CN112297050A - 一种夹持范围增大型夹爪结构及机械抓手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种夹持范围增大型夹爪结构及机械抓手，其中夹爪结构，包括：气动夹爪组件，所述气动夹爪组件具有两相对直线运动的夹爪；夹取单元，所述夹取单元设有至少两组，每一组所述夹取单元分别包括两相对设置的夹取件，所述两相对设置的夹取件分别与两所述夹爪相对固定设置，以在所述气动夹爪组件的驱动下相对运动进行夹取；至少两组所述夹取单元之间的最大夹取距离不同，并且均大于或等于所述气动夹爪组件的行程。机械抓手包括至少一个夹爪结构。本发明提供的夹爪结构及机械抓手，使得夹爪结构比气动夹爪组件自身能够夹持物料的尺寸规格更多样化，能够夹持更大尺寸的物料。

Description

一种夹持范围增大型夹爪结构及机械抓手

技术领域

本发明属于自动化生产技术领域，特别涉及一种夹持范围增大型夹爪结构及机械抓手。

背景技术

在自动化领域中，通过自动化结构代替人工取料、移动物料、安装物料等动作的技术逐渐成为自动化技术突破点，常规的做法是使用气动夹爪组件，在其夹爪上安装简易夹子（即夹取结构），譬如在夹爪上套设指套，或者安装与物料结构轮廓吻合的结构，以此来实现物料的夹取、移动和安装等动作。

现有技术的气动夹爪组件，由于其夹取结构简单，仅是为了配合不同结构形状的物料，利于物料的夹持，其夹持范围及夹持范围的大小完全由气动夹爪组件自身的行程决定。在具体应用中，当物料类型比较多，物料的尺寸规格不同且尺寸范围较大时，由于受行程的限制，气动夹爪组件只能夹取尺寸规格小于行程的物料，在夹取尺寸范围较大的多个物料时，需要根据最大的物料尺寸选择大行程气缸，使得气动夹爪组件的结构体积增大、重量增大，不利于在精密的场所、或者有重量要求的场所中使用。

因此，现有技术有待改进和发展。

发明内容

本发明提供了一种夹持范围增大型夹爪结构及机械抓手，使得夹爪结构的夹持范围、以及能够夹持的物料尺寸不受气动夹爪组件行程限制，使得夹爪结构比气动夹爪组件自身能够夹持物料的尺寸规格更多样化，能够夹持更大尺寸的物料，并且结构体积和重量不发生明显改变。

为解决其技术问题，一方面，本发明提供的一种夹持范围增大型夹爪结构，包括：

气动夹爪组件，所述气动夹爪组件具有两相对直线运动的夹爪；

夹取单元，所述夹取单元设有至少两组，每一组所述夹取单元分别包括两相对设置的夹取件，所述两相对设置的夹取件分别与两所述夹爪相对固定设置，以在所述气动夹爪组件的驱动下相对运动进行夹取；

所述至少两组夹取单元之间的最大夹取距离不同，并且每组所述夹取单元的最大夹取距离均大于或等于所述气动夹爪组件的行程。

进一步地，所述至少两组夹取单元之间的夹取件的总厚度不同，以形成所述至少两组夹取单元之间最大夹取距离的不同。

进一步地，上述夹爪设有安装基体，所述夹取件设有连接孔，所述连接孔设有连接螺栓，所述连接螺栓与相应的所述安装基体连接。

进一步地，上述夹取件设有安装部和用于夹取的夹取部，所述连接孔设于所述安装部上，所述安装部的厚度大于所述夹取部的厚度，所述最大夹取距离为所述夹取部与其相对的夹取件之间的最大夹取距离。

进一步地，上述同一组所述夹取单元的两夹取件的厚度相同。

进一步地，所述至少两组夹取单元之间按照最大夹取距离的大小变化规律依次排列设置。

进一步地，所述至少两组夹取单元中，最大夹取距离相邻的两组所述夹取单元之间的最大夹取距离之差小于或等于所述气动夹爪组件的行程。

进一步地，上述任意两个相邻的两个夹取件之间、任一所述夹爪和任一与其相邻的所述夹取件之间间隔设置，以形成限位槽。

另一方面，本发明提供的一种机械抓手，包括至少一个如上述任一所述的夹持范围增大型夹爪结构。

进一步地，上述机械抓手包括两个或以上夹持范围增大型夹爪结构，该机械抓手还包括机架，所述夹持范围增大型夹爪结构与所述机架连接，并相对所述机架向外倾斜设置。

本发明的夹持范围增大型夹爪结构和机械抓手，通过设置多组最大夹取距离不同，并且均大于或等于该气动夹爪组件行程的夹取单元，使得夹爪结构具有多个不同的夹持范围，多组夹取单元的多个夹持范围的并集形成夹爪结构的总夹持范围，通过更换不同最大夹取距离的夹取单元来调整夹爪结构的总夹持范围，进而在不明显改变气动夹爪组件的重量和体积的情况下，实现夹爪结构的夹持范围大于气动夹爪组件自身的夹持范围（即行程），能够夹持的物料的尺寸大于气动夹爪组件自身能够夹取的物料的尺寸。

附图说明

图1为本发明一种夹持范围增大型夹爪结构的一种实施方式的结构示意图。

图2为本发明一种夹持范围增大型夹爪结构的另一种实施方式的结构示意图。

图3为图1所示的夹持范围增大型夹爪结构的俯视图。

图4为本发明一种机械抓手的结构示意图。

图5为本发明一种夹持范围增大型夹爪结构的第三种实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

如图1、3所示，本发明一种夹持范围增大型夹爪结构，包括：

气动夹爪组件100，该气动夹爪组件100具有两相对直线运动的夹爪110；

夹取单元201，所述夹取单元201设有至少两组，每一组夹取单元201分别包括两相对设置的夹取件210，两相对设置的夹取件210分别与两夹爪110相对固定设置，以在气动夹爪组件100的驱动下相对运动进行夹取；

所述至少两组夹取单元201之间的最大夹取距离不同，并且每组夹取单元201的最大夹取距离均大于或等于该气动夹爪组件100的行程。

具体地，现有技术中的气动夹爪组件的两组夹爪带动相应的夹取件相向运动进行夹持，气动夹爪组件对应能够夹持的物料的尺寸范围即为夹持范围，由气动夹爪组件的行程决定，夹持尺寸的最大值和最小值的差值表示气动夹爪组件夹持范围的跨度，该差值越大表明气动夹爪组件的夹持范围越大。

本发明的夹持范围增大型夹爪结构，由气动夹爪组件100的两组夹爪110带动同一组夹取单元201的两个夹取件210相向运动来夹持物料，两个夹取件210之间的距离为夹取距离，对应所夹持的物料的尺寸。当气动夹爪组件100完全打开，两个夹爪110位于最大行程时，上述两个夹取件210之间的距离为最大夹取距离，该夹取单元201的夹持范围由其最大夹取距离决定，为最大夹取距离至最大夹取距离减去气动夹爪组件100行程。通过设置多组最大夹取距离不同，并且均大于或等于该气动夹爪组件100行程的夹取单元201，使得夹爪结构具有多个不同的夹持范围，多组夹取单元201的多个夹持范围的并集形成夹爪结构的总夹持范围，通过更换不同规格（即最大夹取距离）的夹取单元201来调整夹爪结构的总夹持范围，进而在不明显改变气动夹爪组件100的重量和体积的情况下，实现夹爪结构的夹持范围大于气动夹爪组件100自身的夹持范围（即行程），能够夹持的物料的尺寸大于气动夹爪组件100自身能够夹取的物料的尺寸。

如图3所示，具体地，上述气动夹爪组件100可以是现有技术中的平型手指气缸。具体地，比如，气动夹爪组件100的行程为C，夹取单元201设有两组，任意一组夹取单元F1的最大夹取距离为B，另一组夹取单元F2的最大夹取距离为A，其中B＞A＞C，则夹取单元F1的夹持范围为B-C至B，夹取单元F2的夹持范围为A-C至A，夹爪结构的总夹持范围为（B-C，B ）∪（A-C， A）；当B-C≤A时，夹爪结构的总夹持范围为A-C至B，夹持范围的跨度为B-（A-C），即跨度为C+（B-A），大于气动夹爪组件100自身的夹持范围（即行程C）；当B-C＞A时，夹爪结构的总夹持范围为B-C至B和A-C至A，夹持范围的跨度为[B-（B-C）]+[ A-（A-C）]，即跨度为2C，远远大于气动夹爪组件100自身的夹持范围（即行程C）。由此，通过合理设计B与A的值，能够实现夹爪结构的夹持范围大于气动夹爪组件100自身的夹持范围（即行程），能够夹持尺寸更大的物料。

在一些优选的实施方式中，所述至少两组夹取单元201之间的夹取件210的总厚度不同，以形成所述至少两组夹取单元201之间最大夹取距离的不同。通过改变夹取件210的厚度调整相应的夹取单元201的最大夹持距离，由此，夹取单元201的最大夹持距离调整技术简单，利于夹爪结构在精密的场所广泛使用。具体地，同一夹取单元201的两个夹取件210的厚度可以相同；或者可以同一夹取单元201的两个夹取件210的厚度不同；还可以任一夹爪110上的夹取件210的厚度相同，另一夹爪110上的夹取件210的厚度不同，以此形成最大夹取距离不同的多组夹取单元201。具体到本实施例，作为优选的实施方式，同一组夹取单元201的两夹取件210的厚度相同。由此，相应的两个夹取件210相对运动的中心线与气动夹爪组件100开合运动的中心线相重合，利于机器人的定位工作。

具体地，上述夹爪110设有安装基体220，上述夹取件210与相应的安装基体220连接。在一些实施方式中，还可以通过安装基体220的具体形状的差异性设置来实现夹取单元201最大夹持距离的调整。比如，两个安装基体220呈相对应的阶梯状设置，夹取单元201分布设置在不同层级的阶梯部位，以形成所述至少两组该夹取单元201之间最大夹取距离的不同；或者安装基体220设置多个安装臂，多组安装臂之间的相应的安装臂之间的距离不同，夹取单元201分布设置在不同距离的多组安装臂上，以形成所述至少两组该夹取单元201之间最大夹取距离的不同。

在一些优选的实施方式中，上述安装基体220为板状结构，该安装基体220设于该夹爪110的相对外侧。由此，保持整体结构的简洁，方便在安装基体220的相对内侧面设置厚度不同夹取件210。具体地，夹爪110/安装基体220相对的一侧（面）为内侧（面）。具体地，如图5所示，该安装基体220还可以设置成类Z型结构，该安装基体220的一端在夹爪110的内侧面与夹爪110连接，另一端向夹爪110的外侧沿Z型弯折设置，夹取件210在该自由端的相对内侧设置。

在一些优选的实施方式中，上述夹取件210设有连接孔，该连接孔设有连接螺栓230，该连接螺栓230与相应的安装基体220连接。由此，夹取件210可拆卸地与安装基体220连接，方便对夹取件210进行更换，当夹取件210损坏需要维修，或者更换不同规格的夹取件210以调整夹取单元201的最大夹取距离时，无需更换整个夹爪结构，减少耗费。

如图2所示，在一些优选的实施方式中，上述夹取件210设有安装部211和用于夹取的夹取部212，上述连接孔设于该安装部211上，该安装部211的厚度大于该夹取部212的厚度，该最大夹取距离为该夹取部212与其相对的夹取件210之间的最大夹取距离。具体应用中，当需要的夹取单元201的最大夹取距离较大时，相应的夹取件210的厚度较小，夹取件210较薄，不利于连接螺栓230的连接固定，通过夹取件210设置安装部211，安装部211的厚度加大，利于连接螺栓230的连接固定。具体地，该夹取件210可以一体设置成阶梯状结构，安装部211和夹取部212分别设于不同层级的阶梯部位。

在对物料进行夹取时，机器人对物料的夹取可以有一个测试过程，夹取单元201按照最大夹取距离从大到小的顺序对物料进行一次夹紧，直到选择出合适的夹取单元201进行夹取工作。由于每组夹取单元201的最大夹取距离不同，多组夹取单元201之间的设置规律会影响机器人在测试过程中的运动轨迹。譬如，当夹取单元201设置三组，并且最大夹取距离最小的夹取单元201位于三组夹取单元201中间时，如果物料的尺寸大于该最大夹取距离最小的夹取单元201的最大夹取距离，在测试过程中，物料受到该组夹取单元201的夹取件210的阻挡，在其一侧的夹取单元201测试完后无法穿过该组夹取单元201移动到其另一侧的夹取单元201进行测试，那么在测试过程中，机器人需要控制夹爪结构先移动到最大夹取距离最大的夹取单元201的一侧进行测试，然后再移动到另外一侧的夹取单元201进行测试，则机器人的运动设计将会变得复杂，提高了技术难度。

在一些优选的实施方式中，所述至少两组夹取单元201之间按照最大夹取距离的大小变化规律依次排列设置。具体地，该大小变化规律即从大到小的顺序，由此，当机器人在测试过程中，该夹爪结构的所有夹取单元201，从最大夹取距离最大的夹取单元开始进行夹紧测试，机器人只需进行直线移动即可，大大地简化了机器人的运动设计。

在一些优选的实施方式中，所述至少两组夹取单元201中，最大夹取距离相邻的两组夹取单元201之间的最大夹取距离之差小于或等于该气动夹爪组件100的行程。由此，该夹爪结构中，所有夹取单元201的夹持范围之间具有交集，所有夹取单元201的夹持范围的并集是个连续的集合，即夹爪结构的总夹持范围是个连续的尺寸范围, 所有夹取单元201之间可以形成连续的、更大的夹持范围。具体地，比如，夹取单元201设有三组，第一组夹取单元的最大夹取距离为10mm，第二组夹取单元的最大夹取距离为17mm，第三组夹取单元的最大夹取距离为13mm，三组夹取单元按照最大夹取单元距离由大到小排列依次为第二组夹取单元、第三组夹取单元、第一组夹取单元，则第二组夹取单元和第三组夹取单元、第三组夹取单元和第一组夹取单元为最大夹取距离相邻的两组夹取单元。具体地，比如，气动夹爪组件100的行程为C，夹取单元201设有两组，任意一组夹取单元F1的最大夹取距离为B，另一组夹取单元F2的最大夹取距离为A，其中B＞A＞C，则夹取单元F1的夹持范围为B-C至B，夹取单元F2的夹持范围为A-C至A，夹爪结构总的夹持范围为（B-C，B ）∪（A-C，A） ，当B-C≤A时，夹爪结构总的夹持范围为A-C至B。

在一些优选的实施方式中，任意两个相邻的夹取件210之间、任一夹爪110和任一与其相邻的夹取件210之间间隔设置，以形成限位槽240。具体应用中，被夹取的物料可以设置凸台状的限位部用于夹持限位，在夹持时，夹取件210夹持物料的主体结构，物料的限位部与该限位槽240配合，由此在夹持时能够对物料进行限位，进一步提高物料夹持的稳定性。

具体到本实施例中，气动夹爪组件100的行程为18mm；夹取单元201设有两组，分别为夹取单元F1和夹取单元F2，通过调整两组夹取单元201的夹取件210的厚度来调整两组夹取单元201的最大夹取距离，其中夹取单元F1的最大夹持距离为38.3mm，夹取单元F2的最大夹持距离为24.3mm，则夹取单元F1的夹持范围为20.3 mm至38.3 mm ，夹取单元F2的夹持范围为6.3 mm至24.3 mm ，夹爪结构的总夹持范围为6.3 mm至38.3 mm ，夹持范围的跨度为32 mm，夹持范围大于气动夹爪组件100的行程，由此，夹爪结构比气动夹爪组件100自身能够夹持的物料的尺寸规格更多样化，能够夹持更大尺寸的物料，具体地，气动夹爪组件100自身能够夹持的物料的尺寸最大为18mm，该夹爪结构能够夹持的物料的尺寸最大为38.3mm。

如图4所示，另一方面，本发明提供的一种机械抓手，包括至少一个上述任一所述的夹持范围增大型夹爪结构101。

具体地，该机械抓手与机器人连接。在一些实施方式中，设置两个或以上的夹爪结构101，多个夹爪结构101之间的夹持范围可以相同，使得机器人一次工作可以夹取多个物料，提高工作效率；多个夹爪结构101之间的夹持范围可以不相同，进一步扩大机械抓手的总夹取范围，使机械抓手的使用范围更广。具体到本实施例，设置有四个夹爪结构101，四个夹爪结构101之间的夹持范围不同。

在一些实施方式中，该机械抓手还包括机架102，上述夹持范围增大型夹爪结构与该机架102连接，并相对该机架102向外倾斜设置。由此，多个夹爪结构101通过该机架102与机器人连接，各个夹爪结构101相对该机架102向外倾斜设置，可以避免当任意一个夹爪结构101与物料放置台垂直夹取物料时，其他夹爪结构101对该夹爪结构101的工作造成干涉；比如，物料放置台凹凸设置，当所有夹爪结构101与机架102垂直设置时，任意一个夹爪结构101与物料放置台垂直夹取物料时，其他的夹爪结构101同时也与物料放置台垂直，当其他的夹爪结构101受到物料放置台凸起结构的阻挡，会使得该夹爪结构101无法下降至准确位置夹取物料。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种夹持范围增大型夹爪结构，其特征在于，包括：

气动夹爪组件（100），所述气动夹爪组件（100）具有两相对直线运动的夹爪（110）；

夹取单元（201），所述夹取单元（201）设有至少两组，每一组所述夹取单元（201）分别包括两相对设置的夹取件（210），所述两相对设置的夹取件（210）分别与两所述夹爪（110）相对固定设置，以在所述气动夹爪组件（100）的驱动下相对运动进行夹取；

所述至少两组夹取单元（201）之间的最大夹取距离不同，并且每组所述夹取单元（201）的最大夹取距离均大于或等于所述气动夹爪组件（100）的行程。

2.根据权利要求1所述的夹持范围增大型夹爪结构，其特征在于，所述至少两组夹取单元（201）之间的夹取件（210）的总厚度不同，以形成所述至少两组夹取单元（201）之间最大夹取距离的不同。

3.根据权利要求2所述的夹持范围增大型夹爪结构，其特征在于，所述夹爪（110）设有安装基体（220），所述夹取件（210）设有连接孔，所述连接孔设有连接螺栓（230），所述连接螺栓（230）与相应的所述安装基体（220）连接。

4.根据权利要求3所述的夹持范围增大型夹爪结构，其特征在于，所述夹取件（210）设有安装部（211）和用于夹取的夹取部（212），所述连接孔设于所述安装部（211）上，所述安装部（211）的厚度大于所述夹取部（212）的厚度，所述最大夹取距离为所述夹取部（212）与其相对的夹取件（210）之间的最大夹取距离。

5.根据权利要求2所述的夹持范围增大型夹爪结构，其特征在于，同一组所述夹取单元（201）的两夹取件（210）的厚度相同。

6.根据权利要求5所述的夹持范围增大型夹爪结构，其特征在于，所述至少两组夹取单元（201）之间按照最大夹取距离的大小变化规律依次排列设置。

7.根据权利要求1所述的夹持范围增大型夹爪结构，其特征在于，所述至少两组夹取单元（201）中，最大夹取距离相邻的两组所述夹取单元（201）之间的最大夹取距离之差小于或等于所述气动夹爪组件（100）的行程。

8.根据权利要求1所述的夹持范围增大型夹爪结构，其特征在于，任意两个相邻的所述夹取件（210）之间、任一所述夹爪（110）和任一与其相邻的所述夹取件（210）之间间隔设置，以形成限位槽（240）。

9.一种机械抓手，其特征在于，包括至少一个如权利要求1~8任一所述的夹持范围增大型夹爪结构（101）。

10.根据权利要求9所述的机械抓手，包括两个或以上夹持范围增大型夹爪结构（101），其特征在于，还包括机架（102），所述夹持范围增大型夹爪结构（101）与所述机架（102）连接，并相对所述机架（102）向外倾斜设置。

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