CN218087840U - 一种磁吸式柔性夹具及搬运机器人 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种磁吸式柔性夹具，包括：固定板，作为安装所述磁吸式柔性夹具的载体；安装板，作为安装磁吸夹具的载体；磁吸夹具，设于所述安装板上，用于磁吸工件；柔性组件，设于所述固定板和安装板之间，用于在所述磁吸夹具靠近工件并进行磁吸时，将所述安装板受到的来自所述工件的挤压载荷卸至所述固定板上。通过在磁吸式夹具上设置柔性组件，用于缓冲安装板接触工件时受到的挤压力，机器人带动夹持组件对工件进行抓取时，进行柔和接触，避免造成表面损伤、压痕伤。

Description

一种磁吸式柔性夹具及搬运机器人

技术领域

本申请涉及机加工技术领域，具体而言，涉及一种磁吸式柔性夹具及搬运机器人。

背景技术

夹具分为不同的种类，包括有虎钳、三抓卡盘等夹具等。但用在自动化机床上的夹具，一般是自行设计的夹具，尤其是磁吸式夹具，利用磁吸式夹具可以对工件进行磁吸固定，取放方便。

如附图6所示，对于薄板结构的待加工工件7，其需要利用磁吸式夹具将工件的表面进行磁吸抓取并固定，使得工件7能够被磁吸式夹具束缚住，实现工件在加工阶段的前后移动。

磁吸式夹具一般是通过自动化设备比如机器人带动的，在利用其上的夹持组件对工件7进行抓取时，往往会因为磁吸式夹具的硬性结构对工件7的表面进行刚性接触，造成表面损伤、压痕伤。这是因为机器人带动磁吸式夹具向工件靠近时，逐渐对顶在工件的表面上，此时就可能对工件的表面造成压伤。

实用新型内容

本申请的主要目的在于提供一种磁吸式柔性夹具及搬运机器人，以解决目前的问题。

为了实现上述目的，本申请提供了如下技术：

本申请第一方面提出一种磁吸式柔性夹具，包括：

固定板，作为安装所述磁吸式柔性夹具的载体；

安装板，作为安装磁吸夹具的载体；

磁吸夹具，设于所述安装板上，用于磁吸工件；

柔性组件，设于所述固定板和安装板之间，用于在所述磁吸夹具靠近工件并进行磁吸时，将所述安装板受到的来自所述工件的挤压载荷卸至所述固定板上。

作为本申请的一种可选实施方案，可选地，所述固定板至少为一个，其上设有至少一个所述安装板。

作为本申请的一种可选实施方案，可选地，所述柔性组件设有至少设有一对，且所述柔性组件包括：

定位柱，上端固定在所述固定板上、下端穿过所述安装板并伸出所述安装板的下表面；

端帽，配合在所述定位柱的下端处，且与所述安装板的下表面之间留有活动距离；

弹性组件，设于所述固定板和所述安装板之间，所述安装板通过所述弹性组件柔性支撑在所述固定板上。

作为本申请的一种可选实施方案，可选地，所述端帽与所述安装板的下表面之间的活动距离为5-25mm。

作为本申请的一种可选实施方案，可选地，所述柔性组件，还包括：

至少两个套筒，呈中心对称设于所述固定板上；

定位孔，设于所述套筒上；

所述定位柱同轴配合在所述定位孔内；

所述安装板通过所述套筒悬空架设于所述固定板1上，且与所述固定板平行；所述安装板和所述固定板之间间距为10-45mm。

作为本申请的一种可选实施方案，可选地，所述弹性组件，包括：

支撑盖，设于所述固定板的下表面上，且其上设有对应所述安装板的活动孔；

弹簧，配合在所述活动孔内；

弹簧杆，配合在所述弹簧内，且通过所述弹簧弹性限定在所述安装板和所述固定板之间。

作为本申请的一种可选实施方案，可选地，所述弹簧杆，包括：

导杆，配合在所述弹簧内；

推块，设于所述导杆的顶部，并顶在所述安装板的下表面上。

作为本申请的一种可选实施方案，可选地，所述磁吸式柔性夹具，包括：

电磁铁，设于所述安装板的前侧面上；

控制器，设于所述固定板一侧，并电连接所述电磁铁；

其中，所述电磁铁的数量至少为三个，并呈中心对称设于所述安装板的前侧面上，三个所述电磁铁分别电连接所述控制器。

本申请第二方面提出一种搬运机器人，包括：

机械臂；

上述所述的磁吸式柔性夹具；

其中，所述磁吸式柔性夹具设于所述机械臂末端，在机械臂带动下，实现工件的搬运。

作为本申请的一种可选实施方案，可选地，还包括：

机器人法兰板，设于所述机械臂末端上；

法兰连接板，其中一面固设于所述机器人法兰板上、另一面上安装有至少一个所述磁吸式柔性夹具，所述磁吸式柔性夹具的固定板垂直固设于所述法兰连接板上。

与现有技术相比较，本申请能够带来如下技术效果：

本申请提出提出一种磁吸式柔性夹具，包括：固定板，作为安装所述磁吸式柔性夹具的载体；安装板，作为安装磁吸夹具的载体；磁吸夹具，设于所述安装板上，用于磁吸工件；柔性组件，设于所述固定板和安装板之间，用于在所述磁吸夹具靠近工件并进行磁吸时，将所述安装板受到的来自所述工件的挤压载荷卸至所述固定板上。通过在磁吸式夹具上设置柔性组件，用于缓冲安装板接触工件时受到的挤压力，机器人带动夹持组件对工件进行抓取时，进行柔和接触，避免造成表面损伤、压痕伤。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型磁吸式柔性夹具后侧的三维结构示意图；

图2是本实用新型磁吸式柔性夹具前侧的三维结构示意图；

图3是本实用新型磁吸式柔性夹具的爆炸结构示意图；

图4是本实用新型磁吸式柔性夹具的剖视结构示意图；

图5是本实用新型磁吸式柔性夹具弹簧杆的结构示意图；

图6是本实用新型待抓取工件的结构示意图；

图7是本实用新型实施例2搬运机器人的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

实施例1

本实施例提供的磁吸式柔性夹具，在具体使用时，将按照单元式的方式进行设置使用。磁吸式柔性夹具将会安装在自动化移动机构上进行使用。本实施例，优选采用机器人作为本申请磁吸式柔性夹具的自动化移动设施。便于磁吸式柔性夹具磁吸抓取如图6所示的工件7后，通过机器人搬运工件7至指定工位等。

如图1-3所示，本申请第一方面提出一种磁吸式柔性夹具，包括：

固定板1，作为安装所述磁吸式柔性夹具的载体；

安装板2，作为安装磁吸夹具的载体；

磁吸夹具，设于所述安装板2上，用于磁吸工件；

柔性组件，设于所述固定板1和安装板2之间，用于在所述磁吸夹具靠近工件并进行磁吸时，将所述安装板2受到的来自所述工件的挤压载荷卸至所述固定板1上。

为了便于模块化安装，磁吸式柔性夹具包括一块作为电磁设施安装载体的固定板1。其上根据需求加工有若干定位孔以及安装孔。工件7为薄板结构，具有一定的表面积。因此在固定板1上固定安装电磁铁。

本实施例，作为本申请的一种可选实施方案，可选地，所述磁吸夹具，包括：

电磁铁3，设于所述安装板2的前侧面上；

控制器，设于所述固定板1一侧，并电连接所述电磁铁3；

其中，所述电磁铁3的数量至少为三个，并呈中心对称设于所述安装板2 的前侧面上，三个所述电磁铁3分别电连接所述控制器。

为了便于快速拆装电磁铁3，通过安装板2作为电磁铁3的安装载体。其中，安装板2固定在固定板1上，电磁铁3固定在安装板2上。工件7为薄板结构，具有一定的表面积，为了稳定磁吸住工件7，因此在所述安装板2上设有至少两个所述电磁铁3，至少两个所述电磁铁3之间需要保留适当的间距，便于对工件7表面的两个点进行磁吸固定抓取。电磁铁3对工件的最佳磁吸固定方式，是对工件7表面的三个以上的点进行磁吸抓取。这样，三个磁吸点构成一个磁吸面，通过面面磁吸连接的方式，能够对工件7的表面进行稳定抓取。

作为本申请的一种可选实施方案，可选地，所述固定板1至少为一个，其上设有至少一个所述安装板2。

本处，在固定板1的前侧面上固定安装一块安装板2，并在安装板2的前侧面上设有四个电磁铁3，且呈中心对称安装板2的前侧面上。

电磁铁3通过电路控制，与控制设施如设于所述固定板1一侧的控制器电连接，进行启动、关闭控制等。与电磁铁3配套的线路、电源等，具体实施时，作为配套设施使用，本处不再限制和说明。至于电磁铁3的型号和规格等，本处依旧不作限制。在本实施例，控制电磁铁3的自动化系统可以采用机器人的控制系统。

柔性组件，主要是在机器人带动磁吸式柔性夹具进行移动时，磁吸夹具会逐渐靠近工件7。此过程中，电磁铁3会对工件7的表面施加压力，同时电磁铁3所在的安装板2也会受到反作用力。若是硬性接触，可能会因为磁吸夹具刚性碰撞工件7，对工件7的表面造成损伤、压痕。

因此，在所述固定板1和安装板2之间设置柔性组件，用于在所述磁吸夹具靠近工件并进行磁吸时，将所述安装板2受到的来自所述工件的挤压载荷卸至所述固定板1上。柔性组件主要作用就在于挤压工件时进行缓冲，卸掉施加在安装板2上的载荷。柔性组件呈中心对称，设置至少两个。

如图4所示，作为本申请的一种可选实施方案，可选地，所述柔性组件设有至少设有一对，且所述柔性组件包括：

定位柱8，上端固定在所述固定板1上、下端穿过所述安装板2并伸出所述安装板2的下表面；

端帽9，配合在所述定位柱8的下端处，且与所述安装板2的下表面之间留有活动距离；

弹性组件，设于所述固定板1和所述安装板2之间，所述安装板2通过所述弹性组件柔性支撑在所述固定板1上。

柔性组件需要弹性限定在固定板1和所述安装板2之间，因此需要在固定板1和所述安装板2之间设定一个活动的移动空间，使得固定板1和所述安装板2之间可以相对运动。

如图4所示，本实施例，通过设置一对定位柱的方式，实现安装板2相对固定板1的运动。定位柱8通过螺栓固定在固定板1的下表面上，其下端穿过所述安装板2并伸出所述安装板2的下表面，下端配合有一个端帽9，端帽9 与所述安装板2的下表面之间留有活动距离。这样安装板2可以通过定位柱8，在活动距离内，相对固定板1运动。此时，在所述固定板1和所述安装板2 之间安装一个弹性组件，弹性支撑在固定板1和所述安装板2之间，可以将安装板2弹性顶在固定板1上，使得安装板2和固定板1保持稳定的距离。当电磁铁3所在的磁吸面靠近并顶紧工件7时，安装板2逐渐缩小与固定板1之间的间距，弹性组件处于压缩状态。当放下工件时，在积蓄的弹性势能作用下，恢复原状。

作为本申请的一种可选实施方案，可选地，所述端帽9与所述安装板2 的下表面之间的活动距离为5-25mm。优选地，所述端帽9与所述安装板2的下表面之间的活动距离为15mm。可以满足本实施例对弹簧系数的要求。

为了避免定位柱8与固定板1摩擦，以及进行定位。作为本申请的一种可选实施方案，可选地，所述柔性组件，还包括：

至少两个套筒4，呈中心对称设于所述固定板1上；

定位孔，设于所述套筒4上；

所述定位柱8同轴配合在所述定位孔内；

所述安装板2通过所述套筒4悬空架设于所述固定板1上，且与所述固定板1平行；所述安装板2和所述固定板1之间间距为10-45mm。

套筒4的端口配合在固定板1上的通孔中，其上设有定位孔，定位柱8 同轴配合在所述定位孔内，且在处于收缩状态时，定位柱8的下端可以伸出套筒4的底部。只要保持未受力状态下，定位柱8的下部配合在定位孔即可。安装套筒4后，所述安装板2通过所述套筒4悬空架设于所述固定板1上，且与所述固定板1平行。所述安装板2和所述固定板1之间间距为25mm，也作为套筒4的端口厚度的设计参照尺寸。

作为本申请的一种可选实施方案，可选地，所述弹性组件，包括：

支撑盖10，设于所述固定板1的下表面上，且其上设有对应所述安装板2 的活动孔；

弹簧11，配合在所述活动孔内；

弹簧杆12，配合在所述弹簧11内，且通过所述弹簧11弹性限定在所述安装板2和所述固定板1之间。

本实施例，采用弹簧和推杆的形式作为缓冲支撑组件。支撑盖10作为弹簧的支撑受力件，其上设有活动孔，活动孔为阶梯孔结构，具有抬肩，便于放置弹簧。如图4所示，支撑盖10的上部通过螺栓固定在固定板1的下表面上，其活动孔对应所述安装板2。弹簧11配合在所述活动孔内，且弹簧杆12配合在所述弹簧11内。弹簧杆12具有阶梯结构，并通过所述弹簧11弹性限定在所述安装板2和所述固定板1之间。

作为本申请的一种可选实施方案，可选地，所述弹簧杆12，包括：

导杆122，配合在所述弹簧11内；

推块121，设于所述导杆122的顶部，并顶在所述安装板2的下表面上。

如图5所示，弹簧杆12为阶梯结构，其下部为圆柱形的导杆122，配合在所述弹簧11内；上部为推块121，与导杆122一体加工成型。推块121被导杆122外的弹簧11弹性支撑住，并顶在所述安装板2的下表面上。其压缩和放松的状态，本处不再详述。

实施例2

基于实施例1提供的磁吸式柔性夹具，本实施例，将其应用在机器人上，作为工件7的搬运夹具。

如图7所示，本申请第二方面提出一种搬运机器人，包括：

机械臂；

上述所述的磁吸式柔性夹具；

其中，所述磁吸式柔性夹具设于所述机械臂末端，在机械臂带动下，实现工件的搬运。

作为本申请的一种可选实施方案，可选地，还包括：

机器人法兰板6，设于所述机械臂末端上；

法兰连接板5，其中一面固设于所述机器人法兰板6上、另一面上安装有至少一个所述磁吸式柔性夹具，所述磁吸式柔性夹具的固定板1垂直固设于所述法兰连接板5上。

具体安装时，将磁吸式柔性夹具安装在机械臂末端即可。机械臂可以根据预设的搬运路线进行移动，带动磁吸式柔性夹具抓取的工件7进行移动。

如图7所示，机械臂末端是通过机器人法兰板6和磁吸式柔性夹具进行连接的。

其中，磁吸式柔性夹具是可以呈单元/模块，安装在机器臂上进行使用的。因此，在法兰连接板5的安装面上，可以固定安装至少一个磁吸式柔性夹具。本实施例，法兰连接板5的一面固设于所述机器人法兰板6上、另一面上安装有四个所述磁吸式柔性夹具。其中，四个所述磁吸式柔性夹具的固定板1，分别垂直固定在法兰连接板5的侧面上。且四个固定板1两两垂直，构成一个长方体结构。这样，使得机械臂上可以构建为四个工位，使用时，可以一个工位对工位进行搬运，另一个工位进行抓取加工完毕的工件，每个工位的作用可以进行自行调整。

机械臂末端可以是转动的，在机械臂末端伺服电机驱动下，带动工位旋转，可以使得不同工位携带上待搬运的工件或者已经加工完毕的工件。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种磁吸式柔性夹具，其特征在于，包括：

固定板(1)，作为安装所述磁吸式柔性夹具的载体；

安装板(2)，作为安装磁吸夹具的载体；

磁吸夹具，设于所述安装板(2)上，用于磁吸工件；

柔性组件，设于所述固定板(1)和安装板(2)之间，用于在所述磁吸夹具靠近工件并进行磁吸时，将所述安装板(2)受到的来自所述工件的挤压载荷卸至所述固定板(1)上。

2.如权利要求1所述的磁吸式柔性夹具，其特征在于，所述固定板(1)至少为一个，其上设有至少一个所述安装板(2)。

3.如权利要求1所述的磁吸式柔性夹具，其特征在于，所述柔性组件设有至少设有一对，且所述柔性组件包括：

定位柱(8)，上端固定在所述固定板(1)上、下端穿过所述安装板(2)并伸出所述安装板(2)的下表面；

端帽(9)，配合在所述定位柱(8)的下端处，且与所述安装板(2)的下表面之间留有活动距离；

弹性组件，设于所述固定板(1)和所述安装板(2)之间，所述安装板(2)通过所述弹性组件柔性支撑在所述固定板(1)上。

4.如权利要求3所述的磁吸式柔性夹具，其特征在于，所述端帽(9)与所述安装板(2)的下表面之间的活动距离为5-25mm。

5.如权利要求3所述的磁吸式柔性夹具，其特征在于，所述柔性组件，还包括：

至少两个套筒(4)，呈中心对称设于所述固定板(1)上；

定位孔，设于所述套筒(4)上；

所述定位柱(8)同轴配合在所述定位孔内；

所述安装板(2)通过所述套筒(4)悬空架设于所述固定板(1)上，且与所述固定板(1)平行；所述安装板(2)和所述固定板(1)之间间距为10-45mm。

6.如权利要求3所述的磁吸式柔性夹具，其特征在于，所述弹性组件，包括：

支撑盖(10)，设于所述固定板(1)的下表面上，且其上设有对应所述安装板(2)的活动孔；

弹簧(11)，配合在所述活动孔内；

弹簧杆(12)，配合在所述弹簧(11)内，且通过所述弹簧(11)弹性限定在所述安装板(2)和所述固定板(1)之间。

7.如权利要求6所述的磁吸式柔性夹具，其特征在于，所述弹簧杆(12)，包括：

导杆(122)，配合在所述弹簧(11)内；

推块(121)，设于所述导杆(122)的顶部，并顶在所述安装板(2)的下表面上。

8.如权利要求1所述的磁吸式柔性夹具，其特征在于，所述磁吸式柔性夹具，包括：

电磁铁(3)，设于所述安装板(2)的前侧面上；

控制器，设于所述固定板(1)一侧，并电连接所述电磁铁(3)；

其中，所述电磁铁(3)的数量至少为三个，并呈中心对称设于所述安装板(2)的前侧面上，三个所述电磁铁(3)分别电连接所述控制器。

9.一种搬运机器人，其特征在于，包括：

机械臂；

权利要求1-8中任一项所述的磁吸式柔性夹具；

其中，所述磁吸式柔性夹具设于所述机械臂末端，在机械臂带动下，实现工件的搬运。

10.如权利要求9所述的搬运机器人，其特征在于，还包括：

机器人法兰板(6)，设于所述机械臂末端上；

法兰连接板(5)，其中一面固设于所述机器人法兰板(6)上、另一面上安装有至少一个所述磁吸式柔性夹具，所述磁吸式柔性夹具的固定板(1)垂直固设于所述法兰连接板(5)上。

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