CN105291103A - 一种电动夹具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电动夹具，包括夹具本体，设置在所述夹具本体上的卡爪固定座，以及至少三个设置在所述卡爪固定座上的卡爪，所述夹具本体上连接有沿其轴向移动、推动各所述卡爪沿所述卡爪固定座径向滑动的推杆，所述推杆包括导套，以及设置于所述导套一端的锥形导头，所述导头侧壁上沿其母线设有至少三个分别与各所述卡爪相对应的T型槽，各所述卡爪上设有与所述T型槽配合的滑块，所述夹具本体上还连接有驱动所述推杆沿其轴向移动的驱动机构。本发明的电动夹具结构简单，不需要额外的安装气管通道，可以抓取不同规格、易变形的工件，且抓持力不会改变；无需外部的传感器即可确认工件是否被抓取，通用性高。

Description

一种电动夹具
技术领域
本发明涉及机器人，尤其涉及一种机械手用的通用三爪电动夹具。
背景技术
在机械手集成应用中，通常利用夹具实现自动化辅助操作，以代替人手操作或抓或放相关工件或器材。现有的夹具一般为针对性的设计，即针对某一特定的工件进行夹具设计，不作其它用途，这样的夹具不具备通用性，不能夹取不同尺寸的工件。现有的夹具主要有两种：一种是电动两爪夹具，只能抓取面平整或者形状规则的工件，使用率及工作效率较低；另一种是气动夹具，气动夹具微调能力较差，在运动过程中行程会出现损耗，而且在工件感应的时候需要外部传感器，结构相对复杂，不利于操作人员的操作。
有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种通用、模块化的电动夹具，使其更具有产业上的利用价值。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种可以配合工件尺寸、抓取不同尺寸工件的电动夹具。
本发明的电动夹具，包括夹具本体，设置在所述夹具本体上的卡爪固定座，以及至少三个设置在所述卡爪固定座上的卡爪，所述夹具本体上连接有沿其轴向移动、推动各所述卡爪沿所述卡爪固定座径向滑动的推杆，所述推杆包括导套，以及设置于所述导套一端的锥形导头，所述导头侧壁上沿其母线设有至少三个分别与各所述卡爪相对应的T型槽，各所述卡爪上设有与所述T型槽配合的滑块，所述夹具本体上还连接有驱动所述推杆沿其轴向移动的驱动机构。
进一步的，所述卡爪固定座上还连接有限制所述推杆位移的挡板，所述挡板上设有调节所述推杆行程的调节螺钉。
进一步的，所述驱动机构包括连接在所述夹具本体上的电机，由所述电机驱动转动的丝杆，所述丝杆与所述导套传动连接。
进一步的，所述夹具本体上还连接有安装法兰。
进一步的，还包括与外部机构通信的控制器，所述控制器包括由其触发产生HOLD信号的HOLD信号发生器，以及控制所述电动夹具运动轨迹的位置控制器。
进一步的，所述控制器用以检测所述电机的反电动势以及电流，并将检测到的电流与所述电机的电流阀值进行比较；所述HOLD信号发生器根据比较结果判断是否产生HOLD信号，所产生的HOLD信号用以显示所述电动夹具是否夹取工件；所述位置控制器用以控制所述电动夹具的运动轨迹。
进一步的，所述控制器通过Modbus总线协议控制所述电机的动作，并通过RS485接口与所述外部机构通信。
借由上述方案，本发明的电动夹具至少具有以下优点：
(1)可以夹取多种形状的工件，通用性高，稳定性好，操作方便，容易更换；
(2)可以实现多位置点的抓取，有效的提高了使用率，同时可以随时获得信号确认是否有工件存在；
(3)结构简单，制作成本较低，与同类结构夹具相比具有价格优势。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图；
图2是本发明的剖视图；
图3是本发明中推杆的结构示意图；
图4是本发明中卡爪的结构示意图；
图5是本发明中控制装置的原理框架图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
参见图1至图4，本发明一较佳实施例所述的一种电动卡爪，包括夹具本体10，设置在夹具本体10上的卡爪固定座20，以及至少三个设置在卡爪固定座20上的卡爪30。
为使本发明能够抓取不同尺寸的同类型工件，在夹具本体10上连接有沿其轴向移动、推动各卡爪30沿卡爪固定座20径向滑动的推杆40，具体的，推杆40包括导套41，以及设置于导套41一端的锥形导头42，在导头42侧壁上沿其母线设有至少三个分别与各卡爪30相对应的T型槽43，各卡爪30上设有与T型槽43配合的滑块31。
为使推杆40能够带动各卡爪30沿卡爪固定座20径向滑动，即使各卡爪30松开与闭合，本发明在夹具本体10上连接有驱动推杆40沿其轴向移动的驱动机构，具体的，驱动机构包括连接在夹具本体10上的电机51，由电机51驱动转动的丝杆52，丝杆52与导套41传动连接，电机51通过电机固定座53安装在夹具本体10上。本发明中的电机51采用步进电机，步进电机转动时，带动丝杆52转动，从而使得推杆40沿夹具本体10轴向移动，又因推杆40的导头42为锥形，卡爪30上的滑块31与导头42上的T型槽43配合，推杆40在轴向移动的过程中，即可带动各卡爪30沿卡爪固定座20径向滑动。另外，采用T型槽43结构可以准确传递夹紧力，使各卡爪30的抓持力控制不变。
为限制推杆40的移动行程，本发明在卡爪固定座20上连接一挡板60，挡板60与卡爪固定座20同圆心，利用挡板60抵挡推杆40限制其继续移动。优选的，本发明在挡板60上还设有调节推杆40行程的调节螺钉70。在断电情况下通过手动操作调节螺钉70，使推杆40往复移动，可以使各卡爪30张紧或松开，同时也便于对不同工件进行初始定位。
为了方便将本发明的电动夹具安装到机械手上，本发明在夹具本体10上还连接有安装法兰80，安装时，利用螺钉将安装法兰80锁紧在机械手上，即可使本发明的电动夹具夹持工件在机械手的操作下水平或垂直移动。
如图5所示，为了使本发明的电动夹具可以很容易的组网和实现模块化操作，本发明的电动夹具还包括可与外部机构通信的控制器，所述控制器包括由其触发产生HOLD信号的HOLD信号发生器，以及控制所述电动夹具运动轨迹的位置控制器。控制器用以检测电机的反电动势以及电流，并将检测到的电流与电机的电流阀值进行比较；HOLD信号发生器根据比较结果判断是否产生HOLD信号，所产生的HOLD信号为一个状态信号，用以表示工件有无脱落，当HOLD信号为低电平时表示电动夹具正常抓取工件，当HOLD信号为高电平时表示工件脱落，当HOLD信号一直为高电平时，为报警信号，向外部机构报警；位置控制器用以控制所述电动夹具的运动轨迹。控制器通过检测电机反电动势大小来判断工件是否被夹持或松脱，当检测到有工件被夹持时，控制器通过检测电流来判断工件是否被夹紧，当电流高于一个阈值时，认为工件被夹紧，控制器触发HOLD信号发生器产生HOLD信号，使电机保持相应的输出力即可。
优选的，本发明的控制器通过Modbus总线协议控制电机的动作，并通过RS485接口与外部机构通信，比如与机械手进行通信。
具体的，在电动夹具工作的情况下可以通过位置控制器准确控制它需要达到的位置。位置控制器的组成部分为：(1)指令寄存器，用来存放正在执行的指令。指令分成两部分：操作码和地址码。操作码用来指示指令的操作性质，如加法、减法等；地址码给出本条指令的操作数地址或形成操作数地址的有关信息(这时通过地址形成电路来形成操作数地址)。有一种指令称为转移指令，它用来改变指令的正常执行顺序，这种指令的地址码部分给出的是要转去执行的指令的地址。(2)操作码译码器：用来对指令的操作码进行译码，产生相应的控制电平，完成分析指令的功能。(3)时序电路：用来产生时间标志信号。时间标志信号一般为三级：指令周期、总线周期和时钟周期。各种操作命令产生的主要依据是时间标志和指令。
HOLD信号发生器：HOLD信号发生器将整个电动夹具置简单化，只需要通过电动夹具就可以感应到是否夹取工件，而不需要额外的传感器，有效地降低设备成本，减小设备的复杂性。控制器通过检测电机反电动势大小来判断工件是否被夹持或松脱，当检测到有工件被夹持时，控制器通过检测电流来判断工件是否被夹紧，当电流高于一个阈值时，认为工件被夹紧，控制器触发HOLD信号发生器产生HOLD信号，使电机保持相应的输出力即可，反之，当电流低于一个阈值时，认为工件脱落。
工作时，启动步进电机，带动丝杆52转动从而控制推杆40轴向运动，推杆40控制滑块31的张开，步进电机的正、反转控制滑块31的径向运动，从而抓取或放置工件，在整个运动过程中，利用控制器对步进电机的控制，使卡爪30的夹持力保持不变，确保工件的位置不会改变。
当机械手需进行相关操作的时候，由机械手控制然后通过电动夹具抓取工件，机械手的手腕旋转，确定工件所需要的准确位置，到达准确位置后，电动夹具的卡爪松开，撤出抓取的工件(例如杯子、导管等)，机械手自动返回起始位置，整个工作过程中不会影响操作人员的工作，减轻操作人员的工作量。
另外，卡爪30可以根据工件的结构的设计相应的形状，以与工件匹配，卡爪30张开的角度大小也可以视工件尺寸不同而做修改；在运动的过程中卡爪30的夹持力可以在工作范围内灵活设定。
本发明的电动夹具灵活通用，可以安装不同结构的卡爪，因此在可控范围内可以抓取不同结构类型的工件；可以用于医疗辅助手术、家庭服务以及教学、搬运，装配等领域。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种电动夹具，其特征在于：包括夹具本体，设置在所述夹具本体上的卡爪固定座，以及至少三个设置在所述卡爪固定座上的卡爪，所述夹具本体上连接有沿其轴向移动、推动各所述卡爪沿所述卡爪固定座径向滑动的推杆，所述推杆包括导套，以及设置于所述导套一端的锥形导头，所述导头侧壁上沿其母线设有至少三个分别与各所述卡爪相对应的T型槽，各所述卡爪上设有与所述T型槽配合的滑块，所述夹具本体上还连接有驱动所述推杆沿其轴向移动的驱动机构。
2.根据权利要求1所述的电动夹具，其特征在于：所述卡爪固定座上还连接有限制所述推杆位移的挡板，所述挡板上设有调节所述推杆行程的调节螺钉。
3.根据权利要求1所述的电动夹具，其特征在于：所述驱动机构包括连接在所述夹具本体上的电机，由所述电机驱动转动的丝杆，所述丝杆与所述导套传动连接。
4.根据权利要求1-3任一项所述的电动夹具，其特征在于：所述夹具本体上还连接有安装法兰。
5.根据权利要求3所述的电动夹具，其特征在于：还包括与外部机构通信的控制器，所述控制器包括由其触发产生HOLD信号的HOLD信号发生器，以及控制所述电动夹具运动轨迹的位置控制器。
6.根据权利要求5所述的电动夹具，其特征在于：所述控制器用以检测所述电机的反电动势以及电流，并将检测到的电流与所述电机的电流阀值进行比较；所述HOLD信号发生器根据比较结果判断是否产生HOLD信号，所产生的HOLD信号用以显示所述电动夹具是否夹取工件；所述位置控制器用以控制所述电动夹具的运动轨迹。
7.根据权利要求6所述的电动夹具，其特征在于：所述控制器通过Modbus总线协议控制所述电机的动作，并通过RS485接口与所述外部机构通信。
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