所述螺母上。

2.根据权利要求1所述夹持效果好的工业机器人，其特征在于：所述调节槽为方形槽，所述螺母外部为与所述调节槽适配的方形结构。

3.根据权利要求1所述夹持效果好的工业机器人，其特征在于：所述安装座为U字形结构。

4.根据权利要求1所述夹持效果好的工业机器人，其特征在于：所述驱动臂为矩形管结构，所述活动夹爪包括连接部和夹持部，所述连接部为矩形管结构。

5.根据权利要求1所述夹持效果好的工业机器人，其特征在于：所述丝杆通过第二电机驱动，所述第二电机设置在驱动轮远离调节槽的一面，所述第二电机与丝杆之间通过锥齿轮传动。