基于四杆曲柄滑块原理的机械式抓取装置的制作方法

本发明涉及机械制造技术领域，具体为基于四杆曲柄滑块原理的机械式抓取装置。

背景技术：

抓取装置在机械制造领域内的应用较为广泛，普遍应用于将体积较大或重量较大的物体抓起并运送到预定位置，或用来对原材料的抓取、放置，现有的抓取装置普遍为两个或多个卡爪利用其自身的摩擦力将物体夹住，再通过连杆上升收紧的原理来提供夹持的力。

由于主要依靠摩擦力来进行工作，在使用时有可能发生摩擦力不足导致物体掉落的情况，给现场的操作人员带来了极大的安全隐患，同时，大部分抓取装置没有抓取失效时的锁紧机构，对操作者的人身安全造成了较大的威胁，另外，现有的抓取装置普遍为单点受力形式，即在抓取过程中的承重点为一个，加快了使用时的磨损，降低了使用寿命。

为解决上述问题，发明者提出了基于四杆曲柄滑块原理的机械式抓取装置，具备受力旋转锁紧和双承重点的优点，可在受力时利用自身的机械结构进行自锁，提高了使用时的安全性，同时利用双承重点的优点，可降低在抓取过程中因受力不均导致的磨损程度，同时提高了使用寿命。

技术实现要素：

为实现上述受力旋转锁紧和双承重点的目的，本发明提供如下技术方案：基于四杆曲柄滑块原理的机械式抓取装置，包括主框架、自锁机构、限位框、滑块、活动杆、辅助杆、连杆、定位杆和抓取机构。

其中：自锁机构包括壳体、限位块、活动柱、定位柱和卡块。

其中：抓取机构包括底座、定位座、半齿轮、螺杆和卡爪。

上述结构的位置及连接关系如下：

所述主框架的底部活动连接有自锁机构，所述自锁机构的底部活动连接有限位框，所述主框架的限位框的尺寸相同且中轴线在同一直线上，所述限位框的底部开设有过孔，所述过孔的形状为矩形且尺寸与卡块的尺寸相适配，所述主框架的内部活动连接有滑块，所述滑块的中部活动连接有活动杆，所述活动杆贯穿滑块、活动柱和卡块，并且其底部与螺杆活动连接，所述主框架的内部设置有滑槽，所述滑块位于滑槽内且与其滑动连接，所述主框架的顶部和底部均开设有通孔，所述活动杆穿过两个通孔且与主框架活动连接，所述滑块的正、背面均活动连接有两个辅助杆，四个所述辅助杆远离滑块的一端均活动连接有连杆，同一面的两个所述连杆之间活动连接有定位杆，两个所述连杆的底部活动连接有抓取机构。

所述自锁机构包括壳体，所述壳体的内部固定连接有限位块，所述限位块包括上、下两组，上方限位块的左侧为曲面结构，下方限位块的右侧为曲面结构，并且所述上、下两组限位块呈相互交错分布，所述壳体的内部活动连接有活动柱，所述活动柱的表面活动固定连接有两个定位柱，两个所述定位柱以活动柱的中点为参照呈对称分布，所述活动柱的底部活动连接有卡块，所述卡块的尺寸与限位框底部过孔的尺寸相适配，所述壳体与活动柱的截面形状均为圆形且中轴线在同一直线上。

所述抓取机构包括底座，所述底座的底部固定连接有四个定位座，所述定位座的内部活动连接有半齿轮，所述底座的中部活动连接有螺杆，所述主框架、滑块、活动杆、活动柱、底座和螺杆的中轴线在同一直线上，所述半齿轮的外侧活动连接有卡爪。

作为优选，所述螺杆的外侧设置有与半齿轮相适配的螺纹，四个半齿轮与螺杆中轴线的距离相同且均与其啮合。

作为优选，四个所述卡爪的形状规格均相同且分别与三个半齿轮活动连接，所述半齿轮由齿轮和转轴两部分组成，齿轮部分与卡爪活动连接，转轴部分与定位座活动连接，四个半齿轮以底座的中点为参照呈均匀分布。

作为优选，四个所述卡爪以底座的中点为参照呈均匀分布，即四个卡爪到底座中点的距离相同。

作为优选，所述卡爪远离半齿轮的一端固定连接有圆形结构。

作为优选，正面两个所述辅助杆的铰接处和背面两个辅助杆的铰接处均位于滑块的中轴线上。

与现有技术及产品相比，本发明的有益效果是：

1、该基于四杆曲柄滑块原理的机械式抓取装置，通过滑块的运动，可带动辅助杆同步同向运动，进而可带动连杆和卡爪同步运动，提高了该装置结构之间的联动性，使操作更加方便，同时利用连杆对卡爪进行二次固定，在承担一部分受力的同时可使抓取过程中的受力更加均匀，避免了因受力不均导致的磨损加快的问题，在提高使用稳定性的同时增加了使用寿命。

2、该基于四杆曲柄滑块原理的机械式抓取装置，通过螺杆和半齿轮，可使四个卡爪之间同步运动，当螺杆随活动杆向上运动时，由于底座的位置固定，利用螺栓螺母的原理可知，此时螺杆作顺时针转动，利用齿轮啮合的原理可知，此时螺杆可带动四个半齿轮和四个卡爪向上转动，四个卡爪之间的距离增大，同理，当活动杆向下运动时，螺杆作逆时针转动，此时螺杆可带动四个半齿轮和四个卡爪向下转动，四个卡爪之间的距离减小，此时可实现该装置的抓取和松开过程，增加了各结构之间的联动性，保证了在使用时卡爪之间的统一。

3、该基于四杆曲柄滑块原理的机械式抓取装置，通过限位块、活动柱和定位柱，可增加使该装置在使用时的承重点，提高了该装置的安全性，当活动柱向上运动至两个定位柱与限位块接触时，由于限位块包括上、下两组，上方限位块的左侧为曲面结构，下方限位块的右侧为曲面结构，并且上、下两组限位块呈相互交错分布，所以此时定位柱可沿上方限位块的曲面结构运动，即此时带动活动柱转动，卡块随活动柱同步同向转动，此时卡块与过孔在垂直方向上呈错开状态，此时卡块不能通过过孔，利用上述结构和过程，实现该装置受力旋转锁紧的目的，可在受力时利用自身的机械结构进行自锁，提高了使用时的安全性。

附图说明

图1为本发明结构连接示意图，此时各结构均处于初始位置；

图2为本发明自锁机构连接结构示意图，此时活动柱、定位柱和卡块不发生偏转，卡块可通过限位框的过孔；

图3为本发明自锁机构运动轨迹示意图，此时活动柱、定位柱和卡块发生偏转，卡块不能通过限位框的过孔，二者呈错开状态；

图4为本发明抓取机构连接结构示意图，此时各结构均处于初始状态，四个卡爪之间的距离较大；

图5为本发明抓取机构运动轨迹示意图，此时四个卡爪之间的距离减小；

图6为本发明滑块与辅助杆连接结构示意图，此时二者不发生位置变化，两个辅助杆之间的角度较小；

图7为本发明滑块与辅助杆运动轨迹示意图，此时滑块向下运动，两个辅助杆之间的角度增大；

图8为本发明连杆与定位杆连接结构示意图，此时两个连杆之间的角度较大，定位杆与两个连杆铰接点之间的距离较大；

图9为本发明连杆与定位杆运动轨迹示意图，此时两个连杆之间的角度减小，定位杆与两个连杆铰接点之间的距离减小。

图中：1-主框架、2-自锁机构、3-限位框、4-滑块、5-活动杆、6-辅助杆、7-连杆、8-定位杆、9-抓取机构、21-壳体、22-限位块、23-活动柱、24-定位柱、25-卡块、91-底座、92-定位座、93-半齿轮、94-螺杆、95-卡爪。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-8：

该基于四杆曲柄滑块原理的机械式抓取装置，包括主框架1、自锁机构2、限位框3、滑块4、活动杆5、辅助杆6、连杆7、定位杆8和抓取机构9。

其中：自锁机构2包括壳体21、限位块22、活动柱23、定位柱24和卡块25。

其中：抓取机构9包括底座91、定位座92、半齿轮93、螺杆94和卡爪95。

其中：

a、主框架1的内部设置有滑槽，滑块4位于滑槽内且与其滑动连接，主框架1的顶部和底部均开设有通孔，活动杆5穿过两个通孔且与主框架1活动连接，卡爪95远离半齿轮93的一端固定连接有圆形结构。

b、限位块22包括上、下两组，上方限位块22的左侧为曲面结构，下方限位块22的右侧为曲面结构，并且上、下两组限位块22呈相互交错分布，螺杆94的外侧设置有与半齿轮93相适配的螺纹，四个半齿轮93与螺杆94中轴线的距离相同且均与其啮合

c、四个卡爪95以底座91的中点为参照呈均匀分布，即四个卡爪95到底座91中点的距离相同主框架1的限位框3的尺寸相同且中轴线在同一直线上，限位框3的底部开设有过孔，过孔的形状为矩形且尺寸与卡块25的尺寸相适配。

其中：

d、活动杆5贯穿滑块4、活动柱23和卡块25，并且其底部与螺杆94活动连接，四个卡爪95的形状规格均相同且分别与三个半齿轮93活动连接，半齿轮93由齿轮和转轴两部分组成，齿轮部分与卡爪95活动连接，转轴部分与定位座92活动连接，四个半齿轮93以底座91的中点为参照呈均匀分布。

e、两个定位柱24以活动柱23的中点为参照呈对称分布，卡块25的尺寸与限位框3底部过孔的尺寸相适配，壳体21与活动柱23的截面形状均为圆形且中轴线在同一直线上。

f、主框架1、滑块4、活动杆5、活动柱23、底座91和螺杆94的中轴线在同一直线上，正面两个辅助杆6的铰接处和背面两个辅助杆6的铰接处均位于滑块4的中轴线上，螺杆94与活动杆5之间为分段式的活动连接，即在活动杆5带动螺杆94运动时，螺杆94在上升或下降过程中可维持转动状态。

在使用时，各结构之间的初始位置及连接关系如下：

滑块4位于主框架1的内部且与其滑动连接，活动杆5贯穿滑块4、活动柱23和卡块25，并且其底部与螺杆94活动连接，四个辅助杆6分别与滑块4活动铰接，四个连杆7分别四个辅助杆6活动铰接，四个连杆7的底部活动连接有卡爪95，活动柱23位于壳体21的内部，两个定位柱24与活动柱23固定连接，卡块25位于活动柱23的底部且与其固定连接。

螺杆94的底部与活动杆5固定连接，四个半齿轮93分别与四个定位座92活动铰接，四个卡爪95分别与四个半齿轮93活动连接。

上述结构及过程请参阅图1、图2和图4。

拉动活动杆5使其向上运动，此时活动杆5可带动滑块4向上运动，滑块4向上运动时可带动四个辅助杆6同步同向运动，即此时四个辅助杆6之间的角度减小，四个辅助杆6可带动四个连杆7同步同向运动，此时两个连杆7之间的角度增大，可带动四个卡爪95向外张开。

由于活动柱23与活动杆5活动连接，所以活动杆5运动时可带动活动柱23同步同向运动，由于在初始状态下卡块25与过孔在垂直方向上呈重合状态，所以此时卡块25可通过限位框3的底部开设的过孔，当活动柱23向上运动时可带动两个定位柱24同步同向运动，当活动柱23向上运动至两个定位柱24与限位块22接触时，由于限位块22包括上、下两组，上方限位块22的左侧为曲面结构，下方限位块22的右侧为曲面结构，并且上、下两组限位块22呈相互交错分布，所以此时定位柱24可沿上方限位块22的曲面结构运动，即此时带动活动柱23转动，卡块25随活动柱23同步同向转动，此时卡块25与过孔在垂直方向上呈错开状态，此时卡块25不能通过过孔。

上述结构及过程请参阅图1-2。

当螺杆94随活动杆5向上运动时，由于底座91的位置固定，利用螺栓螺母的原理可知，此时螺杆94作顺时针转动，利用齿轮啮合的原理可知，此时螺杆94可带动四个半齿轮93和四个卡爪95向上转动，四个卡爪95之间的距离增大。

同理，当活动杆5向下运动时，螺杆94作逆时针转动，此时螺杆94可带动四个半齿轮93和四个卡爪95向下转动，四个卡爪95之间的距离减小。

上述结构及过程请参阅图3-4。

附：

a、当滑块4向上运动时，可带动两个辅助杆6同向运动，此时两个辅助杆6之间的角度较小，同理，当滑块4向下运动时，两个辅助杆6之间的角度增大。

上述结构及过程请参阅图5-6。

b、当同一平面上的两个连杆7之间的角度变化时，定位杆8与两个连杆7之间的铰接点随之改变，两个连杆7之间的角度较大时，定位杆8与两个连杆7铰接点之间的距离较大，反之则两个铰接点之间的距离较小。

上述结构及过程请参阅图7-8。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。