一种同步运动手指气缸和气动夹爪及与其匹配使用的鞋楦的制作方法

本发明涉及自动化工装夹具设备，具体涉及一种同步运动手指气缸和气动夹爪及与该气动夹爪匹配使用的鞋楦。

背景技术：

机械手在生产活动中有着举足轻重的作用，能够用于模仿人的手和臂实现某些特定动作，以代替人工进行生产活动。抓取物体并搬运至指定位置后释放物体，是机械手的基本功能。现有的机械手夹爪，通常采用涡轮蜗杆机构或手指气缸，实现夹取动作。采用涡轮蜗杆机构，不仅结构复杂，维护麻烦，且体积大，比较笨重，效率较低；而现有的手指气缸，通常是采用气缸驱动活塞杆，进而驱动辅助的机械传动机构，例如齿轮齿条机构或连杆机构，以使两根手指相向运动或背向运动，实现夹取动作，现有的手指气缸，结合了机械传动机构，增加了手指气缸的结构复杂程度，削弱了运行的可靠性，且增加了夹爪的重量，降低了运行效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种同步运动手指气缸、具有该同步运动手指气缸的气动夹爪，以简化气动夹爪的结构，降低机械手上夹爪的重量，提高运行效率，降低维护成本，进而降低生产成本，本发明还同时提供了一种与该气动夹爪相匹配使用的鞋楦，以提升气动夹爪夹持鞋楦的可靠性，实现气动夹爪的自动化作业，提高生产效率，为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种同步运动手指气缸，包括缸体、第一活塞杆、第二活塞杆、第一手指和第二手指；所述的缸体内部形成第一缸筒和第二缸筒，所述的第一缸筒和第二缸筒在一条直线上或相互平行；所述的第一活塞杆和第二活塞杆两端均设有活塞；所述的第一活塞杆与第一手指固接，并滑设于第一缸筒，将第一缸筒分隔形成第一前腔室和第一后腔室；所述的第二活塞杆与第二手指固接，并滑设于第二缸筒，将第二缸筒分隔形成第二前腔室和第二后腔室；所述的缸体还设有第一通道和第二通道；所述的第一通道连通第一前腔室和第二后腔室，所述的第二通道连通第一后腔室和第二前腔室；所述的第一前腔室连通第一外部气路，第二前腔室连通第二外部气路，以使第一活塞杆和第二活塞杆同步运动，并带动所述的第一手指和第二手指同步相向运动或背向运动。

优选的，所述的缸体还设有相互平行的第一滑槽和第二滑槽；所述的第一手指延伸设置连接部，以穿过第一滑槽与第一活塞杆固接；所述的第二手指延伸设置连接部，以穿过第二滑槽与第二活塞杆固接。

优选的，所述的缸体外表面设有滑轨，所述的第一手指和第二手指均为滑设于所述滑轨的滑块，以使气缸动作时，所述的第一手指和第二手指沿所述的滑轨运动。

一种气动夹爪，包括支承板和至少一个夹爪本体；所述的至少一个夹爪本体固设于支承板；所述的夹爪本体包括如上所述的一种同步运动手指气缸；所述的第一手指延伸设有第一夹持部，所述的第二手指延伸设有第二夹持部；通过第一手指和第二手指同步相向运动或背向运动，以带动第一夹持部和第二夹持部夹持或释放目标物体。

优选的，所述的夹爪本体还包括电磁铁，所述的电磁铁与支承板固接；所述的第一夹持部和第二夹持部相对分布于所述的电磁铁两侧。

优选的，所述的气动夹爪还包括机械臂；所述的机械臂通过法兰与支承板连接，并设有旋转机构、平移机构及升降机构；所述的旋转机构用于转动支承板，以切换夹爪本体；所述的平移机构用于水平移动支承板，以改变夹爪本体水平位置；所述的升降机构用于垂直升降支承板，以改变夹爪本体垂直高度。

优选的，所述的气动夹爪还包括rfid智能识别单元及控制单元；所述的rfid智能识别单元用于识别目标物体的型号信息，并发送至控制单元；所述的控制单元与旋转机构、平移机构和升降机构电连接，以根据rfid智能识别单元发送的目标物体的型号信息，通过控制旋转机构、水平机构和升降机构的运行，将夹爪本体定位到目标物体的位置，以夹持和搬运目标物体。

优选的，所述的rfid智能识别单元包括设置在每个目标物体上的、并携带有目标物体型号信息的应答卡，以及用于读取应答卡、并与控制单元电连接的信号接收器；所述的控制单元根据信号接收器转发的目标物体型号信息，调取与该目标物体型号相匹配的执行程序，以控制机械臂运行，抓取目标物体。

一种鞋楦，用于与如上所述的气动夹爪匹配使用，所述的鞋楦包括鞋楦本体及鞋楦连接铁；所述的鞋楦连接铁通过设置在鞋楦本体上的卡槽与鞋楦本体卡合固接，并相对于鞋楦本体形成供第一夹持部和第二夹持部卡接的凸台结构；所述的气动夹爪通过与鞋楦连接铁形成电磁吸合连接后，通过第一夹持部和第二夹持部与鞋楦连接铁形成台阶面连接，以抓取鞋楦。

优选的，所述的应答卡固定嵌设于鞋楦。

由上述对本发明的描述可知，相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明的同步运动手指气缸，通过第一活塞杆将第一缸筒分隔为第一前腔室和第一后腔室，第二活塞杆将第二缸筒分隔为第二前腔室和第二后腔室，并设置连通第一前腔室和第二后腔室的第一通道，连通第一后腔室和第二前腔室的第二通道，实现第一活塞杆和第二活塞杆同步反向联动，以带动第一手指和第二手指实现张夹动作，无需采用齿轮齿条机构或连杆机构等机械传动，简化了手指气缸的结构；

(2)缸体上开设相互平行的第一滑槽和第二滑槽，分别用于第一手指的连接部和第二手指的连接部穿过以固接第一活塞杆和第二活塞杆，第一滑槽和第二滑槽不但为两手指与两活塞杆固定连接提供了通道，同时还能限制第一手指和第二手指的运动轨迹，确保第一手指和第二手指在运动中相互平行不偏斜；

(3)缸体表面设置用于第一手指和第二手指滑设的滑轨，确保第一手指和第二手指沿滑轨运行，不但为第一手指和第二手指提供运动轨迹支撑，而且进一步确保第一手指和第二手指在同一条直线上运行，消除第一活塞杆对第一手指、第二活塞杆对第二手指作用力不在同一直线上的影响；

(4)当第一缸筒和第二缸筒设置在同一直线上，能够确保第一活塞杆对第一手指的作用力、第二活塞杆对第二手指的作用力处于同一直线上，第一手指和第二手指之间的夹持作用力不产生偏移，确保平稳夹持目标物体；

(5)当第一缸筒和第二缸筒设置为相互平行，能够缩短同步运动手指气缸的整体长度，以适应使用位置受限的地方；

(6)本发明技术方案的气动夹爪，采用了上述的同步运动手指气缸，无需采用机械传动结构，不但简化了气动夹爪的机械结构，确保了运行可靠性，维护方便，而且体积小，重量轻，运行效率高；

(7)本发明的气动夹爪采用支承板连接各夹爪本体，使得同一个气动夹爪上有多个夹爪本体能够同时夹持目标物体并搬运，减少了机械臂在搬运成品与半成品之间的往返移动次数，提高了机械臂的运行效率；

(8)第一手指延伸设置第一夹持部，第二手指延伸设置第二夹持部，第一夹持部和第二夹持部的形状可以根据目标物体的形态进行吻合设置，确保稳固夹持目标物体；

(9)本发明的气动夹爪中，每个夹爪本体还设有电磁铁，用于吸合目标物体后再对其进行夹持，夹持定位准确，且双重保障气动夹爪与目标物体之间的稳固连接，增加了气动夹爪搬运目标物体的稳定性与可靠性，使气动夹爪能够夹取重量大的目标物体；与电磁铁相吸合的连接铁，即可以是目标物体本身或其一部分，也可以是固设在目标物体上的磁性连接铁；

(10)本发明的技术方案中，优先选用断电状态有磁性、通电状态无磁性的电磁铁，通过减少电磁铁的通电工作时间，电磁铁不容易发热，同时节约能耗；

(11)采用rfid智能识别单元自动识别目标物体的型号，以确定目标物体的夹持位置及夹持高度，便于控制单元根据目标物体的型号，自动调取与该型号匹配的气动夹爪执行程序，以控制机械臂的平移机构、升降机构及旋转机构根据执行程序中的参数运行，以使机械臂带动夹爪本体运动到准确的夹持位置，实现自动夹持定位，便于实现气动夹爪自动化作业；

(12)本发明提供的鞋楦的技术方案，通过在鞋楦本体上固设鞋楦连接铁，且鞋楦连接铁相对于鞋楦本体形成凸台结构，以使夹持鞋楦的气动夹爪的第一夹持部和第二夹持部，在夹持鞋楦连接铁的同时，又与鞋楦连接铁形成台阶面连接，由此，当气动夹爪抓取鞋楦时，形成了电磁吸合、气动机械夹持以及台阶面卡接三重连接，确保了鞋楦与夹爪的稳固配合和可靠连接，提升了夹爪的承载压力。

(13)rfid的应答卡固定嵌设于鞋楦内，即保证了每个鞋楦与应答卡的一一对应，防止串位导致应答卡数据与鞋楦型号不一致，又便于跟踪和记录套设在鞋楦上的鞋子的工序数据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一的同步运动手指气缸立体结构示意图。

图2为图1的同步运动手指气缸整体剖视图。

图3为图2的同步运动手指气缸a-a截面剖视图。

图4为本发明实施例二的气动夹爪立体结构示意图。

图5为图4的气动夹爪及鞋楦爆炸结构示意图。

图6为本发明实施例二的鞋楦中rfid应答卡与信号接收器连接示意图。

其中，10为同步运动手指气缸，11为缸体，111为第一缸筒，112为第二缸筒，12为第一活塞杆，13为第二活塞杆，14为第一手指，141为第一夹持部，15为第二手指，151为第二夹持部，16为第一滑槽，17为滑轨；21为第一前腔室，22为第一后腔室，23为第二前腔室，24为第二后腔室，25为第一通道，26为第二通道，27为第一气嘴，28为第二气嘴；31为支承板，32为法兰，33为电磁铁，34为电磁铁连接架，35为应答卡，36为信号接收器；40为鞋楦，41为鞋楦本体，42为鞋楦连接铁。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的优选实施例，且不应被看作对其他实施例的排除。基于本发明实施例，本领域的普通技术人员在不作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语“第一”、“第二”或“第三”等，都是为了区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。

本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，对于方位词，如使用术语“中心”、“横向”、“纵向”、“水平”、“垂直”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位或位置关系乃基于附图所示的方位和位置关系，且仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或以特定的方位构造和操作，所以也不能理解为限制本发明的具体保护范围。

本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语“固接”或“固定连接”，应作广义理解，即两者之间没有位移关系和相对转动关系的任何连接方式，也就是说包括不可拆卸地固定连接、可拆卸地固定连接、连为一体以及通过其他装置或元件固定连接。

本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，如使用术语“包括”、“具有”以及它们的变形，意图在于“包含但不限于”。

实施例一。

本实施例为同步运动手指气缸10的实施例。请同时参见图1至图3，本实施例的同步运动手指气缸10包括缸体11、第一活塞杆12、第二活塞杆13、第一手指14和第二手指15。

缸体11内部形成有相互平行的第一缸筒111和第二缸筒112。第一活塞杆12两端设有活塞，并通过其两端的活塞滑设于第一缸筒111，以第一活塞杆12为分隔界限，第一活塞杆12两端的活塞分别与缸体11内壁围成第一前腔室21和第一后腔室22。第二活塞杆13与第一活塞杆12具有相同的结构，其两端也设有活塞，并通过两端的活塞滑设于第二缸筒112，以第二活塞杆13为分隔界限，第二活塞杆13两端的活塞分别与缸体11内壁围成第二前腔室23和第二后腔室24。缸体11内部还设有第一通道25和第二通道26，其中，第一通道25连通第一前腔室21和第二后腔室24，第二通道26连通第一后腔室22和第二前腔室23。缸体11的一侧面还设有用于连通外部气路的第一气嘴27和第二气嘴28，其中，第一气嘴27连通第一前腔室21，并通过第一通道25连通第二后腔室24，第二气嘴28连通第二前腔室23，并通过第二通道26连通第一后腔室22。第一气嘴27和第二气嘴28分别连通不同的外部气路，以使其中一个气嘴进气时，另一个气嘴出气。

本实施例中，缸体11在与第一手指14和第二手指15的连接面上还开设有结构相同，且相互平行的第一滑槽16和第二滑槽(图未示)。其中，第一滑槽16连通外界与第一缸筒111，以使第一手指14延伸设置的连接部能够穿过第一滑槽16，实现第一手指14与第一活塞杆12固接；第二滑槽连通外界与第二缸筒112，以使第二手指15延伸设置的连接部能够穿过第二滑槽，实现第二手指15与第二活塞杆13固接。同时，滑槽的开设长度，保证其对应的活塞杆在缸筒内滑动时，活塞杆两端的活塞始终在滑槽以外，以保证气缸动作时不会漏气，确保气缸作用。

缸体11外表面设有滑轨17，第一手指14和第二手指15为滑设于该滑轨17的滑块，以确保气缸动作时，第一手指14和第二手指15同步沿该滑轨17运动。

本实施例的同步运动手指气缸10工作时，当外部动力气源的压缩空气从第一气嘴27进入第一前腔室21，在第一通道25的连通作用下，压缩空气同时进入第二后腔室24，因此，第一前腔室21和第二后腔室24具有相同的气压作为动力，第一活塞杆12沿第一缸筒111向右滑动的同时，第二活塞杆13沿第二缸筒112向左滑动，第一后腔室22和与其连通的第二前腔室23内的空气被压缩，从第二气嘴28进入外部气路，进而实现与第一活塞杆12固接的第一手指14和与第二活塞杆13固接的第二手指15同步相向运动，以夹紧目标物体；反之，当外部动力气源的压缩空气从第二气嘴28进入第二前腔室23，在第二通道26的连通作用下，压缩空气同时进入第一后腔室22，此时，第二活塞杆13沿第二缸筒112向右滑动的同时，第一活塞杆12沿第一缸筒111向左滑动，第二后腔室24和与其连通的第一前腔室21内的空气被压缩，从第一气嘴27进入外部气路，进而实现第一手指14和第二手指15同步背向运动，以张开手指释放目标物体或者为夹紧做准备。

在其他实施例中，缸体11内的第一缸筒111和第二缸筒112也可以设置在同一条直线上，确保第一手指和第二手指之间的夹持作用力在同一条直线上而不产生偏移，以平稳夹持目标物体。

实施例二。

本实施例为一种应用于制鞋生产线上抓取鞋楦进入压合工位的气动夹爪、及与该气动夹爪相匹配的鞋楦40的实施例。本实施例的气动夹爪包括机械臂(图未示)、支承板31、两个夹爪本体、rfid智能识别单元及控制单元。

参见图4和图5，两个夹爪本体对称固设于支承板31两端；支承板31通过法兰32与机械臂连接。两个夹爪本体均包括实施例一的同步运动手指气缸10和电磁铁33。每个夹爪本体的同步运动手指气缸10的第一手指14延伸设有第一夹持部141，第二手指15延伸设有第二夹持部151。第一夹持部141和第二夹持部151末端还延伸设置台阶状的指头。本实施例中的电磁铁33采用不得电有磁性的电磁铁，即电磁铁33不通电状态有磁性，通电状态无磁性，使电磁铁33不容易发热，降低能耗，提高可靠性。该电磁铁33通过电磁铁连接架34与支承板31固接。第一夹持部141和第二夹持部151相对分布于电磁铁33两侧。

本实施例的机械臂设有旋转机构、平移机构及升降机构。旋转机构用于转动支承板31，以切换夹爪本体，平移机构用于水平移动支承板31，以改变夹爪本体水平位置；升降机构用于垂直升降支承板31，以改变夹爪本体垂直高度。机械臂的旋转机构、平移机构及升级机构均通过电连接，受控于控制单元。

在实际制鞋生产活动中，鞋子的种类不同，大小有差异，因此需用不同型号的鞋楦40与之对应。而不同型号的鞋楦40，存在高低差异。因而，气动夹爪在执行夹取搬运鞋楦40的过程中，机械臂的升降机构、平移机构需用执行不同的程序，才能将夹爪本体准确定位到鞋楦40上进行夹持。因此，本实施例中，控制单元内存储有若干执行程序，每种型号的鞋楦40均对应匹配一个执行程序，通过执行程序，控制机械臂升降机构、平移机构及旋转机构的运行，以实现夹爪定位到鞋楦40、夹持鞋楦40并进行搬运作业。

参见图5和图6所示，本实施例的鞋楦40，包括鞋楦本体41和鞋楦连接铁42。鞋楦本体41上设有安装卡槽，鞋楦连接铁42通过该卡槽与鞋楦本体41卡合固接。鞋楦连接铁42与鞋楦本体41卡合固接后，鞋楦连接铁42相对于鞋楦本体41形成供第一夹持部141和第二夹持部151的指头相配合卡接的凸台结构。

本实施例的rfid智能识别单元包括应答卡35和信号接收器36。其中，应答卡35固定嵌设在鞋楦40内部，每个应答卡35记录有相应鞋楦40的型号信息；信号接收器36安装在生产线的输送带周边，以接收并阅读应答卡35记录的鞋楦40的型号信息，并将该信息发送至控制单元。控制单元根据信号接收器36转发的鞋楦40型号信息，调取与该鞋楦40相匹配的执行程序，并控制机械臂运行。

当制鞋生产线上的输送机构，将携带合底后鞋子的鞋楦40输送到指定位置时，rfid智能识别单元的信号接收器36接收到嵌设于鞋楦40内部的应答卡35记录的该鞋楦40的型号信息，并将该型号信息转发至控制单元；控制单元根据该鞋楦40的型号信息，调取对应的执行程序，并根据该执行程序控制气动夹爪开始运行。首先，确定支承板31上的一个夹爪本体作为半成品夹爪，另一个夹爪本体作为成品夹爪；随后，机械臂的平移机构运行，带动支承板31平行移动，使半成品夹爪置于待夹持鞋楦40上方，接着，升降机构运行，根据执行程序下降至相应位置，确保了半成品夹爪的第一夹持部141和第二夹持部151位于鞋楦连接铁42两侧下方；电磁铁33吸合鞋楦连接铁42后，控制单元控制同步运动手指气缸10动作，第一夹持部141和第二夹持部151相向运动以夹持鞋楦连接铁42，并使夹持部的指头与凸台结构配合，形成台阶面连接；然后，升降机构与平移机构联合将鞋楦40输送至压合机相应的压合工位后，控制单元控制同步运动手指气缸10动作，使第一夹持部141和第二夹持部151背向运动，同时电磁铁33通电，失去磁性，以释放鞋楦连接铁42，进而将鞋楦40释放到压合工位；机械臂提升后电磁铁33断电，恢复磁性，并进入下一次搬运。

当半成品经过压合工序压合后，控制单元控制机械臂运行，从压合工位中电磁吸合并夹持鞋楦连接铁42，进而将压合后的成品搬运至指定位置，使鞋子进入下一工序。本实施例的气动夹爪，在支承板31上设置两个夹爪本体，同时设置用于旋转支承板31的旋转机构，当机械臂带动半成品夹爪搬运半成品放置到压合工位后，控制单元的控制旋转机构旋转，使成品夹爪定位到已经压合的鞋子的鞋楦40上并对成品进行搬运，使得机械臂在一个平移动作中，同时完成半成品和成品的搬运，缩短了平移机构的往返行程次数，提高生产效率。

上述说明书和实施例的描述，用于解释本发明保护范围，但并不构成对本发明保护范围的限定。通过本发明或上述实施例的启示，本领域普通技术人员结合公知常识、本领域的普通技术知识和/或现有技术，通过合乎逻辑的分析、推理或有限的试验可以得到的对本发明实施例或其中一部分技术特征的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本发明的保护范围之内。