CN208117885U - 一种机械预紧式电驱动机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机械预紧式电驱动机械手，包括支撑导向单元、驱动单元和夹取单元；支撑导向单元包括支撑架、两个滑块；驱动单元包括电机、同步带、小同步带轮、大同步带轮、两个蜗杆；夹取单元包括两个挡环、两个预紧弹簧、两个夹块、两个预紧活塞、两个尼腔；本实用新型是接触式预紧对称式抓取机械手，创新地使用两旋向不同的螺杆实现对称抓取，保证两滑块的位移相同；大同步带轮和左右蜗杆固定装配成一个整体，结构简单紧凑，可靠性高；通过挡环的左右旋转，使得弹簧压缩量变化，进而改变弹簧‑阻尼二阶系统的阻尼系数，以适应不同重量物体的夹持；夹块表面上的波子螺丝会根据被夹物体的形状做出适应性微变形，增大夹取的稳定性和可靠性。

Description

一种机械预紧式电驱动机械手

技术领域

本实用新型属于机械手技术领域，尤其涉及一种机械预紧式电驱动机械手。

背景技术

目前，在各种夹取的机械手中，主要采用添加传感器、柔性材料等去适应物体的形状，通过刚性接触来实现抓取物体的目的。然而刚性抓取不可靠，失误率高；传感器费用高，对环境要求高，干扰因素多。现阶段作为辅助工具的机械手发展的还很不完善，现有的机械手不但价格昂贵，而且功能单一，虽能完成一定的夹取动作，但是夹取物体的适用范围小，作为机械手重要组成部分的手爪部分，对夹取的物体形状适应性很差，能够夹取矩形物体的机械手，想要很好的夹取圆柱形物体就非常困难，反之亦然。而且现有的手爪大都没有设置过载保护功能，手爪的夹持力全部由传感器控制，导致手爪部分的成本极高，且夹持可靠性低。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种机械预紧式电驱动机械手。

为了解决所述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种机械预紧式电驱动机械手，包括支撑导向单元、驱动单元和夹取单元；

所述支撑导向单元包括支撑架、左滑块和右滑块；所述支撑架由底板和垂直固定在底板两侧的侧板一体形成；所述支撑架的底板上固定相互平行的第一直线滑轨和第二直线滑轨；左滑块和右滑块均横跨在两个直线滑轨上，能够沿两个直线滑轨相向移动；支撑架的底板上还安装有电机安装座；

所述驱动单元包括电机、同步带、小同步带轮、大同步带轮、左蜗杆和右蜗杆；电机固定连接在电机安装座上，电机输出轴上装有小同步带轮，左蜗杆的一端和右蜗杆的一端分别穿过左滑块、右滑块安装在支撑架的两个侧板上，左蜗杆的另一端和右蜗杆的另一端均与大同步带轮固定连接；小同步带轮和大同步带轮通过同步带连接；左蜗杆和右蜗杆旋向相反，驱动左滑块和右滑块相向移动；

所述夹取单元包括左挡环、右挡环、左预紧弹簧、右预紧弹簧、左夹块、右夹块、左预紧活塞、右预紧活塞、左阻尼腔和右阻尼腔；所述左夹块能够沿左滑块滑动，所述右夹块能够沿右滑块滑动；左滑块上固定左阻尼腔，左阻尼腔的右端螺纹安装左挡环，左预紧活塞一端固定在左夹块上，另一端伸入左阻尼腔内，能够左右移动，在左预紧活塞上套接左预紧弹簧；右滑块上固定右阻尼腔，右阻尼腔的左端螺纹安装右挡环，右预紧活塞一端固定在右夹块上，另一端伸入右阻尼腔内，能够左右移动，在右预紧活塞上套接右预紧弹簧；左夹块和右夹块的表面均具有若干波子螺丝。

进一步地，所述支撑架的两个侧板对称安装第一法兰轴承、第二法兰轴承；左蜗杆穿过第一法兰轴承，通过左卡簧限位；右蜗杆穿过第二法兰轴承，通过右卡簧限位。

进一步地，所述波子螺丝为合金钢材质，每个波子螺丝具有0.5mm的微变形，当抓取规则物体时，每个波子螺丝变形相同；当抓取不规则物体时，不同波子螺丝变形不同，形成一个圆弧形的包络面，保证面接触，增大夹持力。

进一步地，阻尼腔内装有10ml 375号避震油，配合线径1mm、内径12mm、外径14mm的弹簧，提供阻尼和避震的功能。

进一步地，所述左滑块和右滑块上开有滑动槽，左夹块和右夹块在滑动槽上作短距离移动。

本实用新型的有益效果：

(1)创新地使用两旋向不同的螺杆实现对称抓取，忽略装配精度的前提下，可以绝对保证两滑块的位移相同。大同步带轮和左右蜗杆固定装配成为一个整体，结构简单紧凑，可靠性高。

(2)通过挡环的左右旋转，使得弹簧压缩量增大或者减小，进而改变弹簧-阻尼二阶系统的阻尼系数，以适应不同重量的物体的夹持。

(3)夹块表面上的若干波子螺丝，会根据被夹物体的形状做出适应性的微变形，形成了包络面，进而增大夹取的稳定性和可靠性。

(4)该实用新型机械手可应用于水杯、书本等日用品的抓取，并对被夹取物体提供一定的机械预紧力，实现可靠抓取。相对于普通机械手，具有可调节、抓取可靠、稳定性高的优点。

(5)该实用新型机械手可迁移应用于加工件生产线、摩擦轮对称发射装置和部分测量装置中，相对于其他的机械手，能够适应不同形状的物体，操作性好。

附图说明

图1为本实用新型的立体图；

图2是本实用新型的主视图；

图3是本实用新型的俯视图；

图中：左卡簧1.1、右卡簧1.2、支撑架2.1、左滑块3.1、右滑块3.2、左挡环4.1、右挡环4.2、左预紧弹簧5.1、右预紧弹簧5.2、左夹块6.1、右夹块6.2、波子螺丝7.1、电机8.1、第一直线滑轨9.1、第二直线滑轨9.2、同步带10.1、左螺杆11.1、右螺杆11.2、内六角螺栓12.1、左预紧活塞13.1、右预紧活塞13.2、左阻尼腔14.1、右阻尼腔14.2、大同步带轮15.1、小同步带轮16.1、电机安装座17.1。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

如图1-3所示，本实用新型提供的一种机械预紧式电驱动机械手，包括支撑导向单元、驱动单元和夹取单元；

所述支撑导向单元包括支撑架2.1、左滑块3.1和右滑块3.2；所述支撑架2.1由底板和垂直固定在底板两侧的侧板一体形成；所述支撑架2.1的底板上固定相互平行的第一直线滑轨9.1和第二直线滑轨9.2；左滑块3.1和右滑块3.2均横跨在两个直线滑轨上，能够沿两个直线滑轨相向移动，左滑块3.1和右滑块3.2可根据被夹物体的宽度，调整左右位置，双排滑轨为滑块的平移夹取起固定作用；支撑架2.1的底板上还安装有电机安装座17.1；

所述驱动单元包括电机8.1、同步带10.1、小同步带轮16.1、大同步带轮15.1、左蜗杆11.1和右蜗杆11.2；电机8.1通过内六角螺栓12.1固定连接在电机安装座17.1上，电机8.1输出轴上装有小同步带轮16.1，左蜗杆11.1的一端和右蜗杆11.2的一端分别穿过左滑块3.1、右滑块3.2安装在支撑架2.1的两个侧板上，左蜗杆11.1的另一端和右蜗杆11.2的另一端均与大同步带轮15.1固定连接；小同步带轮16.1和大同步带轮15.1通过同步带10.1连接；左蜗杆11.1和右蜗杆11.2旋向相反，驱动左滑块3.1和右滑块3.2相向移动；电机8.1带动小同步带轮16.1转动，经由同步带10.1传递动力至大同步带轮15.1，从而带动左蜗杆11.1和右蜗杆11.2旋转，驱动左滑块3.1和右滑块3.2相向移动；驱动单元将两种旋向的左蜗杆11.1和右蜗杆11.2，以及大同步带轮15.1组合在一起，结构紧凑，对被夹取的物体进行可靠抓取；

所述夹取单元包括左挡环4.1、右挡环4.2、左预紧弹簧5.1、右预紧弹簧5.2、左夹块6.1、右夹块6.2、左预紧活塞13.1、右预紧活塞13.2、左阻尼腔14.1和右阻尼腔14.2；所述左夹块6.1能够沿左滑块3.1滑动，所述右夹块6.2能够沿右滑块3.2滑动；左滑块3.1上固定左阻尼腔14.1，左阻尼腔14.1的右端螺纹安装左挡环4.1，左预紧活塞13.1一端固定在左夹块6.1上，另一端伸入左阻尼腔14.1内，能够左右移动，在左预紧活塞13.1上套接左预紧弹簧5.1；右滑块3.2上固定右阻尼腔14.2，右阻尼腔14.2的左端螺纹安装右挡环4.2，右预紧活塞13.2一端固定在右夹块6.2上，另一端伸入右阻尼腔14.2内，能够左右移动，在右预紧活塞13.2上套接右预紧弹簧5.2；左夹块6.1和右夹块6.2的表面均具有若干波子螺丝7.1，通过波子螺丝7.1顶部的钢珠的微变形适应物体的不同形状；通过左挡环4.1和右挡环4.2的旋转调整弹簧-阻尼二阶系统的阻尼系数，进而调整夹取的力度；所述夹取单元能够提供足够大的预紧力，预紧活塞和阻尼腔的组合使用、可调节阻尼系数的预紧弹簧、微变形的波子螺丝，三部分为物体的可靠抓取提供保障，具体为：当左右夹块接触到物体时，滑块和夹块之间的预紧弹簧和阻尼液同时起作用，为物体的抓取提供大部分的预紧力，当夹块压缩弹簧到最大时，夹块面上的波子螺丝被压缩，为物体的夹取提供少部分的预紧力，双预紧力的共同作用为物体的夹取产生足够大的摩擦力。

进一步地，所述支撑架2.1的两个侧板对称安装第一法兰轴承、第二法兰轴承；左蜗杆11.1穿过第一法兰轴承，通过左卡簧1.1限位；右蜗杆11.2穿过第二法兰轴承，通过右卡簧1.2限位。

进一步地，所述波子螺丝7.1为合金钢材质，每个波子螺丝7.1具有0.5mm的微变形，2-5N的作用力，当抓取规则物体时，每个波子螺丝7.1变形相同；当抓取不规则物体时，不同波子螺丝7.1变形不同，形成一个圆弧形的包络面，保证面接触，增大了夹持力，提升了夹持的可靠性。

进一步地，阻尼腔内装有10ml 375号避震油，配合线径1mm、内径12mm、外径14mm的弹簧，提供阻尼和避震的功能。

进一步地，所述左滑块3.1和右滑块3.2上开有滑动槽，左夹块6.1和右夹块6.2在滑动槽上作短距离移动。

进一步地，挡环旋转一圈，弹簧被压缩，弹簧-阻尼系统提供的阻力提高10N，保证机械手根据不同的夹取物预先调节好弹簧的压缩量。

利用本实用新型机械手夹取物体的方法具体为：

(1)机械手抓取物体时，电机8.1通过小同步带轮16.1带动大同步带轮15.1旋转，经由左蜗杆11.1和右蜗杆11.2驱动左滑块3.1和右滑块3.2相向移动夹取物体；

(2)当左滑块3.1和右滑块3.2与被抓物体接触后，左夹块6.1和右夹块6.2分别受到向外的力，进而压缩左预紧弹簧5.1和右预紧弹簧5.2，弹簧逐渐被压缩，左预紧活塞13.1、右预紧活塞13.2分别在左阻尼腔14.1、右阻尼腔14.2内产生移动，阻尼液提供部分阻力，在力的相互作用下行成对被抓物体的预紧力，紧紧的夹住物体；

(3)当物体被由预紧力的左夹块6.1和右夹块6.2夹住后，夹块表面的波子螺丝7.1会在夹取力的作用下做出适应性的微变形，进一步提升抓取的可靠性。

最后需要注意的是，上述说明仅是本实用新型的具体个案，凡是未脱离本实用新型技术原理的前提下，依据本实用新型的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改、等同变化与改型，皆应落入本实用新型的专利保护范围。

Claims (5)

1.一种机械预紧式电驱动机械手，其特征在于，包括支撑导向单元、驱动单元和夹取单元；

所述支撑导向单元包括支撑架(2.1)、左滑块(3.1)和右滑块(3.2)；所述支撑架(2.1)由底板和垂直固定在底板两侧的侧板一体形成；所述支撑架(2.1)的底板上固定相互平行的第一直线滑轨(9.1)和第二直线滑轨(9.2)；左滑块(3.1)和右滑块(3.2)均横跨在两个直线滑轨上，能够沿两个直线滑轨相向移动；支撑架(2.1)的底板上还安装有电机安装座(17.1)；

所述驱动单元包括电机(8.1)、同步带(10.1)、小同步带轮(16.1)、大同步带轮(15.1)、左蜗杆(11.1)和右蜗杆(11.2)；电机(8.1)固定连接在电机安装座(17.1)上，电机(8.1)输出轴上装有小同步带轮(16.1)，左蜗杆(11.1)的一端和右蜗杆(11.2)的一端分别穿过左滑块(3.1)、右滑块(3.2)安装在支撑架(2.1)的两个侧板上，左蜗杆(11.1)的另一端和右蜗杆(11.2)的另一端均与大同步带轮(15.1)固定连接；小同步带轮(16.1)和大同步带轮(15.1)通过同步带(10.1)连接；左蜗杆(11.1)和右蜗杆(11.2)旋向相反，驱动左滑块(3.1)和右滑块(3.2)相向移动；

所述夹取单元包括左挡环(4.1)、右挡环(4.2)、左预紧弹簧(5.1)、右预紧弹簧(5.2)、左夹块(6.1)、右夹块(6.2)、左预紧活塞(13.1)、右预紧活塞(13.2)、左阻尼腔(14.1)和右阻尼腔(14.2)；所述左夹块(6.1)能够沿左滑块(3.1)滑动，所述右夹块(6.2)能够沿右滑块(3.2)滑动；左滑块(3.1)上固定左阻尼腔(14.1)，左阻尼腔(14.1)的右端螺纹安装左挡环(4.1)，左预紧活塞(13.1)一端固定在左夹块(6.1)上，另一端伸入左阻尼腔(14.1)内，能够左右移动，在左预紧活塞(13.1)上套接左预紧弹簧(5.1)；右滑块(3.2)上固定右阻尼腔(14.2)，右阻尼腔(14.2)的左端螺纹安装右挡环(4.2)，右预紧活塞(13.2)一端固定在右夹块(6.2)上，另一端伸入右阻尼腔(14.2)内，能够左右移动，在右预紧活塞(13.2)上套接右预紧弹簧(5.2)；左夹块(6.1)和右夹块(6.2)的表面均具有若干波子螺丝(7.1)。

2.根据权利要求1所述的一种机械预紧式电驱动机械手，其特征在于，所述支撑架(2.1)的两个侧板对称安装第一法兰轴承、第二法兰轴承；左蜗杆(11.1)穿过第一法兰轴承，通过左卡簧(1.1)限位；右蜗杆(11.2)穿过第二法兰轴承，通过右卡簧(1.2)限位。

3.根据权利要求1所述的一种机械预紧式电驱动机械手，其特征在于，所述波子螺丝(7.1)为合金钢材质，每个波子螺丝(7.1)具有0.5mm的微变形。

4.根据权利要求1所述的一种机械预紧式电驱动机械手，其特征在于，所述尼腔(14.1)和右阻尼腔(14.2)内装有10ml 375号避震油，所述左预紧弹簧(5.1)和右预紧弹簧(5.2)线径1mm、内径12mm、外径14mm。

5.根据权利要求1所述的一种机械预紧式电驱动机械手，其特征在于，所述左滑块(3.1)和右滑块(3.2)上开有滑动槽，左夹块(6.1)和右夹块(6.2)能够在滑动槽上滑动。