鹰爪式机械手发明专利

专利名称：鹰爪式机械手

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202010630606.9

专利申请（专利权）人：中信机电科研设计院(山西)有限公司
权利人地址：山西省临汾市侯马市市府路32号

专利发明（设计）人：晁刚,鲁吉林,李晓明,张传清,曾望,蔡伟峰,王晓兵,贾国栋,徐晋波,许庆荣

专利摘要：本发明涉及一种鹰爪式机械手，底座安装在移动平台上，回转支撑安装在底座上，立柱安装在回转支撑上，回转接头的一端与底座连接，另一端与立柱连接，在立柱上设有第一油/气缸，所述背曳式大臂一端与立柱连接，另一端与副臂连接，第一油/气缸的活塞杆与背曳式大臂连接，在背曳式大臂上还安装有第二油/气缸，第二油/气缸的活塞杆与副臂的一端连接，副臂的另一端与翻转架连接，在副臂上设有第三油/气缸，第三油/气缸的活塞杆与翻转架连接，所述鹰爪式夹爪安装在翻转架上，鹰爪式夹爪通过安装在其上的第四油/气缸的伸缩控制其爪齿的张开或合拢，通过上述四个油/气缸的协调伸缩，实现鹰爪式机械手的自动抓取作业。本发明不仅抓取物体操作简单且适合诸如球状物、块状物、盘状物的抓取不规则物体，且可方便移植到工业生产平台及工程机械上。

主权利要求：
1.鹰爪式机械手，主要包括底座、回转支撑、回转接头、立柱、背曳式大臂、副臂和鹰爪式夹爪；
所述底座安装在移动平台上，所述回转支撑安装在底座上，所述立柱通过螺栓安装在回转支撑上，所述回转接头的一端与底座连接，另一端与立柱连接，立柱随回转支撑转动时可拨动回转接头旋转，进而使油/气路满足背曳式大臂360度范围内完全回转，在立柱上设有第一油/气缸；
所述背曳式大臂一端与立柱连接，另一端与副臂连接，第一油/气缸的活塞杆与背曳式大臂连接，在背曳式大臂上还安装有第二油/气缸，第二油/气缸的活塞杆与副臂的一端连接，副臂的另一端与翻转架连接，在副臂上设有第三油/气缸，第三油/气缸的活塞杆与翻转架连接，所述鹰爪式夹爪安装在翻转架上，其特征在于：所述鹰爪式夹爪主要包括爪齿、连接盘、圆盘座、滑盘、推杆和第四油/气缸；
所述连接盘一端通过螺钉安装在上述翻转架上，另一端通过螺钉与导套连接，导套的另一端连接在圆盘座上；
所述第四油/气缸安装在导套上，第四油/气缸的活塞杆通过销轴、小垫片、挡圈与所述推杆的大端浮动连接，在推杆的中心杆部位套设有弹簧，所述滑盘套设在推杆上并可沿推杆自由滑动，推杆的下端部依次设有垫片、螺母及开口销；
所述圆盘座的外圆周上均匀设有五个U形连接耳，所述爪齿通过销轴安装在圆盘座上的五个U形连接耳上，在滑盘的外圆周均匀设有五个向外延伸的耳座，五个爪齿分别通过连杆与滑盘上的耳座连接，在每个爪齿上开设有便于排土的纵向镂空槽；
所述鹰爪式夹爪通过第四油/气缸活塞杆的伸出或缩回带动推杆、弹簧及滑盘上、下滑动进而控制五个爪齿犹如鹰爪捕猎进行张开或合拢，通过上述四个油/气缸的协调伸缩，实现鹰爪式机械手的抓取作业；
当第四油/气缸的活塞杆伸出时，推杆推动弹簧，弹簧再推动滑盘向下滑动，滑盘通过连杆拉动五个爪齿合拢，实现抓取物体；当第四油/气缸的活塞杆缩回时，推杆通过螺母、垫片带动滑盘沿着推杆向上缩回，滑盘通过连杆拉动五个爪齿张开，进而松开物体。
2.如权利要求1所述的鹰爪式机械手，其特征在于：所述背曳式大臂通过销轴与立柱铰接，所述第一油/气缸铰接在立柱的支座上，第一油/气缸的活塞杆与设在背曳式大臂上的三角架铰接，通过第一油/气缸的伸缩控制背曳式大臂的升起或落下。
3.如权利要求1所述的鹰爪式机械手，其特征在于：所述副臂通过销轴与背曳式大臂的另一端铰接，所述第二油/气缸铰接在背曳式大臂的支座上，第二油/气缸的活塞杆与副臂的一端铰接，通过第二油/气缸的伸缩控制副臂的落下或升起。
4.如权利要求1所述的鹰爪式机械手，其特征在于：所述翻转架通过销轴与副臂的另一端铰接，第三油/气缸铰接在副臂的支座上，第三油/气缸的活塞杆与翻转架铰接，通过第三油/气缸的伸缩控制翻转架的抬起或落下。
5.如权利要求2 4任一项所述的鹰爪式机械手，其特征在于：在上述销轴的部位分别安~
装有角位移传感器。
6.如权利要求1所述的鹰爪式机械手，其特征在于：所述第四油/气缸的活塞杆上套设有用以调整爪齿合拢间隙的调整垫片。 说明书 : 鹰爪式机械手技术领域[0001] 本发明涉及一种机械手，具体涉及一种工业生产平台、工程车辆上进行相应抓取作业的鹰爪式机械手。背景技术[0002] 目前应用的机械手品种繁多，常见的有两爪的、三爪的、四爪的、五爪的、大的、小的，形式多样，形状各异，它们的传动有电机带动齿轮传动、有油缸推动机械连杆传动、有气缸推动连杆传动等等。从使用方面来讲，基本是依据使用工况定制的专用工程大型机械夹爪，或电动、气动机械夹爪、大的大、小的小、要么电动高精度的，要么低精度的机械夹爪，这些机械夹爪的应用工况单一、结构较为松散，不能够满足户外的土工作业。发明内容[0003] 本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单，操作方便，且适合抓取不规则物体的鹰爪式机械手。[0004] 本发明的技术方案：一种鹰爪式机械手，主要包括底座、回转支撑、回转接头、立柱、背曳式大臂、副臂和鹰爪式夹爪，所述底座安装在移动平台上，所述回转支撑安装在底座上，所述立柱安装在回转支撑上，所述回转接头的一端与底座连接，另一端与立柱连接，在立柱上设有第一油/气缸，所述背曳式大臂一端与立柱连接，另一端与副臂连接，第一油/气缸的活塞杆与背曳式大臂连接，在背曳式大臂上还安装有第二油/气缸，第二油/气缸的活塞杆与副臂的一端连接，副臂的另一端与翻转架连接，在副臂上设有第三油/气缸，第三油/气缸的活塞杆与翻转架连接，所述鹰爪式夹爪安装在翻转架上，所述鹰爪式夹爪通过安装在其上的第四油/气缸的伸缩控制其爪齿的张开或合拢，通过上述四个油/气缸的协调伸缩，实现鹰爪式机械手的抓取作业。[0005] 进一步，所述立柱通过螺栓安装在回转支撑上，立柱随回转支撑转动时可拨动回转接头旋转，进而使油/气路满足背曳式大臂360度范围内完全回转。[0006] 进一步，所述背曳式大臂通过销轴与立柱铰接，所述第一油/气缸铰接在立柱的支座上，第一油/气缸的活塞杆与设在背曳式大臂上的三角架铰接，通过第一油/气缸的伸缩控制背曳式大臂的升起或落下。[0007] 进一步，所述副臂通过销轴与背曳式大臂的另一端铰接，所述第二油/气缸铰接在背曳式大臂的支座上，第二油/气缸的活塞杆与副臂的一端铰接，通过第二油/气缸的伸缩控制副臂的落下或升起。[0008] 进一步，所述翻转架通过销轴与副臂的另一端铰接，第三油/气缸铰接在副臂的支座上，第三油/气缸的活塞杆与翻转架铰接，通过第三油/气缸的伸缩控制翻转架的抬起或落下。[0009] 进一步，在上述销轴的部位分别安装有角位移传感器。[0010] 进一步，所述鹰爪式夹爪主要包括爪齿、连接盘、圆盘座、滑盘、推杆和第四油/气缸，所述连接盘一端通过螺钉安装在上述翻转架上，另一端通过螺钉与导套连接，导套的另一端连接在圆盘座上，所述第四油/气缸安装在导套上，第四油/气缸的活塞杆通过销轴、小垫片、挡圈与所述推杆的大端浮动连接，在推杆的中心杆部位套设有弹簧，所述滑盘套设在推杆上并可沿推杆自由滑动，推杆的下端部依次设有垫片、螺母及开口销，所述圆盘座的外圆周上均匀设有五个U形连接耳，所述爪齿通过销轴安装在圆盘座上的五个U形连接耳上，在滑盘的外圆周均匀设有五个向外延伸的耳座，五个爪齿分别通过连杆与滑盘上的耳座连接，通过第四油/气缸活塞杆的伸出或缩回带动推杆，推杆推动弹簧，弹簧再推动滑盘上、下滑动进而实现爪齿的张开或合拢。[0011] 进一步，所述第四油/气缸的活塞杆上套设有用以调整爪齿合拢间隙的调整垫片。[0012] 进一步，爪齿上开设有便于排土的纵向镂空槽。[0013] 进一步，当第四油/气缸的活塞杆伸出时，推杆推动弹簧，弹簧再推动滑盘向下滑动，滑盘通过连杆拉动五个爪齿合拢，实现抓取物体；当第四油/气缸的活塞杆缩回时，推杆通过螺母、垫片带动滑盘沿着推杆向上缩回，滑盘通过连杆拉动五个爪齿张开，进而松开物体。[0014] 本发明与现有技术相比具有以下有益效果：[0015] 1、抓物体仅需一个动力元件，方便移植到工业生产平台及工程机械上。[0016] 2、拾取物体，犹如鹰爪捕猎，只要夹爪开口能够罩住物体、便可以将其抓起，不仅抓取物体操作简单且适合抓取诸如球状体、盘状体或块状体的不规则物体。[0017] 3、推杆上套设弹簧，弹簧作为传力元件，可起到机械缓冲保护，在一定条件可以保护爪齿及对被抓物体的二次损害。同时也减少电器传感元件的使用，降低了控制难度。[0018] 4、形状如鹰爪的机械手，特殊的爪齿造型及镂空挡板方便排土、易于挑捡埋在土壤下半裸露物体。[0019] 5.除标准件外，该机械手仅包含10种自制件，品种少，外形简练，零件的加工精度要求也不高，易于推广。[0020] 6.采用内置式油/气缸驱动及连杆传动，不仅可以保护油缸，而且外形干练，整体结构紧促。附图说明[0021] 图1是本发明的结构示意图；[0022] 图2是本发明中鹰爪式夹爪的结构示意图；[0023] 图3是图2的局部放大图；[0024] 图4是本发明中爪齿的结构示意图；[0025] 图5是图4的左视图；[0026] 图6是图4的俯视图；[0027] 图7是本发明中连接盘的结构示意图；[0028] 图8是本发明中导套的结构示意图；[0029] 图9本发明中圆盘座的结构示意图；[0030] 图10是本发明中滑盘的结构示意图。[0031] 图中：1‑底座，2‑回转支撑，3‑回转接头，4‑立柱，5‑背曳式大臂，6‑副臂，7‑翻转架，8‑鹰爪式夹爪，9‑第一油/气缸，10‑第二油/气缸，11‑第三油/气缸，12‑销轴，21‑爪齿，22‑连接盘，23‑导套，24‑圆盘座，25‑连杆，26‑滑盘，27‑推杆，28‑第四油/气缸，29‑弹簧，30‑螺钉，31‑螺母，32‑垫片，33‑调整垫片，34‑销轴，35‑小垫片，36‑挡圈。具体实施方式[0032] 下面结合说明书附图对本发明作进一步的说明，以使本领域技术人员能够更好地理解本发明的技术方案。[0033] 一种鹰爪式机械手，如图1所示，主要包括底座1、回转支撑2、回转接头3、立柱4、背曳式大臂5、副臂6和鹰爪式夹爪8。所述底座1安装在移动平台上，所述回转支撑2安装在底座1上，所述立柱4安装在回转支撑2上，所述回转接头3的一端与底座1连接，另一端与立柱4连接，在立柱4上设有第一油/气缸9。所述背曳式大臂5一端与立柱4连接，另一端与副臂6连接，第一油/气缸9的活塞杆与背曳式大臂5连接，在背曳式大臂5上还安装有第二油/气缸10，第二油/气缸10的活塞杆与副臂6的一端连接，副臂6的另一端与翻转架7连接，在副臂6上设有第三油/气缸11，第三油/气缸11的活塞杆与翻转架7连接。所述鹰爪式夹爪8安装在翻转架7上，所述鹰爪式夹爪8通过安装在其上的第四油/气缸28的伸缩控制其爪齿的张开或合拢，通过上述四个油/气缸的协调伸缩，实现鹰爪式机械手的自动抓取作业。[0034] 所述立柱4通过螺栓安装在回转支撑2上，立柱4随回转支撑2转动时可拨动回转接头3旋转，进而使油/气路满足背曳式大臂5可在360度范围内完全回转。所述背曳式大臂5通过销轴12与立柱4铰接，所述第一油/气缸9铰接在立柱4的支座上，第一油/气缸9的活塞杆与设在背曳式大臂5上的三角架铰接，通过第一油/气缸9的伸缩控制背曳式大臂5的升起或落下。所述副臂6通过销轴12与背曳式大臂5的另一端铰接，所述第二油/气缸10铰接在背曳式大臂5的支座上，第二油/气缸10的活塞杆与副臂6的一端铰接，通过第二油/气缸10的伸缩控制副臂6的落下或升起。所述翻转架7通过销轴12与副臂6的另一端铰接，第三油/气缸11铰接在副臂6的支座上，第三油/气缸11的活塞杆与翻转架7铰接，通过第三油/气缸11的伸缩控制翻转架的抬起或落下。在每个销轴12的部位分别安装有角位移传感器。[0035] 如图2至图10所示，所述鹰爪式夹爪8主要包括爪齿21、连接盘22、圆盘座24、滑盘26、推杆27和第四油/气缸28。所述连接盘22一端通过螺钉安装在上述翻转架7上，另一端通过螺钉与导套23连接，导套23的另一端连接在圆盘座24上。所述第四油/气缸28安装在导套23上，第四油/气缸28的活塞杆通过销轴34、小垫片35、挡圈36与所述推杆27的大端浮动连接。在推杆27的中心杆部位套设有弹簧29，所述滑盘26套设在推杆27上并可沿推杆27自由滑动，推杆27的下端部依次设有垫片32、螺母31及开口销。所述圆盘座24的外圆周上均匀设有五个U形连接耳，所述五个爪齿21通过销轴安装在圆盘座24上的五个U形连接耳上，在滑盘26的外圆周均匀设有五个向外延伸的耳座，五个爪齿21分别通过连杆25与滑盘26上的耳座连接，通过第四油/气缸28活塞杆的伸出或缩回带动安装在推杆27上的滑盘26的上、下滑动进而实现爪齿21的张开或合拢。每个爪齿21上开设有便于排土的纵向镂空槽。在第四油/气缸28的活塞杆上套设有用以调整爪齿合拢间隙的调整垫片33。[0036] 第四油/气缸28的活塞杆在油/气压的作用下伸出；活塞杆带动推杆27沿着导套23运动，推杆27的大端推动弹簧29，推杆的推力经弹簧转换为弹力后再推动滑盘26，滑盘26拉动五个连杆25沿着推杆27轴向运动，由于圆盘座24相对第四油/气缸28缸体不动，随着连杆25的继续拉动爪齿21向内合拢，在爪齿21合拢过程中若遇到坚硬物体的阻碍而无法继续合拢时，滑盘26停止滑动、此时弹簧29开始压缩，推杆27动能转化为弹簧的势能存储，爪齿21抱紧的同时也停止了继续合拢，从而对爪齿实现缓冲保护或者对被抓物体的二次破坏。爪齿21需要张开时，操纵第四油/气缸28使活塞杆收缩，从而带动推杆27收缩，推杆27通过螺母31垫片32带动滑盘6沿着推杆27轴向缩回，滑盘27带动连杆25再带动爪齿张开。[0037] 上述实施例仅用于本领域技术人员理解本发明的技术方案，而并非是对技术方案的限制，凡在本发明保护的技术方案的基础上所作的任何修改、替换或等同替换均应包含在本发明的保护范围之内。

专利地区：山西

专利申请日期：2020-07-03

专利公开日期：2024-07-26

专利公告号：CN111844088B