CN203109958U - 一种可内外夹持的偏心轮机械手抓取装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可内外夹持的偏心轮机械手抓取装置，包括一壳体，其特征在于：所述壳体内设有滑柱，所述滑柱上端开设有封闭槽，所述封闭槽内设有偏心轮，还包括动力机构，所述动力机构与所述偏心轮相连并驱动所述偏心轮转动，所述滑柱下端沿周边至少开设有两个径向孔，所述径向孔内配合设有滚轮，所述滚轮与铰接在壳体上的曲杠杆的一端铰接，所述曲杠杆的另一端构成抓取部；所述抓取装置上还配合设有控制机构。本实用新型的机械手抓取装置可方便的从工件外部或内部夹持抓取工件，无需更换零部件，工作效率较高，工作效率较高，成本低，且对环境无污染。

Description

一种可内外夹持的偏心轮机械手抓取装置

技术领域

本实用新型涉及一种自动夹持装置，具体涉及一种可内外夹持的偏心轮机械手抓取装置。 

背景技术

在现代工业生产中，机械化及自动化的程度越来越高，在加工、搬运、装配等工业中，有很多工位需要对待加工的工件进行抓取操作，这些操作一般要求动作灵活、简单可靠、重复性大，针对这些要求，机械手作为一种抓取装置已经开始被广泛的使用在工业生产中。 

机械手能模仿人手和臂的动作功能，用以按照固定的程序抓取、搬运物件或者操作工具的自动操作，它可以代替人进行繁重劳动从而实现生产的机械化和自动化，也能在有害环境下工作从而保护人身安全，因而被广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工业等部门。机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成，手部是用来抓取工件的部件，根据被抓取物体的形状、尺寸、重量等作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型或吸附性；运动机构，使手部完成各种转动、摆动、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓取物体的位置和姿势；控制系统是通过对机械手的控制，来完成特定动作，同时接受机械手上各部件反馈的信息，形成稳定的闭环控制，控制系统的核心通常是由单片机或dsp等微控芯片构成，通过对其编程实现所需要功能。 

目前，一般的机械手的手部通常都是使用一套杠杆抓取机构从物工件外部抓取工件，当需要从工件内部抓取工件时，就需要更换另一套杠杆抓取机构，因此，一般的机械手抓取装置不仅成本较高，结构复杂，而且更换不方便，工作效率较低。现有的机械手大多采用液压装置或气压装置作为动力源，而液压装置需要泵作为动力元件，并且液压装置还会存在油液的泄露，对环境造成一定的污染；气压装置需要空压机作为动力元件，而空压机产生的压缩空气，必须经过降温、净化、减压和稳压等一系列处理，因而使用气压装置获得气源的成本高，过程复杂。 

发明内容

本实用新型目的是提供一种可内外夹持的偏心轮机械手抓取装置，使用该装置，可方便的从工件外部或内部夹持抓取工件，工作效率较高，成本低，且对环境无污染。 

本实用新型的技术方案是：一种可内外夹持的偏心轮机械手抓取装置，包括一壳体，所述壳体内设有滑柱，所述滑柱上端开设有封闭槽，所述封闭槽内设有偏心轮，还包括动力机构，所述动力机构与所述偏心轮相连并驱动所述偏心轮转动，所述滑柱下端沿周边至少开设有两个径向孔，所述径向孔内配合设有滚轮，所述滚轮与铰接在壳体上的曲杠杆的一端铰接，所述曲杠杆的另一端构成抓取部；所述抓取装置上还配合设有控制机构。 

进一步的技术方案，所述动力机构包括步进电机，所述步进电机的电机轴与所述偏心轮固定连接。 

进一步的技术方案，所述曲杠杆经铰支轴与所述壳体铰接。 

进一步的技术方案，所述控制机构包括传感器及控制系统。 

上述技术方案中，当步进电机通电工作时，电机轴转动带动偏心轮在滑柱的封闭槽内顺时针旋转，滑柱受到向上的推力，滑柱向上滑动的同时带动设置于滑柱的径向孔内的滚轮滚动，滚轮滚动带动曲杠杆绕着铰支轴逆时针转动，曲杠杆的抓取部便由外向内运动从而抓取住工件的外表面，实现工件外部的夹持抓取动作，并且由于偏心轮具有自锁能力，可对被抓取的工件保持持续的夹持力；当步进电机驱动偏心轮逆时针转动时，推动滑柱向下滑动，滚轮在滑柱的径向孔内滚动带动曲杠杆沿铰支轴顺时针方向转动，曲杠杆的抓取部便可由内向外转动从而抓取工件的内表面，实现工件内部的夹持抓取动作。 

本实用新型的优点是： 

1.本实用新型通过在抓取装置的壳体内设置滑柱，滑柱上端开设封闭槽，其内设置偏心轮，偏心轮与步进电机连接，滑柱下端开设有径向孔，径向孔内设置滚轮，滚轮与曲杠杆铰接，曲杠杆与壳体铰接，当步进电机驱动滑柱上下滑动时，即可带动滚轮在径向孔内内外滚动，从而带动曲杠杆由外向内转动或由内向外转动，方便的实现对工件外表面或内表面的夹持抓取； 

2.本实用新型只需通过改变步进电机旋转方向进而改变偏心轮的转动 方向，即可实现对工件的内外夹持，较之以往无需更换零部件，较为方便； 

3.本实用新型无需更换零部件即可方便的实现工件的内外夹持，工作效率较高； 

4.本实用新型结构简单，使用方便，利用步进电机驱动，较之以往液压驱动或气压驱动，对环境无污染，成本也较低。 

附图说明

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述： 

图1为本实用新型实施例一中外部抓取工件时的抓取状态示意图； 

图2为本实用新型实施例一中外部抓取工件时的松开状态示意图； 

图3为本实用新型实施例一中内部抓取工件时的抓取状态示意图； 

图4为本实用新型实施例一中内部抓取工件时的松开状态示意图。 

其中：1、壳体；2、滑柱；3、偏心轮；4、径向孔；5、滚轮；6、曲杠杆；7、电机轴；8、铰支轴；9、封闭槽。 

具体实施方式

实施例一：参见图1至4所示，一种可内外夹持的偏心轮机械手抓取装置，包括一壳体1，所述壳体1内设有滑柱2，所述滑柱2上端开设有封闭槽9，所述封闭槽9内设有偏心轮3，还包括动力机构，所述动力机构与所述偏心轮相连并驱动所述偏心轮转动，所述动力机构为步进电机，所述步进电机的电机轴7与所述偏心轮3固定连接，所述滑柱2下端沿周边至少开设有两个径向孔4，所述径向孔4内配合设有滚轮5，所述滚轮5与经铰支轴8铰接在壳体1上的曲杠杆6的一端铰接，所述曲杠杆6的另一端构成抓取部；所述抓取装置上还配合设有控制机构，所述控制机构包括传感器及控制系统。 

具体参见图1所示，装置由外部抓取工件动作时，步进电机在控制系统的控制下工作，电机轴带动偏心轮在封闭槽内顺时针转动，滑柱受到向上的推力，由于滑柱的下端开设有两个径向孔，其内部以适当简间隙配合设有滚轮，该滚轮与曲杠杆铰接，滑柱向上滑动的同时，滚轮在径向孔内由内向外滚动，带动曲杠杆绕着铰支轴逆时针转动，曲杠杆的抓取部由外向内进而夹持住工件的外表面，实现工件外表面的抓取动作，由于偏心轮本身具有自锁 能力，因而可持续的对工件保持夹持力；参见图2所示，当工件被抓取后，机械手按照预先设定的程序运动，将抓取住的工件传送到指定位置，传感器发出信号，控制系统控制步进电机动作，电机轴带动偏心轮逆时针转动，滑柱向下滑动，使得曲杠杆顺时针转动，从而在指定位置松开工件，工件进入后续的加工动作。

参见图3所示，装置由内部抓取工件动作时，无需对装置进行更换零部件，只需要步进电机旋转方向，电机轴驱动偏心轮逆时针转动，滑柱向下滑动，滑柱下端的滚轮在径向孔内由外向内滚动，带动曲杠杆绕着铰支轴顺时针转动，曲杠杆的抓取部由内向外抓取工件，实现工件内表面的抓取动作；参见图4所示，当工件被抓取后，机械手按照预先设定的程序运动，将抓取住的工件传送到指定位置，传感器发出信号，控制系统控制步进电机动作，电机轴驱动偏心轮顺时针转动，推动滑柱向上滑动，使得曲杠杆逆时针转动，从而在指定位置松开工件，工件进入后续的加工动作。 

可实现内外夹持的偏心轮机械手抓取装置包括两部分：一部分是偏心轮机构，另一部分是曲杠杆机构，装置在考虑摩擦损失后的输出力为实际输出力，常用Fp表示。 

通过建立力学模型并分析计算可知，图中所示机械手抓取装置每一个夹持部，对工件的实际夹持力的计算公式为：

总的实际夹持力的计算公式为： $F_p;=\frac{{\mathrm{Ml}}_1\sin {\mathrm{\α}}_2}{{\mathrm{el}}_2\cos {\mathrm{\α}}_1}\mathrm{\η}---\left(2\right).$

上式中，M为电动机的输出转矩，n为曲杠杆的数目(一般n为2或3)，e为偏心轮的偏心距，l₁为机械手动力臂的距离，l₂为机械手阻力臂的距离，α₁为机械手动力臂与竖直方向所夹的锐角，α₂为机械手阻力臂与竖直方向所夹的锐角，η为偏心轮的机械效率(一般η为0.2～0.3)。 

对于偏心凸轮机构，取参数M＝2N·m，e＝5mm，对于曲杠杆机构，这里，我们取动力臂与阻力臂的长度之比为1，对于一般结构尺寸曲杠杆机构，动力臂杠杆与竖直方向的夹角α₁取10°，阻力臂杠杆与竖直方向的夹角α₂取30 °，η＝0.25，根据公式(1)，代入计算得到机械手抓取装置总的实际输出力为F_p≈51N。 

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (4)

1.一种可内外夹持的偏心轮机械手抓取装置，包括一壳体(1)，其特征在于：所述壳体(1)内设有滑柱(2)，所述滑柱(2)上端开设有封闭槽(9)，所述封闭槽(9)内设有偏心轮(3)，还包括动力机构，所述动力机构与所述偏心轮(3)相连并驱动所述偏心轮转动，所述滑柱(2)下端沿周边至少开设有两个径向孔(4)，所述径向孔(4)内配合设有滚轮(5)，所述滚轮(5)与铰接在壳体(1)上的曲杠杆(6)的一端铰接，所述曲杠杆(6)的另一端构成抓取部；所述抓取装置上还配合设有控制机构。 

2.根据权利要求1所述的一种可内外夹持的偏心轮机械手抓取装置，其特征在于：所述动力机构包括步进电机，所述步进电机的电机轴(7)与所述偏心轮(3)固定连接。 

3.根据权利要求1所述的一种可内外夹持的偏心轮机械手抓取装置，其特征在于：所述曲杠杆(6)经铰支轴(8)与所述壳体(1)铰接。 

4.根据权利要求1所述的一种可内外夹持的偏心轮机械手抓取装置，其特征在于：所述控制机构包括传感器及控制系统。 

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