一种负压柔性夹爪的制作方法

1.本实用新型涉及一种负压柔性夹爪，属于柔性夹具技术领域。


背景技术：

2.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。柔性机械手指采用弹性材料，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。申请人在2017.08.18申请了一个专利号为cn201721042513.4名称为一种新型柔性夹头及其柔性夹具和柔性夹持笔的实用新型专利，该专利中记载了一种柔性夹头，包括由弹性材料制成的夹持部和连接部，所述夹持部包括至少两个相互配合用于夹持的指尖，各指尖之间形成了指缝，每个指尖的内部均设置有指腔，所述连接部包括连通腔室，该连通腔室与各指腔均连通，所述连接部上设置有与连通腔室相通的连通口，所述指尖包括靠近指缝的内壁和远离指缝的外壁，所述内壁的厚度小于外壁的厚度或者内壁的弹性模量小于外壁的弹性模量。这种结构的柔性夹头可以适合小物件的夹持，而这种柔性夹头的工作过程中，通过正压驱动使指尖张开，抽气时，指腔和连通腔室内的驱动介质从连通口被抽出，同样内壁的弯曲变形量大于外壁的变形量，从而实现指尖闭合，这样该柔性夹头就可以完成微小物品的夹持，并且不对物品表面造成损伤。然而，这种柔性夹头无法夹持一些尺寸比较大的物品，当然，可以通过增大柔性夹头的尺寸，但是由于柔性夹头的尺寸增大后，指尖的长度也会增大，指尖之间的夹持区域也会增大，因此，在进行负压夹取时依靠指尖的变形其夹持力比较小，由于夹头都是弹性材料制成，因此夹头自身的强度并不高，这就限制了夹头的夹持力，因此，背景技术中的柔性夹头即使增大了尺寸也不适合大尺寸的物品的夹持。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种负压柔性夹爪，该夹爪具有更大的夹持力以满足更大尺寸的物品的夹持。
4.为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种负压柔性夹爪，包括由弹性材料制成的夹持部和连接部，所述夹持部包括至少两个相互配合用于夹持的指部，所述连接部包括驱动腔室，所述连接部上设置有与驱动腔室相通的连通口，所述驱动腔室包括腔底壁和腔侧壁，所述腔底壁处于各指部之间并向指尖方向拱起，所述腔侧壁与各指部的指跟连接，所述腔底壁的厚度小于腔侧壁的厚度或者腔底壁的弹性模量小于腔侧壁的弹性模量，每个指部的侧壁与腔底壁之间均连接有用于增强牵拉力的拉力加强块。
5.作为一种优选的方案，所述连接部还包括腔顶壁，所述连通口设置于所述腔顶壁上，所述腔顶壁或者腔底壁上设置有防止变形后的腔底壁堵塞连通口的防堵结构，所述防堵结构位于驱动腔室内。
6.作为一种优选的方案，所述防堵结构包括嵌入或者粘结在所述腔顶壁上的防堵
套，所述防堵套的通腔与连通口联通，所述防堵套的侧壁上设置有将驱动腔室和防堵套的通腔连通的辅助通孔。
7.作为一种优选的方案，所述驱动腔室还设置有向每个指部的指跟延伸的延伸腔室。
8.作为一种优选的方案，所述腔侧壁的上端设置增强部，所述增强部向中心延伸形成收拢形状，所述腔侧壁的上端与腔顶壁粘结或者一体成型，所述增强部的下部还设置有用于改变压力方向使压力朝向斜上方的功能面。
9.作为一种优选的方案，所述腔侧壁的外侧上位于相邻指跟的区域设置有过渡曲面，所述过渡曲面下端与比上端更靠近柔性夹爪的中心。
10.作为一种优选的方案，所述指部的内侧面上还设置有增大摩擦的粗糙结构。
11.采用了上述技术方案后，本实用新型的效果是：由于一种负压柔性夹爪，包括由弹性材料制成的夹持部和连接部，所述夹持部包括至少两个相互配合用于夹持的指部，所述连接部包括驱动腔室，所述连接部上设置有与驱动腔室相通的连通口，所述驱动腔室包括腔底壁和腔侧壁，所述腔底壁处于各指部之间并向指尖方向拱起，所述腔侧壁与各指部的指跟连接，所述腔底壁的厚度小于腔侧壁的厚度或者腔底壁的弹性模量小于腔侧壁的弹性模量，每个指部的侧壁与腔底壁之间均连接有用于增强牵拉力的拉力加强块，因此，使用时该柔性夹爪的连通口直接连接负压系统，夹持时物品先位于指部之间的区域，然后对驱动腔室内抽真空，由于负压的作用驱动腔室会发生变形，此时所述腔底壁的厚度小于腔侧壁的厚度或者腔底壁的弹性模量小于腔侧壁的弹性模量，因此，腔底壁会向顶部靠拢移动，且腔底壁变形量大于腔侧壁的变形量，而腔底壁的变形就会牵拉指部相互靠拢而夹持物品，由于拉力加强块的存在，就会将腔底壁变形的牵拉力更好的传递到指部，从而增加了牵拉力，使夹持力增大，而同时，所述腔底壁处于各指部之间并向指尖方向拱起，因此，负压状态下腔底壁向顶部靠拢变形移动的行程会更大，这样变形量更大，指部在夹持时相互靠拢的程度就会更大，从而夹持力增大，另外由于腔底壁的变形行程增大，驱动腔室的高度尺寸就可以更小，这样腔侧壁的变形量会更小，这样就避免了因为腔侧壁变形而释放夹持力导致夹持力变小的情况出现，通过上述结构后，该负压柔性夹爪能够提供更大的夹持力，从而夹持更大更重的物品。
12.又由于所述连接部还包括腔顶壁，所述连通口设置于所述腔顶壁上，所述腔顶壁或腔底壁上设置有防止变形后的腔底壁堵塞连通口的防堵结构，所述防堵结构位于驱动腔室内，因此，该防堵结构可以防止腔底壁负压变形而封堵连通口，从而确保持续给驱动腔室提供负压，保证柔性夹爪的夹持力稳定。
13.又由于所述防堵结构包括嵌入或者粘结在所述腔顶壁上的防堵套，所述防堵套的通腔与连通口联通，所述防堵套的侧壁上设置有将驱动腔室和防堵套的通腔连通的辅助通孔，采用该结构后，即使腔底壁负压变形与防堵套的下端接触，辅助通孔依旧通畅，从而起到了可靠的防堵效果。
14.又由于所述驱动腔室还设置有向每个指部的指跟延伸的延伸腔室，该延伸腔室可以方便指部变形弯曲时提供更大的变形量，增加指部弯曲的角度，从而进一步提高夹持力。
15.又由于所述腔侧壁的上端设置增强部，所述增强部向中心延伸形成收拢形状，所述腔侧壁的上端与腔顶壁粘结或者一体成型，所述增强部的下部还设置有用于改变压力方
向使压力朝向斜上方的功能面，这样该负压柔性夹爪也可以适合正压，当驱动腔室通正压时，指部会张开，从而方便夹持更大体积的物品，而正压状态下，腔侧壁的上端与腔顶壁交接的区域是容易出现裂纹和损坏的，由于增强部的存在，就可以增加腔侧壁与腔顶壁之间的粘结力或者抗撕裂能力，同时功能面的存在，使得气压作用于功能面上的压力方向发生改变，由原本直接作用于腔侧壁改变为作用于增强部上，该压力会被腔侧壁和腔顶壁共同承受，这样提高了强度，可以有效的释放正压时的材料变形的应力，提高使用寿命。
16.又由于所述腔侧壁的外侧上位于相邻指跟的区域设置有过渡曲面，所述过渡曲面下端与比上端更靠近柔性夹爪的中心，由于该过渡曲面的存在，指部在进行弯曲变形时指跟的变形阻力更小，这样相同负压条件下指跟的夹持力会更大。
17.又由于所述指部的内侧面上还设置有增大摩擦的粗糙结构，这样在夹持物品时能够增加摩擦力，从而更好的夹持物品。
附图说明
18.下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
19.图1是本实用新型实施例两指柔性夹爪的结构立体图；
20.图2是本实用新型实施例的俯视图；
21.图3是图2在a-a处的剖视图；
22.图4是图2在a-a处的立体剖视图；
23.图5是本实用新型实施例四指柔性夹爪的结构立体图；
24.图6是本实用新型实施例四指柔性夹爪的剖视图；
25.附图中：1、夹持部；101、指部；2、连接部；201、驱动腔室；202、腔底壁；203、腔侧壁；204、增强部；205、功能面；206、连通口；207、延伸腔室；208、过渡曲面；209、腔顶壁；3、拉力加强块；4、粗糙结构；5、防堵套；501、辅助通孔。
具体实施方式
26.下面通过具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述。
27.如图1至图6所示，一种负压柔性夹爪，包括由弹性材料制成的夹持部1和连接部2，该弹性材料可以采用硅橡胶制成，所述夹持部1包括至少两个相互配合用于夹持的指部101，该指部101的数量可以根据夹爪的体积和物品的形状进行优选，一般指部101的数量优选为两至五个。所述指部101的内侧面上还设置有增大摩擦的粗糙结构4。该粗糙结构4可以为粗糙面，也可以为若干个凹槽，这样更好的方便抓取物品。
28.所述连接部2包括驱动腔室201，所述连接部2上设置有与驱动腔室201相通的连通口206，该连通孔用于安装气嘴，并通过气嘴与负压系统连通，该负压系统可以为真空发生器或者其他可以产生负压的负压装置。
29.所述驱动腔室201包括腔底壁202和腔侧壁203，所述腔底壁202处于各指部101之间并向指尖方向拱起，所述腔侧壁203与各指部101的指跟连接，所述腔底壁202的厚度小于腔侧壁203的厚度或者腔底壁202的弹性模量小于腔侧壁203的弹性模量，因此在对驱动腔室201抽真空时，腔底壁202更容易变形，这样腔底壁202的变形就会带动指部101的弯曲，每个指部101的侧壁与腔底壁202之间均连接有用于增强牵拉力的拉力加强块3，
30.所述连接部2还包括腔顶壁209，所述连通口206设置于所述腔顶壁209上，所述腔顶壁209上设置有防止变形后的腔底壁202堵塞连通口206的防堵结构，所述防堵结构位于驱动腔室201内。当然，本实施例中的负压柔性夹头也可以不包括腔顶壁209，而是连接部2的上部直接设置了连通口206用来直接插装进气接头，这样也可以完成柔性夹爪的连接，而本实施例中优选的是连接部2还包括一个腔顶壁209，当然，连通口206也可以不设置在腔顶壁209，比如可以设置在连接部2的侧壁行，此时腔顶壁209将连接部2的上部完全覆盖，而防堵结构也可以不设置在腔顶壁209而设置在腔底壁202上，此时腔底壁202在负压变形时会向上移动，同样可以通过防堵结构避免堵塞连通口206。
31.本实施例中，所述防堵结构包括嵌入或者粘结在所述腔顶壁209上的防堵套5，所述防堵套5的通腔与连通口206联通，所述防堵套5的侧壁上设置有将驱动腔室201和防堵套5的通腔连通的辅助通孔501。其中，该辅助通孔501可以为完整的通孔，也可以为缺口，本实施例优选的，在防堵套5的端部侧壁上开设了缺口，该缺口形成了辅助通孔501，因此，当腔底壁202变形后与防堵套5的端部接触，也不会封堵连通口206，辅助通孔501始终处于打开状态，这样确保柔性夹爪的夹持力稳定。
32.所述驱动腔室201还设置有向每个指部101的指跟延伸的延伸腔室207，该延伸腔室207可以方便指部101变形弯曲时提供更大的变形量，增加指部101弯曲的角度，从而进一步提高夹持力。该延伸腔室207的长度可以根据实际情况设置，但是要确保该延伸腔室207伸向指部101的指跟，长度不宜过长，在指部101被牵拉后实际上是指跟发生了弯曲变形，该延伸腔室207可以更好的方便指跟弯曲，增大弯曲的角度。
33.所述腔侧壁203的上端设置增强部204，所述增强部204向中心延伸形成收拢形状，所述腔侧壁203的上端与腔顶壁209粘结或者一体成型，所述增强部204的下部还设置有用于改变压力方向使压力朝向斜上方的功能面205，其中，该功能面205与指部101的延伸方向的夹角大于90
°
。本实施例中，指部101的延伸方向即为图3的上下方向，这样该负压柔性夹爪也可以适合正压，当腔侧壁203不设置增强部204时，腔侧壁203直接与腔顶壁209之间连接，当驱动腔室201通正压时，指部101会张开从而方便夹持更大体积的物品，而正压状态下，腔侧壁203的上端与腔顶壁209交接的接缝周围受力非常大，而由于增强部204的存在，就可以增加腔侧壁203与腔顶壁209之间的粘结面积，增加粘结力或者强度，同时由于功能面205的存在，使得气压作用于功能面205上的压力方向发生改变，该压力的方向与功能面205垂直，从而使压力改变而被腔侧壁203和腔顶壁209共同承受，这样提高了强度，可以有效的释放正压时的材料变形的应力，提高使用寿命，尽可能的减少了撕裂情况发生。当然，该功能面205并非一定要为平面，也可以为曲面，同样可以将正压时的压力方向改变，提高抗撕裂能力。
34.而所述腔侧壁203的外侧上位于相邻指跟的区域设置有过渡曲面208，所述过渡曲面208下端与比上端更靠近柔性夹爪的中心。如图1和图5所示，该过渡曲面208的下端是与腔底壁202连接的(柔性夹爪按照图1或图5的摆放状态下，图的下方即为产品的下端)，而过渡曲面208的上端与腔侧壁203逐步衔接，这样，指部101在进行弯曲变形时，腔侧壁203在相邻指跟的区域会受到挤压，该挤压是会阻碍指跟的变形，而由于过渡曲面208的存在，指跟之间的可变形的空间会变大，变形阻力减小，这样相同负压条件下指跟的夹持力会更大。
35.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。