夹持器和机械手的制作方法

本申请涉及一种夹持器和机械手。

背景技术：

在机械加工领域，被加工工件的定位以及位置调整通常借助于配置有夹持器的机械手进行。目前两爪夹持器包括伸缩缸驱动式夹持器和丝杠驱动式夹持器。

伸缩缸驱动式夹持器包括两个夹钳和驱动两个夹钳分别枢转的两个伸缩缸，通过各个伸缩缸的伸缩来控制各个夹钳的运动，以使两个夹钳能够合拢或者张开。由于两个伸缩缸之间的同步运动性能较差，容易造成两个夹钳的不同步运动，这会导致夹持精度较差。

丝杠驱动式夹持器可以克服前述伸缩缸驱动式夹持器的前述问题。如中国专利文献cn205600356u中公开的夹持器中，在丝杆的螺纹部的两端分别设置左旋螺纹和右旋螺纹，左旋螺纹和右旋螺纹中间设置有间隔，左夹爪通过左旋螺母与左旋螺纹连接，右夹爪通过右旋螺母与右旋螺纹连接。这种夹持器在抓取物品时，通过电动机驱动丝杠运动，然后丝杠带动左夹爪和右夹爪相互靠近或者远离。该种夹持器虽然左右夹爪的同步运动性能较好，然而丝杠占用的轴向空间过大，夹持器及其夹爪的结构不紧凑，造成夹持器的尺寸过大且重量较重。当需要抓取大尺寸物体时，采用这种夹持器不但给机械手造成很大的载荷负担，还导致机械手不容易探入狭小空间中进行抓取。

技术实现要素：

本申请旨在提供一种结构紧凑的夹持器，本申请还提供了一种机械手。

本申请提供了一种夹持器，包括：螺杆，包括螺旋部和驱动部；所述螺旋部设置有至少一个第一螺旋轨道和至少一个第二螺旋轨道，所述第一螺旋轨道和所述第二螺旋轨道的旋向相反；其中，所述第一螺旋轨道的第一端对应所述螺旋部的第一端，所述第一螺旋轨道的第二端向所述螺旋部的第二端延伸；所述第二螺旋轨道的第二端对应所述螺旋部的第二端，所述第二螺旋轨道的第一端向所述螺旋部的第一端延伸；所述螺旋部的至少部分长度上设置有相交叉的所述第一螺旋轨道和所述第二螺旋轨道；第一夹爪和第二夹爪；其中，所述第一夹爪具有至少一个第一销，所述第一销伸入所述第一螺旋轨道中；所述第二夹爪具有至少一个第二销，所述第二销伸入所述第二螺旋轨道中；其中，所述第一夹爪和所述第二夹爪被配置为：当所述驱动部驱动所述螺旋部转动时，所述第一螺旋轨道带动所述第一销使得所述第一夹爪沿与所述螺杆平行的方向进行直线运动，所述第二螺旋轨道带动所述第二销使得所述第二夹爪沿与所述第一夹爪的直线运动方向相反的方向进行直线运动。

进一步地，该夹持器还包括：第一导向机构，与所述第一夹爪滑动连接，以引导所述第一夹爪的直线运动；第二导向机构，与所述第二夹爪滑动连接，以引导所述第二夹爪的直线运动。

进一步地，所述第一夹爪还包括第一夹持部和第一连接部；所述第一连接部的第一端与所述第一夹持部连接，第二端与所述第一导向机构滑动连接；所述第一销设置于所述第一连接部的第二端；所述第二夹爪还包括第二夹持部和第二连接部；所述第二连接部的第一端与所述第二夹持部连接，第二端与所述第二导向机构滑动连接；所述第二销设置于所述第二连接部的第二端。

进一步地，所述第一导向机构包括第一直线导轨和第一滑块，所述第一连接部通过所述第一滑块与所述第一直线导轨滑动连接；所述第二导向机构包括第二直线导轨和第二滑块，所述第二连接部通过所述第二滑块与所述第二直线导轨滑动连接；所述第一直线导轨、所述螺杆和所述第二直线导轨互相平行；或者，所述第一导向机构包括第一导杆，所述第一连接部设置有与所述第一导杆滑动连接的第一孔；所述第二导向机构包括第二导杆，所述第二连接部设置有与所述第二导杆滑动连接的第二孔；所述第一导杆、所述螺杆和所述第二导杆互相平行。

进一步地，所述第一连接部和所述第二连接部在与所述螺杆平行的方向上的长度能够调节。

进一步地，所述至少一个第一螺旋轨道包括两个第一螺旋轨道，所述两个第一螺旋轨道在所述螺杆的轴向方向上平行设置且彼此间隔；所述至少一个第一销包括至少两个第一销，各所述第一销分别伸入到对应的所述第一螺旋轨道中；并且/或者，所述至少一个第二螺旋轨道包括两个第二螺旋轨道，所述两个第二螺旋轨道在所述螺杆的轴向方向上平行设置且彼此间隔；所述至少一个第二销包括至少两个第二销，各所述第二销分别伸入到对应的所述第二螺旋轨道中。

进一步地，所述第一销配置成不同时处于所述第一螺旋轨道和所述第二螺旋轨道的交叉点；所述第二销配置成不同时处于所述第一螺旋轨道和所述第二螺旋轨道的交叉点。

进一步地，所述第一螺旋轨道和所述第二螺旋轨道分别在所述螺旋部的全长范围上延伸。

进一步地，所述第一夹爪和所述第一导向机构位于所述螺杆的一侧，所述第二夹爪和所述第二导向机构位于所述螺杆的另一侧；所述夹持器还包括动力机构，所述动力机构与所述驱动部连接并用于驱动所述驱动部旋转。

本申请还提供了一种机械手，所述机械手配置有上述的夹持器。

本申请提供的夹持器，第一螺旋轨道和第二螺旋轨道在螺旋部的至少部分长度上相交叉，这样，允许第一夹爪的有效移动行程基本等于第一螺旋轨道的轴向长度，第二夹爪的有效移动行程基本等于第二螺旋轨道的轴向长度，从而使第一夹爪和第二夹爪的有效移动行程之和大于螺旋部的轴向长度，能够在保证第一夹爪和第二夹爪之间的最大夹持距离的基础上，大幅降低螺杆的轴向长度以及其所占用的空间，有助于夹持器的小型化、紧凑化设计，以及有助于降低夹持器的重量。

附图说明

图1为本申请一实施例提供的夹持器的立体图，其中，第一夹爪和第二夹爪相分离且第一夹持部和第二夹持部之间的距离为最大夹持距离；

图2为图1的俯视图；

图3为本申请一实施例提供的夹持器的立体图，其中，第一夹爪和第二夹爪相接触且第一夹持部和第二夹持部之间的距离为最小夹持距离；

图4为图2的俯视图；

图5为图1中的第一夹爪的立体图；

图6为本申请一实施例提供的夹持器的立体图。

具体实施方式

图1至图6示出了本申请实施例提供的夹持器的结构。如图1至图4所示，该夹持器包括螺杆2、第一夹爪31、第二夹爪32、第一导向机构1a和第二导向机构1b。

螺杆2包括螺旋部20和驱动部25，驱动部25可以位于螺旋部20的任一端或者两端。其中，螺旋部20设置有两个第一螺旋轨道201和两个第二螺旋轨道202，第一螺栓轨道201和第二螺旋轨道202的旋向相反。参见图2，两个第一螺旋轨道201在螺杆2的轴向方向上平行设置且彼此间隔，两个第二螺旋轨道202也在螺杆2的轴向方向上平行设置且彼此间隔。各第一螺旋轨道201的第一端对应于螺旋部20的第一端，各第一螺旋轨道201的第二端向螺旋部20的第二端延伸。各第二螺旋轨道202的第二端对应于螺旋部20的第二端，各第二螺旋轨道202的第一端向螺旋部20的第一端延伸。例如，各第一螺旋轨道201的第一端即在螺旋部20的第一端处，各第二螺旋轨道202的第二端即在螺旋部20的第二端处。

在一些实施例中，在螺旋部20的至少部分长度上设置有相交叉的第一螺旋轨道201和第二螺旋轨道202(也可以称为螺旋交叉段)。如图中可以看出，本实施例中，各第一螺旋轨道201的第二端延伸至螺旋部20的第二端，各第二螺旋轨道202的第一端延伸至螺旋部20的第一端，因此螺旋部20的轴向长度等于螺旋交叉段的轴向长度。即，各第一螺旋轨道201和各第二螺旋轨道202分别在螺旋部20的全长范围上延伸。当然，在其他实施例中，各第一螺旋轨道201的第二端可以不延伸至螺旋部20的第二端，和/或，各第二螺旋轨道202的第一端不延伸至螺旋部20的第一端，使得第一螺旋轨道201和第二螺旋轨道202可以是部分交叉的。

第一夹爪31和第二夹爪32均配置成适于沿与螺杆2平行的方向做直线运动。使第一夹爪31和第二夹爪32做与螺杆2平行的直线运动的实施方式有很多种，本实施例中，第一夹爪31与第一导向机构1a滑动连接，第一夹爪31在第一导向机构1a的引导下做直线运动。第二夹爪32与第二导向机构1b滑动连接，第二夹爪在第二导向机构1b的引导下做直线运动。下文中将会对第一导向机构1a和第二导向机构1b做详细说明。

本实施例中，第一夹爪31可以具有多个第一销313，一部分第一销313伸入到一个第一螺旋轨道201中，另一部分第一销313伸入到另一个第一螺旋轨道201中。各个第一销313与对应的第一螺旋轨道201滑动配合。即，任一个第一螺旋轨道201都与至少一个第一销313滑动配合。图4示出了第一夹爪31的一种实施结构，第一销313可以分别安装在第一夹爪31上的多个销孔3121中。这样，当螺杆2转动时，第一螺旋轨道201能够推动第一销313做与螺杆2平行的直线运动，进而带动第一夹爪31做与螺杆2平行的直线运动。通过设置多个第一销313，有助于第一夹爪31受力的均衡以及运动的平稳。

本实施例中，第二夹爪32的结构可以和第一夹爪31的结构类似。同理，第二夹爪32可以具有多个第二销323，一部分第二销323伸入到一个第二螺旋轨道202中，另一部分第二销323伸入到另一个第二螺旋轨道202中。各个第二销323与对应的第二螺旋轨道202滑动配合。即，任一个第二螺旋轨道202都与至少一个第二销323滑动配合。这样，当螺杆2转动时，第二螺旋轨道201能够推动第二销323做与螺杆2平行的直线运动，进而带动第二夹爪32做与螺杆2平行的直线运动。可以理解，第一夹爪31的运动方向与第二夹爪32的运动方向相反。通过设置多个第二销323，有助于第二夹爪32受力的均衡以及运动的平稳。

当螺杆2的驱动部25被驱动而发生转动时，驱动部25驱动螺旋部20一起沿第一方向转动或者沿与第一方向相反的第二方向转动，即可以通过第一销313、第二销323分别与对应的第一螺旋轨道201和第二螺旋轨道202的配合，可以实现第一夹爪31和第二夹爪32二者之间的相对运动。

在一些实施例中，当至少一个第一销313位于对应的第一螺旋轨道201的第一端(只要有一个第一销313接近第一螺旋轨道201的第一端即可)，且至少一个第二销323位于对应的第二螺旋轨道202的第二端时(只要有一个第二销323接近第二螺旋轨道202的第二端即可)，第一夹爪31和第二夹爪32处于相互远离的状态且二者之间的夹持距离作为最大夹持距离(即，第一夹爪31和第二夹爪32打开到最大程度)。如图1所示。

根据本申请提供的实施例，在旋转螺杆2时，能够使第一销313从第一螺旋轨道201的第一端移动到其第二端(只要有一个第一销313接近对应的第一螺旋轨道201的第二端即可)，同时第二销323从第二螺旋轨道202的第二端移动到其第一端(只要有一个第二销323接近对应的第二螺旋轨道202的第一端即可)。此时，第一夹爪31和第二夹爪32之间处于相互靠近的状态且二者之间的夹持距离作为最小夹持距离(第一夹爪31和第二夹爪32合拢到最小程度)。本实施例中，如图3所示，该最小夹持距离是零。在其他实施例中，该最小夹持距离可以大于零。

本实施例提供的夹持器，第一螺旋轨道201和第二螺旋轨道202在螺旋部20的至少部分长度上相交叉，通过合理设计第一夹爪31和第二夹爪32的构型，可以避免第一销313和第二销323在经过螺旋交叉段时，第一夹爪31和第二夹爪32因发生干涉而导致第一螺旋轨道201和第二螺旋轨道202的有效行程变短的问题。本实施例通过使第一夹爪31的有效运动行程基本等于各第一螺旋轨道201的轴向长度，第二夹爪32的有效运动行程基本等于各第二螺旋轨道202的轴向长度，从而使第一夹爪31和第二夹爪32的有效移动行程之和大于螺旋部20的轴向长度，能够保证第一夹爪31和第二夹爪32之间的最大夹持距离的基础上，大幅降低螺杆2的轴向长度以及其所占用的空间，有助于夹持器的小型化、紧凑化设计，以及有助于降低夹持器的重量。

可以理解，在最大夹持距离相等的情况下，当螺旋部20和螺旋交叉段一致时，螺杆2的轴向长度可以达到最短，此时，第一夹爪31和第二夹爪32的有效移动行程之和约等于螺旋部20的轴向长度的两倍。另外，第一夹爪31和第二夹爪32之间的夹持距离的变化速度也相应得到提高。

需要说明的是，虽然本实施例中，第一螺旋轨道201和第二螺旋轨道202均设置了两个，但在其他实施例中，第一螺旋轨道201和第二螺旋轨道202的数量均不限于两个，例如可以为一个或多于两个。此时，第一销313和第二销323的数量可以发生相应的改变。另外，伸入到同一个第一螺旋轨道201中的第一销313的个数可以是一个，两个或者更多个。伸入到同一个第二螺旋轨道202中的第二销323的个数可以是一个，两个或者更多个。参见图5，本实施例中，第一销313的数量可以是三个，第二销323的数量也可以是三个。

在一些实施例中，通过合理设置多个第一销313在第一夹爪31上的位置和多个第二销323在第二夹爪32上的位置，以保证至少两个第一销313在沿第一螺旋轨道201移动时不同时处于第一螺旋轨道201和第二螺旋轨道202的交叉点，以及保证至少两个第二销323在沿第二螺旋轨道202移动时不同时处于第一螺旋轨道201和第二螺旋轨道202的交叉点。这样，在螺旋部20旋转期间，可以保证至少一个第一销31、至少一个第二销32分别正常地由第一螺旋轨道201、第二螺旋轨道202驱动而不受到交叉点的影响，保证第一夹爪31和第二夹爪32的移动可靠性。

在一种未示出的实施方式中，第一螺旋轨道201和第二螺旋轨道202的任意两个相邻的交叉点都不在位于螺旋部20表面上且与螺旋部20的轴线相平行的同一直线上。第一销313的布置和安装第一销313的销孔3121的布置一致，第二销323也以类似方式布置。如此配置，多个第一销313可在不同时间到达第一螺旋轨道201和第二螺旋轨道202的交叉点，类似地，多个第二销323也可在不同时间到达第一螺旋轨道201和第二螺旋轨道202的交叉点。

见图1和图3，本实施例中示出了第一夹爪31和第二夹爪32的优选实施方式。其中，第一夹爪31包括第一夹持部311和第一连接部312。第一连接部312的第一端与第一夹持部311连接，第二端从第一夹持部311向侧方伸出并适于和第一导向机构1a滑动连接。第一销313设置于第一连接部312的第二端。第二夹爪32包括第二夹持部321和第二连接部322。第二连接部322的第一端与第二夹持部321连接，第二端从第二夹持部321向侧方伸出并适于和第二导向机构1b滑动连接。第二销323设置于第二连接部322的第二端。第一夹持部311和第二夹持部321之间的平行于螺杆2的方向上的距离被称为夹持距离，夹持器通过第一夹持部311和第二夹持部321夹持或释放被夹持物品。可以理解，为避免第一夹持部311和第二夹持部321的运动干涉，第一连接部312从第一夹持部311延伸的方向与螺杆2的从第一端到第二端的轴线方向一致，第二连接部322从第二夹持部321延伸的方向与螺杆2的从第二端到第一端的轴线方向一致。优选地，当夹持器张开到最大夹持距离时，第一夹持部311位于螺旋部20的第一端之外，第二夹持部321位于螺旋部20的第二端之外。当夹持器合拢到最小夹持距离时，第一夹持部311和第二夹持部321分别移动到螺旋部20的中间部位。

在一些实施例中，第一连接部312和第二连接部322在与螺杆2平行的方向上的长度能够调节。例如，第一连接部312和第二连接部322分别是可伸缩臂，以满足不同的夹持需求。另外，本实施例中，第一连接部312和第二连接部322平行于螺杆2地延伸，当然，在其他实施例中，第一连接部312和第二连接部322例如可以相对于螺杆2倾斜地延伸。

第一连接部312可以通过任何合适的方式与第一导向机构1a滑动连接，以引导第一夹爪31沿与螺杆2平行的方向做直线运动。同理，第二连接部322可以通过任何合适的方式与第二导向机构1b滑动连接，以引导第二夹爪32沿与螺杆2平行的方向做直线运动。如上所述，第一夹爪31和第二夹爪32的运动方向总是相反的。

本实施例中还示出了第一导向机构1a和第二导向机构1b的优选实施方式。第一导向机构1a包括第一直线导轨11和第一滑块111，第一直线导轨11与螺杆2互相平行，第一连接部312的第二端通过第一滑块111与第一直线导轨11滑动连接。例如，参见图5，第一连接部312的第二端设置有多个安装孔3120，穿设过安装孔3120的多个紧固件与第一滑块111连接，从而将第一连接部312的第二端固定在第一滑块111上。第二导向机构1b包括第二直线导轨12和第二滑块121，第二直线导轨12与螺杆2互相平行，第二连接部322的第二端通过第二滑块121与第二直线导轨12滑动连接。为了进一步优化夹持器的结构，使夹持器更加紧凑，螺杆2可以位于第一导向机构1a和第二导向机构1b的中间，使得第一夹爪31和第一导向机构1a位于螺杆2的一侧，第二夹爪32和第二导向机构1b位于螺杆2的另一侧。更优选地，螺杆2可以位于第一直线导轨11和第二直线导轨12之间。

在一种未示出的实施例中，第一导向机构1a可以包括第一导杆，该第一导杆与螺杆2互相平行，第一连接部312设置有与第一导杆滑动连接的第一孔。第二导向机构1b可以包括第二导杆，第二导杆与螺杆2互相平行，第二连接部322设置有与第二导杆滑动连接的第二孔。优选地，螺杆2可以位于第一导杆和第二导杆之间。

需要说明的是，第一导向机构1a和第二导向机构1b的实施方式有很多种，不限于上述例举，只要其能够限制第一夹爪31和第二夹爪32各自相对于螺杆2的转动即可。

参见图6，本实施例提供的夹持器还可以包括动力机构4，动力机构4与螺杆2的驱动部25连接。动力机构4能够驱动螺杆2沿第一方向转动或者沿与第一方向相反的第二方向转动，从而使第一销313和第二销323沿着相反方向做直线移动，以使第一夹持部311和第二夹持部312相向地移动或者相背离地移动。

动力机构4可以包括电机41和减速器42，减速器42连接在电机41和螺杆2的驱动部25之间。或者，如本实施例中所示出的，动力机构4可以包括电机41、减速器42和传动机构43，动力机构4例如可以安装在基座5上。其中，电机41与减速器42连接，电机41和减速器42优选地一起位于螺杆2的下方，传动机构43用于将从减速器42输出的动力传递给螺杆2的驱动部25。其中，传动机构43例如可以是链传动机构、带传动机构或齿轮传动机构等等。螺杆2、电机41和减速器42位于传动机构43的同一侧。这样，夹持器的结构更加紧凑，夹持器所占用的轴向空间更小，这样更有利于其进入较狭小的空间抓取物品。

本申请实施例还提供了一种机械手，该机械手配置有上述的夹持器。因本申请的夹持器能够达到上述技术效果，具备该夹持器的机械手也能达到相应的技术效果，能够伸入狭小空间中进行抓取物品。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。

应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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