一种多角度调节的柔性夹具的制作方法

本发明涉及一种柔性夹具，尤其涉及一种多角度调节的柔性夹具。

背景技术：

在工业自动化领域，机械臂末端抓取动作主要由刚性机械手爪或真空吸盘完成。但刚性机械手爪，由于力度难以控制，很难对柔软、脆弱物体实现无损抓取。真空吸盘在搬运过程中难以适应表面粗糙、开孔的异形物体。这导致两者应用场景均存在局限性。

针对上述的问题，申请人申请了一种柔性手指以及使用该柔性手指进行柔性夹持和抓取的柔性夹具，其中柔性手指的结构在专利号为201710667696.7的申请文件中详细记载，这种柔性手指和柔性夹具能够实现对柔软、脆弱物体的抓取而不会对物体本身产生损伤。但是这种结构还是存在一个问题是，由于这种柔性夹具的使用范围非常广，比如可以夹持鸡蛋、比如夹持钢管、夹持异型部件、夹持易碎物品等，待夹持的物品的尺寸、形状都不同，而柔性夹具的柔性手指之间的相对位置不可调，因而申请人在制作柔性夹具时导致柔性夹具规格非常多，生产成本增加，开模费用高。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种多角度调节的柔性夹具，该柔性夹具可以调节柔性手指组件的相对角度，从而适合不同形状的物品的夹持或抓取，适应性更广。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种多角度调节的柔性夹具，包括调节座和柔性手指组件，所述调节座上至少设置有两组条形安装孔，每组条形安装孔包括两条平行的条形安装孔，每组条形安装孔内安装一个柔性手指组件，所述柔性手指组件包括安装块和柔性手指，所述安装块的顶部设置有安装滑槽，该安装滑槽的上部设置有条状收口，该条状收口的宽度小于安装滑槽的宽度，所述安装滑槽内滑动安装有两个连接滑块，该连接滑块上设置有与条状收口对应的连接螺孔，每个连接滑块通过安装螺钉固定于对应的条形安装孔上，所述柔性手指固定于安装块上，所述柔性手指的通气口与气路系统连通。

作为一种优选的方案，所述调节座包括底座和至少两块角度调节板，每块角度调节板上均设置一组条形安装孔，所述角度调节板的一端通过铰接轴或通过紧固螺钉安装于底座上，所述角度调节板和底座之间设置有方便角度调节板进行角度调节的角度调节连接结构。

作为一种优选的方案，所述角度调节连接结构包括设置于角度调节板上的弧形调节孔，所述铰接轴或紧固螺钉处于弧形调节孔的圆心处，所述底座上设置有与弧形调节孔适配的安装螺孔，所述安装螺孔内安装有角度锁紧螺钉，该角度锁紧螺钉约束于对应的弧形调节孔内。

作为一种优选的方案，所述安装块的左侧面和右侧面均设置成配合面，所述安装块上设置有贯通左侧面和右侧面的气流通道，所述左侧面和右侧面上均设置有用于安装密封圈的密封圈安装槽，所述安装块的前侧面或者后侧面上固定有与气流通道相连通的进气嘴，所述柔性手指的通气口安装于进气嘴上，所述柔性手指固定在安装块上，当安装块的数量为一个时，气流通道的一端安装有封堵头，另一端安装有总进气嘴接头；当安装块的数量为多个时，各安装块上设置有可将多个安装块组对压紧固定的组对连接结构，各安装块的配合面相互密封接触，各安装块的气流通道组合构成了供气通道，供气通道的一端安装有封堵头，另一端安装有总进气嘴接头；所述总进气嘴接头与所述气路系统连通。

作为一种优选的方案，所述组对连接结构包括设置于各安装块上的至少一个用于安装螺柱的螺柱安装孔，该螺柱安装孔贯穿于左侧面和右侧面，所述螺柱安装孔内安装有连接螺柱，各安装块的配合面相互接触通过所述连接螺柱轴向拉紧固定。

作为一种优选的方案，所述组对连接结构包括设置于安装块上的连接槽或连接孔，该连接槽或连接孔贯穿左侧面和右侧面，各安装块上的连接槽或连接孔内贯穿有组对锁紧连杆，该组对锁紧连杆的两端设置有轴向锁紧各安装块的锁紧块。

作为一种优选的方案，所述安装块的左侧面和右侧面设置成配合面，所述柔性手指包括手指指面和手指底板，所述手指指面包括指尖段、指节段和指跟段，所述柔性手指通过罩扣在指跟段外部的固定罩壳安装在安装块上，所述柔性手指的通气口设置在指跟段的背部或者设置在柔性手指的手指底板上，当柔性手指的通气口设置在指跟段的背部时，所述固定罩壳上固定有进气嘴，该进气嘴插入所述柔性手指的通气口；当柔性手指的通气口设置在柔性手指的手指底板上时，所述安装块上固定有进气嘴，该进气嘴插入所述柔性手指的通气口，各进气嘴与气路系统连通。

作为一种优选的方案，所述安装块包括一个滑动连接部和一个竖直板部，所述安装滑槽设置于滑动连接部上，所述柔性手指的手指底板与竖直板部接触并通过固定罩壳固定在竖直板部上。

作为一种优选的方案，所述柔性手指的手指底板的底部固定有耐磨增强板。

作为一种优选的方案，当所述柔性夹具包括三个以上的柔性手指组件时，且每个柔性手指组件只包括一个安装块和一个柔性手指时，各柔性手指组件位于多边形的顶点处，相邻的柔性手指之间连接有指蹼。

采用了上述技术方案后，本发明的效果是：由于该柔性夹具包括调节座和柔性手指组件，所述调节座上至少设置有两组条形安装孔，每组条形安装孔包括两条平行的条形安装孔，每组条形安装孔内安装一个柔性手指组件，所述柔性手指组件包括安装块和柔性手指，所述安装块的顶部设置有安装滑槽，该安装滑槽的上部设置有条状收口，该条状收口的宽度小于安装滑槽的宽度，所述安装滑槽内滑动安装有两个连接滑块，该连接滑块上设置有与条状收口对应的连接螺孔，每个连接滑块通过安装螺钉固定于对应的条形安装孔上，所述柔性手指固定于安装块上，所述柔性手指的通气口与气路系统连通。该柔性夹具结构合理，通过条形安装孔可以调节柔性手指组件之间的相对位置，这样可以夹持不同大小的物品，同时只需要将两个连接滑块上的两个安装螺钉调节到不同的位置就可以使安装块相对调节座在一定范围内偏转，进而微调柔性手指的夹持角度，适合不同形状的物品夹持。

又由于所述调节座包括底座和至少两块角度调节板，每块角度调节板上均设置一组条形安装孔，所述角度调节板的一端通过铰接轴或通过紧固螺钉安装于底座上，所述角度调节板和底座之间设置有方便角度调节板进行角度调节的角度调节连接结构，该角度调节连接结构可以方便角度调节板绕其铰接轴或紧固螺钉摆动(摆动时紧固螺钉松开即可)，从而调节各同角度调节板之间的角度，这样柔性手指组件之间的相对位置发生改变，这样适应性更广，适合各种不同形状的物品的夹持，通过改变柔性手指组件的相对位置使夹持角度更合理，夹持或抓取效果更好。

又由于所述角度调节连接结构包括设置于角度调节板上的弧形调节孔，所述铰接轴或紧固螺钉处于弧形调节孔的圆心处，所述底座上设置有与弧形调节孔适配的安装螺孔，所述安装螺孔内安装有角度锁紧螺钉，该角度锁紧螺钉约束于对应的弧形调节孔内。该角度调节连接结构调节非常方便，只需稍微松开角度锁紧螺钉，由于弧形调节孔的存在，角度调节板可在弧形调节孔的范围内调节角度，调节操作更加方便。

又由于所述安装块的左侧面和右侧面均设置成配合面，所述安装块上设置有贯通左侧面和右侧面的气流通道，所述左侧面和右侧面上均设置有用于安装密封圈的密封圈安装槽，所述安装块的前侧面或者后侧面上固定有与气流通道相连通的进气嘴，所述柔性手指的通气口安装于进气嘴上，所述柔性手指固定在安装块上，当安装块的数量为一个时，气流通道的一端安装有封堵头，另一端安装有总进气嘴接头；当安装块的数量为多个时，各安装块上设置有可将多个安装块组对压紧固定的组对连接结构，各安装块的配合面相互密封接触，各安装块的气流通道组合构成了供气通道，供气通道的一端安装有封堵头，另一端安装有总进气嘴接头；所述总进气嘴接头与所述气路系统连通。该柔性手指组件可以根据实际的需要进行组对成多个安装块和多个柔性手指的结构，这样适应性更广，只需要按照单一的模块化组件的结构进行生产即可，开模量少，生产成本更低。

又由于所述组对连接结构包括设置于各安装块上的至少一个用于安装螺柱的螺柱安装孔，该螺柱安装孔贯穿于左侧面和右侧面，所述螺柱安装孔内安装有连接螺柱，各安装块的配合面相互接触通过所述连接螺柱轴向拉紧固定。该组对连接结构合理，并且固定方便。

又由于所述安装块的左侧面和右侧面设置成配合面，所述柔性手指包括手指指面和手指底板，所述手指指面包括指尖段、指节段和指跟段，所述柔性手指通过罩扣在指跟段外部的固定罩壳安装在安装块上，所述柔性手指的通气口设置在指跟段的背部或者设置在柔性手指的手指底板上，当柔性手指的通气口设置在指跟段的背部时，所述固定罩壳上固定有进气嘴，该进气嘴插入所述柔性手指的通气口；当柔性手指的通气口设置在柔性手指的手指底板上时，所述安装块上固定有进气嘴，该进气嘴插入所述柔性手指的通气口，各进气嘴与气路系统连通。这种结构的安装块省略了气流通道，这样安装块的体积更小，厚度更小，这样，在进行调节时安装块之间的间距可以更小，这样适合夹持更小的物品。

又由于所述柔性手指的底部固定有耐磨增强板，所述耐磨增强板可以提高柔性手指底部的耐磨性能，这样方便夹持或抓取锋利物品，适应范围更广。

又由于当所述柔性夹具包括三个以上的柔性手指组件时，且每个柔性手指组件只包括一个安装块和一个柔性手指时，各柔性手指组件位于多边形的顶点处，相邻的柔性手指之间连接有指蹼。利用柔性手指和指蹼就形成了抓取腔室，这样可以抓取一些颗粒状、粉末状的物品，例如药品颗粒、化学品、化肥、面粉等，同时也可以抓取一些纤维状和细小绒毛状的物品，比如石棉、短波纤维、碳纤维等对人体有害物品。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明实施例1的立体结构示意图；

图2是本发明实施例1的俯视图；

图3是本发明实施例1的柔性手指组件偏转后的结构示意图；

图4是本发明实施例1的爆炸示意图；

图5是本发明实施例2中带指蹼的结构示意图；

图6是多个模块化组件的安装结构示意图；

图7是图6的右视图；

图8是图7在A-A处的剖视图；

图9是本发明实施例1的模块化组件的爆炸示意图；

图10是本发明实施例3的柔性手指模块的另一种结构的示意图；

图11是本发明实施例4的爆炸示意图；

图12是本发明实施例4的柔性手指的爆炸示意图；

附图中：1.底座；11.安装螺孔；2.角度调节板；21.弧形调节孔；22.条形安装孔；3.柔性手指组件；31.柔性手指；311.指尖段；312.指节段；313.指跟段；314.耐磨增强板；315.指蹼；32.安装块；321.气流通道；322.螺柱安装孔；323.安装滑槽；324.定位销孔；325.连接滑块；326.进气嘴；327.密封圈安装槽；328.连接槽；33.固定罩壳；331.螺钉安装部；332.凸伸部；4.紧固螺钉；5.角度锁紧螺钉；6.安装螺钉；7.连接螺柱。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

实施例1

如图1至图4、图6至图8所示，一种多角度调节的柔性夹具，包括调节座和柔性手指组件3，所述调节座包括底座1和至少两块角度调节板2，本实施例中，角度调节板2的数量为四块，对应的柔性手指组件3的数量也为四个，所述角度调节板2的一端通过铰接轴铰接于底座1上，角度调节板2的另一端安装有柔性手指组件3，所述角度调节板2和底座1之间设置有方便角度调节板2进行角度调节的角度调节连接结构。

如图1至图4所示，所述角度调节连接结构包括设置于角度调节板2上的弧形调节孔21，所述弧形调节孔21的圆心为对应角度调节板2的铰接中心，所述底座1上设置有与弧形调节孔21适配的安装螺孔11，所述安装螺孔11内安装有角度锁紧螺钉5，该角度锁紧螺钉5约束于对应的弧形调节孔21内，这种角度调节连接结构结构更加合理，在调节时只需要拧松角度锁紧螺钉5且未完全拧下，这样角度调节板2就可以绕铰接中心发生偏摆，偏摆到所需角度后再拧紧角度锁紧螺钉5即完成了角度调节。

在本实施例中，所述铰接轴由紧固螺钉4替换，所述角度调节板2的一端通过紧固螺钉4安装于底座1上，拧松所述紧固螺钉4时所述角度调节板2可绕紧固螺钉4摆动。这样使整个角度调节板2都可拆卸，方便包装运输，方便现场安装。而紧固螺钉4也起到了铰接轴的作用，角度调节板2可绕紧固螺钉4偏摆。

当然，本实施例中给出了另一种角度调节连接结构，所述角度调节连接结构包括设置于角度调节板2上的螺栓安装孔，对应的，所述底座1上设置有弧形调节孔21，所述螺栓安装孔的位置与弧形调节孔21位置对应，所述弧形调节孔21的圆心为对应角度调节板2的铰接中心，所述螺栓安装孔内安装有螺栓螺母紧固件，该螺栓螺母紧固件的螺栓约束于弧形调节孔21内，也就是说该螺栓贯穿螺栓安装孔和弧形调节孔21并由螺母收紧，该结构也可以方便角度调节，但相比上一种结构，调节相对复杂，需要拧松螺母，而需要固定时还需要利用螺丝刀固定螺栓才可拧紧螺母。

本实施例中的底座1采用板状结构，该底座1方便用来固定在其他外部执行部件上，例如其他机械臂上，从而驱动柔性夹具移动到指定位置，而这种外部执行部件可在市面上购买，例如一些机械臂、机械手等该外部执行部件并不属于本发明的改进，因此不详细描述。

如图6至图8所示，本发明对柔性手指组件3又做了进一步的改进，其中本发明中的柔性手指31采用的是本申请人在201710667696.7的申请文件中记载的手指，该柔性手指31包括指尖段311、指节段312和指跟段313，通气孔是设置在手指底板上且与指跟段313上。并且申请人在之前的申请中也公开了一种柔性夹具其专利号为201710667157.3、那么本申请中的柔性夹具优选的采用的是申请人自己的柔性手指31，但是并不排除可采用其他结构的柔性手指31，并且为了增强耐磨性能，所述柔性手指31的底部固定有耐磨增强板314。例如也可以采用专利号为201620690257.9中记载的柔性手指31，只要将该专利的柔性手指31以及用于与该柔性手指配套的安装块安装在角度调节板2上即可使用。

本实施例中，所述柔性手指组件3包括柔性手指31、安装块32和固定罩壳33，所述安装块32的数量为多个，所述安装块32的左侧面和右侧面均设置成配合面，所述安装块32安装于角度调节板2上，其中安装块32安装于角度调节板2的安装方式为：所述角度调节板2上还设置有沿角度调节板2长度方向延伸的两个条形安装孔22，所述安装块32的顶部设置有安装滑槽323，该安装滑槽323的上部设置有条状收口，该条状收口的宽度小于安装滑槽323的宽度，所述安装滑槽323内滑动安装有两个连接滑块325，该连接滑块325上设置有与条状收口对应的连接螺孔，所述连接滑块325通过安装螺钉6固定于角度调节板2上，这样，该连接滑块325在安装滑槽323内滑动到指定位置后然后拧紧安装螺钉6即可固定。所述安装螺钉6约束于对应的条形安装孔22内。这样安装螺钉6可在条形安装孔22内滑动调整位置，进而调整柔性手指31之间的间距，适合夹持或抓取不同大小的物品。同时安装螺钉6不但可以在条形安装孔22内滑动，而且还可以在安装滑槽323内滑动，因而可以使安装块32相对角度调节板2发生偏转，进一微调抓取角度，方便一些异型的物品的夹持抓取。

所述安装块32上设置有贯通左侧面和右侧面的气流通道321，所述左侧面和右侧面上均设置有用于安装密封圈的密封圈安装槽327，所述安装块32的前侧面或者后侧面上固定有与气流通道321相连通的进气嘴326，所述柔性手指31的指跟段313上的通气口安装于进气嘴326上，所述固定罩壳33罩扣在指跟段313的外部并与安装块32之间可拆卸固定，所述安装块32上设置有用于将多个安装块进行组对固定的组对连接结构，本实施例中，所述组对连接结构包括设置于各安装块上的至少一个用于安装螺柱的螺柱安装孔322，本实施例为两个，该螺柱安装孔322贯穿于左侧面和右侧面，所述螺柱安装孔322内安装有连接螺柱7，各安装块的配合面相互接触通过所述连接螺柱轴向拉紧固定。为了方便安装块之间进行组装，在安装块32上还设置了定位销孔324，安装时插入定位销，方便准确配合。

当安装块的数量为多个时，各安装块32的配合面相互密封接触并通过连接螺柱7连接固定，各安装块32的气流通道321组合构成了供气通道，供气通道的一端安装有封堵头，另一端安装有总进气嘴326接头；当模块化组件的数量为一个时，气流通道321的一端安装有封堵头，另一端安装有总进气嘴326接头。这种结构的安装块32可以方便组对，同时生产时开模少，生产成本低，只需要批量化生产就可以根据需要组装成不同长度不同夹持力的。

如图8、9所示，连接螺柱7包括若干段首尾螺纹连接的螺柱单体，每个螺柱单体均包括螺柱段和螺帽段，螺柱段的端部设置有外螺纹段，螺帽段上设置有内螺纹孔；所述螺柱安装孔322包括处于中部的小孔段和处于小孔段左右两端的大孔段，大孔段和小孔段之间形成了定位台阶，所述小孔段与螺柱段尺寸适配，所述大孔段与螺帽段适配。这样，只需配套多根尺寸相同的螺柱单体就可以连接不同长度的柔性手指组件3，使螺柱单体的规格也统一。

如图9所示，所述固定罩壳33包括罩壳本体，所述罩壳本体内设置有与指跟段313适配的安装腔室，所述罩壳本体与柔性手指31的手指底板相邻的一侧设置有开口，所述罩壳本体上设置有螺钉安装部331；螺钉安装部331上安装螺钉6将其固定罩壳33固定在安装块32上，所述罩壳本体的开口的左右两侧均设置有凸伸部332，对应的安装块32的左侧面和右侧面上设置有与该凸伸部332配合的配合部，所述凸伸部332和配合部之间可拆卸连接固定。所述配合部和凸伸部332之间的可拆卸连接方式为螺钉固定或者卡扣固定。

该处描述的左右是图6中的摆放位置确定的，也是以气流通道321为水平左右延伸的状态下确定方向。

实施例2

在如图5所示，本实施例在实施例1的基础上做了改变，当所述柔性夹具包括三个以上的柔性手指组件3时，且每个柔性手指组件3只包括一个安装块32和一个柔性手指31时，各柔性手指组件3位于多边形的顶点处，相邻的柔性手指31之间连接有指蹼315。该指蹼315可以为与柔性手指31材料相似的材料制成，也可以为其他材料，例如布料、塑料膜、弹性膜等，其固定方式可以采用胶水粘结、缝制或与耐磨增强板314一体成型。

实施例3

如图10所示，该实施例和实施例1的基础上提出了另一种组对连接结构的方案，所述组对连接结构包括设置于安装块32上的连接槽328或连接孔，该连接槽328或连接孔贯穿左侧面和右侧面，各安装块32上的连接槽328或连接孔内贯穿有组对锁紧连杆(图中未示出)，该组对锁紧连杆的两端设置有轴向锁紧各安装块的锁紧块。也就是说，组对锁紧连杆插入到连接槽328中后，通过两端的锁紧块锁紧，约束安装块32，避免其轴向移动，同时也给予一定的轴向压紧力，这种结构也可实现安装块的组对。

实施例4

如图11和图12所示，该实施例和实施例1的结构基本相似，只是调节座为一体成型的调节座100，也就是底座1和角度调节板2一体成型，这样不可以调节角度，但是依旧具有多组条形安装孔22，每组条形安装孔22包括两条条形安装孔22，而安装块32的结构做了进一步的简单，所述安装块32的左侧面和右侧面设置成配合面，所述柔性手指31包括手指指面和手指底板，所述手指指面包括指尖段、指节段和指跟段，所述柔性手指31通过罩扣在指跟段外部的固定罩壳33安装在安装块32上，所述柔性手指31的通气口设置在指跟段的背部或者设置在柔性手指的手指底板上，图12中通气口是设置在指跟段的背部，当柔性手指的通气口设置在指跟段的背部时，所述固定罩壳上固定有进气嘴，该进气嘴插入所述柔性手指的通气口；当柔性手指的通气口设置在柔性手指的手指底板上时，所述安装块上固定有进气嘴，该进气嘴插入所述柔性手指的通气口，各进气嘴与气路系统连通。

如图12所示，所述安装块32包括一个滑动连接部和一个竖直板部，滑动连接部和竖直板部构成了近似“7”字形的结构，所述安装滑槽设置于滑动连接部上，所述柔性手指31的手指底板与竖直板部接触并通过固定罩壳33固定在竖直板部上，固定罩壳33是通过螺钉固定在竖直板部上，并且固定罩壳的开口侧壁设置有凸伸部332与竖直板部之间卡扣配合。

以上所述实施例仅是对本发明的优选实施方式的描述，不作为对本发明范围的限定，在不脱离本发明设计精神的基础上，对本发明技术方案作出的各种变形和改造，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。