CN111761597A - 虎口式机械手 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种虎口式机械手，主要包括底座、固定座、回转支撑、回转接头、包络式大臂、折叠臂、转臂和虎口式夹爪，固定座上安装有回转支撑，在回转支撑上安装有底座，包络式大臂一端连接在底座上，折叠臂与包络式大臂的另一端连接，转臂与折叠臂的另一端连接，虎口式夹爪安装在转臂上，通过油/气缸为各部件提供相应的动力，通过协同动作完成抓取作业。本发明只要夹爪张口能够包围住物体、便可以将其抓起，不仅抓取物体操作简单且适合诸如球状物、块状物、盘状物等不规则物体，且可方便移植到工业生产平台及工程机械上。

Description

虎口式机械手

技术领域

本发明涉及一种机械手，具体涉及一种工业生产平台、工程车辆上进行相应抓取作业的虎口式机械手。

背景技术

目前应用的机械手品种繁多，常见的有两爪的、三爪的、四爪的、五爪的、大的、小的，形式多样，形状各异，它们的传动有电机带动齿轮传动、有油缸推动机械连杆传动、有气缸推动连杆传动等等。从使用方面来讲，基本是依据使用工况定制的专用工程大型机械夹爪，或电动、气动机械夹爪、大的大、小的小、要么电动高精度的，要么低精度的机械夹爪，这些机械夹爪的应用工况单一、结构较为松散，不能够满足户外的土工作业。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述不足，提供一种结构紧凑，操作简单，且适合抓取不规则物体的虎口式机械手。

本发明的技术方案：一种虎口式机械手，主要包括固定座、底座、回转支撑、回转接头、包络式大臂、折叠臂、转臂和虎口式夹爪。所述固定座上安装有回转支撑，在回转支撑上安装有底座，底座上安装有第一油/气缸。

所述包络式大臂一端连接在底座上，在包络式大臂另一端的左、右两侧设有左拉杆、右拉杆，所述第一油/气缸的活塞杆铰接在包络式大臂的底部，在包络式大臂的底部还设有第二油/气缸。

所述折叠臂与包络式大臂的另一端连接，在折叠臂与包络式大臂连接端的左、右两侧设有左推杆、右推杆，左推杆和右推杆的另一端通过销轴与左拉杆、右拉杆及第二油气缸的活塞杆穿接在一起。

所述转臂与折叠臂的另一端连接，转臂的另一端设有绕销轴自由转动的左摆杆、右摆杆以及的左、右两侧的两个前支杆，在转臂的上方设有第三油/气缸，左摆杆、右摆杆的另一端通过销轴与两个前支杆的另一端及第三油/气缸的活塞杆穿接在一起。

所述虎口式夹爪安装在转臂上，在虎口式夹爪的支撑架上安装有第四油/气缸，第四油/气缸的活塞杆与虎口式夹爪的前半爪连接，为虎口式夹爪的张开与闭合提供动力。

所述回转接头一端安装在固定座上，另一端安装在底座上，实现油/气路360度全回转。

在底座的后方还设有一个控制柜，其内安装有阀组及电器控制模块，控制柜通过管线与四个油/气缸连接。

在上述回转支撑及包络式大臂、折叠臂、转臂的铰接部位分别安装有角位移传感器。

进一步，所述虎口式夹爪主要包括支撑架、前半爪、后半爪、定位筒、拉杆和第四油/气缸。所述支撑架安装在前述转臂的一端，所述第四油/气缸的一端通过短轴、定位筒、卡扣及螺钉固定在支撑架上，所述前半爪通过短轴、卡扣及螺钉安装在支撑架的一端，所述后半爪通过短轴、卡扣及螺钉安装在支撑架上与前半爪相对的另一端，所述拉杆的一端通过长轴、卡扣、螺钉与前半爪和第四油/气缸的另一端连接，拉杆的另一端通过长轴、卡扣及螺钉与后半爪连接，通过第四油/气缸的伸出或缩回，带动虎口式夹爪张开或合拢。

进一步，所述前半爪是由六个弧形爪齿均匀间隔排列，所述后半爪是由五个弧形爪齿均匀间隔排列，当前半爪和后半爪合拢时，前半爪的弧形爪齿和后半爪的弧形爪齿交错咬合，咬合区域形成一个近似封闭的内腔。

进一步，前半爪上的六个弧形爪齿中左、右外侧的两个为锯齿结构的弧形爪齿；后半爪上的五个弧形爪齿中左、右外侧的两个为锯齿结构的弧形爪齿。

进一步，当第四油/气缸的活塞杆在油气压的作用下伸出时，推动前半爪合拢，前半爪合拢的同时，通过拉杆拉动后半爪也进行合拢，进而抓取物体；当第四油/气缸的活塞杆在油气压的作用下缩回时，拉动前半爪张开，在前半爪张开的同时，通过拉杆推动后半爪也进行张开，进而松开物体。

进一步，所述前半爪上设有油杯。

进一步，所述支撑架作为安装前半爪和后半爪的平台，是由钢铁整体铸造而成。

进一步，所述虎口式机械手以回转支撑的中心轴为圆心可360度转动。

进一步，所述第二油/气缸通过销轴连接在包络式大臂的底部，第二油/气缸的活塞杆通过销轴与包络式大臂上的左、右拉杆及折叠臂上的左、右推杆穿接在一起，通过第二油/气缸控制折叠臂的折叠或伸展。

进一步，所述第三油/气缸通过销轴安装在折叠臂上方，第三油/气缸的活塞轴通过销轴与转臂上的左、右摆杆及两个前支杆穿接在一起，通过第三油/气缸控制转臂的抬起或落下。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1.抓取物体仅需一个动力元件，接口少，可方便移植到工业生产平台及工程机械上，且操作简单。

2.拾取物体，犹如虎口吞食，只要夹爪开口能够包围住物体、便可以将其抓起，不仅抓取物体操作简单且适合抓取不规则物体，诸如球状物、盘状物、块状物。

3.特殊的爪齿造型及交错间隔式排列组合，土工作业时方便排土、爪齿上的锯齿结构方便抓放表面光滑坚硬物体。

4.结构简单，易于加工制造。

5. 采用内藏式油/气缸驱动及连杆传动，不仅可以保护油/气缸、而且外形简练，结构紧促。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的折叠状态图；

图3是本发明中虎口式夹爪的结构示意图；

图4是图3的俯视图；

图5是图3沿A-A剖面线的剖视图;

图6是图3沿B-B剖面线的剖视图；

图7是图3沿C-C剖面线的剖视图；

图8是本发明中虎口式夹爪的轴测图；

图9是本发明中支撑架的结构示意图；

图10是本发明中前半爪的结构示意图；

图11是本发明中后半爪的结构示意图。

图中：1-底座，2-包络式大臂，3-折叠臂，4转臂，5-虎口式夹爪，6-右拉杆，7-左拉杆，8-右推杆，9-左推杆，10-前支杆，11-左摆杆，12-右摆杆，13-控制柜，14-油杯，21-支撑架，22-前半爪，23-后半爪，24-长轴，25-短轴，27-定位筒，28-卡扣，29-拉杆，44-回转接头，45-回转支撑，46-第一油/气缸，47-第二油/气缸，48-第三油/气缸，49-第四油/气缸，50-固定座。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明作进一步的说明，以使本领域技术人员能够更好地理解本发明的技术方案。

一种虎口式机械手，如图1、图2所示，主要包括底座1、固定座50、回转支撑45、回转接头44、包络式大臂2、折叠臂3、转臂4和虎口式夹爪5。所述固定座50上安装有回转支撑45，在回转支撑45上安装有底座1，底座1上铰接有第一油/气缸46。

所述包络式大臂2一端安装在底座1上，在包络式大臂2另一端的左、右两侧设有左拉杆7、右拉杆6，所述第一油/气缸46的活塞杆铰接在包络式大臂2的底部，在包络式大臂2的底部还安装有一个第二油/气缸47。

所述折叠臂3与包络式大臂2的另一端通过销轴连接，在折叠臂3与包络式大臂2连接端的左、右两侧设有左推杆9、右推杆8，左推杆9和右推杆8的另一端通过销轴与左拉杆7、右拉杆6及第二油气缸47的活塞杆穿接在一起，通过第二油/气缸47的活塞杆的伸出或缩回控制折叠臂3的伸展或折叠。

所述转臂4与折叠臂3的另一端铰接，转臂4的另一端设有绕销轴自由转动的左摆杆11、右摆杆12以及的左、右两侧的两个前支杆10，在转臂的上方设有第三油/气缸48，左摆杆11、右摆杆12的另一端通过销轴与两个前支杆10的另一端及第三油/气缸48的活塞杆穿接在一起，通过第三油/气缸48活塞杆的伸出或缩回控制转臂4的转动。

所述虎口式夹爪5安装在转臂4上，在虎口式夹爪5的支撑架21上安装有第四油/气缸49，第四油/气缸49的活塞杆与虎口式夹爪5的前半爪22连接，为虎口式夹爪5的张开与闭合提供动力。

所述回转接头44一端安装在固定座50上，另一端安装在底座1上，实现油/气路360度全回转。

在底座1的后方还设有一个控制柜13，控制柜13内安装有阀组及电器控制模块，控制柜13通过管线与四个油/气缸连接。

在上述回转支撑45及包络式大臂2、折叠臂3、转臂4的铰接部位分别安装有角位移传感器。

虎口式机械手在电控***，油/气控制***等各个***安装完善的条件下，由油/气源提供动力然后经手柄/按钮操纵，回转支撑及四个油/气缸协调动作，通过自动控制来完成相应的自动抓取作业任务。

如图3~图8所示，所述虎口式夹爪5主要包括支撑架21、前半爪22、后半爪23、定位筒27、拉杆29和第四油/气缸49。所述支撑架21安装在前述转臂4的一端，所述第四油/气缸49的一端通过短轴25、定位筒27、卡扣28及螺钉固定在支撑架21上。所述前半爪22通过短轴25、卡扣28及螺钉安装在支撑架21的一端。所述后半爪23通过短轴25、卡扣28及螺钉安装在支撑架21上与前半爪22相对的另一端。所述拉杆29的一端通过长轴24、卡扣28、螺钉与前半爪22和第四油/气缸49的另一端连接，拉杆29的另一端通过长轴24、卡扣28及螺钉与后半爪23连接，通过第四油/气缸49的伸出或缩回，带动虎口式夹爪5张开或合拢。

如图10所示，所述前半爪22是由六个弧形爪齿均匀间隔排列，前半爪22上的六个弧形爪齿中左、右外侧的两个为锯齿结构的弧形爪齿。所述后半爪23是由五个弧形爪齿均匀间隔排列，后半爪23上的五个弧形爪齿中左、右外侧的两个为锯齿结构的弧形爪齿。当前半爪22和后半爪23合拢时，前半爪22的弧形爪齿和后半爪23的弧形爪齿交错咬合，咬合区域形成一个近似封闭的内腔。

当第四油/气缸49的活塞杆在油气压的作用下伸出时，推动前半爪22合拢，前半爪22合拢的同时，通过拉杆29拉动后半爪23也进行合拢，进而抓取物体；当第四油/气缸49的活塞杆在油气压的作用下缩回时，拉动前半爪22张开，在前半爪22张开的同时，通过拉杆29推动后半爪也进行张开，进而松开物体。前半爪22和后半爪23合拢时犹如虎口吞食，只要夹爪开口能够包围住物体、便可以将其抓起，这样不仅抓取物体操作简单且适合抓取不规则物体。

在前半爪22上安装有一个油杯14。

如图9所示，所述支撑架21作为安装前半爪和后半爪的平台，是由钢铁整体铸造而成。

上述实施例仅用于本领域技术人员理解本发明的技术方案，而并非是对技术方案的限制，凡在本发明保护的技术方案的基础上所作的任何修改、替换或等同替换均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.虎口式机械手，主要包括固定座、底座、回转支撑、回转接头、包络式大臂、折叠臂、转臂和虎口式夹爪，其特征在于：所述固定座上安装有回转支撑，在回转支撑上安装有底座，底座上安装有第一油/气缸；

所述包络式大臂一端连接在底座上，在包络式大臂另一端的左、右两侧设有左拉杆、右拉杆，所述第一油/气缸的活塞杆铰接在包络式大臂的底部，在包络式大臂的底部还设有第二油/气缸；

所述折叠臂与包络式大臂的另一端连接，在折叠臂与包络式大臂连接端的左、右两侧设有左推杆、右推杆，左推杆和右推杆的另一端通过销轴与左拉杆、右拉杆及第二油气缸的活塞杆穿接在一起；

所述转臂与折叠臂的另一端连接，转臂的另一端设有绕销轴自由转动的左摆杆、右摆杆以及的左、右两侧的两个前支杆，在转臂的上方设有第三油/气缸，左摆杆、右摆杆的另一端通过销轴与两个前支杆的另一端及第三油/气缸的活塞杆穿接在一起；

所述虎口式夹爪安装在转臂上，在虎口式夹爪的支撑架上安装有第四油/气缸，第四油/气缸的活塞杆与虎口式夹爪的前半爪连接，为虎口式夹爪的张开与闭合提供动力；

所述回转接头一端安装在固定座上，另一端安装在底座上，实现油/气路360度全回转；

在底座的后方还设有一个控制柜，其内安装有阀组及电器控制模块，控制柜通过管线与四个油/气缸连接；

在上述回转支撑及包络式大臂、折叠臂、转臂的铰接部位分别安装有角位移传感器。

2.如权利要求1所述的虎口式机械手，其特征在于：所述虎口式夹爪主要包括支撑架、前半爪、后半爪、定位筒、拉杆和第四油/气缸，所述支撑架安装在前述转臂的一端，所述第四油/气缸的一端通过短轴、定位筒、卡扣及螺钉固定在支撑架上，所述前半爪通过短轴、卡扣及螺钉安装在支撑架的一端，所述后半爪通过短轴、卡扣及螺钉安装在支撑架上与前半爪相对的另一端，所述拉杆的一端通过长轴、卡扣、螺钉与前半爪和第四油/气缸的另一端连接，拉杆的另一端通过长轴、卡扣及螺钉与后半爪连接，通过第四油/气缸的伸出或缩回，带动虎口式夹爪张开或合拢。

3.如权利要求2所述的虎口式机械手，其特征在于：所述前半爪是由六个弧形爪齿均匀间隔排列，所述后半爪是由五个弧形爪齿均匀间隔排列，当前半爪和后半爪合拢时，前半爪的弧形爪齿和后半爪的弧形爪齿交错咬合，咬合区域形成一个近似封闭的内腔。

4.如权利要求3所述的虎口式机械手，其特征在于：前半爪上的六个弧形爪齿中左、右外侧的两个为锯齿结构的弧形爪齿；后半爪上的五个弧形爪齿中左、右外侧的两个为锯齿结构的弧形爪齿。

5.如权利要求2所述的虎口式机械手，其特征在于：当第四油/气缸的活塞杆在油气压的作用下伸出时，推动前半爪合拢，前半爪合拢的同时，通过拉杆拉动后半爪也进行合拢，进而抓取物体；当第四油/气缸的活塞杆在油气压的作用下缩回时，拉动前半爪张开，在前半爪张开的同时，通过拉杆推动后半爪也进行张开，进而松开物体。

6.如权利要求2所述的虎口式机械手，其特征在于：所述前半爪上设有油杯。

7.如权利要求2所述的虎口式机械手，其特征在于：所述支撑架作为安装前半爪和后半爪的平台，是由钢铁整体铸造而成。

8.如权利要求1所述的虎口式机械手，其特征在于：所述虎口式机械手以回转支撑的中心轴为圆心可360度转动。

9.如权利要求1所述的虎口式机械手，其特征在于：所述第二油/气缸通过销轴连接在包络式大臂的底部，第二油/气缸的活塞杆通过销轴与包络式大臂上的左、右拉杆及折叠臂上的左、右推杆穿接在一起，通过第二油/气缸控制折叠臂的折叠或伸展。

10.如权利要求1所述的虎口式机械手，其特征在于：所述第三油/气缸通过销轴安装在折叠臂上方，第三油/气缸的活塞轴通过销轴与转臂上的左、右摆杆及两个前支杆穿接在一起，通过第三油/气缸控制转臂的抬起或落下。

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