CN213532656U - 一种基于贯通丝杆步进电机的微型电动夹爪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于贯通丝杆步进电机的微型电动夹爪，包括沿轴向依次布置的贯通丝杆步进电机、转接板和平行气爪；所述转接板分别与所述贯通丝杆步进电机和平行气爪固定连接，转接板的中心具有轴孔，所述贯通丝杆步进电机的丝杆穿过所述轴孔与所述平行气爪连接，当所述丝杆伸出或者收缩时，所述平行气爪中的夹头同步张开或者闭合。结构简单，整体结构紧凑，通过转接板转接了平行气爪与贯通丝杆步进电机，以转接板为安装表面，利用转接板的薄板结构分别与平行气爪和贯通丝杆步进电机固定连接，使平行气爪、转接板和贯通丝杆步进电机三者紧密连接。

Description

一种基于贯通丝杆步进电机的微型电动夹爪

技术领域

本实用新型一种装配在医疗自动化设备的电动夹爪，尤其涉及一种力矩控制电动夹爪。

背景技术

在自动化及医疗设备领域，经常需要安装能够拾取工件的机械手。现应用较广泛的是气动夹爪，但是气动夹爪存在无法精确定位，夹持力不稳定的缺陷。在无压缩气源的场合，或者对环境氛围要求较高的精密实验室、医药制备、医院和药检等因气动夹爪产生的噪音，使得气动夹爪的应用受到很大的限制甚至被禁用。

也有基于气动气爪改进的技术方案，譬如提供一种电动夹爪，包括本体前端外滑轨总成中的夹爪和位于本体后端的可驱使夹爪拾取工件的丝杆电机，在本体中段内置有内滑轨总成，其由内导轨、置于内导轨的内滑道中且通过滚动机构与内导轨连接的可前后直线往复移动的滑块和固接在滑块后端的丝母构成；丝杆电机通过丝杆轴驱动丝母携滑块前后移动；滑块的前端通过臂轴与设置于外滑轨总成中的摇臂后端相连，摇臂的前端驱使夹爪在外滑道中往复移动。但是这种电动夹爪体积大、结构不紧凑，并且不适合用在要求精度高、夹持力稳定的场合。

实用新型内容

为了解决现有技术中用于医疗自动化设备的夹爪大多为气动夹爪，适用场合受到很大限制，或者电动夹爪体积大、结构不紧凑，不适合用在要求精度高、夹持力稳定的场合技术问题，本实用新型提供了一种基于贯通丝杆步进电机的微型电动夹爪来解决上述问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于贯通丝杆步进电机的微型电动夹爪，包括沿轴向依次布置的贯通丝杆步进电机、转接板和平行气爪；所述转接板分别与所述贯通丝杆步进电机和平行气爪固定连接，转接板的中心具有轴孔，所述贯通丝杆步进电机的丝杆穿过所述轴孔与所述平行气爪连接，当所述丝杆伸出或者收缩时，所述平行气爪中的夹头同步张开或者闭合。

进一步的，所述转接板与所述贯通丝杆步进电机的端面之间、所述转接板与所述平行气爪的端面之间相互套接定位。

优选的，所述贯通丝杆步进电机上朝向转接板的端面上设有第一凸台，所述转接板上朝向贯通丝杆步进电机的端面上设有配合于第一凸台外周的第一凹槽；所述转接板上朝向所述平行气爪的端面上设有第二凸台，所述平行气爪上朝向转接板的端面上设有配合于所述第二凸台外周的第二凹槽。

优选的，所述第一凸台、第二凸台、第一凹槽和第二凹槽的横截面均为圆形。

进一步的，所述转接板与所述贯通丝杆步进电机、所述转接板与所述平行气爪均通过螺钉安装固定。

进一步的，所述贯通丝杆步进电机上朝向转接板的端面上圆周阵列布置有多个第一螺纹孔，所述平行气爪上朝向转接板的端面上圆周阵列布置有多个第二螺纹孔，所述转接板上设有分别与第一螺纹孔和第二螺纹孔对应的第三螺纹孔和第四螺纹孔；第一螺钉穿过第三螺纹孔与所述第一螺纹孔固定连接，第二螺钉穿过第四螺纹孔与所述第二螺纹孔固定连接。

优选的，所述第三螺纹孔位于所述第四螺纹孔的内周，所述第三螺纹孔上朝向平行气爪的端面上设有沉孔。

进一步的，所述平行气爪包括固定座、沿所述固定座的中心往复运动的活塞柱、以及与所述活塞柱连接的两个爪头；所述转接板与所述固定座固定连接，所述丝杆固定于所述活塞柱的一端，所述爪头位于所述活塞柱的另一端。

进一步的，所述贯通丝杆步进电机上远离所述转接板的一端还固定有闭环一体驱动器。

优选的，所述转接板的厚度为2mm～4mm。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型所述的基于贯通丝杆步进电机的微型电动夹爪，结构简单，整体结构紧凑，通过转接板转接了平行气爪与贯通丝杆步进电机，以转接板为安装表面，利用转接板的薄板结构分别与平行气爪和贯通丝杆步进电机固定连接，使平行气爪、转接板和贯通丝杆步进电机三者紧密连接。

(2)本实用新型中所述转接板与所述平行气爪的端面之间、所述转接板与所述贯通丝杆步进电机的端面之间通过凸台与凹槽配合的方式实现定位同心，使整个结构不会产生过多的偏移，同轴度始终保持在相对较高的水平。

(3)本实用新型中，所述贯通丝杆步进电机中的丝杆直接作用于夹头，没有转接的效率损失。

(4)本实用新型由贯通丝杆步进电机代替气动，减少噪音，体积小，可以实现精度控制。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型所述的基于贯通丝杆步进电机的微型电动夹爪的具体实施方式的立体图；

图2是本实用新型所述的基于贯通丝杆步进电机的微型电动夹爪的具体实施方式的分解示意图；

图3是本实用新型所述的基于贯通丝杆步进电机的微型电动夹爪的具体实施方式的俯视图；

图4是图3的A-A向剖视图；

图5是本实用新型中所述转接板的立体图(从朝向平行气爪的一侧观察)；

图6是本实用新型中所述转接板的立体图(从朝向贯通丝杆步进电机的一侧观察)；

图7是本实用新型中所述转接板的侧视图；

图8是所述转接板与所述贯通丝杆步进电机的装配示意图。

图中，1、贯通丝杆步进电机，101、丝杆，102、螺母，2、转接板，201、轴孔，3、平行气爪，301、爪头，302、固定座，303、活塞柱，4、第一螺纹孔， 5、第二螺纹孔，6、第三螺纹孔，7、第四螺纹孔，8、第一螺钉，9、第二螺钉， 10、沉孔，11、第一凸台，12、第一凹槽，13、第二凸台，14、第二凹槽，15、闭环一体驱动器。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

实施例1，如图1-图3所示，一种基于贯通丝杆步进电机的微型电动夹爪，包括沿轴向依次布置的贯通丝杆步进电机1、转接板2和平行气爪3；转接板2 分别与贯通丝杆步进电机1和平行气爪3固定连接，转接板2的中心具有轴孔 201，贯通丝杆步进电机1的丝杆101穿过轴孔201与平行气爪3连接，当丝杆 101伸出或者收缩时，平行气爪3中的夹头同步张开或者闭合。也就是丝杆101 带动夹头运动，当丝杆101向平行气爪3方向伸出时，夹头张开，当丝杆101 缩回贯通丝杆步进电机1内时，夹头闭合。

平行气爪3即微型夹爪，通常包括固定座302、沿固定座302的中心往复运动的活塞柱303、以及与活塞柱303连接的两个爪头301，如图1和图4所示，固定座302为平行气爪3的固定外壳，活塞柱303位于固定座302的中心，两个爪头301分别与活塞柱303连接。

贯通丝杆步进电机1其主要结构为：将螺母102 作为转子内置于电机中，丝杆101(即螺杆)与螺母102螺纹配合，丝杆101可穿过电机作线性运动。也就是说，丝杆101需限制圆周转动以产生线性运动。具体工作原理为：贯通丝杆步进电机1内转子与丝杆101配合，电机运行时，内部转子转动，丝杆101在外力作用下圆周运动上受到限位，则可以把转子的旋转运动变成为丝杆101的直线伸缩运动。贯通丝杆步进电机1的优势是允许更大的安装同轴度误差，但它又不仅仅适用于安装误差稍大的应用，同时也适用于诸如活塞泵这样的精确定位和安装的应用。

平行气爪3与贯通丝杆步进电机1的连接结构如图4所示，丝杆101与平行气爪3的活塞柱303固定连接，活塞柱303是无法左右偏转，(平行夹爪的爪头301是通过两个活塞动作的，每个活塞由一个滚轮和一个双曲柄与爪头301 相连,形成-一个特殊的驱动单元。这样，爪头301总是轴向对心移动，每个爪头301是不能单独移动的)只能伸缩运动，所述左右偏转是指朝向与活塞柱303 的中心轴倾斜的方向运动，即活塞柱303只能沿平行中心轴的方向作伸缩运动，因此丝杆101与活塞柱303固定连接之后，从而使丝杆101无法旋转。

当丝杆101与活塞柱303固定后，即等于丝杆101限制了转动，从而使贯通丝杆步进电机1的丝杆101呈直线伸缩状态运行，又由丝杆101的伸缩运动带动活塞柱303的伸缩，从而使平行气爪3的爪头301收缩和张开，用于抓取。当丝杆101带动活塞柱303向外伸出运动时，平行气爪3的爪头301向两边张开，松开物品；当丝杆101带动活塞柱303向相反方向运动时，平行气爪3的爪头301向中间收缩，夹取物品。

这种连接结构有三个方面的优点：第一：整体结构紧凑，丝杆101可灵活变动；结构简单，易于装配；第二：丝杆101直接作用于气动夹爪，没有转接的效率损失；第三：由贯通丝杆101电机替代气动，减少噪音，体积小，可以实现精度控制。

本实施例中，转接板2为薄板结构，厚度大约为4mm，安装时可以以转接板2为中间结构将平行气爪3与贯通丝杆步进电机1间接固定连接，例如，转接板2与贯通丝杆步进电机1、转接板2与平行气爪3均可以通过螺钉安装固定。具体结构为：贯通丝杆步进电机1上朝向转接板2的端面上圆周阵列布置有多个第一螺纹孔4，平行气爪3上朝向转接板2的端面上圆周阵列布置有多个第二螺纹孔5，转接板2上设有分别与第一螺纹孔4和第二螺纹孔5对应的第三螺纹孔6和第四螺纹孔7；第一螺钉8穿过第三螺纹孔6与第一螺纹孔4固定连接，第二螺钉9穿过第四螺纹孔7与第二螺纹孔5固定连接。如图2、图5-图8所示，第一螺纹孔4、第二螺纹孔5、第三螺纹孔6和第四螺纹孔7各阵列布置有四个，第一螺钉8可以穿过转接板2上的第三螺纹孔6与贯通丝杆步进电机1固定连接，第二螺钉9可以穿过转接板2上的第四螺纹孔7与平行气爪3固定连接，利用电机本身的螺纹孔和平行气爪3定制的螺纹孔，使三个部件紧密结合。

贯通丝杆步进电机1的端面尺寸略小于平行气爪3的端面尺寸，为避免结构干涉，如图5所示，第三螺纹孔6位于第四螺纹孔7的内周，第三螺纹孔6 上朝向平行气爪3的端面上设有沉孔10。第四螺纹孔7所在位置超出贯通丝杆步进电机1的端面，安装第二螺钉9时不会与贯通丝杆步进电机1的端面发生干涉，因此朝向贯通丝杆步进电机1的端面上不需要设置沉孔10。

实施例2，在实施例1的基础上，转接板2与贯通丝杆步进电机1的端面之间、转接板2与平行气爪3的端面之间相互套接定位。本实施例示意的实施方式中，贯通丝杆步进电机1上朝向转接板2的端面上设有第一凸台11，转接板 2上朝向贯通丝杆步进电机1的端面上设有配合于第一凸台11外周的第一凹槽 12；转接板2上朝向平行气爪3的端面上设有第二凸台13，平行气爪3上朝向转接板2的端面上设有配合于第二凸台13外周的第二凹槽14。即转接板2上的一端为凹槽，另一端为凸台，这样可以采用冲压的方式将转接板2上的凹槽和凸台一次加工成型，端面套接的结构可以使三个部件预先中心定位，使整个结构不会产生过多偏移，同轴度始终保持在相对较高的水平。通过这一结构的设计可以使转接板2的轴孔201与丝杆101之间间隙配合，利用三个部件的套接关系实现丝杆101的自定心，从而使丝杆101随导向适应不同心的安装，也可以避免对活塞密封件产生侧向力。

第一凸台11、第二凸台13、第一凹槽12和第二凹槽14的横截面可以为任意相互匹配的截面形状，由于在圆周方向没有定位要求，为实现灵活安装，第一凸台11、第二凸台13、第一凹槽12和第二凹槽14的横截面均设计为圆形。

实施例3，在实施例1或者实施例2的基础上，如图1和图2所示，贯通丝杆步进电机1上远离转接板2的一端还固定有闭环一体驱动器15。贯通丝杆步进电机1与气动夹爪组装后，在贯通丝杆步进电机1的尾部增加闭环一体驱动器15，可实现位置与力矩的闭环应用。整个装置的厚度只有15mm，实现了小型化，轻量化的紧凑型应用。

一体式的闭环驱动，使结构变得紧凑，并使其实现力矩闭环。闭环一体驱动器15，通过力矩的监测反馈，会适时调整电流和发送脉冲信号，使夹爪的夹持力保持在一个稳定的数值，从而使夹爪的夹持力恒定，保证夹取物品的稳定性和安全性。

对比气动夹爪及机械夹持装置：

以电动夹爪替代气动夹爪，气动夹爪必须要配套气缸使用，在一些特定的场合，(例如医疗设备噪音要求高，精度高，空间狭小)我们无法使用气动夹爪进行机械夹持。

对比现有的电动夹爪装置：

需要实现力矩闭环，首先成本就是很大的考验，现有的电动夹爪，带力矩闭环功能成本十分高昂，大部分使用伺服电机带控制来进行。本实用新型基于本公司主营的贯通丝杆步进电机1，在此基础上集成平行气爪3，闭环一体驱动，实现了步进伺服的功能，在实现目标功能的前提下，整体结构变得更加紧凑，位置力矩的闭环，使本实用新型能保持稳定的夹持力的同时又实现了高精度的定位。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“厚度”、“内”、“外”、“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发明和简化描述，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发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本说明书中，对所述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例中以合适的方式结合。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种基于贯通丝杆步进电机的微型电动夹爪，其特征在于：包括沿轴向依次布置的贯通丝杆步进电机(1)、转接板(2)和平行气爪(3)；

所述转接板(2)分别与所述贯通丝杆步进电机(1)和平行气爪(3)固定连接，转接板(2)的中心具有轴孔(201)，所述贯通丝杆步进电机(1)的丝杆(101)穿过所述轴孔(201)与所述平行气爪(3)连接，当所述丝杆(101)伸出或者收缩时，所述平行气爪(3)中的夹头同步张开或者闭合。

2.根据权利要求1所述的基于贯通丝杆步进电机的微型电动夹爪，其特征在于：所述转接板(2)与所述贯通丝杆步进电机(1)的端面之间、所述转接板(2)与所述平行气爪(3)的端面之间相互套接定位。

3.根据权利要求2所述的基于贯通丝杆步进电机的微型电动夹爪，其特征在于：所述贯通丝杆步进电机(1)上朝向转接板(2)的端面上设有第一凸台(11)，所述转接板(2)上朝向贯通丝杆步进电机(1)的端面上设有配合于第一凸台(11)外周的第一凹槽(12)；

所述转接板(2)上朝向所述平行气爪(3)的端面上设有第二凸台(13)，所述平行气爪(3)上朝向转接板(2)的端面上设有配合于所述第二凸台(13)外周的第二凹槽(14)。

4.根据权利要求3所述的基于贯通丝杆步进电机的微型电动夹爪，其特征在于：所述第一凸台(11)、第二凸台(13)、第一凹槽(12)和第二凹槽(14)的横截面均为圆形。

5.根据权利要求1所述的基于贯通丝杆步进电机的微型电动夹爪，其特征在于：所述转接板(2)与所述贯通丝杆步进电机(1)、所述转接板(2)与所述平行气爪(3)均通过螺钉安装固定。

6.根据权利要求5所述的基于贯通丝杆步进电机的微型电动夹爪，其特征在于：所述贯通丝杆步进电机(1)上朝向转接板(2)的端面上圆周阵列布置有多个第一螺纹孔(4)，所述平行气爪(3)上朝向转接板(2)的端面上圆周阵列布置有多个第二螺纹孔(5)，所述转接板(2)上设有分别与第一螺纹孔(4)和第二螺纹孔(5)对应的第三螺纹孔(6)和第四螺纹孔(7)；

第一螺钉(8)穿过第三螺纹孔(6)与所述第一螺纹孔(4)固定连接，第二螺钉(9)穿过第四螺纹孔(7)与所述第二螺纹孔(5)固定连接。

7.根据权利要求6所述的基于贯通丝杆步进电机的微型电动夹爪，其特征在于：所述第三螺纹孔(6)位于所述第四螺纹孔(7)的内周，所述第三螺纹孔(6)上朝向平行气爪(3)的端面上设有沉孔(10)。

8.根据权利要求1所述的基于贯通丝杆步进电机的微型电动夹爪，其特征在于：所述平行气爪(3)包括固定座(302)、沿所述固定座(302)的中心往复运动的活塞柱(303)、以及与所述活塞柱(303)连接的两个爪头(301)；所述转接板(2)与所述固定座(302)固定连接，所述丝杆(101)固定于所述活塞柱(303)的一端，所述爪头(301)位于所述活塞柱(303)的另一端。

9.根据权利要求1所述的基于贯通丝杆步进电机的微型电动夹爪，其特征在于：所述贯通丝杆步进电机(1)上远离所述转接板(2)的一端还固定有闭环一体驱动器(15)。

10.根据权利要求1-9任一项所述的基于贯通丝杆步进电机的微型电动夹爪，其特征在于：所述转接板(2)的厚度为2mm～4mm。

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