一种抓取不同直径工件的柔性化机械爪的制作方法

本实用新型属于新型机械爪领域，更具体地，涉及一种抓取不同直径工件的柔性化机械爪。

背景技术：

圆柱形工件随处可见，如罐体、管材、壳体等，广泛应用于工业生产中，该类型工件的普遍特点为不同批次的产品其尺寸规格不同，即直径或长度不一样；为提高生产效率减少劳动强度，圆柱形工件的搬运工作可通过模仿人类手指运动的专用机械爪来实现。

现有机械爪通常只有一个动力输入，并通过齿轮传动或连杆机构等实现单一的夹紧动作，如专利cn109318248a中提供的柔性机械爪，其拥有较强的承载力，但有功能单一、位姿适应范围较小的缺点；若以现有机械爪搬运圆柱形工件，需根据工件直径大小的不同而频繁地更换不同尺寸大小的机械爪，这将带来复杂的拆卸、定位及装配工作，增加了设备额外费用，提高了装配人员的劳动强度，降低了生产效率。

现有搬运设备难以满足同时搬运尺寸规格相差较大的不同批次产品，因此，设计一款新型的、多自由度的柔性化机械爪，以适应抓取不同直径的工件，是工业应用中亟须解决的问题，在提高设备柔性化、自动化水平以及提高生产效率上具有重要意义。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种抓取不同直径工件的柔性化机械爪，其目的在于，通过调整顶紧机构、后爪机构和前爪机构的位姿适应不同直径的工件抓取，解决了抓取不同批次圆柱形工件需频繁更换专用机械爪的问题，提高了设备的自动化、柔性化水平，提高了生产效率。

为实现上述目的，本实用新型提出了一种抓取不同直径工件的柔性化机械爪，包括顶紧机构、一对后爪机构和一对前爪机构，其中：

所述顶紧机构包括底座、推动器三和顶块，所述推动器三安装在所述底座内部，所述顶块与所述推动器三相连；

所述一对后爪机构和一对前爪机构均对称安装在所述顶紧机构两侧；所述后爪机构包括铰接连接的推动器二和后爪，且所述推动器二和后爪均铰接在所述底座上；所述前爪机构包括依次铰接连接的推动器一、连杆组件和前爪，所述推动器一和连杆组件均铰接在所述底座上，所述前爪铰接在所述后爪上。

作为进一步优选的，所述连杆组件包括依次铰接连接的连杆三、连杆四和连杆二，其中，所述连杆三铰接在所述推动器一和底座上；所述连杆二一端铰接在所述前爪上，另一端与所述连杆四相连处铰接有连杆一，该连杆一同时铰接在所述后爪上。

作为进一步优选的，所述推动器三、推动器二和推动器一为液压缸或气压缸。

作为进一步优选的，所述顶块上开设有凹槽。

作为进一步优选的，该机械爪通过所述顶紧机构和一对前爪机构配合完成直径为300mm～500mm的工件的抓取。

作为进一步优选的，该机械爪通过所述一对后爪机构和一对前爪机构配合完成直径为500mm～900mm的工件的抓取。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1.本实用新型的柔性化机械爪可以通过调整前爪、后爪及顶块的相对位置，适应直径差异较大的不同工件的抓取和搬运，克服了现有机械爪需根据工件直径大小而频繁地更换的缺点，提高了生产效率以及设备的自动化、柔性化水平。

2.相对于现有机械爪单动力输入导致的夹紧路径的单一性，本实用新型的柔性化机械爪采用了多动力输入的形式，前爪机构、后爪机构及顶紧机构既为单独动力模块又能相互协调动作，使得机械爪夹紧动作多样、位姿丰富，在待抓取工件直径变化时，调整作用机构即可完成，可适应多种工况。

3.本实用新型柔性化机械爪的顶块上开设有凹槽，使得抓取夹紧工件时更加紧密和稳固。

附图说明

图1为本实用新型实施例柔性化机械爪结构示意图；

图2为本实用新型实施例柔性化机械爪夹取大直径工件状态示意图；

图3为本实用新型实施例柔性化机械爪夹取小直径工件状态示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：21-前爪，22-连杆一，23-连杆二，24-推动器一，25-连杆三，26-连杆四，31-推动器二，32-后爪，41-推动器三，42-底座，43-顶块。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本实用新型实施例提供的一种抓取不同直径工件的柔性化机械爪，如图1所示，包括顶紧机构、一对后爪机构和一对前爪机构，其中：

所述顶紧机构包括底座42、推动器三41和顶块43，所述推动器三41安装在所述底座42内部，所述顶块43与所述推动器三41相连，其可在推动器三41的带动下伸出或收入底座42；

所述一对后爪机构和一对前爪机构均对称安装在所述顶紧机构两侧，即顶紧机构两侧均安装有后爪机构和前爪机构，且两侧结构对称，以下以一侧结构进行说明：所述后爪机构包括铰接连接的推动器二31和后爪32，且所述推动器二31和后爪32均铰接在所述底座42上；所述前爪机构包括依次铰接连接的推动器一24、连杆组件和前爪21，所述推动器一24和连杆组件均铰接在所述底座42上，所述前爪21铰接在所述后爪32上；

具体的，所述连杆组件包括依次铰接连接的连杆三25、连杆四26和连杆二23，其中，所述连杆三25为三角连杆，三个角分别铰接在连杆四26、推动器一24和底座42上；所述连杆二23一端铰接在所述前爪21上，另一端与所述连杆四26相连处铰接有连杆一22，该连杆一22同时铰接在所述后爪32上。

进一步的，所述推动器三41、推动器二31和推动器一24为液压缸或气压缸；所述顶块43上开设有凹槽。

采用该机械爪对不同直径的工件进行抓取，根据工件直径范围的不同，其抓取方式也有所不同：

当抓取大直径500mm～900mm工件时，如图2所示，通过一对后爪机构和一对前爪机构配合完成抓取；具体的，首先控制推动器三41收缩到初始位置，从而带动顶块43收回藏于底座42内；然后控制推动器二31的伸出长度，从而直接调整后爪32的位置，使后爪32靠紧工件；在此基础上，协同控制推动器一24的伸出长度，推动器一24的运动依次通过连杆三25、连杆四26和连杆二23传递到前爪21，同时通过连杆一22和后爪32对前爪21的位置限制，使前爪21从前端将工件夹住，最终在一对前爪21和一对后爪32的配合下实现工件可靠抓取；

当抓取小直径300mm～500mm工件时，如图3所示，通过顶紧机构和一对前爪机构配合完成抓取；具体的，首先控制推动器二31的伸出长度，使后爪32张开远离工件且不影响后续操作；然后控制推动器三41的伸出长度，从而调整顶块43的位置，使顶块43顶住工件；在此基础上，协同控制推动器一24的伸出长度，推动器一24的运动依次通过连杆三25、连杆四26和连杆二23传递到前爪21，同时通过连杆一22和后爪32对前爪21的位置限制，调整前爪21与顶块43的相对位置，使前爪21从前端将工件夹住，最终在顶块43和一对前爪21的配合下实现工件可靠抓取。

具体的，顶块43的夹紧力由推动器三41直接传递；后爪32的抓取力由推动器二31直接传递；前爪21的抓取力一方面由推动器一24依次通过连杆三25、连杆四26和连杆二23传递，一方面由后爪32传递，同时在此过程中通过连杆一22限制连杆二23和后爪32的相对位置。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。