专利名称：一种串联增力机构的机械手夹持装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种机械手，具体涉及一种基于电力驱动螺旋、铰杆和杠杆三级串联增力机构的机械手夹持装置。
背景技术：
随着工业技术的发展，机械手在自动生产中应用广泛。目前，机械手夹持装置的驱动方式主要采用液压驱动式、气压驱动式和电驱动式。液压驱动式的优点是夹紧力大，便于自动控制系统压力及夹紧速度；主要缺点是工作过程中液压油易产生热和泄漏，从而引起火灾和对环境造成污染，能源利用率低下，夹紧速度不如气动装置快，系统故障较多。气压驱动式的优点是以空气作为传动介质，不会产生环境污染，夹持动作迅速，便于自动化 控制，系统故障少，夹持后依靠压缩空气的势能，能够持续保持对被夹持工件的夹紧力，不再消耗能源，所以能量利率高；主要缺点是压缩空气容易泄露，所以系统压力较低(一般为
0.4 0. 7MPa)，因而造成夹持力不可能很大。电驱动式以绿色、环保、易传输、易存储的电能作为能源，配合电机和运动转换机构，就可以实现机械手运动臂的运动。在机械传动中再利用串联组合机械增力机构对力的放大作用，可以大大增加机械手的夹持力；主要缺点是必须有一个机械自锁机构环节，以使得电动机断电后仍能保持对工件的夹紧力。为了解决上述一系列问题，本实用新型提供了一种串联增力机构的机械手夹持装置，机械手结构简单、紧凑、外围体积小，另外螺旋传动具有反向自锁功能，可以减轻机械手夹持工件后夹紧力保持机构的设计工作，可以使用在一些要求夹持力比较大的场合。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种串联增力机构的机械手夹持装置。为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现一种串联增力机构的机械手夹持装置，主要包括电动机、联轴器、第一杠杆、第二杠杆、丝杆、螺母、第一铰杆和第二铰杆，所述电动机与通过联轴器与丝杆固定连接，所述螺母通过螺纹连接与丝杆相连接，所述第一杠杆与第二杠杆分别通过铰链与螺母相连接，所述第一铰杆通过铰链与第一杠杆相连接，所述第一铰杆通过铰链与第一杠杆相连接，所述第一杠杆与第二杠杆将工件夹持住。进一步地，所述螺母包含有螺母本体与螺母滚动体，且所述螺母是中空的，所述丝杆在螺母的中空腔内来回移动。进一步地，所述电动机的输出轴固定在联轴器上，所述丝杆的一端固定在联轴器上。进一步地，所述第一铰杆和第二铰杆的理论压力角a为一个非线性的量，且越小越好。进一步地，所述螺母、第一杠杆与第一铰杆为串联连接，所述螺母、第一杠杆与第一铰杆为串联连接，从而形成三级串联增力机构。本实用新型的有益效果是本实用新型的一种串联增力机构的机械手夹持装置，结构简单、紧凑、外围体积小，另外螺旋传动具有反向自锁功能，可以减轻机械手夹持工件后夹紧力保持机构的设计工作，可以使用在一些要求夹持力比较大的场合。上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本实用新型的具体实施方式
由以下实施例及其附图详细给出。
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分， 本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中图I为串联增力机构的机械手夹持装置的整体结构示意图。图中标号说明1、电动机，2、第一杠杆,3、第二杠杆,4、联轴器,5、丝杆,6、螺母，61、螺母本体，62、螺母滚动体，7、第一铰杆，8、第二铰杆，9、工件。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本实用新型。参照图I所示，一种串联增力机构的机械手夹持装置，主要包括电动机I、联轴器
4、第一杠杆2、第二杠杆3、丝杆5、螺母6、第一铰杆7和第二铰杆8，所述电动机I与通过联轴器4与丝杆5固定连接，所述螺母6通过螺纹连接与丝杆5相连接，所述第一杠杆2与第二杠杆3分别通过铰链与螺母6相连接，所述第一铰杆7通过铰链与第一杠杆2相连接，所述第一铰杆8通过铰链与第一杠杆3相连接,所述第一杠杆2与第二杠杆3将工件9夹持住，使之来回直线移动。此外，所述螺母6包含有螺母本体61与螺母滚动体62，且所述螺母6是中空的，所述丝杆5在螺母6的中空腔内来回移动。丝杆螺母传动结构紧凑，实现了旋转运动与直线运动之间的相互转换，且带有自锁功能。并且，所述电动机I的输出轴固定在联轴器上4，所述丝杆5的一端固定在联轴器4上，使用联轴器4连接能消除电动机I与丝杆5之间的安装误差。对上述技术方案进一步地优化，在实际工作中，所述第一铰杆7和第二铰杆8的理论压力角a为一个非线性的量，且越小越好，则驱动机械手夹持装置的运动速度由快变慢，符合工作要求。再者，所述螺母6、第一杠杆2与第一铰杆7为串联连接，所述螺母6、第一杠杆3与第一铰杆8为串联连接，从而形成三级串联增力机构，显著放大了对工件6的抓取力。在实际工作中，可根据不同的应用场合选择合适的机构，可适当的改变支撑点的位置，实现机械手的内夹持；亦可根据工件6的外形，选择二爪、三爪或其他爪完成抓取动作。本实用新型的工作原理当电动机I旋转时，通过联轴器4带动丝杆5旋转并传递扭矩，螺母6向右直线移动，导致第一铰杆7与第一铰杆8的理论压力角a变小。通过角度效应将输出力放大，传递与增力与第一杠杆2与第一铰杆7上，再次将输出力放大，转化为夹持工件6的作用力F，从而夹紧工件6。当电动机I反向转动时，驱动螺母6向左右直线移动，工件6被松开。图I所示的机械手的夹持力F，可用下列公式计算
ReZ2I2 t p) lBD ￡￡式中M——电动机的额定转矩;d2——丝杆的中径;H——夹持机构的副数(图I所示为2畐Ij)；I——丝杆螺纹升角；P——丝杆与螺母的当量摩擦角; a—铰杆机构的理论压力角;一杠杆主动臂、从动臂的长度；——铰杆机构的机械效率；JJjfi——杠杆机构的机械效率。由力学公式可以发现，机械手的夹持力F与丝杆5的螺旋升角与摩擦角的和的正切tap+#)成反比，与铰杆机构理论压力角的正切Iaif成反比，与杠杆机构的主动臂、从动臂长度的比值1^12成正比。设机构中电动机1，螺母6均已选定，在机械手夹持状态下
铰杆机构的机械效率1歡=_,杠杆机构的机械效率=_,则图I所示机械手夹持装置能把电动机I输出的扭矩作用在丝杆5中径上的
作用力放大约40倍。这一数据充分表明，采用螺旋-铰杆-杠杆串联增力机构的机械手，可以使用在一些要求夹持力比较大的场合。综上所述，本实用新型的一种串联增力机构的机械手夹持装置，结构简单、紧凑、外围体积小，另外螺旋传动具有反向自锁功能，可以减轻机械手夹持工件后夹紧力保持机构的设计工作，可以使用在一些要求夹持力比较大的场合。以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。联轴器是用来联接不同机构中的两根轴(主动轴和从动轴)使之共同旋转以传递扭矩的机械零件，消除两轴之间的安装误差。
权利要求1.一种串联增力机构的机械手夹持装置，主要包括电动机(I)、联轴器(4)、第一杠杆(2)、第二杠杆(3)、丝杆(5)、螺母(6)、第一铰杆(7)和第二铰杆(8)，其特征在于所述电动机(I)与通过联轴器(4)与丝杆(5)固定连接，所述螺母(6)通过螺纹连接与螺母(6)相连接，所述第一杠杆(2)与第二杠杆(3)分别通过铰链与丝杆(5)相连接，所述第一铰杆(7)通过铰链与第一杠杆(2)相连接，所述第一铰杆(8)通过铰链与第一杠杆(3)相连接，所述第一杠杆(2)与第二杠杆(3)将工件(9)夹持住。
2.根据权利要求I所述的串联增力机构的机械手夹持装置，其特征在于所述螺母(6)包含有螺母本体(61)与螺母滚动体(62)，且所述螺母(6)是中空的，所述丝杆(5)在螺母(6)的中空腔内来回移动。
3.根据权利要求I所述的串联增力机构的机械手夹持装置，其特征在于所述电动机(I)的输出轴固定在联轴器上(4)，所述丝杆(5)的一端固定在联轴器(4)上。
4.根据权利要求I所述的串联增力机构的机械手夹持装置，其特征在于所述第一铰杆(7)和第二铰杆(8)的理论压力角a为一个非线性的量。
5.根据权利要求I所述的串联增力机构的机械手夹持装置，其特征在于所述螺母(6)、第一杠杆(2)与第一铰杆(7)为串联连接，所述螺母(6)、第一杠杆(3)与第一铰杆(8)为串联连接。
专利摘要本实用新型公开了一种串联增力机构的机械手夹持装置，主要包括电动机、联轴器、第一杠杆、第二杠杆、丝杆、螺母、第一铰杆和第二铰杆，所述电动机与通过联轴器与丝杆固定连接，所述螺母通过螺纹连接与丝杆相连接，所述第一杠杆与第二杠杆分别通过铰链与螺母相连接，所述第一铰杆通过铰链与第一杠杆相连接，所述第一铰杆通过铰链与第一杠杆相连接，所述第一杠杆与第二杠杆将工件夹持住。本实用新型提供了一种串联增力机构的机械手夹持装置，机械手结构简单、紧凑、外围体积小，另外螺旋传动具有反向自锁功能，可以减轻机械手夹持工件后夹紧力保持机构的设计工作，可以使用在一些要求夹持力比较大的场合。
文档编号B25J15/00GK202517479SQ20122016160
公开日2012年11月7日 申请日期2012年4月17日 优先权日2012年4月17日
发明者潘秀石 申请人:苏州经贸职业技术学院