本實用新型涉及一種機械抓手，尤其涉及一種帶緩沖器的可自鎖物料抓夾裝置。

背景技術(shù)：

隨著機電一體化技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)工業(yè)逐漸向現(xiàn)代工業(yè)自動化模式轉(zhuǎn)型，倉儲物流機器人在當(dāng)今自動化工廠中扮演著重要的角色，成為了操作人員得利的工具，它們不但節(jié)省了人工勞動力和成本，而且也極大程度的提高了工廠的作業(yè)效率。物流機器人在自動化工廠實際作業(yè)時，末端執(zhí)行器的作用不容小覷，靈活的多自由度操作機械臂與精巧的末端執(zhí)行器相結(jié)合是實現(xiàn)物料高效搬運的可靠保證。

目前，機器人末端執(zhí)行器主要以電動執(zhí)行器和氣動執(zhí)行器兩種類型用處最多。電動執(zhí)行器通常采用直流電機、步進電機以及伺服電機等作為驅(qū)動單元，氣動執(zhí)行器則采用氣壓推動的方式。電動執(zhí)行器由于采用了電機驅(qū)動，常通過齒輪傳動、帶傳動等中間傳動機構(gòu)將合適的動力和速度輸出給末端機械抓手，因此結(jié)構(gòu)上稍微復(fù)雜，有一定的功率損失，但是機構(gòu)性能穩(wěn)定可靠，工作壽命長，環(huán)境適應(yīng)能力強。氣動執(zhí)行器結(jié)構(gòu)相對簡單，能耗低，響應(yīng)速度快，但是定位精度和可靠性不如電動執(zhí)行器。而且長期工作的氣動執(zhí)行器，氣動元件容易老化，時常出現(xiàn)氣體泄漏情況的發(fā)生，這時氣動執(zhí)行器在抓夾物料極易出現(xiàn)因夾緊力不足而導(dǎo)致物料脫落。此外，在高溫嚴(yán)寒等極端情況下，氣動執(zhí)行器的環(huán)境適應(yīng)性更差。

據(jù)以往機器人末端執(zhí)行器的設(shè)計來看，無論是電動執(zhí)行器還是氣動執(zhí)行器，在設(shè)計過程中通常只考慮到物料夾取動作的實現(xiàn)，而對末端執(zhí)行器在實際抓取物料與物料接觸時的沖擊以及準(zhǔn)確定位問題考慮甚少，因而執(zhí)行器在工作過程中的可靠性、穩(wěn)定性和安全性方面較難保證。時常會出現(xiàn)物料因末端執(zhí)行器的沖擊而受損，因夾取不牢靠而導(dǎo)致物料脫落以及出現(xiàn)抓空、漏夾等不良情況的發(fā)生。如公開日為2011年09月21日，公開號為CN102189542A的實用新型申請公開了一種半導(dǎo)體晶圓輸送機械手，它能夠處理對于不同直徑晶圓的中心對位問題，但是其結(jié)構(gòu)和定位方式均較為復(fù)雜，在執(zhí)行器的控制實現(xiàn)方面具有一定的難度。此外，對于機械手與物料接觸瞬間所產(chǎn)生剛性接觸力也未曾考慮，因而機械手在夾取物料時存在著一定的安全隱患。

有鑒于上述的缺陷，本設(shè)計人，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種新型結(jié)構(gòu)的帶緩沖器的可自鎖物料抓夾裝置，使其更具有產(chǎn)業(yè)上的利用價值。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決執(zhí)行器在抓取物料時因沖擊而損失物料，因抓夾不牢靠使物料脫落以及出現(xiàn)抓空、漏夾等問題，本實用新型的目的是提供一種體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單緊湊、而且控制方便、定位精度高、具有可自鎖性和較強的環(huán)境適應(yīng)性、可保證機械臂在抓取物料時的安全性和可靠性的帶緩沖器的可自鎖物料抓夾裝置。

本實用新型的帶緩沖器的可自鎖物料抓夾裝置，包括電動夾爪以及設(shè)置在其上的彈簧緩沖機構(gòu)和測量元件，其中

-所述電動夾爪包括安裝板，所述安裝板上設(shè)有兩相向的抓手以及驅(qū)動兩所述抓手相向/背向移動的驅(qū)動組件；

-所述彈簧緩沖機構(gòu)包括用于與機械臂末端執(zhí)行器安裝法蘭連接的連接塊、以及與連接塊滑動連接且與所述安裝板連接的第一滑塊，所述連接塊上連接有兩平行的導(dǎo)向軸，所述第一滑塊中部具有垂直的凸起部，所述凸起部套設(shè)在兩所述導(dǎo)向軸中部上，所述導(dǎo)向軸上套設(shè)有與所述連接塊側(cè)壁及凸起部側(cè)壁相抵的彈簧；

-所述測量元件包括安裝在安裝板上用于檢測物料是否被所述電動夾爪夾持的光電傳感器、對所述抓手在閉合和張開時進行限位的光電開關(guān)，以及用于識別固定在物料臺上的定位件以獲取物料相對抓手的相對位置信息的視覺傳感器，且光電傳感器位于兩抓手中間。

進一步的，所述彈簧緩沖機構(gòu)還包括穿過所述第一滑塊的凸起部上的通孔、端面與所述導(dǎo)向軸接觸以對導(dǎo)向軸施加可變側(cè)向力的緊定螺釘。

進一步的，所述抓手包括相連接的轉(zhuǎn)接件和夾持塊，兩夾持塊相向的表面上設(shè)有多個凸起的、用于插入到料盤側(cè)面上的凹槽內(nèi)的V形塊。

進一步的，所述驅(qū)動組件包括通過軸承座安裝在所述安裝板上的梯形螺桿，梯形螺桿上螺接有正旋梯形螺母和反旋梯形螺母，正旋梯形螺母和反旋梯形螺母均連接有第二滑塊，兩第二滑塊分別與兩轉(zhuǎn)接件連接，兩第二滑塊上均設(shè)有能夠擋住所述光電開關(guān)對射光束的擋片，梯形螺桿通過設(shè)置在安裝板上的驅(qū)動元件驅(qū)動轉(zhuǎn)動。

進一步的，所述安裝板上還設(shè)有與兩所述第二滑塊滑動連接的直線導(dǎo)軌。

進一步的，所述軸承通過C型卡環(huán)軸向定位在所述梯形螺桿上。

進一步的，所述驅(qū)動元件包括通過通過同步帶及帶輪與所述梯形螺桿傳動連接的減速器、與減速器連接的伺服電機、與伺服電機連接的編碼器，以及與編碼器、光電傳感器、光電開關(guān)電連接的驅(qū)動器。

進一步的，所述帶輪通過E型卡環(huán)軸向定位在所述梯形螺桿上。

進一步的，所述安裝板上還連接有提高其支撐強度的加強板。

進一步的，還包括與所述安裝板共同構(gòu)成封閉殼體的若干封板。

借由上述方案，本實用新型至少具有以下優(yōu)點：

1、彈簧緩沖機構(gòu)可有效減弱末端執(zhí)行器與物料接觸時的剛性沖擊，保護物料免受損傷；

2、滑動螺桿螺母機構(gòu)可使末端執(zhí)行器在斷電時實現(xiàn)自鎖，保證物料不至于脫落；

3、同步帶機構(gòu)實現(xiàn)了傳動機構(gòu)動力傳遞的換向，可使裝置的整體結(jié)構(gòu)變得更加緊湊，同時，同步帶傳動有助于減小系統(tǒng)的振動，保證裝置工作時的平穩(wěn)性；

4、用于軟限位的光電開關(guān)可防止抓手在開合時因超程而造成裝置內(nèi)部零件的碰撞，影響裝置的使用壽命和可靠性；

5、用于檢測物料有無被夾持的光電傳感器可實時監(jiān)測夾爪下方物料的狀態(tài)，避免出現(xiàn)漏夾情況的發(fā)生；

6、裝置整體結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，大大減小了裝置的整體重量。

上述說明僅是本實用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下以本實用新型的較佳實施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。

附圖說明

圖1是本實用新型的整體外觀示意圖；

圖2是本實用新型的整體結(jié)構(gòu)爆炸示意圖；

圖3是本實用新型中彈簧緩沖機構(gòu)的示意圖；

圖4是本實用新型中彈簧緩沖機構(gòu)的剖視圖；

圖5是本實用新型中電動夾爪的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本實用新型中安裝板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本實用新型中螺桿螺母機構(gòu)與直線導(dǎo)軌機構(gòu)的裝配示意圖；

圖8是本實用新型中螺桿螺母機構(gòu)的剖視圖；

圖9是本實用新型中抓手的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為本實用新型與6自由度機械臂的裝配示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式作進一步詳細(xì)描述。以下實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。

如圖1所示，本實用新型的一種帶緩沖器的可自鎖物料抓夾裝置，包括彈簧緩沖機構(gòu)1、電動夾爪2和測量元件3。

結(jié)合圖1、圖2、圖3、圖4和圖10，彈簧緩沖機構(gòu)1是由1個連接塊1-1、1個第一滑塊1-2、2根導(dǎo)向軸1-3、2個緊定螺釘1-4、4根彈簧1-5和4組連接螺釘1-6組成。帶緩沖器的可自鎖物料抓夾裝置100通過連接塊1-1固定在6自由度機械臂10末端安裝法蘭20上，第一滑塊1-2與電動夾爪的安裝板2-1固定連接，第一滑塊1-2中部具有垂直的凸起部，凸起部套設(shè)在兩導(dǎo)向軸1-3中部上，第一滑塊1-2可相對于連接塊1-1在導(dǎo)向軸1-3上做軸向滑動。導(dǎo)向軸1-3通過連接螺釘1-6固定在連接塊1-1上，彈簧1-5安裝在導(dǎo)向軸1-3上，并與連接塊1-1側(cè)壁及凸起部側(cè)壁相抵，有一定的預(yù)壓縮量。抓夾裝置不受外力作用時，第一滑塊1-2位于連接塊1-1的中間位置，當(dāng)受到外力的影響，第一滑塊1-2會相對于連接塊1-1發(fā)生軸向滑移，于是外力與彈簧力相抵消，從而起到緩沖保護的效果。緊定螺釘1-4安裝在滑塊1-2側(cè)面通孔中，端面與導(dǎo)向軸接觸，通過調(diào)節(jié)緊定螺釘1-4的擰入深度可施加給導(dǎo)向軸1-3可變的側(cè)向力，通過改變第一滑塊1-2所受滑動摩擦力的方式來調(diào)整第一滑塊1-2在導(dǎo)向軸1-3上的最大滑動距離。

結(jié)合圖1、圖2和圖5，所述電動夾爪2是由安裝板2-1、左封板2-2、右封板2-3、上封板2-4、2個抓手2-5、2個滑塊連接件2-6、一副直線導(dǎo)軌2-7、螺桿螺母機構(gòu)2-8、同步帶機構(gòu)2-9和驅(qū)動元件2-10組成。

結(jié)合2和圖6，安裝板2-1呈U形，電動夾爪的組成零部件均固定在安裝板2-1上，通過將兩塊加強板2-1-1焊接在安裝板2-1末端左右兩側(cè)可以明顯提高其承載剛度。此外，安裝板2-1和左封板2-2、右封板2-3、上封板2-4共同構(gòu)成封閉殼體，起到防塵防污的作用。

結(jié)合圖2、圖7和圖9，抓手2-5是由夾持塊2-5-1和轉(zhuǎn)接件2-5-2通過沉頭螺釘固定連接而成；夾持塊2-5-1表面有3個凸起的V形塊，抓夾物料時可插入到料盤的兩側(cè)凹槽內(nèi)，防止物料在搬運過程中脫落；轉(zhuǎn)接件2-5-2與直線導(dǎo)軌2-7上的第二滑塊2-7-1固定連接，第二滑塊2-7-1與滑塊連接件2-6連接，于是第二滑塊2-7-1的直線滑動可轉(zhuǎn)化成抓手2-5的移動。

結(jié)合圖2、圖5和圖7，滑塊連接件2-6同時連接對應(yīng)位置處螺桿螺母機構(gòu)2-8上的梯形螺母和直線導(dǎo)軌2-7上的第二滑塊2-7-1，于是螺桿螺母機構(gòu)2-8的運動可傳遞給直線導(dǎo)軌2-7。直線導(dǎo)軌2-7包括2個第二滑塊2-7-1和1個直線滑道2-7-2；2個第二滑塊2-7-1分別與夾爪的兩側(cè)抓手2-5固連。與以往夾爪機構(gòu)設(shè)計所不同的是，本實用新型創(chuàng)新性地將直線導(dǎo)軌機構(gòu)內(nèi)置在抓夾裝置中，因而可以防止外圍環(huán)境中的灰塵顆粒附著到導(dǎo)軌上，避免了磨粒磨損現(xiàn)象的發(fā)生，延長了裝置的使用壽命。

結(jié)合圖5、圖7和圖8，螺桿螺母機構(gòu)2-8可保證電動夾爪2在突然斷電時自鎖，保護物料不至于脫落，是由正旋梯形螺母2-8-1、反旋梯形螺母2-8-2和梯形螺桿2-8-3組成；左軸承座2-8-4、右軸承座2-8-5以及軸承2-8-6起輔助支撐的作用，C型卡環(huán)2-8-7將軸承2-8-6軸向定位在梯形螺桿2-8-7上，可防止軸承2-8-6在螺桿機構(gòu)轉(zhuǎn)動時發(fā)生軸向竄動；梯形螺桿2-8-3中間有一段光軸，光軸兩側(cè)的螺紋旋向相反螺距相等，并與旋向一致的梯形螺母配合；梯形螺桿2-8-3轉(zhuǎn)動時，2個梯形螺母沿螺桿軸線作反方向等位移相對運動，實現(xiàn)抓手2-5的開合動作。

結(jié)合圖2、圖5、圖7和圖8，同步帶機構(gòu)2-9包括2個齒數(shù)相等的帶輪2-9-1和同步帶2-9-2。與梯形螺桿2-8-3連接的帶輪用E型卡環(huán)2-9-3軸向定位，另一帶輪通過緊定螺釘固定在減速器2-10-2的輸出軸上，同步帶機構(gòu)2-9不起減速作用，只起傳動機構(gòu)動力傳遞的換向作用，因此可使裝置的整體結(jié)構(gòu)變得更加緊湊，而且?guī)鲃佑兄跍p小系統(tǒng)的振動，保證裝置工作時的平穩(wěn)性。

如圖5所示，所述驅(qū)動元件2-10包括伺服電機2-10-1、減速器2-10-2、編碼器2-10-3和驅(qū)動器2-10-4。伺服電機2-10-1采用直流無刷電機，具有可靠性高、免維護、高速度范圍、無噪聲等諸多優(yōu)點，而以往的設(shè)計大多采用步進電機驅(qū)動，易出現(xiàn)失步現(xiàn)象，或采用氣動的方式，可靠性不高；編碼器2-10-3采用光柵碼盤型增量編碼器，可實時獲取伺服電機2-10-1輸出軸的轉(zhuǎn)速和位置信息，通過對伺服電機的精確控制大大提高了裝置執(zhí)行開合動作時的定位精度。

結(jié)合圖1、圖2、圖5和圖7，所述測量元件3包括光電傳感器3-1和視覺傳感器3-2以及用于夾爪閉合時軟限位的光電開關(guān)3-1-1、用于張開時軟限位的光電開關(guān)3-1-2，其中，光電傳感器3-1用于檢測物料有無被夾持。軟限位用的光電開關(guān)3-1-1和3-1-2工作方式均屬于對射型，當(dāng)有外物遮擋住對射光束時將使其觸發(fā)。在誤操作下電機會持續(xù)運轉(zhuǎn)，若夾爪正處在逐漸閉合的狀態(tài)，當(dāng)超過預(yù)先設(shè)定的閉合行程時，擋片3-1-4將擋住光電開關(guān)3-1-1的對射光束，于是光電開關(guān)立即發(fā)出觸發(fā)信號給驅(qū)動器，使電機立刻停轉(zhuǎn)，避免了機構(gòu)內(nèi)部零部件碰撞現(xiàn)象的發(fā)生，提高了裝置的可靠性；反之，當(dāng)夾爪逐漸張開時，若超過設(shè)定的張開行程，擋片3-1-5將擋住光電開關(guān)3-1-2的對射光束，也會使電機停轉(zhuǎn)。

光電傳感器3-1用于檢測物料有無被夾持；當(dāng)抓手2-5正確抓取到物料時，光電傳感器3-1會持續(xù)觸發(fā)，通過檢測該觸發(fā)信號去判斷物料有無被抓夾，從而防止出現(xiàn)抓空、漏夾等情況的發(fā)生。此外，本實用新型裝置所采用的光電傳感器3-1測量范圍可調(diào)，因而對多個不同物料的檢測同樣具備適用性。

視覺傳感器3-2通過利用圖像處理技術(shù)對固定在物料臺上的定位件(通常是二維碼)進行圖像識別，經(jīng)計算處理后，可獲取物料相對于抓手的相對位置信息，確保夾爪能夠準(zhǔn)確無誤地到達(dá)物料放置點，實施夾取動作。

以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，并不用于限制本實用新型，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。