CN211916884U - 一种电动夹爪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电动夹爪，包括箱体、驱动机构、传动机构、两组连杆机构和夹头，驱动机构安装在箱体后端且与传动机构连接，传动机构安装在箱体内且分别与两组连杆机构连接，连杆机构上安装有夹头，夹头位于箱体前侧，驱动机构通过传动机构驱动两组连杆机构从而实现电动夹爪开合；两组连杆机构分别包括连杆一、连杆二和连杆三，连杆一一端与传动机构键连接，连杆一另一端与连杆二一端铰接，连杆二另一端设有夹头；连杆三一端铰接在箱体上，另一端铰接在连杆二中部。本实用新型利用平行四连杆机构实现夹爪的开合，通过对平行四连杆机构各个连杆与驱动机构连接方式的改进，相比现有传动结构，能够实现较大的夹持力和夹持行程。

Description

一种电动夹爪

技术领域

本实用新型涉及带电作业机器人技术领域，具体涉及一种用于带电作业机器人的基于蜗轮蜗杆传动的电动夹爪。

背景技术

带电作业机器人是一种可代替人工进行带电作业的智能化设备。带电作业过程中不仅需要双臂的协同也需要多种作业工具，例如搭接火作业中需要夹爪抓取引流线，拖曳到目标位置；剥皮工具对主线进行绝缘层的剥离；线夹工具实现主线与引线的连接等。其中拖曳引线需要克服较大的阻力，而带电作业又处在高空，这就要求夹爪具有较大的夹持力，且夹持过程中安全可靠，不致发生引线掉落等情况。目前带电作业机器人主要分为液压型和电动协作型。对于电动协作型机械臂，其相对于液压臂而言一般具有较小的负载，因而夹爪质量应满足电动协作型机械臂较小的负载要求。另外由于需要多种作业工具，就要求夹爪具有末端工具的快换接口，方便机械臂进行不同工具的更换。

夹爪按动力源的种类主要分为气动夹爪、液动夹爪和电动夹爪。与气动和液动夹爪相比，电动夹爪无需特定的气压源、液压源，进行末端工具的快换时对机械臂的精度要求较低，同时方便作业员的操作。另外电动夹爪可实现夹持力及夹持行程的控制或对其进行无线遥控。

常见的电动夹爪多为两指平行夹持的电动夹爪，其结构原理主要有：齿轮齿条、滚珠丝杠、凸轮等三种传动形式。但这几种形式都不具备掉电时反行程自锁的特点，用于带电作业中存在一定的安全隐患。而且这些夹爪的夹持尺寸和范围较小，针对较大的物件无法提供较大的夹持力和夹持行程，应用范围有限。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是现有的电动夹爪夹持过程中夹爪掉电时的夹持安全性有待提高，而且夹持力和夹持行程有限，无法提供较大的夹持力和夹持行程。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种电动夹爪，包括箱体、驱动机构、传动机构、两组连杆机构和夹头，所述驱动机构安装在所述箱体后端且与传动机构连接，所述传动机构安装在所述箱体内且分别与两组所述连杆机构连接，所述连杆机构上安装有所述夹头，所述夹头位于所述箱体前侧，所述驱动机构通过传动机构驱动两组所述连杆机构从而实现电动夹爪开合；两组所述连杆机构分别包括连杆一、连杆二和连杆三，所述连杆一一端与所述传动机构连接，所述连杆一另一端与所述连杆二一端连接，所述连杆二另一端设有所述夹头；所述连杆三一端铰接在所述箱体上，另一端铰接在所述连杆二中部。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过设置平行四连杆机构，利用平行四连杆机构实现夹爪的开合，通过对平行四连杆机构各个连杆与驱动机构连接方式的改进，相比现有传动结构，能够实现较大的夹持力和夹持行程。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，两组所述连杆机构的连杆二分别布置在所述箱体两侧，所述箱体前端中部设有两个铰接点，两组所述连杆机构的连杆三分别铰接在两个铰接点处。

采用上述进一步方案的有益效果是：连杆二的设置可使整体连机构结构紧凑，利用较短的长度，实现连杆三及其上夹头较大的行程。

进一步，所述箱体前端中部设有作为铰接机架的端盖，所述端盖上分别设有两个左右并排布置的铰接点，所述铰接点处分别设有三轴，所述连杆二中部设有四轴，所述连杆三两端分别铰接在所述三轴和四轴上。

采用上述进一步方案的有益效果是：端盖和铰接轴的设置，方便连杆二和连杆三之间的铰接。

进一步，所述传动机构具有两个驱动端，两个所述驱动端分别与两组连杆机构的连杆一连接。

进一步，所述连杆一与连杆三平行布置，所述连杆一位于所述连杆二的上方。

采用上述进一步方案的有益效果是：连杆一位于连杆二的上方，使整个连杆结构错落有致，相互之间不相互影响。

进一步，所述连杆二包括一体弯折连接的第一段和第二段，所述第一段和第二段之间弯折部分位于同组连杆机构的连杆一和连杆三之间；所述连杆三铰接在所述第一段中部，所述第一段的前端设有所述夹头；两根所述连杆二的第一段平行布置。

采用上述进一步方案的有益效果是：折弯连接的第一段和第二段，方便施力。

进一步，所述箱体上设有两根一轴和两根二轴，两根所述一轴穿过所述箱体与所述传动机构的两个驱动端键连接并分别作为两组所述连杆机构的动力输入端，两根所述二轴分别位于所述箱体前端的两侧，所述连杆一两端分别键连接在对应的所述一轴和二轴上。

采用上述进一步方案的有益效果是：一轴作为平行四连杆机构的动力输入轴，可使结构更加紧凑，尺寸更加优化。一轴与位于箱体外部的连杆一连接，可使整个减速箱体结构紧凑，整体性好，另外可使其为闭式传动，性能更加，使用寿命长，可具备防水性。

进一步，每组所述连杆机构分别包括两根连杆一、两根连杆二和一根连杆三，同组连杆机构的两根连杆一相互对应且平行布置在箱体的上下两侧，同组连杆机构的两根连杆二相互对应且平行布置在所述连杆三的上下两侧。

采用上述进一步方案的有益效果是：两根连杆一和两根连杆二能够为连杆三提供有效的支撑，为连杆三上的夹头提供较大的夹持力。

进一步，所述传动机构为蜗轮蜗杆传动机构，包括蜗杆轴和两个蜗轮，所述箱体前后分别设有角接触轴承，所述蜗杆轴两端分别通过所述角接触轴承安装在所述箱体内，所述蜗轮中部与所述连杆一一端键连接，所述驱动机构驱动所述蜗杆轴转动，所述蜗杆轴带动两侧的蜗轮转动，进而驱动两组连杆机构上的夹头开合。

采用上述进一步方案的有益效果是：蜗轮蜗杆传动机构具有较大的减速比和自锁性，驱动机构扭矩经蜗轮蜗杆传动机构后输出到对应连接轴上的扭矩变大，使得电动夹爪能够在有限的质量下输出较大的夹持力。

进一步，所述夹头连接在所述连杆机构上且可拆卸更换；所述驱动机构包括电机，所述驱动机构上连接有电池、电控系统以及快换接口。

附图说明

图1为本实用新型电动夹爪的主视结构示意图；

图2为本实用新型电动夹爪的内部结构示意图；

图3为本实用新型电动夹爪的立体结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、传动机构；1-1、蜗杆轴；1-2、蜗杆；1-3、端盖；1-4、箱体；1-5、一轴；

2、连杆机构；2-1、连杆一；2-2、连杆二；2-3、连杆三；2-4、二轴；2-5、三轴；2-6、四轴；

3、夹头；4、快换接口；5、电控系统；6、电池；7、驱动机构。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1-图3所示，本实施例的一种电动夹爪，包括箱体1-4、驱动机构7、传动机构1、两组连杆机构2和夹头3，两组连杆机构2结构相同且左右对称布置；所述驱动机构7安装在所述箱体1-4后端且与传动机构1连接，所述传动机构1安装在所述箱体1-4内且分别与两组所述连杆机构2连接，所述连杆机构2上安装有所述夹头3，所述夹头3位于所述箱体1-4前侧，所述驱动机构7通过传动机构1驱动两组所述连杆机构2从而实现电动夹爪开合；两组所述连杆机构2分别包括连杆一2-1、连杆二2-2和连杆三2-3，所述连杆一2-1一端与所述传动机构1连接，所述连杆一2-1另一端与所述连杆二2-2一端连接，所述连杆二2-2另一端设有所述夹头3；所述连杆三2-3一端铰接在所述箱体1-4上，另一端铰接在所述连杆二2-2中部。所述夹头3连接在所述连杆机构上且可拆卸更换。

本实施例通过设置平行四连杆机构，利用平行四连杆机构实现夹爪的开合，通过对平行四连杆机构各个连杆与驱动机构连接方式的改进，相比现有传动结构，能够实现较大的夹持力和夹持行程。本实施例的夹头可更换地连接在连杆二上，采用可更换形式，可通过更换夹头形式改变夹爪的夹持范围或尺寸，方便针对不同外形、不同尺寸的物体进行夹持。

如图1-图3所示，本实施例的两组所述连杆机构2的连杆二2-2分别布置在所述箱体1-4两侧，所述箱体1-4前端中部设有两个铰接点，两组所述连杆机构2的连杆三2-3分别铰接在两个铰接点处。连杆二的设置可使整体连机构结构紧凑，利用较短的长度，实现连杆三及其上夹头较大的行程。

如图1-图3所示，本实施例的所述箱体1-4前端中部设有作为铰接机架的端盖1-3，所述端盖1-3上分别设有两个左右并排布置的铰接点，所述铰接点处分别设有三轴2-5，所述连杆二2-2中部设有四轴2-6，所述连杆三2-3两端分别铰接在所述三轴2-5和四轴2-6上。端盖和铰接轴的设置，方便连杆二和连杆三之间的铰接，并且端盖还具有轴向定位的作用。

本实施例的所述传动机构1具有两个驱动端，两个所述驱动端分别与两组连杆机构2的连杆一2-1连接。

本实施例的一个优选方案为，如图2所示，所述传动机构1为蜗轮蜗杆传动机构，包括蜗杆轴1-1和两个蜗轮1-2，所述箱体1-4前后分别设有角接触轴承，所述蜗杆轴1-1两端分别通过所述角接触轴承安装在所述箱体1-4内，所述蜗轮1-2中部与所述连杆一2-1一端键连接，所述驱动机构7驱动所述蜗杆轴1-1转动，所述蜗杆轴1-1带动两侧的蜗轮1-2转动，进而驱动两组连杆机构2上的夹头3开合。蜗轮蜗杆传动机构具有较大的减速比和自锁性，驱动机构扭矩经蜗轮蜗杆传动机构后输出到对应连接轴上的扭矩变大，使得电动夹爪能够在有限的质量下输出较大的夹持力。掉电时能够锁定当前位置，可确保在拖拽引线或夹持物体过程中具有良好的可靠性和安全性。

其中，所述连杆一2-1与连杆三2-3平行布置，所述连杆一2-1位于所述连杆二2-2的上方。连杆一位于连杆二的上方，使整个连杆结构错落有致，相互之间不相互影响。

本实施例的一个优选方案为，如图1-图3所示，所述连杆二2-2包括一体弯折连接的第一段和第二段，所述第一段和第二段之间弯折部分位于同组连杆机构2的连杆一2-1和连杆三2-3之间；所述连杆三2-3铰接在所述第一段中部，所述第一段的前端设有所述夹头3；两根所述连杆二2-2的第一段平行布置。折弯连接的第一段和第二段，方便施力。

如图1-图3所示，所述箱体1-4上设有两根一轴1-5和两根二轴2-4，两根所述一轴1-5穿过所述箱体1-4且与所述传动机构1的两个驱动端键连接并分别作为两组所述连杆机构的动力输入端，两根所述二轴2-4分别位于所述箱体1-4前端的两侧，所述连杆2-1一两端分别键连接在对应的所述一轴1-5和二轴2-4上。一轴和二轴的设置，为连杆机构提供了有效的支撑。本实施例的传动机构将动力传递给连杆机构，实现夹爪的夹持动作，一轴作为平行四连杆机构的动力输入轴，可使结构更加紧凑，尺寸更加优化。并且可使整个减速箱体结构紧凑，整体性好，另外可使其为闭式传动，性能更加，使用寿命长，可具备防水性。

本实施例的一个优选方案为，如图3所示，每组所述连杆机构2分别包括两根连杆一2-1、两根连杆二2-2和一根连杆三2-3，同组连杆机构2的两根连杆一2-1相互对应且平行布置在箱体1-4的上下两侧，同组连杆机构2的两根连杆二2-2相互对应且平行布置在所述连杆三2-3的上下两侧。两根连杆一和两根连杆二能够为连杆三提供有效的支撑，为连杆三上的夹头提供较大的夹持力。

具体的，所述驱动机构7包括电机，所述驱动机构7上连接有电池6、电控系统5以及快换接口4。电机的电机轴通过顶丝直接与蜗杆轴连接，连杆一与蜗轮以键连接的形式连接在一轴上。电机的动力通过蜗杆轴传递给蜗轮，蜗轮经过一轴将动力传递给连杆一，进而通过连杆二和连杆三带动夹爪运动，利用电机的正反转可以实现夹爪的夹紧和张开。本实施例的电动夹爪可利用电池独立供电，不需要外部电气接口，并通过电控系统实现对电动夹爪的控制。

本实施例的电动夹爪通过快换接口实现与带电作业机器人的连接，解决了带电作业机器人需要多种工具进行作业的问题，同时地面操作人员也可通过无线遥控对电动夹爪进行控制。

本实施例的两组连杆机构分别采用两组对称布置的平行四连杆机构，且利用各个连杆之间的布置连接，利用较短的连杆长度，实现较大的夹持力和夹持行程，实现对物体的平行夹持。本实施例采用一轴作为平行四连杆机构的动力输入轴，并与位于箱体外部的连杆一连接，可使整个减速箱体结构紧凑，整体性好，另外可使其为闭式传动，性能更加，使用寿命长，可具备防水性。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种电动夹爪，其特征在于，包括箱体、驱动机构、传动机构、两组连杆机构和夹头，所述驱动机构安装在所述箱体后端且与传动机构连接，所述传动机构安装在所述箱体内且分别与两组所述连杆机构连接，所述连杆机构上安装有所述夹头，所述夹头位于所述箱体前侧，所述驱动机构通过传动机构驱动两组所述连杆机构从而实现电动夹爪开合；两组所述连杆机构分别包括连杆一、连杆二和连杆三，所述连杆一一端与所述传动机构连接，所述连杆一另一端与所述连杆二一端连接，所述连杆二另一端设有所述夹头；所述连杆三一端铰接在所述箱体上，另一端铰接在所述连杆二中部。

2.根据权利要求1所述一种电动夹爪，其特征在于，两组所述连杆机构的连杆二分别布置在所述箱体两侧，所述箱体前端中部设有两个铰接点，两组所述连杆机构的连杆三分别铰接在两个铰接点处。

3.根据权利要求2所述一种电动夹爪，其特征在于，所述箱体前端中部设有作为铰接机架的端盖，所述端盖上分别设有两个左右并排布置的铰接点，所述铰接点处分别设有三轴，所述连杆二中部设有四轴，所述连杆三两端分别铰接在所述三轴和四轴上。

4.根据权利要求1至3任一项所述一种电动夹爪，其特征在于，所述传动机构具有两个驱动端，两个所述驱动端分别与两组连杆机构的连杆一连接。

5.根据权利要求1至3任一项所述一种电动夹爪，其特征在于，所述连杆一与连杆三平行布置，所述连杆一位于所述连杆二的上方。

6.根据权利要求1至3任一项所述一种电动夹爪，其特征在于，所述连杆二包括一体弯折连接的第一段和第二段，所述第一段和第二段之间弯折部分位于同组连杆机构的连杆一和连杆三之间；所述连杆三铰接在所述第一段中部，所述第一段的前端设有所述夹头；两根所述连杆二的第一段平行布置。

7.根据权利要求1至3任一项所述一种电动夹爪，其特征在于，所述箱体上设有两根一轴和两根二轴，两根所述一轴穿过所述箱体与所述传动机构的两个驱动端键连接并分别作为两组所述连杆机构的动力输入端，两根所述二轴分别位于所述箱体前端的两侧，所述连杆一两端分别键连接在对应的所述一轴和二轴上。

8.根据权利要求1至3任一项所述一种电动夹爪，其特征在于，每组所述连杆机构分别包括两根连杆一、两根连杆二和一根连杆三，同组连杆机构的两根连杆一相互对应且平行布置在箱体的上下两侧，同组连杆机构的两根连杆二相互对应且平行布置在所述连杆三的上下两侧。

9.根据权利要求1至3任一项所述一种电动夹爪，其特征在于，所述传动机构为蜗轮蜗杆传动机构，包括蜗杆轴和两个蜗轮，所述箱体前后分别设有角接触轴承，所述蜗杆轴两端分别通过所述角接触轴承安装在所述箱体内，所述蜗轮中部与所述连杆一一端键连接，所述驱动机构驱动所述蜗杆轴转动，所述蜗杆轴带动两侧的蜗轮转动，进而驱动两组连杆机构上的夹头开合。

10.根据权利要求1至3任一项所述一种电动夹爪，其特征在于，所述夹头连接在所述连杆机构上且可拆卸更换；所述驱动机构包括电机，所述驱动机构上连接有电池、电控系统以及快换接口。

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