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电动夹爪的制作方法

2020-08-01 15:53:09 访问数:
电动夹爪的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种装配在医疗自动化设备的机械手上的夹爪,特别涉及一种电动夹爪。
【背景技术】
[0002]在自动化及医疗设备领域,经常会在机械手终端安装拾取工件的夹爪。现行应用较广泛的是气动夹爪,但气动夹爪的应用在很多场合下受到限制或禁用,如无压缩气源的场合或者对环境氛围要求较高的精密实验室、医药制备和医院药检等场合。
[0003]此外,气动夹爪存在无法精确定位、夹持力漂移等缺陷。当待拾取的工件为精密工件或易碎工件时,气动夹爪则易在拾取工件的过程中损坏该工件。
[0004]电动夹爪可以解决气动夹爪存在的上述问题。其只需电源即可工作,其优点为:噪音小,闭环控制式的步进电机实现精确定位,可调节、可设定夹持力的大小。
[0005]现有技术中的电动夹爪,通常由驱动部分、推杆部件、内外滑道和夹爪构成,如申请号为:201320784261.8,名称为:《电动手指》的中国实用新型专利,该专利公开以下内容:
[0006]“一种电动手指,其特征在于:包括伺服电机或步进电机、相应的用于控制正反转、转速、转动时间、圈数的控制器、主体外壳、顶推件和多个活动手指,该主体外壳固定于伺服电机或步进电机的一端,主体外壳上等间距地设有多个水平的滑槽,该伺服电机或步进电机与顶推件螺牙连接,该活动手指滑动式连接于顶推件,且各活动手指安装于滑槽内,当伺服电机或步进电机正/反转,通过螺牙之间的转动带动顶推件竖向上升/下降,推动各活动手指在水平方向上张开/闭合活动”。
[0007]上述产品中电机驱使顶推件上移运动的内滑轨和夹爪(即所述的活动手指)张开或夹持动作所用外滑轨均为滑动摩擦式,而且,内滑轨和外滑轨结构复杂。通常,滑动摩擦从传动效率、导向精度和使用寿命等方面考虑,均不如滚动摩擦。此外,上述内外滑轨结构复杂,加工难度大,需要专业的导轨制造工艺、材料来生产加工,并且导轨一滑块组件一经制作完毕,其间的间隙不可调整。

【发明内容】

[0008]本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单、动力传递效率高、制造成本低的电动夹爪。
[0009]为了解决上述技术问题,本实用新型采用的技术方案为:
[0010]本实用新型的电动夹爪,包括本体前端外滑轨总成中的夹爪和位于本体后端的可驱使夹爪拾取工件的驱动机构,在本体中段内置有内滑轨总成,所述内滑轨总成由固定在本体上且沿本体前端至后端方向延伸的内导轨、置于内导轨的内滑道中且通过滚动机构与内导轨连接的可前后直线往复移动的滑块和位于滑块后端且与该滑块固定连接的丝母构成;所述驱动机构为丝杆电机,丝杆电机通过旋转丝杆轴驱动套接在该丝杆轴前端的所述丝母携所述滑块前后移动;所述滑块的前端通过臂轴与设置于所述外滑轨总成中的摇臂后端相连,该摇臂的前端插置于所述夹爪上的卡槽中,当所述滑块前后移动时,摇臂的前端驱使夹爪沿设置于外滑轨总成中外导轨上的与所述滑块移动方向相垂直的外滑道中往复移动。
[0011]所述外滑轨总成由所述的外导轨、所述的摇臂和呈“L”型的夹爪构成;所述外导轨截面呈“凹”形,所述外滑道为所述“凹”形的内槽;所述夹爪为二个,每个夹爪均由爪部和滑部构成,滑部置于所述外滑道中并通过与所述滚动机构相同的结构与所述外导轨相连接;所述摇臂为二个,其后端通过所述臂轴与所述滑块连接,其前端插置于设置在所述滑部后侧面上的所述卡槽中。
[0012]所述滚动机构由二条内槽、二条外槽、圆柱形的内外置导杆和滚珠排构成;所述内槽截面呈“凹”形设置于所述滑块或滑部两侧面且沿该滑块前后或滑部长边方向延伸,所述外槽截面呈“凹”形设置于所述内滑道或外滑道两侧面且沿内滑道前后或外滑道长边方向延伸,内槽和外槽对应设置且开口相对;在每条内槽的底部的上下位置分别固设有二根内置导杆,在每条外槽的底部的上下位置分别固设有二根外置导杆,所述滚珠排由其上设有若干个圆孔的滚珠保持片和适配置于每个圆孔中的钢球构成,该滚珠排夹置于由内置导杆和外置导杆构成的通道中。
[0013]在所述滑块上的内槽的前后二端设有使所述内置导杆轴向定位的滑块挡片;在所述内滑道上的外槽的前后二端设有使所述外置导杆轴向定位的内滑道挡片;在每个所述滑部上的内槽的二端设有使所述内置导杆沿该滑部长边方向定位的滑部挡片;在所述外滑道上的外槽的二端设有使所述外置导杆沿该外滑道长边方向定位的外滑道挡片。
[0014]在内滑道上的一侧外槽内介于外置导杆与该外槽底部之间设有沿内滑道前后延伸的间隙调节片,在该外槽底部沿其前后方向上间隔开有调节螺孔,该调节螺孔横向贯通内导轨,在该调节螺孔中设有可调节外置导杆与内置导杆之间距离的调节螺钉。
[0015]在外滑道上的一侧外槽内介于外置导杆与该外槽底部之间设有沿外滑道长边方向延伸的间隙调节片,在该外槽底部沿其长边方向上间隔开有调节螺孔,该调节螺孔横向贯通外导轨,在该调节螺孔中设有可调节外置导杆与内置导杆之间距离的调节螺钉。
[0016]在丝杆电机的后端还设有与丝杆轴相连的手轮。
[0017]与现有技术相比,本实用新型的内外导轨采用滚动摩擦结构,该结构在制造过程中采用普通加工工艺即可完成。其本体材料也无需特殊要求,同时调节结构可任意调整滑块一内滑道间隙,使电动夹爪的动力传递效率以及导向精度都得到极大提高。本实用新型简化加工工艺、节省加工成本,还具有噪音小和使用寿命长等优点。
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型的立体示意图。
[0019]图2为图1的局剖示意图。
[0020]图3为图1中A — A向剖视图。
[0021]图4为图1中B— B向剖视图。
[0022]图5为本实用新型的内滑轨总成立体示意图。
[0023]图6为图5中C 一 C向剖视图。
[0024]图7为图5中D — D向剖视图。
[0025]图8为图7中M部放大图。
[0026]图9为本实用新型的外滑轨总成立体示意图。
[0027]图10为图9中E — E向剖视图。
[0028]图11为图10中N部放大图。
[0029]附图标记如下:
[0030]本体1、内滑轨总成2、内导轨21、内滑道22、内滑道挡片23、滑块24、滑块挡片25、丝母26、外滑轨总成3、外导轨31、外滑道32、外滑道挡片33、夹爪34、爪部35、滑部36、滑部挡片37、卡槽38、摇臂4、臂轴41、丝杆电机5、丝杆轴51、手轮6、滚动机构7、内槽71、夕卜槽72、内置导杆73、外置导杆74、通道75、滚珠排76、钢球77、滚珠保持片78、间隙调节片8、调节螺孔81、调节螺钉82。
【具体实施方式】
[0031]本实用新型的电动夹爪34主要由以下几大部分构成(如图2所示):
[0032]1.内滑轨总成2 (后文重点阐述):将电机的动力高效精确的传递到摇臂4组件。
[0033]I1.外滑轨总成3 (后文重点阐述):将摇臂4组件的动作高效精确的传递到活动夹爪34,使夹爪34张开或夹紧,实现夹爪34按设定节奏拾取工件。
[0034]II1.摇臂4组件:将动力方向转换90°,放大力矩。
[0035]IV.本体1:后部安装电机,内部嵌入内滑轨总成2,前部安装外滑轨总成3。
[0036]V.丝杆电机5:提供动力,同时将电机轴旋转运动转换为丝母26的直线运动。
[0037]V1.手轮6:在不通电状态下,实现手动调整夹爪34位置。
[0038]如图1、2、3、4所示,本实用新型的电动夹爪34具体结构如下:
[0039]所述外滑轨总成3置于所述本体I的前端(以图3纸面方向为例,左向为前,右向为后,下同),所述丝杆电机5置于本体I的后端。在本体I中段内置有内滑轨总成2。
[0040]如图5、6、7所示,所述内滑轨总成2由固定在本体I上的内导轨21、滑块24和丝母26构成。
[0041]所述内导轨21为固定部件,其截面形状为“U”型,“U”型的内空部是侧面为平面的内滑道22,内导轨21由本体I前端至后端方向延伸。所述滑块24置于所述内滑道22中可沿该内滑道22前后方向直线往复移动。滑块24的两侧面也为平面,滑块24与内滑道22之间通过滚动机构7连接。所述丝母26固定连接在滑块24的后端。
[0042]所述丝杆电机5通过旋转丝杆轴51驱动套接在该丝杆轴51前端的所述丝母26旋转,而旋转的丝母26将旋转运动转换成丝母26的直线运动并带动所述滑块24沿所述内滑道22作直线前后移动。
[0043]在滑块24的前端设有轴孔,滑块24通过插入该轴孔中的臂轴41与设置于所述外滑轨总成3中的摇臂4组件的后端相连,该摇臂4组件为二个呈“L”型的摇臂4,在每个摇臂4后端设有枢孔,二个摇臂4上的枢孔与所述轴孔同轴并通过所述臂轴41插入后与所述滑块24连接在一起。
[0044]所述内滑轨总成2实现了精确高效的直线动力传递,动力传递至摇臂4组件,将力的方向转换成90度,同时实现力矩放大并且分配到摇臂4组件上,通过摇臂4组件的旋转运动,分别拨动外滑轨总成3内的夹爪34,实现其张开或夹紧动作。
[0045]如图4、9、10所示,所述外滑轨总成3由所述的外导轨31、所述的摇臂4组件和呈“L”型的夹爪34构成。
[0046]外导轨31截面呈“凹”形,所述外滑道32为所述“凹”形的内槽71,外滑道32的两侧面为平面;所述夹爪34为二个,其由爪部35和侧面为平面的滑部36构成,滑部36置于所述外滑道32中可沿外滑道32长边方向来回移动。滑部36、外滑道32之间通过与所述滚动机构7相同的结构连接。
[0047]摇臂4的前端插置于设置在所述滑部36后侧面上的卡槽38中,当内滑轨总成2中的所述滑块24前后直线移动时,摇臂4的前端驱使夹爪34沿所述外滑道32作直线移动。所述外滑道32与所述滑块24移动方向相垂直。
[0048]如图7、8、10、11所示,前述内滑轨总成2与外滑轨总成3中所述的滚动机构7结构相同,仅设置的位置不同。
[0049]本实用新型所述滚动机构7优选为:由二条内槽71、二条外槽72、圆柱形的内置导杆73、外置导杆74和滚珠排76构成。
[0050]I)对于内滑轨总成2而言,所述内槽71是设置于所述滑块24两侧面上向滑块24内凹入的截面呈“凹”形的槽,内槽71由滑块24前端延伸至后端。所述外槽72是设置于所述内滑道22两侧面上向内导轨21凹入的截面呈“凹”形的槽,同内槽71相同外槽72也由内滑道22前端延伸至后端。内槽71和外槽72位置对应且开口相对。
[0051]在每条内槽71的底部的上下位置分别固设有二根内置导杆73(优选内置导杆73与内槽71中所触面相切),在每条外槽72的底部的
上下位置分别固设有二根外置导杆74 (优选外置导杆74与外槽72中所触面相切),由此,在内置导杆73与外置导杆74之间形成一个狭长的空间,简称通道75。
[0052]所述滚珠排76由若干个钢球77 (即为滚珠)和滚珠保持片78构成。滚珠保持片78上间隔设有若干个圆孔,每个圆孔中适配放置一个钢球77 (即每个钢球77都被限定在滚珠保持片78的圆孔内),该滚珠排76夹置于所述的通道75中顺畅滑动。
[0053]在滑块24上的内槽71的前后二端设有使该内槽71中的内置导杆73前后方向(又称轴向)定位和限位的滑块挡片25 ;在内滑道22上的外槽72的前后二端设有使所述外置导杆74前后方向(又称轴向)定位和限位的内滑道挡片23。
[0054]在滚珠保持片78的竖向方向上(以图8中的滚珠保持片78为例,图的上下方向为竖向方向,下同),滚珠保持片78前后两端的上缘可触及滑块挡片25的内侧,其前后两端的下缘可触及内滑道挡片23的内侧。即是说,当滑块24由后向前直线移动时,滑块24后端的滑块挡片25先触及滚珠保持片78后端的上缘并推动该滚珠排76向前运动,直到该滚珠排76中的滚珠保持片78前端的下缘触及内滑道22前端的内滑道挡片23为止。同理,当滑块24由前向后直线移动时,滑块24前端的滑块挡片25先触及滚珠保持片78前端的上缘并推动该滚珠排76向后运动,直到该滚珠排76中的滚珠保持片78后端的下缘触及内滑道22后端的内滑道挡片23为止。这样,即可确保该滚珠排76始终介于内置导杆73与外置导杆74之间运行。
[0055]通常,滚珠保持片78的长度小于前后两个滑块挡片25之间的距离,本实用新型优选滚珠保持片78的长度为滑块24移动行程的一半。
[0056]2)对于外滑轨总成3而言,所述滚珠机构的结构和作用与内滑轨总成2中的滚珠机构基本相同,仅所述内槽71与外槽72设置的位置不同以及部件名称叫法不同。
[0057]如:该总成中,所述内槽71设置于所述滑部36两侧面,所述外槽72设置于所述外滑道32两侧面,在滑部36上的内槽71的两端设置的挡片称为滑部挡片37,在外滑道32上的外槽72的两端设置的挡片称为外滑道挡片33。
[0058]本实用新型的进一步改进是:
[0059]I)对于内滑轨总成2而言,在内滑道22上的一侧外槽72内介于外置导杆74与该外槽72底部之间设有沿内滑道22前后延伸的间隙调节片8,在该外槽72底部沿其前后方向上间隔开有调节螺孔81,该调节螺孔81横向贯通内导轨21,在该调节螺孔81中设有可调节外置导杆74与内置导杆73之间距离的调节螺钉82。
[0060]在滑块24与内导轨21等相关配件组装完成后,滑块24与内导轨21的内滑道22之间是有间隙的,无法精确导向,此时,可通过调节所述的调节螺钉82进行调整,旋拧调节螺钉82,可使所述间隙调节片8向内槽71方向正向或反向移动,从而使得外置导杆74与滚珠排76中的钢球77紧密接触,实现了任意间隙甚至零间隙的调整,调整好后,可加防松胶固化,即完成整个内滑轨总成2的安装调试。
[0061]2)对于外滑轨总成3而言,在外滑道32上的一侧外槽72内介于外置导杆74与该外槽72底部之间设有沿外滑道32长边方向延伸的间隙调节片8,在该外槽72底部沿其长边方向上间隔开有调节螺孔81,该调节螺孔81横向贯通外导轨31,在该调节螺孔81中设有可调节外置导杆74与内置导杆73之间距离的调节螺钉82。
[0062]同样,可按上述调节方法调节该总成中外置导杆74与滚珠排76中的钢球77的紧密接触。
[0063]本实用新型主要特点如下:
[0064]1.为将电机动力精确高效地传递到摇臂4位置,在丝杆电机5丝母26与夹爪34摇臂4之间,嵌入可调间隙的滚动摩擦内滑轨总成2。
[0065]2.为将摇臂4的摆动精确高效地传递给夹爪34,使夹爪34在轨道内顺畅精确地张、夹动作,外滑轨总成3在夹爪34摇臂4与夹爪34之间,加入了可调间隙的滚动机构7。
[0066]3.为调整滑块24与内滑道22之间的间隙,在内滑道22上的一侧外槽72中,插入间隙调节片8,通过调节螺钉82旋紧旋松,实现了滑块24、内滑道22之间的间隙调整,甚至可以调为零间隙,实现高精度动作传递。
[0067]4.为简化生产加工工艺,得到一个高精度的内滑道22和外滑道32的同时,不需要专业加工轨道的工艺,采用由内置导杆73和外置导杆74(四根圆柱导杆为标准镀铬光轴,为标准件,易于采购,成本低廉)构成的通道75和置于该通道75中的滚珠排76的结构。该结构易于加工,无需专业曲面磨削。同时由于钢球77摩擦的滚道只是四个导杆,所以本体I材料要求并不高,也不需要特殊的热处理等工艺。
[0068]5.为让滚珠不脱出,保持滚珠之间必要的间隙,在每排滚珠钢球77之间加入了一片滚珠保持片78,保持片上开有与钢球77相同尺寸的孔,将钢球77固定至相应工位,不致脱出并保持间隙。
[0069]6.采用滑块挡片25、内滑道挡片23的结构,实现内滑轨总成2中的滚珠排76的极限限位,采用滑部挡片37、外滑道挡片33的结构实现外滑轨总成3中的滚珠排76的极限限位。
[0070]7.电动夹爪34外形尺寸非常小,结构紧凑,虽然采用滑动摩擦也可实现,但其效率精度寿命都远低于滚动滑轨,但如果采用传统的滚动滑轨,体积大,根本无法嵌入狭小的电动夹爪34内部。而本实用新型采用上述的结构,如外滑轨总成3中的滑块24即为活动夹爪34,这样有效节省了空间。