机械手

摘要

一种机械手，其包括一手掌体、一支臂及多个夹持装置，该手掌体包括至少二连接面，该多个夹持装置通过该至少二连接面连接于该手掌体，该夹持装置用于抓取或卸下物料，该手掌体固定连接于该支臂，该支臂用于带动该手掌体转动，以实现该机械手的多面抓料及卸料。手掌体包括一开设于该手掌体上表面的通孔。手掌体的连接面上开设有至少一对装配孔。支臂为杆状，其上开设有至少一锥槽。支臂穿设于该手掌体的通孔，机械手包括至少一螺丝用以旋入该装配孔及锥槽，将该支臂连接于手掌体。该手掌体的连接面上开设有与夹持装置连接的多个螺纹孔。手掌体的上表面上还开设有至少两气孔，至少两气孔对应穿过沿垂直于该手掌体的上表面方向排列的所述螺纹孔。

权利要求

1.一种机械手，其包括一手掌体、一支臂及多个夹持装置，其特征在于：该手掌体包括至少二连接面，该多个夹持装置通过该至少二连接面连接于该手掌体，该夹持装置用于抓取或卸下物料，该手掌体固定连接于该支臂，该支臂用于带动该手掌体转动，以实现该机械手的多面抓取或卸下该物料，该手掌体为一矩形立方柱，其包括一开设于该手掌体上表面的通孔，该手掌体的连接面上开设有至少一对装配孔；该支臂为杆状，其上开设有至少一锥槽；该支臂穿设于该手掌体的通孔，该机械手进一步包括至少一螺丝用以旋入该装配孔及该锥槽，从而将该支臂连接于该手掌体，该手掌体的连接面上开设有与夹持装置连接的多个螺纹孔，该手掌体的上表面沿与该连接面的螺纹孔垂直的方向上还开设有至少两气孔，该至少两气孔对应穿过沿垂直于该手掌体的上表面方向排列的所述螺纹孔，通过向该至少两气孔充气或抽气来控制夹持装置的抓料及卸料。

2.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于：该夹持装置包括卡持件、顶针及卡合件，该卡持件包括容纳孔，该卡合件容纳于该容纳孔中，该顶针可抵压或脱离该卡合件，从而使该卡合件伸出该卡持件或缩入该卡持件内，进而对应夹持或松开该物料。

3.根据权利要求2所述的机械手，其特征在于：该夹持装置还包括气缸轴，该气缸轴包括轴段，该顶针包括插孔，该气缸轴通过气动方式带动该顶针脱离或抵压该卡合件，该轴段与该插孔配合固定。

4.根据权利要求2所述的机械手，其特征在于：该夹持装置的卡持件一端开设有螺纹，该夹持装置通过该卡持件的旋入该连接面的螺纹孔，以连接于该手掌体。

5.根据权利要求2所述的机械手，其特征在于：该夹持装置还包括弹性件及制动体，该制动体与该卡持件相对固定，该弹性件位于该制动体及该顶针之间并推动该顶针抵压该卡合件。

6.根据权利要求2所述的机械手，其特征在于：该夹持装置还包括紧固件，该紧固件与该顶针固定，且该紧固件一端伸出该卡合件外，以带动该顶针脱离该卡持件从而脱离该物料。

7.根据权利要求2所述的机械手，其特征在于：该顶针包括抵持部，该顶针通过该抵持部与该卡合件接触。

说明书

机械手

技术领域

[0001] 本发明涉及一种机械手，特别涉及一种用于抓取物料的机械手。

背景技术

[0002] 机器人是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备，机械手是机器人的一个重要分支。机械手在抓取物料时，通常是模拟人手的抓取动作，通过机械手手指配合机械手手掌从外部夹持住物料的外表面，从而实现对物料的抓料及卸料。然而，该机械手一般采用连杆机构来实现物料的抓取，该种连杆机构往往结构比较复杂，且体积较大，使用时不灵活。另外，该机械手往往只能单面抓料及卸料且服务于一台机床。在一次物料加工完成后该机械手需要将已加工物料抓走，并重新抓取待加工物料将其装于工作台上。这样增加了机床的待机时间，从而导致生产效率较低。

发明内容

[0003] 鉴于以上内容，提供一种结构简单、可多面抓料及卸料的机械手实为必要。

[0004] 一种机械手，其包括一手掌体、一支臂及多个夹持装置，该手掌体包括至少二连接面，该多个夹持装置通过该至少二连接面连接于该手掌体，该夹持装置用于抓取或卸下物料，该手掌体固定连接于该支臂，该支臂用于带动该手掌体转动，以实现该机械手的多面抓取或卸下该物料。手掌体为一矩形立方柱，其包括一开设于该手掌体上表面的通孔。该手掌体的连接面上开设有至少一对装配孔。支臂为杆状，其上开设有至少一锥槽。支臂穿设于该手掌体的通孔，机械手进一步包括至少一螺丝用以旋入该装配孔及该锥槽，从而将该支臂连接于该手掌体。该手掌体的连接面上开设有与夹持装置连接的多个螺纹孔。手掌体的上表面沿与该连接面的螺纹孔垂直的方向上还开设有至少两气孔，至少两气孔对应穿过沿垂直于该手掌体的上表面方向排列的所述螺纹孔，通过向该至少两气孔充气或抽气来控制夹持装置的抓料及卸料。

[0005] 本发明的机械手采用多面取料的手掌体，可以一次抓取多个未加工的物料，当某台CNC机床空载后，该机械手空置的夹持装置立刻将已加工的物料抓取走，换上新的物料。这样该机械手可同时为多台CNC机床实现更换物料，减少了待机时间，提高了CNC机床的稼动率。且该夹持装置无需采用连杆机构，结构简单、轻巧。

附图说明

[0006] 图1是本发明机械手的较佳实施例的立体分解图；

[0007] 图2是图1所示机械手的手掌体沿II-II的剖视图；

[0008] 图3是图1所示机械手的夹持装置的分解立体图；

[0009] 图4是图1所示机械手的夹持装置的剖视图；

[0010] 图5是图1所示机械手的组装立体图；

[0011] 图6是图1所示机械手的工作步骤一示意图；

[0012] 图7是图1所示机械手的工作步骤二示意图；

[0013] 图8是图1所示机械手的工作步骤三示意图；

[0014] 图9是图1所示机械手的工作步骤四示意图；

[0015] 图10是图1所示机械手的工作步骤五示意图；

具体实施方式

[0016] 下面将结合附图及较佳实施例对本发明的机械手做进一步详细说明。

[0017] 请参阅图1，本实施例的机械手100为应用于CNC铣床的气动式机械手。该机械手100包括一手掌体10、一支臂20及多个夹持装置30。夹持装置30用于夹持物料60，实现机械手100的抓取或卸下物料60。

[0018] 请一并参阅图2，手掌体10为矩形立方柱，其上表面设有一通孔106及对称分布于该上表面四角的通孔105，通孔106用于连接支臂20，通孔105可减轻手掌体10的重量。手掌体10的侧面为四个分别对称分布的连接面1011、1012、1013、1014。本实施例中每两个相邻的连接面之间由一段弧形曲面连接。手掌体10的连接面1011、1012、1013、1014分别开设有多个螺纹孔1016，用于连接相应的夹持装置30。该手掌体10的连接面1011、1012、
1013、1014的中心还分别开设有一装配孔1017，其中连接面1011的装配孔1017与连接面
1013的装配孔1017相对应。

[0019] 手掌体10的上表面沿与连接面1011的螺纹孔1016垂直的方向上还开设有两对气孔107、108，该气孔107、108对应穿过沿垂直于该手掌体10的上表面方向排列的二螺纹孔1016。另外，手掌体10的上表面也分别对应开设有多对气孔107、108，其与连接面1012、1013、1014相通，通过向气孔107、108充气或抽气以控制夹持装置30的抓料及卸料。

[0020] 支臂20包括为杆状，其包括一扁平部202，该扁平部202上依次设有多个锥槽201。通过螺丝(图未示)旋入手掌体10的装配孔1017进而卡入支臂20的锥槽201，从而将支臂20固定于手掌体10上，且支臂20可带动该手掌体10转动，以实现多面抓取或卸下物料60。

[0021] 请参阅图3，该夹持装置30包括卡持件301、顶针302、紧固件303、弹簧304、制动体305、气缸轴306、气缸塞307及滚珠309，手掌体10的气孔107、108与夹持装置30的气缸轴306、气缸塞307组成一个气缸结构。

[0022] 卡持件301大致呈圆筒状，其包括凸设于其下方的一段夹持部3012及由夹持部3012底端延伸出的一个倾斜部3014。该卡持件301的远离倾斜部3014的另一端3015上开设有螺纹，以与手掌体10的连接面1011、1012、1013、1014的螺纹孔1016配合，以将卡持件
301连接于手掌体10。夹持部3012为一个中空圆柱体，其用于与物料60的卡孔3016间隙配合。卡持件301上还开设有一个贯穿其顶部及底部的通孔3017，通孔3017呈阶梯状，其中贯穿倾斜部3014部分的直径比其它部分小，用于供紧固件303插入其中。通孔3017自底部向顶部还用于依次容纳顶针302、弹簧304及制动体305。卡持件301夹持部3012的圆周侧面的同一高度上均匀分布有三个容纳孔3013，容纳孔3013与通孔3017相通，其用于容纳滚珠309，且容纳孔3013于卡持件301外侧的开口小于滚珠309的直径从而防止滚珠
309从卡持件301外侧开口处滑出容纳孔3013外。

[0023] 顶针302包括主体部及由主体部底端延伸出的抵持部3024，该抵持部3024为锥状。该主体部与卡持件301的通孔3017间隙配合以使顶针302可于通孔3017内沿通孔3017的轴向运动，抵持部3024用于当顶针302与滚珠309相互抵压时，顶针302将滚珠309朝卡持件301外侧推顶，或滚珠309将顶针302向上推顶，即将顶针302沿卡持件301轴向运动与滚珠309沿卡持件301的径向方向运动进行相互转化。顶针302上还开设有一个贯通其顶部及底部的插孔3022，插孔3022内壁开设有螺纹。

[0024] 紧固件303为一个螺钉，该螺钉上设有螺帽3032，紧固件303用于与顶针302螺合固定。

[0025] 弹簧304为一个压缩弹簧，制动体305为一个圆筒体，其容纳于与卡持件301的通孔3017内且与卡持件301紧配合而固定于通孔3017的上部，制动体305上还开设有一个贯穿孔3052。

[0026] 气缸轴306包括活塞3062及活塞杆3064，气缸轴306一端伸入至卡持件301内，该活塞杆3064下方形成有一个短小的轴段3065，该轴段3065用于与顶针302的插孔3022螺合固定从而使气缸轴306与顶针302相对固定。

[0027] 请参阅图4，组装时，首先将三个滚珠309经由卡持件301内的通孔3017分别放置于卡持件301的三个容纳孔3013内。接着将顶针302放入通孔3017内，使其抵持部3024接触并抵压三个滚珠309从而使滚珠309沿卡持件301的径向伸出并露出卡持件301外。然后依次放入弹簧304及制动体305，使弹簧304抵持于顶针302及制动体305之间，同时将制动体305通过与卡持件301内通孔3017的紧配合固定于通孔3017的内侧上方，其次将带有气缸塞307的气缸轴306依次穿过制动体305的贯穿孔3052及弹簧304后将轴段3065螺旋入插孔3022上方从而与顶针302固定连接。紧接着将紧固件303螺旋入插孔3022的下方从而将紧固件303与顶针302固定连接，且使紧固件303一端露出卡持件301外。

[0028] 请同时参阅图2及图3，将夹持装置30旋入手掌体10的连接面1011、1012、1013、1014的螺纹孔1016，使夹持装置30的气缸轴306另一端伸入手掌体10的气孔107及108中，并使活塞3062位于气孔107、108之间，此时活塞3062与气孔107及108配合形成两个密闭的空间。最后将支臂20插入该手掌体10的通孔106，并使支臂20的一锥槽201对准手掌体10的连接面1011及1013的装配孔1017，用螺丝分别旋入连接面1011及1013的装配孔1017及支臂20的锥槽201，从而将支臂20连接于手掌体30。组装完成后，该支臂20可带动手掌体30转动，从而使该机械手100可为CNC机床换料。

[0029] 当需要抓料时，首先将夹持装置30的卡持件301的夹持部3012对准物料60的一个卡孔(图未示)，此时，滚珠309部分伸出卡持件301外，接着往通气孔108充气或从通气孔107往外抽气，使气缸塞307的活塞3062的下部分比上部分气压大，则该气压差将使活塞3062朝着气孔108方向运动，同时带动活塞杆3064一起运动，活塞杆3064于是带动顶针302及紧固件90运动并推顶弹簧304而使弹簧304压缩，此时，滚珠309脱离了顶针302的推抵，然后将卡持件301推入卡孔112中，此过程中滚珠309由于受到卡孔孔壁的挤压缩回卡持件301内。当卡持件301运动至使滚珠309与卡孔的卡槽(图未示)接触的位置时，停止往通气孔108充气，而往通气孔108充气或从通气孔107往外抽气，使活塞体307的活塞3062上部分比下部分气压大，则该气压差使气缸塞307的活塞3062朝着气孔107方向运动，同时带动活塞杆3064一起运动，使顶针302推动滚珠309伸出卡持件301外并伸入卡槽内卡住物料110。

[0030] 当需要卸料时，再次往通气孔107充气或从通气孔108往外抽气，而停止往通气孔107充气，使活塞体307的活塞3062下部分比上部分气压大，则该气压差使活塞杆3064及顶针302朝着气孔108方向运动，使滚珠309脱离顶针302的推抵并缩入卡持件301内而退出卡槽，从而使物料60脱离卡持件301。

[0031] 以下结合图6至图10对机械手100为一台CNC机床换料的工作过程进行详细说明。取料前，机械手100的连接面1011、1012、1013、1014的夹持装置30均为空置(见图6)；然后顺时针转动机械手100的支臂20，使机械手100抓好三片相同型号的未加工物料
60，预留连接面1011空置(见图7)；再用手掌体10的连接面1011的夹持装置30将工作台(图未示)上已加工物料60′抓走(见图8)；接着顺时针转动支臂20，使机械手100的手掌体10转动90度，即手掌体10的连接面1012朝向工作台，再将连接面1012的未加工物料60卸装于工作台(见图9)；待未加工物料60被加工完毕后，用连接面1012的夹持装置30将已加工物料60′抓走(见图10)。最后再顺时针转动支臂20，使手掌体10的连接面1013、1014依次朝向工作台，重复以上过程直至连接面1014的夹持装置30上的未加工物料60被加工完毕并抓走。

[0032] 相对于现有技术，本发明的机械手100采用多面取料的手掌体10，可以一次抓取多个未加工物料60，当某台CNC机床空载后，该机械手100的空置的夹持装置30立刻将已加工物料60′抓取走，换上新的未加工物料60。这样该机械手100可同时为多台CNC机床实现更换未加工物料60，减少了待机时间，提高了CNC机床的稼动率。同时，该机械手100采用内张卡扣式夹持装置30进行取料，实现自动抓料及卸料，这样可减少机械手100整体占用的空间范围，且该夹持装置30无需采用连杆机构，结构简单、轻巧。

[0033] 可以理解，该手掌体10还可设计成具有六个、八个等多个连接面1011的结构。

[0034] 该手掌体10还可通过卡合等方式连接于夹持装置30。

[0035] 夹持装置30的紧固件303可省略，弹簧304可为其它弹性件，如弹片等，滚珠309也可为其它可缩入或伸出卡持件301的卡合件，如包括一倾斜底面的柱状卡合件。

[0036] 夹持装置30还可为机械式等抓取方式，即通过一定的轴向拉力带动顶针302脱离或抵压该卡持件301，以实现该夹持装置30的抓料及卸料，此时手掌体10无需开设气孔107、108。

[0037] 可根据该物料60的型号不同而采用相对应的夹持装置30，该机械手100还可以同时为多台CNC机床进行即时换料。

[0038] 另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。