CN109048993A - 桁架机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桁架机械手，旨在提供一种具有能够较好地夹持圆盘状零件，提升整体夹持效果，避免工件从机械手上脱落而造成工件损坏，防止产生经济损失的优点的桁架机械手，其技术方案要点是，二级臂末端设有机械手爪，机械手爪包括转动连接在二级臂末端的转臂，转臂末端固定有爪盘，爪盘的外圆上设有若干个环绕爪盘设置的爪杆，爪杆中间固定有滑移杆，滑移杆滑动连接在爪盘上，爪杆与滑移杆均环绕爪盘的圆心设置有若干个，转臂内还设有用于推动滑移杆同步朝向爪盘圆心滑动的驱动件，能够从圆盘周围对其均匀施加压力，从而实现圆形零件的夹持，能够避免工件从机械手上脱落，避免造成工件损坏和经济损失。

Description

桁架机械手

技术领域

本发明涉及工业机器人领域，具体涉及一种桁架机械手。

背景技术

机械手是一种能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，构造和性能上兼有人和机械手机器各自的优点。

机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。

机械手臂的应用也将会越来越广泛,机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备，作业的准确性和环境中完成作业的能力。工业机械手机器人的一个重要分支，机械手按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式。特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，构造和性能上兼有人和机械手机器各自的优点。

机械手主要由执行机构、驱动机构和控制***三大部分组成。手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。

运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。自由度是机械手设计的关键参数。自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。

一般专用机械手有2～3个自由度。控制***是通过对机械手每个自由度的电机的控制，来完成特定动作。同时接收传感器反馈的信息，形成稳定的闭环控制。控制***的核心通常是由单片机或dsp等微控制芯片构成，通过对其编程实现所要功能。

目前，公开号为CN20746626U的中国专利公开了一种焊接机械手，它包括底座和机械手，底座的上端固定连接有支撑杆，支撑杆的侧壁上固定连接有吊臂，吊臂的下端与机械手的上端连接，机械手设置于吊臂远离支撑杆的一端上；

支撑杆的侧壁上固定连接有集气罩，集气罩位于吊臂的正下方，集气罩的侧壁上连接有吸收管，吸收管的上端固定连接有水箱，吸收管内安装有吸气扇，吸气扇设置于吸收管靠近集气罩的一端内，吸收管的顶面安装有多个喷头，喷头设置于吸收管远离集气罩的一端内，喷头与水箱连接，吸收管的底部设有收集槽，且收集槽位于喷头的正下方。

这种焊接机械手虽然能有效的对机械手夹持工件焊接时，能对焊接时产生的废气进行吸收处理，提高焊接机械手的环保性，但是在这种机械手在夹持圆盘形状的工件时较为费力，且夹持效果不好，工件容易从机械手上脱落造成工件的损坏，产生经济损失。

发明内容

本发明的目的是提供一种桁架机械手，其具有能够较好地夹持圆盘状零件，提升整体夹持效果，避免工件从机械手上脱落而造成工件损坏，防止产生经济损失的优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种桁架机械手，包括桁架和滑移连接在桁架上的机械手臂，机械手臂包括相互转动连接的一级臂和二级臂，一级臂与桁架连接，二级臂末端设有机械手爪，机械手爪包括转动连接在二级臂末端的转臂，转臂末端固定有爪盘，爪盘的外圆上设有若干个环绕爪盘设置的爪杆，爪杆呈折弯形状设置，其中间位置与爪盘铰接，转臂内设有用于带动爪杆绕铰接点旋转的驱动件，驱动件包括与爪盘同轴心转动连接的驱动盘，以及用于带动驱动盘旋转的主动件，驱动盘呈棘轮形状设置，爪杆末端与驱动盘相互抵接且能够相对滑移。

通过采用上述技术方案，机械手臂滑移连接在桁架上，能够保持机械手臂工作时的稳定性，一级臂和二级臂的设置能够增加机械手臂的自由度，提高机械手臂的适用范围，在机械手臂抓取圆盘状零件时，主动件启动，带动驱动盘旋转，由于驱动盘呈棘轮形状，在驱动盘旋转时就能够驱动若干根爪杆同时同步绕着铰接点旋转，使爪杆的末端完成对圆盘形状零件的夹持。

如此在夹持过程中滑移杆同步向中心滑移，同时对圆盘的周边进行夹持，能够从圆盘周围对其均匀施加压力，从而实现圆形零件的夹持，且夹持效果良好，能够避免工件从机械手上脱落，避免造成工件损坏和经济损失。

进一步设置：钩爪与驱动盘之间设有用于连接爪杆和驱动盘的连接扣，驱动盘外缘设有卡槽，连接扣一端嵌设在卡槽中，另一端与连接爪杆末端铰接。

进一步设置：驱动件包括设于爪盘中轴线上的主动轴，主动轴穿透驱动盘并与其固定连接，驱动件还包括设于转臂内用于带动主动轴旋转的驱动电机。

通过采用上述技术方案，驱动电机旋转，就能够带动主动轴旋转，从而使驱动盘旋转；连接扣能够将钩爪与驱动盘之间连接，使驱动盘旋转时，钩爪能够通过连接扣相对移动，从而实现钩爪与驱动盘之间的相对旋转。

进一步设置：驱动电机与主动轴之间通过中间件连接，中间件包括同轴心固定在主动轴上的主动蜗轮，以及转动连接在转臂内的主动蜗杆，主动蜗杆与驱动电机的输出轴之间一体设置。

通过采用上述技术方案，当驱动电机的输出轴旋转，带动主动蜗杆旋转，主动蜗杆带动主动蜗轮和主动轴旋转，就能够实现驱动盘的旋转，同时蜗轮蜗杆的自锁性能够使驱动盘停止在任意角度，避免夹持过程中零件从爪杆上脱落。

进一步设置：驱动盘外圆一体设有若干个关于圆心圆周整列的棘齿，卡槽沿棘齿外斜边分布，且卡槽的长度小于棘齿外斜边长度。

通过采用上述技术方案，当驱动盘旋转时，卡槽与连接扣之间相互滑移，当驱动盘正转时实现夹紧过程，反转则松开夹爪。

通过采用上述技术方案，主动部与从动部之间呈钝角设置，在驱动件带动爪杆活动时能够提升爪杆滑移的角度，而从动部呈弧线形状弯折设置，能够在夹持过程中提高夹持的稳定性，提升夹持效果。

进一步设置：从动部末端铰接有爪座，爪座与从动部之间的旋转角度在-60°～60°之间，爪座底部还设有橡胶材质的座垫，座垫呈锯齿形状设置。

通过采用上述技术方案，爪座底部设置橡胶材质的座垫，且座垫呈锯齿形状谁知设置，相对于其他材料，橡胶材质的座垫能够提升夹持过程中的摩擦，提高夹持效果，且能够形成缓冲作用，避免夹持过程中损坏工件。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

在夹持过程中滑移杆同步向中心滑移，同时对圆盘的周边进行夹持，能够从圆盘周围对其均匀施加压力，从而实现圆形零件的夹持，且夹持效果良好，能够避免工件从机械手上脱落，避免造成工件损坏和经济损失。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是实施例1的结构示意图；

图2是实施例1中用于显示爪盘的示意图；

图3是实施例1中用于显示主动件的示意图；

图4是实施例2中用于显示驱动件的示意图；

图5是实施例3中用于显示驱动件的示意图；

图6是实施例3中用于显示活动齿轮的示意图；

图7是实施例4中用于显示驱动件的示意图。

图中，1、桁架；2、机械手臂；21、一级臂；22、二级臂；23、转臂；24、机械手爪；25、爪盘；251、滑槽；26、爪杆；261、主动部；262、从动部；263、爪座；264、座垫；27、滑移杆；3、驱动件；31、主动转盘；32、主动电机；33、驱动槽；34、从动槽；35、转动齿；36、活动齿轮；37、推动槽；38、从动杆；381、限位块；39、驱动盘；391、卡槽；392、棘齿；4、主动件；41、连接扣；42、主动轴；43、驱动电机；5、中间件；51、主动蜗轮；52、主动蜗杆；6、活动盘；61、推动杆；62、固定杆；63、主动槽；71、主动齿条；72、主动齿轮；8、锁紧件；81、锁紧齿条；82、锁紧气缸。

具体实施方式、

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

本发明所采用的技术方案是：

实施例1，一种桁架机械手，如图1所示，其包括底部的桁架1，桁架1呈“工”字形设置，桁架1中间的杆上滑移连接有机械手臂2，机械手臂2包括相互转动连接的一级臂21和二级臂22，一级臂21与桁架1连接，如此机械手臂2能够在桁架1上滑移工作。

如图1和图2所示，二级臂22末端设有机械手爪24，机械手爪24包括转动连接在二级臂22末端的转臂23，转臂23末端固定有爪盘25，爪盘25的外圆上设有若干个环绕爪盘25设置的爪杆26，爪杆26呈折弯形状设置，其中间位置与爪盘25铰接。爪杆26包括相互之间呈钝角设置的主动部261和从动部262，主动部261与驱动盘39连接，从动部262呈弧线形状向爪盘25中心方向弯折。

如图1、图2和图3所示，从动部262末端铰接有爪座263，爪座263与从动部262之间的旋转角度在-60°～60°之间，爪座263底部还设有橡胶材质的座垫264，座垫264呈锯齿形状设置。转臂23内还设有用于带动爪杆26绕铰接点旋转的驱动件3，驱动件3包括与爪盘25同轴心设置的活动盘6。

如图2和图3所示，活动盘6与爪杆26之间设有推动杆61，推动杆61一端与活动盘6铰接，另一端与爪杆26末端铰接，转臂23内还设有用于推动活动盘6滑移的主动件4。驱动件3还包括固定在转臂23内的固定杆62，固定杆62末端与爪盘25的中心固定连接，活动盘6同轴心套设在固定杆62上并能够沿着固定杆62滑移。

如图3所示，主动件4包括滑移连接在固定杆62上的主动齿条71以及转动连接在转臂23中的主动齿轮72，转臂23内设有用于带动主动齿轮72旋转的主动电机32，主动齿条71与主动齿轮72之间相互啮合。固定杆62上开设有平行于固定杆62设置的主动槽63，主动齿条71嵌设于主动槽63内并能够在主动槽63中滑移，转臂23内还设有用于锁紧主动齿轮72的锁紧件8。

如图2和图3所示，锁紧件8包括垂直于转臂23滑移连接在转臂23内的锁紧齿条81，转臂23中固定有锁紧气缸82，锁紧气缸82的输出轴与锁紧齿条81固定用于带动其滑移。在机械手臂2抓取圆盘状零件时，主动电机32启动，带动主动件4活动，从而带动推动杆61，使若干根爪杆26同时同步绕着铰接点旋转，使爪杆26的末端完成对圆盘形状零件的夹持。

实施例2，一种桁架机械手，与实施例1的不同之处在于，如图4所示，驱动件3包括与爪盘25同轴心转动连接的驱动盘39，以及用于带动驱动盘39旋转的主动件4，驱动盘39呈棘轮形状设置，爪杆26末端与驱动盘39相互抵接且能够相对滑移。

如图1和图4所示，驱动盘39外圆一体设有若干个关于圆心圆周整列的棘齿392，卡槽391沿棘齿392外斜边分布，且卡槽391的长度小于棘齿392外斜边长度。钩爪与驱动盘39之间设有用于连接爪杆26和驱动盘39的连接扣41，驱动盘39外缘设有卡槽391，连接扣41一端嵌设在卡槽391中，另一端与连接爪杆26末端铰接。

如图1和图4所示，驱动件3包括设于爪盘25中轴线上的主动轴42，主动轴42穿透驱动盘39并与其固定连接，驱动件3还包括设于转臂23内用于带动主动轴42旋转的驱动电机43。驱动电机43与主动轴42之间通过中间件5连接，中间件5包括同轴心固定在主动轴42上的主动蜗轮51，以及转动连接在转臂23内的主动蜗杆52，主动蜗杆52与驱动电机43的输出轴之间一体设置。

实施例3，一种桁架机械手，与实施例1或2的不同之处在于，如图1和图5所示，爪杆26上固定有滑移杆27，滑移杆27滑动连接在爪盘25上，爪杆26与滑移杆27均环绕爪盘25的圆心设置有若干个，转臂23内设有用于推动滑移杆27同步朝向爪盘25圆心滑动的驱动件3，驱动件3包括平行于爪盘25设于转臂23内的主动转盘31和用于带动主动转盘31旋转的电机，滑移杆27位于主动转盘31与爪盘25之间。

如图1所示，主动转盘31朝向滑移杆27的一侧设有阿基米德螺线形状的驱动槽33，滑移杆27上对应设有与驱动槽33相互啮合的从动槽34，转臂24内设有滑槽251，滑移杆27卡设于滑槽251中。主动转盘31背向滑移杆27的一侧环绕主动转盘31的中点设有转动齿35，转臂23内设有锥状的活动齿轮36，活动齿轮36与转动齿35啮合，且电机的输出轴与活动齿轮36固定。

实施例4，一种桁架机械手，与实施例3的不同之处在于，如图1所示，主动盘上开设有若干个环绕主动盘设置的推动槽37，推动槽37为中心螺线槽的一部分，滑移杆27上固定有垂直于滑移杆27设置的从动杆38，从动杆38嵌设于推动槽37中。从动杆38顶部设有圆形的限位块381，限位块381与主动盘顶部贴合设置，推动槽37与若干根滑移杆27相互对应设置，且电机的输出轴固定在主动盘的圆心位置。

以上是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种桁架机械手，包括桁架(1)和滑移连接在桁架(1)上的机械手臂(2)，机械手臂(2)包括相互转动连接的一级臂(21)和二级臂(22)，一级臂(21)与桁架(1)连接，其特征在于：所述二级臂(22)末端设有机械手爪(24)，机械手爪(24)包括转动连接在二级臂(22)末端的转臂(23)，转臂(23)末端固定有爪盘(25)，爪盘(25)的外圆上设有若干个环绕爪盘(25)设置的爪杆(26)，爪杆(26)呈折弯形状设置，其中间位置与爪盘(25)铰接，转臂(23)内设有用于带动爪杆(26)绕铰接点旋转的驱动件(3)，驱动件(3)包括与爪盘(25)同轴心转动连接的驱动盘(39)，以及用于带动驱动盘(39)旋转的主动件(7)(4)，驱动盘(39)呈棘轮形状设置，爪杆(26)末端与驱动盘(39)相互抵接且能够相对滑移。

2.根据权利要求1所述的桁架机械手，其特征在于：所述钩爪与驱动盘(39)之间设有用于连接爪杆(26)和驱动盘(39)的连接扣(41)，驱动盘(39)外缘设有卡槽(391)，连接扣(41)一端嵌设在卡槽(391)中，另一端与连接爪杆(26)末端铰接。

3.根据权利要求2所述的桁架机械手，其特征在于：所述驱动件(3)包括设于爪盘(25)中轴线上的主动轴(42)，主动轴(42)穿透驱动盘(39)并与其固定连接，驱动件(3)还包括设于转臂(23)内用于带动主动轴(42)旋转的驱动电机(43)。

4.根据权利要求3所述的桁架机械手，其特征在于：所述驱动电机(43)与主动轴(42)之间通过中间件(5)连接，中间件(5)包括同轴心固定在主动轴(42)上的主动蜗轮(51)，以及转动连接在转臂(23)内的主动蜗杆(52)，主动蜗杆(52)与驱动电机(43)的输出轴之间一体设置。

5.根据权利要求2所述的桁架机械手，其特征在于：所述驱动盘(39)外圆一体设有若干个关于圆心圆周整列的棘齿(392)，卡槽(391)沿棘齿(392)外斜边分布，且卡槽(391)的长度小于棘齿(392)外斜边长度。

6.根据权利要求1所述的桁架机械手，其特征在于：所述爪杆(26)包括相互之间呈钝角设置的主动部(261)和从动部(262)，主动部(261)与驱动盘(39)连接，从动部(262)呈弧线形状向爪盘(25)中心方向弯折。

7.根据权利要求6所述的桁架机械手，其特征在于：所述从动部(262)末端铰接有爪座(263)，爪座(263)与从动部(262)之间的旋转角度在-60°～60°之间，爪座(263)底部还设有橡胶材质的座垫(264)，座垫(264)呈锯齿形状设置。