CN205363187U - 一种用于轴孔装配的机械手 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种用于轴孔装配的机械手，其包括弹性手臂、滑动旋转机构和夹取手臂，其中，弹性手臂连接滑动旋转机构，其带动滑动旋转机构移动并向滑动旋转机构施加一垂直向下的压力；滑动旋转机构为一水平方向无约束的滑动机构，其上端连接弹性手臂，下端连接夹取手臂并驱动夹取手臂旋转；夹取手臂夹持一工件轴，在弹性手臂和滑动旋转机构的配合下将工件轴装配进工件孔中，本实用新型的机械手结构简单、成本低；无需传感器，可以进一步降低成本；可以避免轴孔卡死的情况发生，提高了轴孔装配的效率和可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及装配机器人技术领域，尤其涉及一种用于轴孔装配的机械手。
背景技术
装配是产品生产环节的后续阶段，在制造业中是不可缺少的一个环节。而如今，装配环节以前的部分已经很大程度上可以用机器人代替，但在装配环节上，由于精度要求高、装配方式复杂、装配效率低、环境感知能力不足等原因，在机器人装配过程中经常出现定位不准或卡死的情况。因此，现阶段大部分的装配工作都还是由人工来完成，这使得装配环节所消耗的人力、物力、财力在产品生产过程中占有很大的比例。而由于装配是产品制造中必不可少一个的环节，因此，提高机器人的装配能力是未来机器人技术发展的一个重要方向。
在现有的机械手中，提高装配精度的方法是提高传感器的精度，而提升传感器精度将是成本大大增加。同时，具有柔性能力的机械手通常结构复杂，成本较高。这些都是限制装配机器人发展的重要因素。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型提供了一种用于轴孔装配的机械手。
(二)技术方案
本实用新型提供了一种用于轴孔装配的机械手，其包括弹性手臂10、滑动旋转机构20和夹取手臂30，其中，弹性手臂10连接滑动旋转机构20，其带动滑动旋转机构20移动并向滑动旋转机构20施加一垂直向下的压力；滑动旋转机构20为一水平方向无约束的滑动机构，其上端连接弹性手臂10，下端连接夹取手臂30并驱动夹取手臂30旋转；夹取手臂30夹持一工件轴41，在弹性手臂10和滑动旋转机构20的配合下将工件轴41装配进工件孔42中。
优选地，所述滑动旋转机构20包括第一水平滑轨21、第二水平滑轨22和第一旋转机构23，第一水平滑轨21与第二水平滑轨22在水平面内互相垂直，第二水平滑轨22在水平面内相对于第一水平滑轨21沿第一方向自由滑动，第一旋转机构23在水平面内相对于第二水平滑轨22沿垂直于第一方向的第二方向自由滑动，第一水平滑轨21、第二水平滑轨22和第一旋转机构23构成一水平方向无约束的滑动机构。
优选地，第一水平滑轨两侧面具有第一水平滑槽25，第二水平滑轨顶面中部连接一滑片26，该滑片两端嵌入第一水平滑槽内，第二水平滑轨22与第一水平滑轨21之间通过第一水平滑槽25和滑片26实现自由滑动；第二水平滑轨底面具有一第二滑槽，第一旋转机构顶端嵌入第二滑槽内，第一旋转机构23与第二水平滑轨22之间通过第二滑槽实现自由滑动。
优选地，第一旋转机构底部连接第二旋转机构24，第一旋转机构23可绕其垂直轴旋转，第二旋转机构24可绕其水平轴旋转。
优选地，夹取手臂30包括轴指连杆31和夹取机构32，轴指连杆31一端连接第二旋转机构24的水平轴并可绕该水平轴旋转，其另一端连接夹取机构32，夹取机构32夹持工件轴41。
优选地，轴指连杆31为长条形结构，其一端的轴孔连接第二旋转机构的水平轴，其另一端的U型连接部固定连接夹取机构32，夹取机构32包括机构本体34与夹取手指35，机构本体34控制夹取手指的张开与夹紧，夹取手指35夹持工件轴41。
优选地，所述弹性手臂10包括固定手臂11、弹簧12、活塞13和活塞连杆14，其中，固定手臂11为竖直的圆筒状结构，其上端连接机器人本体，其下端开口，弹簧12容置在固定手臂的内腔中，活塞13通过固定手臂的下端开口与弹簧12相连，活塞连杆14竖直连接活塞13，当弹簧12压缩时，弹性手臂10通过活塞连杆14垂直向下施加一压力。
优选地，工件孔42保持位置固定，夹取手指35夹持一工件轴41，机械手移动至工件孔上方，夹取手臂30相对于垂直面保持一定的倾角，弹性手臂10向下移动，弹簧12发生一定程度的压缩而产生一向下的推力；当工件轴41接触到竖直放置的工件孔42时，弹性手臂10继续向下移动直到工件轴41处于位置最低点；在移动至位置最低点的过程中弹簧12继续被压缩，推力增大；之后，第二旋转机构24旋转，驱动夹取手臂30向垂直面旋转，在旋转过程中，工件轴41保持在位置最低点，第二水平滑轨22相对于第一水平滑轨21在水平面内滑动，第一旋转机构23相对于第二水平滑轨22在水平面内滑动，当夹取手臂30完全垂直时，工件轴41与工件孔42对准，弹簧12将推力释放，推动滑动旋转机构20、夹取手臂30向下移动，工件轴底端与工件孔的底面接触，工件轴41完全装配进工件孔42中。
优选地，夹取手臂30还包括震动器33，其固定在轴指连杆31上，震动器33包括电机及电机轴上的重物，电机轴与轴指连杆31平行。
优选地，第一旋转机构23和第二旋转机构24均包括驱动装置，该驱动装置是电机及齿轮组；和/或夹机构本体34内包括驱动装置，该驱动装置是电机及齿轮组。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本实用新型的用于轴孔装配的机械手具有以下有益效果：
(1)本实用新型的机械手结构简单、成本低；
(2)无需传感器，可以进一步降低成本；
(3)可以避免轴孔卡死的情况发生，提高了轴孔装配的效率和可靠性。
附图说明
图1为本实用新型实施例的用于轴孔装配的机械手的整体结构图；
图2a、图2b和图2c分别为本实用新型实施例的用于轴孔装配的机械手的侧视图、后视图和上视图；
图3为本实用新型实施例的用于轴孔装配的机械手的滑动旋转机构的结构图；
图4为本实用新型实施例的用于轴孔装配的机械手的轴指连杆的结构图；
图5为本实用新型实施例的用于轴孔装配的机械手的夹取机构的结构图。
【符号说明】
10-弹性手臂；
11-固定手臂；12-弹簧；13-活塞；14-活塞连杆；
20-滑动旋转机构；
21-第一水平滑轨；22-第二水平滑轨；23-第一旋转机构；24-第二旋转机构；25-第一水平滑槽；26-滑片；
30-夹取手臂；
31-轴指连杆；32-夹取机构；33-震动器；34-机构本体；35-夹取手指；
41-工件轴；42-工件孔。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。
本实用新型实施例的用于轴孔装配的机械手包括弹性手臂10、滑动旋转机构20和夹取手臂30。
弹性手臂10包括固定手臂11、弹簧12、活塞13和活塞连杆14，其中，固定手臂11为竖直的圆筒状结构，其上端连接机器人本体，其下端开口，弹簧12容置在固定手臂11的内腔中，活塞13通过固定手臂11的下端开口与弹簧12相连，活塞连杆14竖直连接活塞13。当弹簧12压缩时，弹性手臂10通过活塞连杆14向下施加一压力。
滑动旋转机构20包括第一水平滑轨21、第二水平滑轨22、第一旋转机构23和第二旋转机构24，其中，第一水平滑轨21与第二水平滑轨22为方形管状结构，二者在水平面内互相垂直，第一水平滑轨21顶面中部连接活塞连杆14，其两侧面具有第一水平滑槽25，第二水平滑轨22顶面中部连接一滑片26，该滑片26两端嵌入第一水平滑槽25内，使得第二水平滑轨22可以通过第一水平滑槽25在水平面内相对于第一水平滑轨21自由滑动；第二水平滑轨22底面具有一第二滑槽，第一旋转机构23，其顶端嵌入第二滑槽内，使得第一旋转机构23可以沿第二滑槽自由滑动，即第一水平滑轨21、第二水平滑轨22和第一旋转机构23构成一水平方向无约束的滑动机构，第一旋转机构23可以绕其垂直轴旋转，其底部连接有第二旋转机构24，第二旋转机构24可以绕其水平轴旋转。
优选地，第一旋转机构23和第二旋转机构24还包括驱动装置，用于驱动第一旋转机构23和第二旋转机构24旋转，其中，该驱动装置可以是电机及齿轮组。
夹取手臂30包括轴指连杆31、夹取机构32和震动器33；其中，轴指连杆31为长条形结构，其一端为轴孔，该轴孔连接在第二旋转机构24的水平轴上，使得轴指连杆31可以绕该水平轴旋转，其另一端为U型连接部，通过螺钉固定连接夹取机构32；夹取机构32包括机构本体34与夹取手指35，机构本体34内的驱动装置为夹取手指35提供动力，控制夹取手指35的张开与夹紧，夹取手指35夹持工件轴41；震动器33固定在轴指连杆31上，其产生垂直于轴指连杆31方向的震动。
优选地，夹取机构32的机构本体34内的驱动装置可以是电机及齿轮组。震动器33包括电机及电机轴上的重物，电机轴与轴指连杆31平行，当工件轴41被卡在工件孔42中时，电机带动重物旋转产生震动，防止轴孔卡死的情况发生。
当利用该机械手装配轴孔时，工件孔42保持位置固定，机械手的夹取手指35夹持一工件轴41，机械手移动至工件孔42上方，其第二旋转机构24旋转至一定角度，使夹取手臂30相对于垂直面保持一定的倾角；弹性手臂10向下移动，此时弹簧12发生一定程度的压缩而产生一向下的推力；当工件轴41接触到竖直放置的工件孔42时，弹性手臂10继续向下移动直到工件轴41处于位置最低点，该位置最低点指的是，当第二旋转机构24垂直时工件轴41底端正好与工件孔42的底面接触，即工件轴41正好完全装配进工件孔42中；在移动至位置最低点的过程中弹簧12继续被压缩，推力增大；之后，第二旋转机构24旋转，驱动夹取手臂30开始向垂直面旋转，在旋转过程中，工件轴41保持在位置最低点，由于第一水平滑轨21、第二水平滑轨22和第一旋转机构23构成一水平方向无约束的滑动机构，使得第二水平滑轨22相对于第一水平滑轨21在水平面内滑动，第一旋转机构23相对于第二水平滑轨22在水平面内滑动，当夹取手臂30完全垂直时，工件轴41与工件孔42对准，弹簧12将推力释放，推动活塞连杆14、滑动旋转机构20、夹取手臂30向下移动，工件轴41底端正好与工件孔42的底面接触，即工件轴41正好完全装配进工件孔42中。
当工件轴41被卡在工件孔42中时，轴指连杆31上的震动器33被触发，震动器33震动使得工件轴41脱离被卡位置，从而能够继续完成工件轴41的装配。
本实用新型的用于轴孔装配的机械手，结构简单、成本低，而且无需传感器，可以进一步降低成本，并且可以避免轴孔卡死的情况发生，提高了轴孔装配的效率和可靠性。
至此，已经结合附图对本实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本实用新型的用于轴孔装配的机械手有了清楚的认识。
需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换，例如：
(1)还可通过其他手段对第一旋转机构、第二旋转机构、夹取手指、震动器进行驱动；
(2)实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本实用新型的保护范围；
(3)上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。
综上所述，本实用新型提供一种用于轴孔装配的机械手，结构简单、成本低，而且无需传感器，可以进一步降低成本，并且可以避免轴孔卡死的情况发生，进一步提高了轴孔装配的效率和精度。
以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于轴孔装配的机械手，其特征在于，其包括弹性手臂(10)、滑动旋转机构(20)和夹取手臂(30)，其中，
弹性手臂(10)连接滑动旋转机构(20)，其带动滑动旋转机构(20)移动并向滑动旋转机构(20)施加一垂直向下的压力；
滑动旋转机构(20)为一水平方向无约束的滑动机构，其上端连接弹性手臂(10)，下端连接夹取手臂(30)并驱动夹取手臂(30)旋转；
夹取手臂(30)夹持一工件轴(41)，在弹性手臂(10)和滑动旋转机构(20)的配合下将工件轴(41)装配进工件孔(42)中。
2.如权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述滑动旋转机构(20)包括第一水平滑轨(21)、第二水平滑轨(22)和第一旋转机构(23)，第一水平滑轨(21)与第二水平滑轨(22)在水平面内互相垂直，第二水平滑轨(22)在水平面内相对于第一水平滑轨(21)沿第一方向自由滑动，第一旋转机构(23)在水平面内相对于第二水平滑轨(22)沿垂直于第一方向的第二方向自由滑动，第一水平滑轨(21)、第二水平滑轨(22)和第一旋转机构(23)构成一水平方向无约束的滑动机构。
3.如权利要求2所述的机械手，其特征在于，第一水平滑轨两侧面具有第一水平滑槽(25)，第二水平滑轨顶面中部连接一滑片(26)，该滑片两端嵌入第一水平滑槽内，第二水平滑轨(22)与第一水平滑轨(21)之间通过第一水平滑槽(25)和滑片(26)实现自由滑动；第二水平滑轨底面具有一第二滑槽，第一旋转机构顶端嵌入第二滑槽内，第一旋转机构(23)与第二水平滑轨(22)之间通过第二滑槽实现自由滑动。
4.如权利要求2所述的机械手，其特征在于，第一旋转机构底部连接第二旋转机构(24)，第一旋转机构(23)可绕其垂直轴旋转，第二旋转机构(24)可绕其水平轴旋转。
5.如权利要求2所述的机械手，其特征在于，夹取手臂(30)包括轴指连杆(31)和夹取机构(32)，轴指连杆一端连接第二旋转机构的水平轴并可绕该水平轴旋转，其另一端连接夹取机构(32)，夹取机构(32)夹持工件轴(41)。
6.如权利要求5所述的机械手，其特征在于，轴指连杆(31)为长条形结构，其一端的轴孔连接第二旋转机构的水平轴，其另一端的U型连接部固定连接夹取机构(32)，夹取机构(32)包括机构本体(34)与夹取手指(35)，机构本体(34)控制夹取手指的张开与夹紧，夹取手指(35)夹持工件轴(41)。
7.如权利要求5所述的机械手，其特征在于，所述弹性手臂(10)包括固定手臂(11)、弹簧(12)、活塞(13)和活塞连杆(14)，其中，固定手臂(11)为竖直的圆筒状结构，其上端连接机器人本体，其下端开口，弹簧(12)容置在固定手臂的内腔中，活塞(13)通过固定手臂的下端开口与弹簧(12)相连，活塞连杆(14)竖直连接活塞(13)，当弹簧(12)压缩时，弹性手臂(10)通过活塞连杆(14)垂直向下施加一压力。
8.如权利要求7所述的机械手，其特征在于，工件孔(42)保持位置固定，夹取手指(35)夹持一工件轴(41)，机械手移动至工件孔上方，夹取手臂(30)相对于垂直面保持一定的倾角，弹性手臂(10)向下移动，弹簧(12)发生一定程度的压缩而产生一向下的推力；当工件轴(41)接触到竖直放置的工件孔(42)时，弹性手臂(10)继续向下移动直到工件轴(41)处于位置最低点；在移动至位置最低点的过程中弹簧(12)继续被压缩，推力增大；之后，第二旋转机构(24)旋转，驱动夹取手臂(30)向垂直面旋转，在旋转过程中，工件轴(41)保持在位置最低点，第二水平滑轨(22)相对于第一水平滑轨(21)在水平面内滑动，第一旋转机构(23)相对于第二水平滑轨(22)在水平面内滑动，当夹取手臂(30)完全垂直时，工件轴(41)与工件孔(42)对准，弹簧(12)将推力释放，推动滑动旋转机构(20)、夹取手臂(30)向下移动，工件轴底端与工件孔的底面接触，工件轴(41)完全装配进工件孔(42)中。
9.如权利要求5所述的机械手，其特征在于，夹取手臂(30)还包括震动器(33)，其固定在轴指连杆(31)上，震动器(33)包括电机及电机轴上的重物，电机轴与轴指连杆(31)平行。
10.如权利要求6所述的机械手，其特征在于，第一旋转机构(23)和第二旋转机构(24)均包括驱动装置，该驱动装置是电机及齿轮组；和/或夹机构本体(34)内包括驱动装置，该驱动装置是电机及齿轮组。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108081189A (zh) * | 2017-12-12 | 2018-05-29 | 大连理工大学 | 一种适用在内腔结构中拧紧的连杆式拧紧机构及方法 |
| CN110253602A (zh) * | 2019-07-12 | 2019-09-20 | 苏州软体机器人科技有限公司 | 一种内撑式夹具 |
| CN114310286A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-04-12 | 亚琛科技(深圳)有限公司 | 用于自动装配时修正机械手臂定位误差的柔性对位装置 |
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