CN206335575U - 一种全机械驱动并带防意外开启机构的机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示一种全机械驱动并带防意外开启机构的机械手，包括一个机械手框架，至少两个铰接在机械手框架上可以自由转动的机械手手指，一个自由端朝向机械手开口方向、另一个端用连杆与机械手手指分别相铰接的开启推杆，一个跨装在机械手指及机械手框架上的手指锁和至少两个机械手手指锁死机构。该机械手不含电动或气动伺服机构，用简单机械外力推动手指锁来实现机械手的抓取、放下、防意外开启锁死的动作。该全机械驱动机械手克服了因电动或气动伺服系统的体积、线圈的挥发性、耐高性而无法满足真空、高洁净、高温、狭小空间环境对机械手的使用要求。

Description

一种全机械驱动并带防意外开启机构的机械手

技术领域

本实用新型涉及机械手领域，尤其涉及一种全机械驱动并带防意外开启机构的机械手。

技术背景

机械手在各个生产、生活领域中有着广泛的应用，比如汽车制造、半导体制造、医药生产、科学研究等领域。常见的机械手多为由电动伺服或气动伺服驱动来实现机械手的抓取、放下、翻转、移动等动作。但在一些特殊应用环境中，如在真空、高温、高洁净、狭小空间的使用环境下，电动伺服或气动伺服由于自身固有特性，会无法适应使用环境的要求，如电气线圈或气体的挥发性不能用于真空环境，电动伺服或气动伺服增加机械手的体积，电气线圈不耐高温性等因素，无法使常规的机械手满足一些使用环境对如真空度、洁净度、空间尺寸以及使用温度的要求，因此需要有一种既不需要电动伺服或气动伺服驱动又能满足这类特殊使用环境需求的机械手。

实用新型内容

针对常规电动伺服或气动伺服驱动的机械手，不能轻易在真空、高温、高洁净、狭小空间的使用环境下使用的问题，本实用新型采用全机械动作变换的方法实现一种的机械手的抓取、放下、翻转、移动动作，同时采用机械结构对机械手的手指进行自动锁死防止意外开启。

本实用新型采用的技术方案是：采用一个框架用于安装机械手的部件，称所述的框架为机械手框架，机械手手指铰接在机械手框架上并沿铰接点可以自由转动；沿机械手框架中心轴线方向穿过一个推杆，称所述的推杆为开启推杆，开启推杆指向机械手手指抓取物体开口方向的一端自由悬空，另一端通过连杆与机械手手指铰接在一起，同时在开启推杆和机械手固定架间安装一个回位弹簧，该弹簧保证开启推杆在不受力的情况下恢复到预设位置；通过推动或放松开启推杆自由端并结合开启推杆的回位弹簧的作用力，来实现机械手手指的开启和闭合，进而实现机械手的抓取动作；机械手的翻转和前后移动，通过连接到机械手框架上的操纵杆来实现；在机械手手指和机械手框架间安装一个用于锁死机械手手指的框架结构装置，称所述的框架结构装置为手指锁；手指锁与机械手手指上合适的突起、凹槽结构相配合构成锁死机械手手指机构；手指锁位于开启推杆的前端，同开启推杆间具有一段间隙，作为解锁的行程，同时手指锁与机械手框架间安有回位弹簧，确保闭合状态下手指锁处于预设位置将机械手手指相对与框架的运动锁住，在不解锁的情况下，常规外力无法开启机械手手指；在机械手手指被有意开启的过程中，手指锁先在外力作用下先进行一个解锁行程，手指锁先行脱离机械手手指上相应的突起结构进入到凹槽结构部分实现解锁，然后所述外力再作用到手指开启推杆上开启手指，实现机械手的开启动作；在机械手手指闭合的过程中，手指开启推杆和手指锁分别在各自回位弹簧的作用下回到原位，手指锁将机械手手指上相应的突起结构卡入手指锁边框内，将机械手手指锁死，防止翻转过程中被抓取的物体重力意外打开。

采用本实用新型方案的机械手在相应工作环境中，只采用机械动作而不采用电动或气动伺服驱动的方式就可以实现抓取、翻转、前后移动和械手手指自动锁死和解锁动作，不需要冗余的电气、气动设备可以很好使本实用新型方的机械手适应于真空、高温、高洁净、狭小空间的应用环境。

附图说明

图1是本实用新型机械手方案的原理图。

图2是采用本实用新型方案的两指机械手实施例立体图。

图3是采用本实用新型方案的两指机械手实施例闭合状态的半剖图。

图4是采用本实用新型方案的两指机械手实施例解锁状态的半剖图。

图5是采用本实用新型方案的两指机械手实施例开启状态的半剖图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

参附图1-5所示，介绍一种全机械驱动并带防意外开启机构的机械手，所述机械手包括一个用于安装机械手相关部件的机械手框架1；至少两个铰接在机械手框架1上可以自由转动的机械手手指2、3；穿过机械手框架1中导向孔13的开启推杆10，所述开启推杆10的自由端朝向机械手开口方向，与所述自由端相对的另一端分别通过连杆8、9与机械手手指2、3相铰接；与开启推杆10相对应用于开启推杆10回位的回位弹簧12；至少两个与机械手手指2、3相对应的机械手手指锁死机构22、23；一个跨装在机械手指2、3及机械手框架1上与开启推杆10自由端对应的手指锁14，该手指锁14被设置为与开启推杆10分离时锁定机械手手指2、3、并在与开启推杆10接触时解锁机械手手指2、3。

进一步地，机械手手指锁死机构22、23包括阻挡位23-1、手指锁死平台23-2和解锁凹槽23-3，当所述机械手处于锁死状态时，手指锁14与开启推杆10的自由端之间具有一个解锁行程空隙15，手指锁抵持于阻挡位23-1。

进一步地，当所述机械手自锁死状态向解锁状态运动时，手指锁14经过解锁行程间隙15，脱离手指锁死平台23-2进入到解锁凹槽23-3，机械手手指2、3处于可转动状态，在此过程中回位弹簧12优选地处于压缩蓄能状态。

进一步地，阻挡位23-1、手指锁死平台23-2和解锁凹槽23-3设置于机械手手指2、3或手指锁14的框架上。

进一步地，当所述机械手自解锁状态向开启状态运动时，手指锁14抵持于启动推杆10的自由端、并通过连杆8、9带动机械手手指2、3向所述机械手外侧转动，回位弹簧20处于压缩蓄能状态。

进一步地，所述机械手还包括与手指锁14连接的至少两个导向杆16、17以及与该至少两个导向杆16、17相对应的回位弹簧20、21；当所述机械手自开启状态向锁死状态运动时，回位弹簧20、21至少用于通过至少两个导向杆16、17带动手指锁14朝远离开启推杆10的自由端方向运行，以将锁死平台23-2卡入手指锁14，进而锁死机械手手指2、3。

进一步地，在机械手自锁死状态向开启状态运动时，回位弹簧20、21处于压缩蓄能状态。

进一步地，机械手框架1上开设有用于配合安装导向孔导向杆16、17的导向孔18、19。

进一步地，还包括用于安装机械手操纵杆的操纵杆安装架26和操纵杆安装适配器27。

进一步地，开启推杆10上设置有与回位弹簧12配合的卡位，和/或，开启推杆10的截面形状选自圆形、方形、椭圆形、三角形、多边形中的一种，优选地，开启推杆10的截面形状为圆形。

进一步地，手指锁14设置为可在机械手框架1上滑动的框架结构。

进一步地，所述框架结构选自长方形框架、圆形框架、椭圆形框架、多边形框架中的一种，优选的，所述框架结构采用长方形框架。

以下以具有两只手指的机械手为例，就本实用新型方案进行原理性阐述。

如图1所示，机械手手指2、3通过铰接点4、5分别铰接在机械手框架1上，并可以绕铰接点4、5自由转动。在机械手框架1上的导向孔13中装有开启推杆10，开启推杆10是优选一个圆柱形推杆并加工有安装弹簧的卡位，并与机械手框架1间安有回位弹簧12。开启推杆10通过铰接点11分别与机械手手指连杆8、9铰接，连杆8、9可以绕铰接点11自由转动；连接杆8、9再通过铰接点6、7分别与机械手手指2、3铰接，连接杆8、9可以分别绕铰接点6、7自由转动，这样开启推杆10通过铰接点11、连接杆8和9、铰接点6和7与机械手手指2、3在机械手框架1上形成两个以铰接点11相关联、以铰接点4和5为转动轴心的铰链结构，构成了一个机械手的基本结构。

在图1中机械手基本结构的基础上，手指锁14跨装在机械手手指2、3及机械手框架1上，并与推杆10自由端相对应；当机械手处于锁死状态时，手指锁14与开启推杆10之间留有一段间距做为解锁行程15。手指锁14连接有两个导向杆16、17，该两个导向杆穿过机械手框架1上的导向孔18、19以手指锁14按照预定路径运动，在导向导轨16、17上装有回位弹簧20、21。

手指锁14处于初始预设的锁死状态时，在手指锁死机构22、23的作用下锁死机械手手指2、3，使机械手手指2、3不能绕铰接点4、5转动转动。手指锁14的一个优选结构是框架结构，在图2所示的实施例中框架结构手指锁14可以沿机械手框架1滑动，并将机械手手指2、3包裹在框架内部，可以将机械手手指2、3上的锁死机构22、23卡入手指锁14内。

手指锁死机构22、23的一种优选结构在实施例图3中所示，是在机械手手2、3上设计一个突起阻挡位23-1，用于对手指锁14进行限位，保证手指锁14在锁死状态时位于预设的锁死位置。同时设计一个锁死平台23-2和一个开锁凹槽23-3；当手指锁14处于锁死位置时，锁死平台23-2卡入手指锁14框架内，如图3所示，使机械手手指2、3在图3所示的闭合状态下不能绕铰接点4、5自由旋转，即使机械手夹持了物体沿开启推杆10的轴线进行翻转，夹持物的重力25会最大作用在机械手手指2上，也不能开启机械手手指2，进而防止了机械手的意外开启。当机械手处于解锁状态时，手指锁14的框架处于开锁凹槽23-3内，如图4所示，进而没有结构可以在手指锁14内阻挡机械手手指2、3绕铰接点4、5进行旋转，实现机械手的解锁。

下面结合图1及具体实施例的图2、图3、图4、图5所示，就本实用新型机械手的工作过程进行阐述。图2是本实用新型一个两指机械手具体实施例的三维立体图，相应部件与原理图1中的标识相对应，后续图3、图4、图5是该实施例不同状态的半剖图。

对于处于初始锁死状态的机械手，如图3所示，开启推杆10和手指锁14在回位弹簧12、20、21的作用下都处于初始设定位置上，机械手手指2、3处于锁死状态。进行开启机械手时，对机械手施加一个外力24先作用于手指锁14上，推动手指锁14向右移动，开始对回位弹簧20、21进行储能，如图1原理结构所示。由于此时手指锁14与开启推杆10之间预留有解锁行程空隙15，在手指锁14触碰到开启推杆10之前，机械手手指2、3不会有开启动作而是保持在原位不动，如图3中所示。当手指锁14走完解锁行程空隙15刚刚触碰到开启推杆10时，手指锁14脱离开机械手手指2、3上的锁死平台23-2进入到解锁凹槽23-3，如图4所示，此时的机械手手指2、3可以绕铰接点4、5进行旋转，继续施加外力24推动手指锁14并带动开启推杆10向右运动，回位弹簧12开始压缩进行储能，开启推杆10通过连杆8、9带动机械手手指2、3实现机械手的张开动作，如图5所示。

当机械手在作用于手指锁14上的外力24的作用下张开，并转而准备闭合时，初始状态如图5所示。逐渐撤销外力24，在回位弹簧12、20、21的作用下，最初开启推杆10和手指锁14共同向左移动，开启推杆10通过连杆8、9带动机械手手指2、3逐渐闭合。当开启推杆10在回位弹簧12的作用下回到预设位时，机械手手指2、3也回到了锁死位置，此时的手指锁14仍然处于解锁槽23-3内并且即将与开启推杆10分离，如图4所示。随后在回位弹簧20、21的作用下，手指锁14继续向左运动，离开解锁槽23-3直至顶到阻挡位23-1，这时机械手手指2、3上锁死平台23-2卡入手指锁14框架内，使机械手手指处于锁死状态，如图3所示。恰当控制机械手整体的位置，使机械上的手指锁14不被意外施加外力24，就可以保证机械手不被意外打开，即使在机械手沿开启推杆10轴线旋转时，被夹持物的重力25完全作用到机械手手指2或3上，如图1中所示，也不能开启机械手手指2或3使被夹持物意外脱落。

在整个机械手的开启、闭合过程中只是施加一个简单的外力24到手指锁14上，这个外力24可以通过将机械手上的手指锁14顶到机械手外的一个固定点来实现，通过手指锁14与开启推杆10之间的行程间隙以及机械手手指2、3上的平台23-2和凹槽23-3实现机械手的解锁和上锁，通过连杆机械结构运动来实现机械手2、3的开启和闭合，无需额外的电动或气动伺服来提供动力源就实现了机械手的抓取动作。当采用单一材料时，就可以解决常规机械手自身清洁、尺寸缩小、耐温性的问题，适合于真空、高洁净、高温、小尺寸空间的应用环境。

对上述机械手整体的前后移动、沿开启推杆10轴线旋转，是通过实施例图2中的操作杆安装架26和操纵杆安装适配器27安装操纵杆来实的。

在本实用新型的实施例中仅以具有两指的机械手为例解释说明本实用新型的方案路线，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。对于本技术领域的技术人员来讲，在不脱离本实用新型方案路线的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰不具有本质性更改也将视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种全机械驱动并带防意外开启机构的机械手，其特征在于：所述机械手包括一个用于安装机械手相关部件的机械手框架(1)；至少两个铰接在机械手框架(1)上可以自由转动的机械手手指(2)、(3)；穿过机械手框架(1)上导向孔(13)的开启推杆(10)，所述开启推杆(10)的自由端朝向机械手开口方向，与所述自由端相对的另一端分别通过连杆(8)、(9)与机械手手指(2)、(3)相铰接；与开启推杆(10)相对应用于开启推杆(10)回位的回位弹簧(12)；至少两个与机械手手指(2)、(3)相对应的机械手手指锁死机构(22)、(23)；一个跨装在机械手指(2)、(3)及机械手框架(1)上与开启推杆(10)自由端对应的手指锁(14)，该手指锁(14)被设置为与开启推杆(10)自由端分离时锁定机械手手指(2)、(3)、并在与开启推杆(10)自由端接触时解锁机械手手指(2)、(3)。

2.根据权利要求1所述的全机械驱动并带防意外开启机构的机械手，其特征在于：当所述机械手处于锁死状态时，手指锁(14)与开启推杆(10)的自由端之间具有一个解锁行程空隙(15)，机械手手指锁死机构(22)、(23)包括阻挡位(23-1)、手指锁死平台(23-2)和解锁凹槽(23-3)，当所述机械手自锁死状态向解锁状态运动时，手指锁(14)经过解锁行程空隙(15)，脱离手指锁死平台(23-2)进入到解锁凹槽(23-3)，机械手手指(2)、(3)处于可转动状态。

3.根据权利要求1或2所述的全机械驱动并带防意外开启机构的机械手，其特征在于：阻挡位(23-1)、手指锁死平台(23-2)和解锁凹槽(23-3)设置于机械手手指(2)、(3)或手指锁(14)的框架上。

4.根据权利要求2所述的全机械驱动并带防意外开启机构的机械手，其特征在于：当所述机械手自解锁状态向开启状态运动时，手指锁(14)抵持于启动推杆(10)的自由端、并通过连杆(8)、(9)带动机械手手指(2)、(3)向所述机械手外侧转动，回位弹簧(12)处于压缩蓄能状态。

5.根据权利要求4所述的全机械驱动并带防意外开启机构的机械手，其特征在于：所述机械手还包括与手指锁(14)连接的至少两个导向杆(16)、(17)以及与该至少两个导向杆(16)、(17)相对应的回位弹簧(20)、(21)；当所述机械手自开启状态向锁死状态运动时，回位弹簧(20)、(21)至少用于通过至少两个导向杆(16)、(17)带动手指锁(14)朝远离开启推杆(10)的自由端方向运行，以将锁死平台(23-2)卡入手指锁(14)，进而锁死机械手手指(2)、(3)。

6.根据权利要求5所述的全机械驱动并带防意外开启机构的机械手，其特征在于：机械手框架(1)上开设有用于配合安装导向杆(16)、(17)的导向孔(18)、(19)。

7.根据权利要求1所述的全机械驱动并带防意外开启机构的机械手，其特征在于：还包括用于安装机械手操纵杆的操纵杆安装架(26)和操纵杆安装适配器(27)。

8.根据权利要求1所述的全机械驱动并带防意外开启机构的机械手，其特征在于：开启推杆(10)上设置有与回位弹簧(12)配合的卡位，和/或，开启推杆(10)的截面形状选自圆形、方形、椭圆形、三角形、多边形中的一种，优选地，开启推杆(10)的截面形状为圆形。

9.根据权利要求1所述的全机械驱动并带防意外开启机构的机械手，其特征在于：手指锁(14)设置为可在机械手框架(1)上滑动的框架结构。

10.根据权利要求1所述的全机械驱动并带防意外开启机构的机械手，其特征在于：所述框架结构选自长方形框架、圆形框架、椭圆形框架、多边形框架中的一种，优选的，所述框架结构采用长方形框架。