CN110202564A - 一种气动机械手 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气动机械手，旨在提供一种具有结构简单，成本低，能够在若干个固定角度间旋转，使用精准度高的优点的一种气动机械手，其技术方案要点是夹头本体与连接臂之间设有用以带动夹头本体定角度旋转的连接件，连接件包括设于连接臂内的主动盘和转动连接在连接件上并与夹头本体同轴心固定的从动盘，主动盘上延伸有驱动杆，从动盘上环绕其中心设有若干个驱动槽，驱动槽与驱动杆适配，连接臂内还设有用于带动主动盘旋转的驱动电机，这种机械手的整体结构较为简单，且使用普通的电机进行驱动，成本较为简单，同时在机械手的夹持过程中，通过连接件连接的夹头本体不易受到外力作用而旋转，避免了影响机械手的使用精准度。
Description
技术领域
本发明涉及机械手爪领域，具体涉及一种气动机械手。
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CN207288692U的中国专利公开了一种冲压件夹取用气动机械手，它包括夹座、导块、螺杆、螺母、夹手、连杆、活塞、气缸，夹座、导块、夹手位于同一水平上，夹座与导块焊接，螺杆贯穿导块、夹手，螺杆与导块、夹手间隙配合，螺杆两端与螺母相啮合，夹手通过连杆与活塞一端活动连接，活塞另一端设在气缸内部，活塞与气缸活动连接，气缸与夹座焊接在一起，导块由本体、导槽、通孔组成，本体为字型，本体设有导槽，导槽的上下两端设有通孔，导槽与夹手间隙配合，夹手设有穿孔，穿孔与通孔直径一致且为同心圆。
这种冲压件夹取用气动机械手虽然通过导槽与夹手间隙配合，大大提高了手爪张开的幅度，扩大使用范围，使用更加灵活，但是气动机械手在使用时需要旋转以改变夹持物体的角度，而旋转角度一般由伺服电机控制，而使用伺服电机的成本较大，不利于气动机械手的扩大使用，且伺服电机受力后容易受到干扰转动，影响机械手的使用精准度。
发明内容
本发明的目的是提供一种气动机械手，其具有结构简单，成本低，能够在若干个固定角度间旋转，使用精准度高的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种气动机械手，包括连接臂、夹头本体和若干个转动连接在夹头本体上的夹爪，夹头本体上设有用于带动夹爪完成夹持的驱动件，夹头本体与连接臂之间设有用以带动夹头本体定角度旋转的连接件，连接件包括设于连接臂内的主动盘和转动连接在连接件上并与夹头本体同轴心固定的从动盘，主动盘上延伸有驱动杆，从动盘上环绕其中心设有若干个驱动槽，驱动槽与驱动杆适配，连接臂内还设有用于带动主动盘旋转的驱动电机。
通过采用上述技术方案，驱动电机带动主动盘旋转，主动盘上的驱动杆与从动盘上的驱动槽配合，驱动杆带动驱动槽旋转一定角度后，驱动杆脱离驱动槽，如此从动盘旋转一定角度后停下，由于从动盘与夹头本体固定，从动盘旋转一定角度后夹头本体同样能够定角度旋转，从而完成机械手的固定角度旋转。
如此机械手的整体结构较为简单，且使用普通的电机进行驱动，成本较为简单，同时在机械手的夹持过程中，通过连接件连接的夹头本体不易受到外力作用而旋转，避免了影响机械手的使用精准度，提升了机械手的使用效果。
进一步设置：主动盘包括圆形的旋转部，从动盘上位于相邻驱动槽之间设有贴合旋转部设置的从动槽，从动槽呈内凹的圆弧形状。
进一步设置：从动盘通过转轴转动连接在连接臂上，转轴与连接臂之间过盈配合。
通过采用上述技术方案，转轴与连接臂之间过盈配合能够增加转轴与连接臂之间的摩擦，避免转轴上的从动盘受到外力作用而旋转，影响操作精度，同时旋转部与从动槽的配合能够方便主动盘的旋转，便于主动盘控制旋转夹头本体。
进一步设置：驱动件包括固定在夹头本体上的驱动气缸，驱动气缸的输出轴上固定有连接条，连接条滑动连接在夹头本体内。
进一步设置：夹爪一端通过铰接轴转动连接在夹头本体内，夹头本体中对称设置有两个形状相同的夹爪。
进一步设置：夹爪位于夹头本体内的一端设有铰接杆，铰接杆一端转动连接在夹爪上，另一端转动连接在连接板末端。
通过采用上述技术方案，驱动气缸的输出轴带动连接板活动，连接板上的铰接杆联动两侧的夹爪，使夹爪围绕着铰接轴作方向相反的旋转运动，从而使夹爪向夹头本体中间同步旋转，从而完成夹爪对工件的夹持。
进一步设置：夹爪上设有若干个夹头指尖，夹头指尖上设有用于增加摩擦的防滑纹路。
通过采用上述技术方案，夹头指尖能够增加对工件的压力，从而提升夹持的牢固性，同时防滑纹路能够避免工件掉落，达到较好的夹持效果。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
机械手的整体结构较为简单，且使用普通的电机进行驱动，成本较为简单，同时在机械手的夹持过程中，通过连接件连接的夹头本体不易受到外力作用而旋转，避免了影响机械手的使用精准度，提升了机械手的使用效果。
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中夹爪的结构示意图；
图3是实施例1中连接件的结构图；
图4是工业机器人搬运机械手整体结构示意图；
图5是实施例1中微调机构的放大示意图；
图6是工业机器人搬运机械手用于显示滑槽滑块的结构示意图；
图7是图6中C处结构放大示意图。
图中，1、连接臂；11、夹头本体；12、夹爪；13、夹头指尖；131、防滑纹路；2、驱动件；21、驱动气缸；22、连接条；23、铰接杆；24、铰接轴；3、连接件；31、主动盘；311、旋转部；32、从动盘；321、从动槽；33、驱动杆；34、驱动槽；35、驱动电机； 36、转轴；4、活塞杆；5、支板；6、连接板；7、微调机构；701、卡块；702、固定板； 703、螺孔；704、内六角螺栓；705、螺母；706、轴承；707、滑槽；708、滑块；709、第一通孔；710、滑杆；711、挡块。
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1，一种气动机械手，如图1所示，其包括连接在设备上的连接臂1，连接臂1上设有夹头本体11，连接臂1与夹头本体11之间通过连接件3连接。夹头本体11与连接臂1之间能够通过连接件3定角度旋转。夹头本体11末端连接有若干个夹爪12，夹爪12转动连接在夹头本体11上。夹头本体11内还设有用于带动夹爪12完成夹持工作的驱动件2。
如图1和图2所示，驱动件2包括固定在夹头本体11上的驱动气缸21，驱动气缸21的输出轴上固定有连接条22，连接条22滑动连接在夹头本体11内。夹爪12一端通过铰接轴24转动连接在夹头本体11内，夹头本体11中对称设置有两个形状相同的夹爪12。
如图1和图2所示，夹爪12位于夹头本体11内的一端设有铰接杆23，铰接杆23一端转动连接在夹爪12上，另一端转动连接在连接条22末端。夹爪12上设有若干个夹头指尖13，夹头指尖13上设有用于增加摩擦的防滑纹路131。驱动气缸21的输出轴带动连接条 22活动，连接条22上的铰接杆23联动两侧的夹爪12，使夹爪12围绕着铰接轴24作方向相反的旋转运动，从而使夹爪12向夹头本体11中间同步旋转，从而完成夹爪12对工件的夹持。
如图1和图3所示，夹头本体11与连接臂1之间设有用以带动夹头本体11定角度旋转的连接件3，连接件3包括设于连接臂1内的主动盘31和转动连接在连接件3上并与夹头本体11同轴心固定的从动盘32，主动盘31上延伸有驱动杆33，从动盘32上环绕其中心设有若干个驱动槽34，驱动槽34与驱动杆33适配，连接臂1内还设有用于带动主动盘31 旋转的驱动电机35。
如图1和图3所示，主动盘31包括圆形的旋转部311，从动盘32上位于相邻驱动槽34之间设有贴合旋转部311设置的从动槽321，从动槽321呈内凹的圆弧形状。从动盘32 通过转轴36转动连接在连接臂1上，转轴36与连接臂1之间过盈配合。
驱动电机35带动主动盘31旋转，主动盘31上的驱动杆33与从动盘32上的驱动槽34配合，驱动杆33带动驱动槽34旋转一定角度后，驱动杆33脱离驱动槽34，如此从动盘 32旋转一定角度后停下，由于从动盘32与夹头本体11固定，从动盘32旋转一定角度后夹头本体11同样能够定角度旋转，从而完成机械手的固定角度旋转。
如图1及图2所示，包括机械臂连接板，机械臂连接板顶部连接机械臂，机械臂连接板底部固定安装有气缸安装板，气缸安装板底部沿水平方向固定安装有阔型手指气缸，阔型手指气缸的型号为MHL2，在本实施例中设置有三个相互平行的阔型手指气缸，增加了结构稳定性，阔型手指气缸两端设有活塞杆4，活塞杆4远离阔型手指气缸的一端固定安装有垂直于活塞杆4的支板5，支板5远离活塞杆4的一面固定安装有连接板6，连接板6与支板5相互垂直。
如图2、图4及图5所示，连接板6底部设有若干个相互平行的凹槽9，凹槽9垂直于活塞杆4，相邻凹槽9之间的间距相等，凹槽9内设有若干个第二通孔11，第二通孔11 贯穿连接板6。
如图3、图6及图7所示，连接板6底部设有微调机构7，微调机构7包括位于两个凹槽9内的卡块701，卡块701顶部设有与第二通孔11相匹配的内螺纹孔10，连接板6上设有与内螺纹孔10相匹配的螺栓12，螺栓12贯穿第二通孔11与内螺纹孔10相连接，从而使得连接板6与卡块701之间可拆卸，卡块701底部固定安装有L形固定板702，固定板 702侧面设有螺孔703，螺孔703位于固定板702中部，固定板702远离活塞杆4的一侧设有内六角螺栓704，内六角螺栓704与活塞杆4相互平行，内六角螺栓704贯穿固定板702 连接有螺母705，螺母705位于固定板702两侧，螺母705能将固定板702与内六角螺栓 704固定，内六角螺栓704靠近活塞杆4的一端设有板状的手抓8，手抓8靠近内六角螺栓 704的一面设有轴承706，内六角螺栓704通过轴承706与手抓8转动连接。
如图8所示，手抓8顶部设有滑块708，固定板702靠近手抓8的一面设有滑槽 707，滑块708与滑槽707滑动连接，固定板702上设有若干个第一通孔709，第一通孔709 内设有滑杆710，滑杆710与固定板702滑动连接，滑杆710远离固定板702的一端与手抓 8固定连接，滑杆710的长度与内六角螺栓704相等，滑杆710远离手抓8的一端设有挡块 711，挡块711的大小大于通孔，从而避免了滑杆710滑出固定板702。
如图1所示，手抓8靠近活塞杆4的一面固定安装有防滑垫板13，手抓8底部通过螺丝14拆卸连接有挡板15，挡板15与手抓8相互垂直，工业机器人搬运机械手整体是一个以气缸为镜面的镜像结构。
其主要工作原理为：阔型手指气缸动作，阔型手指气缸两端的活塞杆4一同伸出，活塞杆4带动气缸两端的支板5相互远离，从而带动连接板6、固定板702及手抓8相互远离，阔型手指气缸位移到最大行程时，两个手抓8之间的距离也分开到最大距离，机械臂16带动工业机器人搬运机械手位移到控制柜放置的位置；阔型手指气缸动作，活塞杆4一同收缩，活塞杆4带动气缸两端的支板5相互靠近，从而带动连接板6、固定板702及手抓 8相互靠近，阔型手指气缸位移到最小行程时，两个手抓8之间的距离也靠近到最小距离，从而将控制柜夹紧，再利用机械臂16带动工业机器人搬运机械手将控制柜进行搬运；使用者可以根据控制柜的大小调节手抓8之间的最大、最小距离，将微调机构7的卡块701安装到合适的凹槽9中，旋转内六角螺栓704，带动手抓8向靠近或者远离固定板702的方向位移，同时手抓8顶部的滑块708在滑槽707中滑动，滑杆710在固定板702的第一通孔709 中滑动，实现了对两个手抓8距离的微调。
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 (9)
1.一种气动机械手，包括连接臂(1)、夹头本体(11)和若干个转动连接在夹头本体(11)上的夹爪(12)，其特征在于：所述夹头本体(11)上设有用于带动夹爪(12)完成夹持的驱动件(2)，夹头本体(11)与连接臂(1)之间设有用以带动夹头本体(11)定角度旋转的连接件(3)，连接件(3)包括设于连接臂(1)内的主动盘(31)和转动连接在连接件(3)上并与夹头本体(11)同轴心固定的从动盘(32)，主动盘(31)上延伸有驱动杆(33)，从动盘(32)上环绕其中心设有若干个驱动槽(34)，驱动槽(34)与驱动杆(33)适配，连接臂(1)内还设有用于带动主动盘(31)旋转的驱动电机(35)，连接臂（1）底部固定安装有气缸安装板，所述气缸安装板底部沿水平方向固定安装有阔型手指气缸，所述阔型手指气缸两端设有活塞杆（4），所述活塞杆（4）远离阔型手指气缸（3）的一端固定安装有垂直于活塞杆（4）的支板（5），所述支板（5）远离活塞杆（4）的一面固定安装有连接板（6），所述连接板（6）底部通过微调机构（7）连接有板状的手抓（8），所述手抓（8）与支板（5）相互平行。
2.根据权利要求1所述的一种气动机械手，其特征在于：所述主动盘(31)包括圆形的旋转部(311)，从动盘(32)上位于相邻驱动槽(34)之间设有贴合旋转部(311)设置的从动槽(321)，从动槽(321)呈内凹的圆弧形状。
3.根据权利要求2所述的一种气动机械手，其特征在于：所述从动盘(32)通过转轴(36)转动连接在连接臂(1)上，转轴(36)与连接臂(1)之间过盈配合。
4.根据权利要求1所述的一种气动机械手，其特征在于：所述驱动件(2)包括固定在夹头本体(11)上的驱动气缸(21)，驱动气缸(21)的输出轴上固定有连接板(22)，连接板(22)滑动连接在夹头本体(11)内。
5.根据权利要求4所述的一种气动机械手，其特征在于：所述夹爪(12)一端通过铰接轴(24)转动连接在夹头本体(11)内，夹头本体(11)中对称设置有两个形状相同的夹爪(12)。
6.根据权利要求5所述的一种气动机械手，其特征在于：所述夹爪(12)位于夹头本体(11)内的一端设有铰接杆(23)，铰接杆(23)一端转动连接在夹爪(12)上，另一端转动连接在连接板(22)末端。
7.根据权利要求1所述的一种气动机械手，其特征在于：所述夹爪(12)上设有若干个夹头指尖(13)，夹头指尖(13)上设有用于增加摩擦的防滑纹路(131)。
8.根据权利要求1所述的一种气动机械手，其特征在于：微调机构（7）包括位于连接板（6）底部的卡块（701），所述卡块（701）底部固定安装有L形固定板（702），所述固定板（702）侧面设有螺孔（703），所述固定板（702）远离活塞杆（4）的一侧设有内六角螺栓（704），所述内六角螺栓（704）贯穿固定板（702）连接有螺母（705），所述内六角螺栓（704）靠近活塞杆（4）的一端设有手抓（8），所述手抓（8）靠近内六角螺栓（704）的一面设有轴承（706），所述内六角螺栓（704）通过轴承（706）与手抓（8）转动连接。
9.根据权利要求8所述的一种气动机械手，其特征在于：所述固定板（702）靠近手抓（8）的一面设有滑槽（707），所述手抓（8）顶部设有滑块（708），所述滑块（708）与滑槽（707）滑动连接，所述固定板（702）上设有第一通孔（709），所述第一通孔（709）内设有滑杆（710），所述滑杆（710）一端与手抓（8）固定连接。
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