一種機械手夾緊裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型為一種機械手夾緊裝置，電機經齒輪組減速器帶動主動齒輪、過渡齒輪、連桿齒輪、連桿及爪柄手爪面構成的T形手爪。齒輪組減速器輸出軸上安裝電磁制動器。角形彈簧片安裝于連桿與爪柄鉸接處的內側，其張角為α＝85-95°，受力后最大為α+20°。爪柄末端超過連桿外側面，處于連桿前端行程開關上方。爪柄后端卡入連桿前端的凹槽，連桿前端與爪柄后端鉸接。電機及齒輪組減速器裝于支座下支持面下方，傳動齒輪處于上下支持面之間。電機正轉連桿和T形手爪內擺。夾緊到位后電磁制動器鎖定減速器輸出軸，本裝置可保持夾緊狀態，物體不會滑落。可減緩夾持時對物體的沖擊力，夾持動作平穩，結構對稱便于對中安裝，結構緊湊、載荷能力強。
【專利說明】
一種機械手夾緊裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及自動化技術領域，具體為一種機械手夾緊裝置。
【背景技術】
[0002]在工業自動化領域，夾持裝置廣泛應用各種機械手，其主要功能是抓取物體，也就是機械手要對物體完成夾持動作必須通過夾持裝置。
[0003]目前，機械手的夾持裝置一般是氣動手指或者電動手指。
[0004]氣動手指由壓力氣源驅動，其使用的靈活度受到限制。
[0005]電動手指以電機為動力使手指夾緊，電機需要通過減速器及相應的傳動機構實現驅動。常用的減速器為蝸輪蝸桿減速器，或者為齒輪組減速器。蝸輪蝸桿減速器具有自鎖功能，但因其本身傳動結構的限制，不便對中安裝，故使用渦輪蝸桿減速器的機械手夾持裝置對稱性較差，容易造成機械手的重心位置偏移。使用齒輪組減速器的機械手夾持裝置對稱性較好，但無法實現鎖定，電動手指夾持物體時容易發生脫落現象。此外現有的機械手夾持裝置在機械手指夾緊的瞬間，手指會對被夾持物體產生較大的沖擊力，有可能損傷被夾物體，更影響機械手工作的平穩，減少夾持裝置的使用壽命。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型的目的是設計一種機械手夾緊裝置，包括電機、齒輪組減速器、傳動機構、連桿和T形手爪，還配置了電磁制動器和行程開關。T形手爪夾持物體后，爪柄觸動行程開關，啟動電磁制動器，電機停止運行，電磁制動器固定主軸，齒輪組減速器及傳動機構均被鎖定，使T形手爪位置鎖定，保證了物體的夾緊。
[0007]本實用新型設計的一種機械手夾緊裝置，包括電機、與電機軸連接的齒輪組減速器，傳動機構、連桿和T形手爪。電機與機械手控制中心連接、受其控制。齒輪組減速器的輸出軸上固定安裝主動齒輪，主動齒輪與過渡齒輪嚙合，主動齒輪、過渡齒輪及2個相同的連桿齒輪構成所述傳動機構。過渡齒輪軸及2個連桿齒輪的齒輪軸均與主動齒輪軸(S卩齒輪組減速器輸出軸)平行。過渡齒輪與一個連桿齒輪嗤合，2個連桿齒輪相互嗤合。電機轉動時，經齒輪組減速器輸出軸帶動主動齒輪同步轉動，驅動過渡齒輪，過渡齒輪帶動2個連桿齒輪轉動。兩根相同的連桿的一端各固定于一個連桿齒輪，每根連桿的另一端連接一個爪柄，爪柄的前端固定手爪面構成所述T形手爪，2個手爪面相對。
[0008]所述2個連桿齒輪相同，2個連桿相同，2個T形手爪也相同，2套連桿齒輪、連桿和T形手爪以通過齒輪組減速器輸出軸、且與2個連桿齒輪軸距離相等的平面為對稱。
[0009]齒輪組減速器輸出軸上安裝電磁制動器，電磁制動器與機械手控制中心連接、受其控制。
[0010]所述連桿與爪柄鉸接，角形彈簧片為彎成角鐵形狀的彈簧片，角形彈簧片安裝于連桿與爪柄鉸接處的內側，即每個角形彈簧片分別與一爪柄后端內側及一連桿前端內側固接;在2個手爪面未受力時，角形彈簧片處于自由狀態，其張角為α，即連桿與爪柄中心線的交角為α，α為85°?95°，角形彈簧片受力后最大交角為α+20°。
[0011]連桿前端的外側面安裝行程開關，爪柄的末端超過連桿的外側面，處于行程開關上方。在2個手爪面未受力、角形彈簧片角度為α時，所述爪柄的末端與行程開關之間的距離為3?6毫米。
[0012]所述連桿前端有截面為矩形的凹槽，凹槽底面與連桿中心線垂直，爪柄后端卡入凹槽，二者間為動配合，鉸接軸插入連桿前端與爪柄后端的相配合的孔，連桿前端與爪柄后端鉸接。在2個手爪面未受力、角形彈簧片角度為α時，爪柄后端內側面與連桿前端凹槽底面的間隙為3?6毫米。
[0013]為了夾持大小不同、形狀不同物體時進行調整，以使手爪面與物體的接觸面最大，確保夾緊到位，所述手爪面與爪柄鉸接，手爪面的背面有與手爪面垂直的安裝柄，安裝柄與爪柄前端有相互配合的安裝孔，垂直于安裝柄的調整螺栓穿過二者的安裝孔連接手爪面與爪柄，調整螺栓上有固定螺母。當手爪面與爪柄中心線的交角調整到位，固定螺母旋緊后，手爪面與爪柄中心線的交角固定不變。
[0014]為進一步減少夾持時對物體的沖擊，同時加大手爪面與物體的接觸面，所述手爪面上安裝有防滑彈性膠墊，防滑彈性膠墊與手爪面相粘接的一面為平面，另一面中部凹陷，防滑彈性膠墊的縱剖面為V形。
[0015]從連桿齒輪軸到鉸接軸的連桿中心線的長度為L，從鉸接軸到手爪面的爪柄中心線的長度為3，3/1=1/(1.4?1.6)。
[0016]支座有平行的上、下支持面，電機及齒輪組減速器安裝于下支持面下方，齒輪組減速器輸出軸穿過上、下支持面，從上支持面伸出，其上安裝電磁制動器。固定安裝于齒輪組減速器輸出軸上的主動齒輪處于上、下支持面之間，過渡齒輪和2個連桿齒輪的軸可轉動地安裝于上、下支持面之間，過渡齒輪和2個連桿齒輪處于上、下支持面之間。
[0017]本裝置夾持物體時，機械手控制中心控制電機正向轉動，通過齒輪組減速器帶動減速器輸出軸上的主動齒輪經過渡齒輪驅動兩個連桿齒輪轉動，連桿齒輪帶動與其固定的連桿和T形手爪向內側擺動。當手爪面未觸碰到物體時，爪柄與連桿鉸接處的角形彈簧片保持其自由狀態的角度α，即爪柄與連桿中心線的交角為CU當T形手爪向內擺動、手爪面觸碰到物體時，物體給予手爪面向外的反作用力，此反作用力克服角形彈簧片的彈性力，使手爪面及爪柄下部以鉸接軸為軸向外擺動，減小夾持時手爪面對物體的沖擊力，角形彈簧片兩側面的交角α加大，爪柄末端則向內擺動，最終壓觸到安裝在其下方的連桿外側的行程開關，發出信號。在此過程中，角形彈簧片的形變加大彈性力增加，同時爪柄的后端內側面抵于連桿前端凹槽的底面，連桿的限位也阻止爪柄末端繼續向下擺動，T形手爪停止轉動。行程開關發出的信號傳至機械手控制中心，此為夾持到位的信號，機械手控制中心延時0.5?I秒，此時連桿向內擺動受限但加大了手爪面的夾緊力，機械手控制中心之后啟動電磁制動器鎖定減速器輸出軸，并關斷電機電源。此狀態下，左右手爪面夾緊物體，減速器輸出軸被電磁制動器鎖定，傳動機構被鎖定不能轉動，連桿及T形手爪不能向外擺動，手爪面保持夾緊狀態。當機械手要放開物體時，機械手控制中心先關斷電磁制動器，解除減速器輸出軸的鎖定，再給電機反向通電，使電機反向轉動，連桿和T形手爪向外擺動，手爪面松開物體。當手爪面離開物體，角形彈簧片恢復自由狀態，爪柄末端放開行程開關，行程開關發出松開到位的信號，機械手控制中心延時0.5?I秒后切斷電機的電源。
[0018]與現有技術相比，本實用新型一種機械手夾緊裝置的優點在于:1、手爪面夾緊物體后電磁制動器鎖定固定安裝有主動齒輪的減速器輸出軸，T形手爪始終保持夾緊狀態，物體不會滑落;2、連桿與T形手爪鉸接并安裝有角形彈簧片，夾持物體過程中角形彈簧片產生的彈性力具有緩沖功能，減緩手爪面在夾持物體對其的沖擊，保持夾持動作平穩，避免對被夾物體的沖擊損傷，延長裝置的使用壽命;3、帶齒輪組減速器的電機驅動連桿和T形手爪，便于對中安裝，裝置結構對稱、重心對稱，裝置運行穩定性增強;4、傳動部分的電機、齒輪組減速器和齒輪組安裝在支座內，具有結構緊湊、載荷能力強，易于安裝使用。
【附圖說明】
[0019]圖1為本機械手夾緊裝置實施例無支座的結構示意圖；
[0020]圖2為本機械手夾緊裝置實施例有支座的結構示意圖；
[0021 ]圖3為本機械手夾緊裝置實施例的傳動結構示意圖；
[0022]圖4為本機械手夾緊裝置實施例的機械手控制中心電路結構示意圖。
[0023]圖中標號為:
[0024]1、電機，2、齒輪組減速器，3、減速器輸出軸，4、主動齒輪，5、電磁制動器，6、連桿，
7、角形彈簧片，8、爪柄，9、手爪面，10、防滑膠墊，11、調整螺栓，12、鉸接軸，13、凹槽，14、行程開關，15、連桿齒輪，16、過渡齒輪，17、支座。
【具體實施方式】
[0025]本機械手夾緊裝置的結構如圖1?3所示，支座17有平行的上、下支持面，電機I主軸連接齒輪組減速器2，安裝于下支持面下方，齒輪組減速器2輸出軸穿過上、下支持面，并且齒輪組減速器2輸出軸頂端從上支持面伸出，其上安裝電磁制動器5。齒輪組減速器2輸出軸上固定安裝主動齒輪4，主動齒輪4處于支座17的上、下支持面之間。過渡齒輪16及2個相同的連桿齒輪15的齒輪軸均與主動齒輪4的軸平行，可轉動地安裝于上、下支持面之間，過渡齒輪16和2個連桿齒輪15處于上、下支持面之間。主動齒輪4、過渡齒輪16及連桿齒輪15構成所述傳動機構。主動齒輪4與過渡齒輪16嚙合，過渡齒輪16與一個連桿齒輪15嚙合，2個連桿齒輪15相互嚙合。
[0026]2個爪柄8的前端鉸接相同的手爪面9構成T形手爪，2個手爪面9相對。手爪面9的背面有與手爪面9垂直的安裝柄，安裝柄與爪柄8前端有相互配合的安裝孔，調整螺栓11穿過二者的安裝孔連接手爪面安裝柄與爪柄8，調整螺栓11上有固定螺母。當手爪面9與爪柄8中心線的交角調整到位，固定螺母旋緊，手爪面9與爪柄8中心線的交角固定不變。
[0027]2套連桿齒輪15、連桿6和T形手爪以通過齒輪組減速器2輸出軸、且與2個連桿齒輪15軸距離相等的平面為對稱。
[0028]本例從連桿齒輪15軸到鉸接軸12的連桿6中心線的長度為L，從鉸接軸12到手爪面10的爪柄8中心線的長度為S，S/L = 2/3。
[0029]本例連桿6與爪柄8鉸接，彎成角鐵形狀的角形彈簧片7安裝于連桿6與爪柄8鉸接處的內側，即每個角形彈簧片7分別與相鉸接的一爪柄8后端內側及一連桿6前端內側固接；在2個手爪面9未受力時，角形彈簧片7處于自由狀態，本例角形彈簧片7此狀態張角為90°，即連桿6與爪柄8中心線的交角為90°，本例角形彈簧片7受力后最大交角為110°。
[0030]連桿6前端有截面為矩形的凹槽13，凹槽13底面與連桿6中心線垂直，爪柄8后端卡入凹槽13，二者間為動配合，鉸接軸12插入連桿6前端與爪柄8后端的相配合的孔，連桿6前端與爪柄8后端鉸接。在2個手爪面9未受力、角形彈簧片7張角為90°時，爪柄8后端內側面與連桿6前端凹槽13底面的間隙為3毫米。
[0031]連桿6前端的外側面、凹槽13的后方安裝行程開關14，爪柄8的末端伸出凹槽13超過連桿6的外側面處于行程開關14上方。在2個手爪面9未受力、角形彈簧片7張角為90°時，爪柄8的末端與行程開關14之間的距離為3毫米。
[0032]本例手爪面9上安裝有防滑彈性膠墊10，防滑彈性膠墊10與手爪面9相粘接的一面為平面，另一面中部凹陷，防滑彈性膠墊10的縱剖面為V形。本例防滑彈性膠墊10最厚的外緣厚度為15毫米，最薄中部厚度為4毫米。
[0033]如圖4所示，電機I和電磁制動器5分別與機械手控制中心連接、受其控制，行程開關14的信號線接入機械手控制中心。
[0034]上述實施例，僅為對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進一步詳細說明的具體個例，本實用新型并非限定于此。凡在本實用新型的公開的范圍之內所做的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種機械手夾緊裝置，包括電機(I)、與電機(I)主軸連接的齒輪組減速器(2)，連桿(6)、T形手爪和傳動機構，電機(I)與機械手控制中心連接、受其控制； 所述齒輪組減速器(2)輸出軸上固定安裝主動齒輪(4)，主動齒輪(4)與過渡齒輪(16)嚙合，主動齒輪(4)、過渡齒輪(16)及2個連桿齒輪(15)構成所述傳動機構;過渡齒輪(16)的軸及2個連桿齒輪(15)的齒輪軸均與主動齒輪(4)的軸平行，過渡齒輪(16)與一個連桿齒輪(15)嗤合，2個連桿齒輪(15)相互嗤合;兩根連桿(6)的一端各固定于一個連桿齒輪(15)，每根連桿(6)的另一端連接一個爪柄(8)，爪柄(8)的前端連接手爪面(9)構成所述T形手爪，2個手爪面(9)相對，其特征在于: 所述齒輪組減速器(2)輸出軸上安裝電磁制動器(5)，電磁制動器(5)與機械手控制中心連接、受其控制； 所述連桿(6)與爪柄(8)鉸接，角形彈簧片(7)為彎成角鐵形狀的彈簧片，角形彈簧片(7)安裝于連桿(6)與爪柄(8)鉸接處的內側，即每個角形彈簧片(7)分別與相鉸接的一個爪柄(8)后端內側及一個連桿(6)前端內側固接;在2個手爪面(9)未受力時，角形彈簧片(7)處于自由狀態，其張角為α，即連桿(6)與爪柄(8)中心線的交角為α，α為85°?95°; 連桿(6)前端的外側面安裝行程開關(14)，爪柄(8)的末端超過連桿(6)的外側面，處于行程開關(14)上方。2.根據權利要求1所述的機械手夾緊裝置，其特征在于: 所述2個連桿齒輪(15)相同，2個連桿(6)相同，2個T形手爪也相同，2套連桿齒輪(15)、連桿(6)和T形手爪以通過齒輪組減速器(2)輸出軸、且與2個連桿齒輪(15)的軸距離相等的平面為對稱。3.根據權利要求1所述的機械手夾緊裝置，其特征在于: 所述角形彈簧片(7)受力后的最大張角為α+20°。4.根據權利要求1所述的機械手夾緊裝置，其特征在于: 在2個手爪面(9)未受力、角形彈簧片(7)角度為α時，所述爪柄(8)的末端與行程開關(14)之間的距離為3?6毫米。5.根據權利要求1所述的機械手夾緊裝置，其特征在于: 所述連桿(6)前端有截面為矩形的凹槽(13)，凹槽(13)底面與連桿(6)中心線垂直，爪柄(8)后端卡入凹槽(13)，二者間為動配合，鉸接軸(12)插入連桿(6)前端與爪柄(8)后端的相配合的孔，連桿(6)前端與爪柄(8)后端鉸接;在2個手爪面(9)未受力、角形彈簧片(7)角度為α時，爪柄(8)后端內側面與連桿(6)前端凹槽底面的間隙為3?6毫米。6.根據權利要求1所述的機械手夾緊裝置，其特征在于: 所述手爪面(9)與爪柄(8)鉸接，手爪面(9)的背面有與手爪面(9)垂直的安裝柄，安裝柄與爪柄(8)前端有相互配合的安裝孔，調整螺栓(11)穿過二者的安裝孔連接手爪面(9)與爪柄(8)，調整螺栓(11)上有固定螺母。7.根據權利要求1所述的機械手夾緊裝置，其特征在于: 所述手爪面(9)上安裝有防滑彈性膠墊(10)。8.根據權利要求7所述的機械手夾緊裝置，其特征在于: 所述防滑彈性膠墊(10)與手爪面(9)相粘接的一面為平面，另一面中部凹陷，該防滑彈性膠墊(10)的縱剖面為V形。9.根據權利要求1所述的機械手夾緊裝置，其特征在于: 從連桿齒輪(15)軸到鉸接軸(12)的連桿(6)中心線的長度為L，從鉸接軸(I 2)到手爪面(9)的爪柄(8)中心線的長度為5，5/1=1/(1.4?1.6)。10.根據權利要求1所述的機械手夾緊裝置，其特征在于: 支座(17)有平行的上、下支持面，所述電機(I)及齒輪組減速器(2)安裝于下支持面下方，齒輪組減速器(2)輸出軸穿過上、下支持面，齒輪組減速器(2)輸出軸頂端從上支持面伸出，其上安裝電磁制動器(5);主動齒輪(4)處于上、下支持面之間并固定在齒輪組減速器(2)輸出軸上，過渡齒輪(16)和2個連桿齒輪(15)的軸可轉動地安裝于上、下支持面之間，過渡齒輪(16)和2個連桿齒輪(15)處于上、下支持面之間。
【文檔編號】B25J15/08GK205438607SQ201620259342
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月31日
【發明人】陳赤, 李京禮, 李宏偉, 洪家俊
【申請人】廣西師范大學