CN217946833U - 机械抓手及工业机器人 - Google Patents

Abstract

本申请涉及自动化设备技术领域，提出一种机械抓手及工业机器人，包括固定机构和设于固定机构上的多个夹爪，多个夹爪之间形成用于放置工件的收容空间，至少一个夹爪可在第一平面内移动以扩大或缩小收容空间，每个夹爪包括：安装架，安装架可移动地连接于固定机构；第一定位件，固定连接于安装架；第二定位件，沿垂直于第一平面的第一方向可移动地连接于安装架，第一定位件和第二定位件可抵持于工件的相对两侧。上述机械抓手可兼容不同尺寸工件的放置，避免制备多套机械抓手，降低生产成本，从而有效解决现有的机械抓手在使用过程中无法兼容多种尺寸工件的抓取，且生产成本高的技术问题。

Description

机械抓手及工业机器人

技术领域

本申请涉及自动化设备技术领域，尤其涉及一种机械抓手及工业机器人。

背景技术

镀膜靶材是通过磁控溅射、多弧离子镀或其他类型的镀膜系统在适当工艺条件下溅射在基板上形成各种功能薄膜的溅射源，因此，靶材的表面要求光洁度非常高，且靶材基本为圆盘，直径大小不一。

现有此类产品的自动化加工过程中，每种直径的靶材需要与其尺寸相适配的抓手进行抓取和转移，如果产线上有多种直径靶材产品需要抓取时，单一种类的抓手无法兼容多种直径产品的抓取，需要制备多套抓手。在自动化加工过程中，每套抓手的交换都需要浪费一定的时间，且多套抓手的制备也提高了生产成本。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种机械抓手及工业机器人，以解决现有的工业机器人的机械抓手在使用过程中无法兼容多种尺寸工件的抓取，且生产成本高的技术问题。

本申请第一方面的实施例提出一种机械抓手，包括固定机构和设于所述固定机构上的多个夹爪，多个所述夹爪之间形成用于放置工件的收容空间，至少一个所述夹爪可在第一平面内移动以扩大或缩小所述收容空间，每个所述夹爪包括：

安装架，所述安装架可移动地连接于所述固定机构；

第一定位件，固定连接于所述安装架；

第二定位件，沿垂直于所述第一平面的第一方向可移动地连接于所述安装架，所述第一定位件和所述第二定位件可抵持于工件的相对两侧。

在一实施例中，所述机械抓手还包括多个第一驱动件，所述固定机构包括多个位于所述第一平面内的延伸部，每个所述第一驱动件设于对应的所述延伸部上，每个所述安装架连接于对应的所述第一驱动件，且在所述第一驱动件的驱动下滑动连接于对应的所述延伸部。

在一实施例中，每个所述第一驱动件包括丝杆、套设于所述丝杆上的螺母及设于所述丝杆端部的传动齿轮；

所述机械抓手还包括驱动齿轮，所述驱动齿轮同时与多个所述传动齿轮传动连接。

在一实施例中，所述机械抓手还包括多个第二驱动件，每个所述第二驱动件设于对应的所述安装架背离所述收容空间的一侧，所述安装架上开设有通槽，所述第二定位件穿设所述通槽并连接于对应的所述第二驱动件，且在所述第二驱动件的驱动下沿所述第一方向移动。

在一实施例中，所述第一定位件包括定位块和保护块，所述保护块位于所述定位块远离所述第二定位件的一侧，所述第二定位件朝向所述收容空间的侧面和所述保护块朝向所述收容空间的侧面均凸出于所述定位块的侧面，所述定位块抵持于工件的侧面，所述第二定位件和所述保护块中的一者抵持于工件的顶面，另一者抵持于工件的底面；

所述第二定位件、所述定位块和所述保护块抵持于工件的接触面上均设置有胶垫。

在一实施例中，所述机械抓手还包括多个防护板，每个所述防护板设于对应的所述第一驱动件朝向所述收容空间的一侧，所述安装架上设有连接槽，所述安装架通过所述连接槽套设于所述防护板上。

在一实施例中，所述固定机构包括中心部和连接于所述中心部的三个所述延伸部，三个所述延伸部沿所述中心部的周侧均匀分布，所述夹爪的数量为三个且三个所述夹爪呈环形阵列分布。

在一实施例中，所述机械抓手还包括CCD相机，所述CCD相机设于所述固定机构上且位于所述收容空间的顶部，所述CCD相机用于采集工件的特征信息，所述特征信息包括所述工件的直径、圆心位置、标识信息中的至少一种。

在一实施例中，所述机械抓手还包括连接于所述固定机构的安装件和打光灯，所述安装件上开设有通孔，所述CCD相机设于所述通孔的顶部，所述打光灯设于所述安装件背离所述相机的一侧。

上述机械抓手包括固定机构和设于固定机构上的多个夹爪，由于至少一个夹爪可在第一平面内移动以扩大或者缩小多个夹爪之间所形成的用于放置工件的收容空间，从而可兼容不同尺寸工件的放置，避免制备多套机械抓手，降低生产成本。其次，每个夹爪包括可抵持于工件相对两侧的第一定位件和第二定位件，由于第一定位件固定连接于安装架，第二定位件可移动地连接于安装架，则第一定位件和第二定位件之间的距离可增大或减小，以夹紧或松开工件以实现工件的抓取和转移，从而有效解决现有的机械抓手在使用过程中无法兼容多种尺寸工件的抓取，且生产成本高的技术问题。

本申请第二方面的实施例提出一种工业机器人，包括如第一方面任一实施例所述的机械抓手及机械手臂，所述机械手臂连接于所述机械抓手的固定机构且可带动所述机械抓手在空间内移动。

上述工业机器人可兼容多种尺寸工件的自动抓取，无需人工进行多种规格机械抓手的更换，自动化程度高，且降低生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一实施例提供的机械抓手的立体示意图；

图2是图1所示的机械抓手另一角度的立体示意图；

图3是图1所示的机械抓手中固定机构和第一驱动件的立体示意图；

图4是图3所示固定机构和第一驱动件的立体分解示意图；

图5是图1所示的机械抓手中夹爪及第一驱动件的结构示意图；

图6是图1所示的机械抓手中夹爪的立体示意图；

图7是本申请一实施例提供的工业机器人的立体示意图。

图中标记的含义为：

100、机械抓手；

10、固定机构；11、延伸部；12、中心部；

20、夹爪；21、安装架；211、侧板；212、连接板；213、连接部；214、连接槽；22、第一定位件；221、定位块；222、保护块；23、第二定位件；

30、收容空间；

40、第一驱动件；41、丝杆；42、螺母；43、传动齿轮；

51、驱动齿轮；52、防护板；53、安装件；54、打光灯；55、驱动电机；

60、第二驱动件；

70、CCD相机；

200、工业机器人；

80、机械手臂；

90、工件。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“内”、“外”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申请和简化描述，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申请的限制。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，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。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申请中的具体含义。

为了说明本申请所述的技术方案，下面结合具体附图及实施例来进行说明。

本申请第一方面的实施例提出一种机械抓手，可用于抓取不同直径的工件，且可同时保证工件的表面不被划伤。待抓取的工件可为靶材，但不限于此。

请参照图1、图2和图5，在本申请的一个实施例中，机械抓手100包括固定机构10和设于固定机构10上的多个夹爪20，多个夹爪20之间形成用于放置工件的收容空间30，至少一个夹爪20可在第一平面内移动以扩大或缩小收容空间30，从而可放置不同尺寸的工件，提高机械抓手100的兼容性。可以理解，也可多个夹爪20均可移动地连接于固定机构10，此时，多个夹爪20可相向移动或相背移动。

每个夹爪20包括安装架21、设于安装架21上的第一定位件22和第二定位件23。

其中，安装架21可移动地连接于固定机构10；第一定位件22固定连接于安装架21；第二定位件23沿垂直于第一平面的第一方向(图示X方向)内可移动地连接于安装架21，第一定位件22和第二定位件23可抵持于工件的相对两侧。如此，沿第一方向，第一定位件22和第二定位件23之间的距离可增大或减小，以方便工件的放置和夹紧。

在本实施例中，多个夹爪20均在第一平面内可移动地连接于固定机构10，如此，方便抓取圆盘形的工件。

上述机械抓手100包括固定机构10和设于固定机构10上的多个夹爪20，由于至少一个夹爪20可在第一平面内移动以扩大或者缩小多个夹爪20之间所形成的用于放置工件的收容空间30，从而可兼容不同尺寸工件的放置，避免制备多套机械抓手100，降低生产成本。其次，每个夹爪20包括可抵持于工件相对两侧的第一定位件22和第二定位件23，由于第一定位件22固定连接于安装架21，第二定位件23可移动地连接于安装架21，则第一定位件22和第二定位件23之间的距离可增大或减小，以夹紧或松开工件以实现工件的抓取和转移，从而有效解决现有的机械抓手100在使用过程中无法兼容多种尺寸工件的抓取，且生产成本高的技术问题。

请参照图1和图5，在本申请的一个实施例中，机械抓手100还包括多个第一驱动件40，固定机构10包括多个位于第一平面内的延伸部11，每个第一驱动件40设于对应的延伸部11上，每个安装架21连接于对应的第一驱动件40，且在第一驱动件40的驱动下滑动连接于对应的延伸部11，即每个延伸部11上设有一个夹爪20。如此，每个夹爪20的移动相互独立，可根据工件的放置位置进行适当调整，避免任一夹爪20对工件的夹持过紧而导致应力集中所引起的工件损伤，或者避免任一夹爪20对工件夹持过松而导致转移过程中工件的晃动。

在本实施例中，请参照图2至图5，每个第一驱动件40包括设于延伸部11上的丝杆41、套设于丝杆41上的螺母42及设于丝杆41端部的传动齿轮43。

机械抓手100还包括驱动齿轮51，驱动齿轮51同时与多个传动齿轮43传动连接，则多个丝杆41可同时作业，并节省制造成本。可以理解，机械抓手100还包括驱动电机55，驱动齿轮51应设于驱动电机55的电机轴上，且可在驱动电机55的驱动下旋转。其中，第一驱动件40通过传动齿轮43传动连接于驱动齿轮51，从而带动丝杆41旋转，则螺母42可在驱动齿轮51的带动下沿丝杆41往复移动。安装架21朝向延伸部11的一端固定连接于螺母42，以在螺母42的带动下滑动连接于对应的延伸部11。

可选地，驱动齿轮51的轴向垂直于各传动齿轮43的轴向。

可以理解，在本申请的其他实施例中，多个第一驱动件40也可各自对应一驱动电机并实现各自运动的相互独立，在此不做限制。

在本实施例中，请参照图2、图5和图6，机械抓手100还包括多个防护板52，每个防护板52设于对应的第一驱动件40朝向收容空间30的一侧，安装架21上设有连接槽214，安装架21通过连接槽214套设于防护板52上。如此，防护板52可为夹爪20提供一定的支撑力，且防护板52对安装架21的移动起到一定的导向作用，减少安装架21在移动过程中晃动的可能性。

具体地，防护板52的一端固定连接于第一驱动件40，另一端固定连接于固定机构10，安装架21包括垂直连接的侧板211和连接板212，侧板211沿第一方向延伸设置，连接板212背离收容空间30的一侧上设有一连接部213，连接部213固定连接于螺母42。其中，连接部213与连接板212之间形成连接槽214，防护板52穿设于连接槽214。

请参照图1、图2和图5，在本申请的一个实施例中，机械抓手100还包括多个第二驱动件60，每个第二驱动件60设于对应的安装架21背离收容空间30的一侧，安装架21上开设有通槽，第二定位件23穿设通槽并连接于对应的第二驱动件60，且在第二驱动件60的驱动下沿第一方向移动。如此，沿第一方向，可在第二驱动件60的驱动下实现每个夹爪20的第一定位件22和第二定位件23相对距离的改变，进而实现夹紧或松开工件。

具体地，每个第二驱动件60安装在对应安装架21的侧板211背离收容空间30的一侧，通槽也开设于侧板211上且沿第一方向延伸设置。可以理解，在本申请的其他实施例中，第二驱动件60也可与第二定位件23设于同一侧，并驱动第二定位件23沿第一方向移动。其中，可以理解，第二驱动件60可为电机驱动或液压驱动等结构，在此不做限制。

在本实施例中，请参照图5和图6，第一定位件22包括定位块221和保护块222，保护块222位于定位块221远离第二定位件23的一侧，第二定位件23朝向收容空间30的侧面和保护块222朝向收容空间30的侧面均凸出于定位块221的侧面，定位块221抵持于工件的侧面，第二定位件23抵持于工件的顶面，保护块222抵持于工件的底面，此时，工件可在自身重力作用下与保护块222相贴合。

可以理解，在本申请的其他实施例中，第二定位件23也可抵持于工件的底面，保护块222抵持于工件的顶面，同样可实现夹紧或松开工件。

此外，第二定位件23、定位块221和保护块222抵持于工件的接触面上均设置有胶垫(图未示)，以保证工件的表面不被划伤。其中，第二定位件23和保护块222采用铁氟龙材料制备以保证夹爪20强度，并在表面粘贴胶垫以保护工件不被划伤。定位块221则可以整体为硅胶材质，但不限于此。

机械抓手100在抓取产品时，首先，多个第一驱动件40相向移动，以固定工件的中心；其次，机械抓手100整体向上抬起，利用重力使工件的底部同保护块222相贴合；然后，多个第二驱动件60沿第一方向朝工件移动以收紧，使工件稳稳夹持在夹爪20上。

请参照图1和图2，在本申请的一个实施例中，固定机构10包括中心部12和连接于中心部12的三个延伸部11，三个延伸部11沿中心部12的周侧均匀分布，夹爪20的数量为三个且三个夹爪20呈环形阵列分布。由于三个延伸部11沿中心部12的周侧均匀分布以形成三角形稳定结构，具有良好的结构稳定性，则三个夹爪20移动及抓取工件时，固定机构10受力均衡，提升稳定性。

可以理解，在本申请的其他实施例中，延伸部11及夹爪20的数量也可为其他，在此不做限制。

请参照图1和图2，在本申请的一个实施例中，机械抓手100还包括CCD(chargecoupled device)相机70，CCD相机70设于固定机构10上且位于收容空间30的顶部，CCD相机70用于采集工件的特征信息，特征信息包括工件的直径、圆心位置、标识信息中的至少一种。如此，可通过CCD相机70所采集的工件的特征信息以判断工件的类型和所适用的抓取策略，从而向第二驱动件60和驱动电机55发出相应的控制信号，驱动电机55对应控制各驱动齿轮51的转动；此外，CCD相机70还可通过工件的特征信息判断工件是否合格，从而可在工件转移前增加一道检验的工序，以保证转移到下一工序中的工件均为合体品，避免次品流入下一工序。

具体地，工件的标识信息可为工件上二维码信息或条形码信息。

请参照图1和图2，在本申请的一个实施例中，机械抓手100还包括连接于固定机构10的安装件53和打光灯54，安装件53上开设有通孔，CCD相机70设于通孔的顶部，打光灯54呈环形并设于安装件53背离相机的一侧。如此，可通过打光灯54为相机提供一个光线良好的作业环境。

本申请第二方面的实施例还提出一种工业机器人，可用于抓取并转移不同直径的靶材产品。

请参照图1和图7，工业机器人200包括如第一方面中任一实施例中的机械抓手100及机械手臂80，机械手臂80连接于机械抓手100的固定机构10且可带动机械抓手100在空间内移动，从而可将工件90移动至空间任意位置。

上述工业机器人200可兼容多种尺寸工件90的自动抓取，无需人工进行多种规格机械抓手100的更换，自动化程度高，且降低生产成本。

在本申请的一个实施例中，工件90为圆盘形的靶材产品，上述工业机器人200的工作过程如下：

步骤一：操作人员将靶材放置到上料台上，触发上料信息。

步骤二：工业机器人200移动到上料台，使用CCD相机70对靶材的二维码进行拍照，识别产品的名称，并从系统中获取到靶材的直径、抓取类型。

步骤三：使用CCD相机70从靶材的顶端对靶材进行拍照。

步骤四：CCD相机70用于识别靶材的直径、靶材的圆心位置、靶材的旋转角度。

步骤五：用通过二维码获取到的靶材直径同CCD相机70识别到的靶材直径进行对比，误差大于0.51时工业机器人200报警“产品类型不对，不可以抓取”。

步骤六：如果对比的直径误差小于0.51时，工业机器人200的机械抓手100调用不同的抓取策略进行靶材的抓取。

步骤七：机械抓手100在抓取产品时，首先，三个第一驱动件40带动相应的夹爪20朝向收容空间30中心的方向移动，以固定靶材的中心；其次，机械抓手100整体向上抬起，利用重力使靶材的底部同保护块222相贴合；然后，三个第二驱动件60沿第一方向朝靶材移动以收紧，使靶材稳定地夹持在夹爪20上。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机械抓手，其特征在于，包括固定机构和设于所述固定机构上的多个夹爪，多个所述夹爪之间形成用于放置工件的收容空间，至少一个所述夹爪可在第一平面内移动以扩大或缩小所述收容空间，每个所述夹爪包括：

安装架，所述安装架可移动地连接于所述固定机构；

第一定位件，固定连接于所述安装架；

第二定位件，沿垂直于所述第一平面的第一方向可移动地连接于所述安装架，所述第一定位件和所述第二定位件可抵持于工件的相对两侧。

2.根据权利要求1所述的机械抓手，其特征在于，所述机械抓手还包括多个第一驱动件，所述固定机构包括多个位于所述第一平面内的延伸部，每个所述第一驱动件设于对应的所述延伸部上，每个所述安装架连接于对应的所述第一驱动件，且在所述第一驱动件的驱动下滑动连接于对应的所述延伸部。

3.根据权利要求2所述的机械抓手，其特征在于，每个所述第一驱动件包括丝杆、套设于所述丝杆上的螺母及设于所述丝杆端部的传动齿轮；

所述机械抓手还包括驱动齿轮，所述驱动齿轮同时与多个所述传动齿轮传动连接。

4.根据权利要求2所述的机械抓手，其特征在于，所述机械抓手还包括多个第二驱动件，每个所述第二驱动件设于对应的所述安装架背离所述收容空间的一侧，所述安装架上开设有通槽，所述第二定位件穿设所述通槽并连接于对应的所述第二驱动件，且在所述第二驱动件的驱动下沿所述第一方向移动。

5.根据权利要求4所述的机械抓手，其特征在于，所述第一定位件包括定位块和保护块，所述保护块位于所述定位块远离所述第二定位件的一侧，所述第二定位件朝向所述收容空间的侧面和所述保护块朝向所述收容空间的侧面均凸出于所述定位块的侧面，所述定位块抵持于工件的侧面，所述第二定位件和所述保护块中的一者抵持于工件的顶面，另一者抵持于工件的底面；

所述第二定位件、所述定位块和所述保护块抵持于工件的接触面上均设置有胶垫。

6.根据权利要求2所述的机械抓手，其特征在于，所述机械抓手还包括多个防护板，每个所述防护板设于对应的所述第一驱动件朝向所述收容空间的一侧，所述安装架上设有连接槽，所述安装架通过所述连接槽套设于所述防护板上。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的机械抓手，其特征在于，所述固定机构包括中心部和连接于所述中心部的三个所述延伸部，三个所述延伸部沿所述中心部的周侧均匀分布，所述夹爪的数量为三个且三个所述夹爪呈环形阵列分布。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的机械抓手，其特征在于，所述机械抓手还包括CCD相机，所述CCD相机设于所述固定机构上且位于所述收容空间的顶部，所述CCD相机用于采集工件的特征信息，所述特征信息包括所述工件的直径、圆心位置、标识信息中的至少一种。

9.根据权利要求8所述的机械抓手，其特征在于，所述机械抓手还包括连接于所述固定机构的安装件和打光灯，所述安装件上开设有通孔，所述CCD相机设于所述通孔的顶部，所述打光灯设于所述安装件背离所述相机的一侧。

10.一种工业机器人，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的机械抓手及机械手臂，所述机械手臂连接于所述机械抓手的固定机构且可带动所述机械抓手在空间内移动。

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