CN102658552B - 一种机器人夹爪装置 - Google Patents

Abstract

一种机器人夹爪装置，包括有推杆和能驱动该推杆沿轴向移动的动力装置，其特征在于：所述的推杆外套设有第一轴套，所述第一轴套的一端与所述动力装置的输出端相连，该第一轴套的另一端固定连接有夹模套，所述夹模套开设有第一轴孔，该夹模套内设置有可沿径向张开或收拢的夹模，所述夹模形成有沿轴向开设的第二轴孔，所述推杆具有能插入所述夹模的第二轴孔内并将该夹模沿径向撑开的锥头部。本发明通过一个气缸可以同时控制两套夹持机构，不仅可以从中间部位抓取管件，还可伸入管口抓取管件，实现更加灵活和高效的管件抓取操作，提高工作效率。

Description

一种机器人夹爪装置

技术领域

本发明涉及一种夹爪装置，特别是一种机器人夹爪装置。

背景技术

为实现制管、弯管、切割、冲压等一系列自动化生产，往往在各工序之间需要通过机器人配合管件的转运，特别是安装有夹爪装置的机器人，其主要配合从弯管到切割的自动化过程中的管件抓取。

目前，大多数的夹爪工装是为配合机器人抓取管件而专门设计的，属于非标准装置，往往需要各制造厂根据本厂的产品结构特点、生产条件和实际的需要进行自行设计、制造或者外协定做。现有技术中，如专利号为ZL02154092.6的中国实用新型专利《夹爪枢转式管扳手》公开了这样一种夹爪枢转式管扳手，其包括一个有多个分立齿的固定夹爪，每个齿用于直径不同的管子中的各一种管子，一个枢转夹爪有彼此成钝角的第一爪面和第二爪面，这两个爪面可移向并离开固定夹爪，一个要被管扳手夹紧的有某种直径的管子被夹握在第一、第二爪面之间并被设置在用于这种直径管的弧形爪上的一分立齿咬住。该专利中的管扳手每次只能夹取一种直径大小的管件，移动不够灵活，无法很好的适应从弯管到切割过程中管件夹取的要求。

因此，当前从弯管到切割的生产过程中，主要存在以下几个难点：一是支管的管径种类较多，要求夹爪可通过调节抓取不同管径的支管；二是弯制完成的支管较长，考虑到力学上的平衡，要求夹爪可从支管中间抓取支管；三是支管需被切割成四种形状的管件，对应的有四台切割机，夹爪需要能够机器人带动并灵活运行于四台切割机之间，并不得与切割机上的模具发生干涉；这就要求夹爪可伸入管口内抓取支管，减少夹爪抓取动作所占用的空间。为此，针对上述存在问题，现有技术中的夹爪装置还无法很好地满足机器人实现自动化生产的需求，要做进一步的改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种对管件抓取更加灵活且能避免在抓取过程中发生干涉的机器人夹爪装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种机器人夹爪装置，包括有推杆和能驱动该推杆沿轴向移动的动力装置，其特征在于：所述的推杆外套设有第一轴套，所述第一轴套的一端与所述动力装置的输出端相连，该第一轴套的另一端固定连接有夹模套，所述夹模套开设有第一轴孔，该夹模套内设置有可沿径向张开或收拢的夹模，所述夹模形成有沿轴向开设的第二轴孔，所述推杆具有能插入所述夹模的第二轴孔内并将该夹模沿径向撑开的锥头部。

考虑到使用磨损，为了方便更换和装配，作为优选，所述的夹模包括有主夹模和辅助夹模，其中，所述主夹模轴向限位在所述夹模套中，该主夹模的头部外伸于所述夹模套之外，所述辅助夹模套设连接在所述主夹模外露于夹模套之外的头部。于是，夹模的头部在张开后能够同时实现对管件的扩口和对管件的夹持作用，当长时间使用后，有可能磨损，此时只需要更换夹模外露于夹模套之外的辅助夹模部分就可以，而无需将整个夹模更换掉，不仅方便装卸，而且减少了维修工作量，节省维护成本。

为了能够实现夹模的灵活张开和收拢，作为优选，所述的主夹模包括有多个沿周向布置且可相互分合的单元夹块，该主夹模的外周壁上还套设有使得所述单元夹块始终收拢于一起的止动圈；所述的辅助夹模包括有与所述主夹模的每一单元夹块相对应设置的扩口夹块，所述扩口夹块和对应的单元夹块相互固定相连。止动圈能够主夹模的整体性，防止主夹模被张开后，各单元夹块散开。

为了实现辅助夹模和主夹模之间的连接，并且方便安装和拆卸，作为优选，简单地，每一所述单元夹块在外露于所述夹模套的头部开设有第一螺纹孔，所述扩口夹块上开设有第二螺纹孔，所述单元夹块和对应的所述扩口夹块之间通过穿设在所述第一螺纹孔和第二螺纹孔内的螺钉固定相连。

为了能够实现对不同管径管件的灵活抓取，作为优选，所述的第一轴套上设置有固定夹块，所述推杆上设置有能随该推杆轴向移动且能与所述固定夹块相配合实现管件夹持的活动夹块。于是，通过控制气缸的活塞行程，可以实现活动夹块和固定夹块之间张开口径的大小，从而适应不同管径管件的夹取，同时实现对管件从中间位置的夹取，更加灵活方便。

为了进一步提高夹取管件的灵活性，作为进一步优选，所述固定夹块的顶部成型有第一外凸部，所述活动夹块的顶部成型有能与所述第一外凸部相配合而实现管件抓取的第二外凸部。通过第一外凸部和第二外凸部的配合，可以同样实现伸入管口的抓取动作，从而实现从不同各方向对各种管件的抓取，进一步扩大了使用灵活性，能更好地适应位于不同位置的加工管件的抓取需求。

为了使得活动夹块能够随推杆一起沿轴向运动，并且使得连接结构简单，方便拆装，作为优选，所述第一轴套的侧壁开设有沿轴向布置的槽孔，所述推杆上开设有能与所述槽孔相对应的键槽，所述活动夹块和所述推杆之间通过可在所述槽孔内实现轴向限位的键块固定相连。

为了保证推杆的推动力，作为优选，所述的动力装置为一气缸，所述液压杆的活塞和所述推杆相连，所述气缸的前部固定设置有安装板，所述安装板和所述第一轴套之间通过第二轴套相连，所述第二轴套套设于所述第一轴套之外，所述第二轴套的一端与所述安装板固定连接，所述第二轴套的另一端通过套设于所述第一轴套之外并套螺旋卡紧于所述第一轴套之外。

与现有技术相比，本发明的优点在于：在夹模套内设置有可沿轴向移动并实现径向张开和收拢的夹模，使得在生产过程中，夹模的头部可以伸入管口中对管件进行夹持，这种抓取方式能够有效地减少抓取动作中所占用的空间，避免和周围的设备发生干涉，使得管件的夹持更为灵活；其次，由于夹模的头部可以伸入管口内，在抓取管件的同时还可以进行扩口，增加了夹爪装置的功能，提高了工作效率；另外，通过一个气缸可以同时控制两套夹持机构(即活动夹块与固定夹块配合的夹持机构，以及夹模套和夹模配合的夹持机构)，不仅可以从中间部位抓取管件，还可伸入管口抓取管件，可以根据两套夹持机构所要抓取管件的不同管径大小来调节气缸活塞的运动行程，实现更加灵活和高效的管件抓取操作，提高工作效率。

附图说明

图1为本发明实施例的整体结构示意图之一(活动夹块和固定夹块合并)。

图2为图1所示的立体剖视图。

图3为本发明实施例的立体分解图。

图4为本发明实施例的整体结构示意图之二(活动夹块和固定夹块分离)。

图5为图4所示的立体剖视图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1～图5所示，本实施例为一种用于管件加工的机器人夹爪装置，该夹爪装置包括有推杆1和能驱动该推杆1沿轴向移动的动力装置，动力装置可以为各种现有技术中的驱动设备，优选地，本实施例采用气缸7作为动力装置，气缸7的缸体71和机械手连接，气缸7的活塞杆72和推杆1连接，当气缸7工作时，活塞杆72可以驱动推杆1沿轴向来回移动。

气缸7的前部固定设置有安装板73，推杆1外套设有第一轴套2，安装板73和第一轴套2之间通过第二轴套3相连，其中，第一轴套2的两端分别形成有外螺纹，第二轴套3套设于第一轴套2之外，第一轴套2的一端和第二轴套3的一端通过螺纹连接，第二轴套3的另一端则与安装板73固定连接，为提高第一轴套2和第二轴套3的连接可靠性，防止相对移动，在第一轴套2的一端还螺纹连接有能与第二轴套3的一端相紧抵的并套31。

第一轴套2的另一端螺纹连接有一夹模套4，该夹模套4开设有第一轴孔41，该夹模套4内设置有可沿径向张开或收拢的夹模，本实施例的夹模包括有主夹模51和辅助夹模52，其中，主夹模51包括有六个沿周向布置且可相互分合的单元夹块511(单元夹块511的数量可以根据实际需要增减)，六个单元夹块511围成后形成有沿轴向开设的第二轴孔512，推杆1的一端形成有能插入第二轴孔512内并将该夹模沿径向撑开的锥头部11；并且，夹模套4的端部设置有挡肩42，主夹模51的头部可外伸于夹模套4之外，主夹模51可沿轴向限位在夹模套4的挡肩42上，主夹模51的外周壁上还套设有使得单元夹块511始终收拢于一起的止动圈；

辅助夹模52套设连接在主夹模51外露于夹模套4之外的头部，辅助夹模52包括有与主夹模51的每一单元夹块511相对应设置的扩口夹块521(本实施例为六块)，其中，主夹模51的每一单元夹块511在外露于夹模套4的头部开设有第一螺纹孔513，相应的扩口夹块521上开设有第二螺纹孔522，单元夹块511和对应的扩口夹块521之间通过穿设在第一螺纹孔513和第二螺纹孔522内的螺钉固定相连。

第一轴套2上还设置有固定夹块61，推杆1上设置有能随该推杆1轴向移动的活动夹块62，固定夹块61和活动夹块62为相互配套的一组可用于管件夹持的模具，其中，第一轴套2的侧壁开设有沿轴向布置的槽孔21，推杆1上开设有能与槽孔21相对应的键槽12，活动夹块62和推杆1之间通过可在槽孔21内实现轴向限位的键块8固定相连，当推杆11沿轴向移动时，活动夹块62能够跟着推杆1一同沿轴向移动，另外，键块8能分别与槽孔21的两端相抵而实现活动夹块62沿轴向的移动限位；另外，固定夹块61的顶部还成型有第一外凸部63，活动夹块62的顶部则成型有能与第一外凸部63相配合而实现管件抓取的第二外凸部64，第一外凸部63和第二外凸部64为能相互配合实现管件夹持的另一组模具。

本实施例的夹爪装置工作时，启动气缸7，驱动推杆1沿轴向移动，此时，推杆1带动活动夹块62一起沿轴向移动，固定夹块61和活动夹块62之间的间距增大，可用于管件的夹持；同时，第一外凸部63和第二外凸部64之间的间距也增大，可以将第一外凸部63和第二外凸部64同时伸入管口实现管件抓取；当推杆1在气缸7的带动下退回原位后，主夹模51在止动圈的作用下可恢复到原来的大小。

随着气缸7的活塞杆72继续移动，推杆1的锥头部11伸入主夹模51的第二轴孔512中，由于推杆1的锥头部11和第二轴孔512之间为锥面配合，随着推杆1向前移动，主夹模51的六个单元夹块511之间被相互分开，主夹模51的头部随着推杆1的作用沿轴向伸出于夹套之外，随着主夹模51逐渐沿径向撑大，设置于主夹模51头部的辅助夹模52也沿径向逐渐撑大，该辅助夹模52可以伸入管口进行管件夹持，并同时实现扩口功能。

本实施例通过一个气缸7可以控制三套模具的同时动作，即夹模套4和夹模的配合、固定夹块61和活动夹块62的配合、以及第一外凸部63和第二外凸部64的配合，根据需要夹持的管件外径和需要被扩口的管件内径，可以设定气缸7的运动行程，当气缸7驱动推杆1沿轴向移动到既定的位置时，此时，固定夹块61和活动夹块62的配合能够实现对管件从中间抓取的方式，第一外凸部63和第二外凸部64的配合能够实现对管件从管口伸入的抓取方式，而外伸沿径向撑开的辅助夹模52同样可以实现对管件从管口伸入的抓取方式，辅助夹模52沿径向撑开的动作，还可以实现对管件的扩口加工，不仅实现了对不同管径的管件抓取需求，还可以在抓取管件的同时加工管口直径，大大地提高了工作效率，使机器人在带动夹爪时能灵活运行于四台切割机之间，这种伸入管口的抓取方式还避免与切割机上的模夹治具干涉，提高操作的灵活性。

Claims (7)

1.一种机器人夹爪装置，包括有推杆(1)和能驱动该推杆(1)沿轴向移动的动力装置，其特征在于：所述的推杆(1)外套设有第一轴套(2)，所述推杆(1)的一端与所述动力装置的输出端相连，所述动力装置的前部固定设置有安装板(73)，所述第一轴套(2)的一端通过第二轴套(3)与所述安装板(73)相连，所述第一轴套(2)的一端与第二轴套(3)的一端相连，所述第二轴套(3)的另一端与所述安装板(73)固定连接，所述第一轴套(2)的另一端固定连接有夹模套(4)，所述夹模套(4)开设有第一轴孔(41)，该夹模套(4)内设置有可沿径向张开或收拢的夹模，所述夹模形成有沿轴向开设的第二轴孔(512)，所述推杆(1)具有能插入所述夹模的第二轴孔(512)内并将该夹模沿径向撑开的锥头部(11)；

所述的第一轴套(2)上设置有固定夹块(61)，所述推杆(1)上设置有能随该推杆(1)轴向移动且能与所述固定夹块(61)相配合实现管件夹持的活动夹块(62)。

2.根据权利要求1所述的机器人夹爪装置，其特征在于：所述的夹模包括有主夹模(51)和辅助夹模(52)，其中，所述主夹模(51)轴向限位在所述夹模套(4)中，该主夹模(51)的头部外伸于所述夹模套(4)之外，所述辅助夹模(52)套设连接在所述主夹模(51)外露于夹模套(4)之外的头部。

3.根据权利要求2所述的机器人夹爪装置，其特征在于：所述的主夹模(51)包括有多个沿周向布置且可相互分合的单元夹块(511)，该主夹模(51)的外周壁上还套设有使得所述单元夹块(511)始终收拢于一起的止动圈；所述的辅助夹模(52)包括有与所述主夹模(51)的每一单元夹块(511)相对应设置的扩口夹块(521)，所述扩口夹块(521)和对应的单元夹块(511)相互固定相连。

4.根据权利要求3所述的机器人夹爪装置，其特征在于：每一所述单元夹块(511)在外露于所述夹模套(4)的头部开设有第一螺纹孔，所述扩口夹块(521)上开设有第二螺纹孔，所述单元夹块(511)和对应的所述扩口夹块(521)之间通过穿设在所述第一螺纹孔和第二螺纹孔内的螺钉固定相连。

5.根据权利要求1所述的机器人夹爪装置，其特征在于：所述固定夹块(61)的顶部成型有第一外凸部(63)，所述活动夹块(62)的顶部成型有能与所述第一外凸部(63)相配合而实现管件抓取的第二外凸部(64)。

6.根据权利要求1所述的机器人夹爪装置，其特征在于：所述第一轴套(2)的侧壁开设有沿轴向布置的槽孔(21)，所述推杆(1)上开设有能与所述槽孔(21)相对应的键槽(12)，所述活动夹块(62)和所述推杆(1)之间通过可在所述槽孔(21)内实现轴向限位的键块(8)固定相连。

7.根据权利要求1所述的机器人夹爪装置，其特征在于：所述的动力装置为一气缸(7)，所述气缸(7)的活塞杆和所述推杆(1)相连，所述气缸(7)的前部固定设置有所述安装板(73)，所述第二轴套(3)套设于所述第一轴套(2)之外，所述第二轴套(3)的另一端通过套设于所述第一轴套(2)之外的并套(31)螺旋卡紧于所述第一轴套(2)之外。