一种高效直线电动机械爪的制作方法

1.本发明属于机械爪领域，更具体地，涉及一种高效直线电动机械爪。


背景技术：

2.机器人设备对环境适应性高，且效率可靠，可以代替人类完成繁重的劳动，因此，越来越多的行业采用机器人设备代替人类工作，经过科学技术的发展，机器人设备的准类越来越多，而机器人上的机械臂和机械爪是帮助机器人发挥功能的重要组成部分。
3.通常，机器人或机械臂通过末端执行器进行操作，在装配，移动等方面，机械爪是应用最多的末端执行器，而现有的机械爪多结构复杂，操作麻烦，且容易磨损，传动效率和精确度不高。


技术实现要素：

4.针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种高效直线电动机械爪，其采用行星齿轮传动，具有传动平稳和精确，工作可靠的优点。
5.为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种高效直线电动机械爪，其特征在于，包括外壳、驱动电机、减速箱、主动齿轮、环形台和三组夹爪组件，其中：
6.所述驱动电机和所述减速箱均位于所述外壳内且均安装在所述外壳上，所述驱动电机的电机轴连接所述减速箱的输入轴，所述减速箱的输出轴朝上设置并且连接所述主动齿轮；
7.所述环形台安装在所述外壳内，并且所述环形台上设置有三道水平的滑槽；
8.对于每组所述夹爪组件而言，其包括齿轮轴、从动齿轮、滑动齿条和夹爪，所述齿轮轴通过轴承竖直安装在所述环形台的上方顶盖上，所述齿轮轴的顶端固定安装所述从动齿轮，所述从动齿轮的厚度大于所述主动齿轮的厚度，所述滑动齿条位于所述主动齿轮的上方，所述滑动齿条安装在一所述滑槽内并且与所述从动齿轮啮合，以便沿着滑槽滑动，所述夹爪固定安装在所述滑动齿条上；
9.三个所述从动齿轮呈三角形分布，三根所述滑动齿条呈y形分布，并且任意相邻的两根滑动齿条的夹角均为120
°
，三个所述夹爪呈等边三角形布置；
10.所述主动齿轮与每个所述从动齿轮均啮合，以带动各从动齿轮同步转动，从而带动各滑动齿条同步移动，进而带动三个所述夹爪合拢或分开。
11.优选地，每个所述夹爪上均设置有安装孔，以用于安装各种型号的夹指。
12.优选地，所述驱动电机带有编码器。
13.优选地，还包括顶盖和底盖，所述顶盖和底盖分别安装在所述外壳的顶部和底部，所述顶盖位于所述环形台的上方，将环形台封闭在外壳内，顶盖上开有盲孔和开口槽，齿轮轴通过轴承安装在所述顶盖的盲孔内，夹爪从所述顶盖的开口槽穿过。
14.优选地，所述驱动电机上连接有用于连接电源或驱动板的信号线，所述信号线穿出所述外壳。
15.优选地，三个所述从动齿轮周向布置在所述外壳顶部的环形台上。
16.总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
17.1)本发明提供一种高效直线电动机械爪，采用电机驱动替换传统的气缸驱动模式，不需要额外带空气压缩器，可以应用于任何有电的场所；且相比气缸驱动，电机驱动噪音小，更加符合环保要求。
18.2)本发明的驱动电机可通过信号线连接驱动板，可以根据反馈数据来调节和控制，使得机械爪开合平稳，响应迅速。
19.3)本发明的传动结构采用主动齿轮和三个从动齿轮形成的行星齿轮传动，具有传动平稳，传动精确，工作可靠的优点。
20.4)本发明的从动齿轮和滑动条配合，既能保证夹爪的出力大和滑动平稳，还可以降低摩擦力，提高整体的使用效率和寿命。
21.5)本发明使用应用范围广，可以广泛应用于各行业的机器人手臂，根据所需要的环境和工作精度的不同，结合制造成本要求，可以采用有刷电机、空心杯电机、步进电机、无刷电机和伺服电机等不同种类的电机作为动力源，选择更加广泛。
附图说明
22.图1是本发明的主视图；
23.图2是本发明撤去外壳、顶盖和底盖后的立体示意图；
24.图3是本发明中各从动齿轮与滑动齿条啮合的示意图；
25.图4是本发明撤去外壳后的立体图。
具体实施方式
26.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
27.参照图1～图4，一种高效直线电动机械爪，包括外壳4、驱动电机11、减速箱10、主动齿轮8、环形台和三组夹爪1组件，其中：
28.所述驱动电机11和所述减速箱10均位于所述外壳4内且均安装在所述外壳4上，所述驱动电机11的电机轴连接所述减速箱10的输入轴，所述减速箱10的输出轴朝上设置并且连接所述主动齿轮8；所述驱动电机11前端装配有减速箱10，增加了夹爪1的夹持力，能夹持较重的零件，且降低了夹爪1的运行速度，使得机械爪在夹取物品的时候能运行更加平缓，以保护物品不被损毁。
29.所述环形台安装在所述外壳4内，驱动电机11的电机壳上的法兰9挂在外壳4内部的台阶上，并且通过螺钉固定，并且所述环形台上设置有三道水平的滑槽12。
30.对于每组所述夹爪1组件而言，其包括齿轮轴、从动齿轮6、滑动齿条7和夹爪1，所述齿轮轴通过轴承竖直安装在所述环形台的顶部，所述齿轮轴的顶端固定安装所述从动齿轮6，所述从动齿轮6的厚度大于所述主动齿轮8的厚度，所述滑动齿条7位于所述主动齿轮8
的上方，所述滑动齿条7安装在一所述滑槽12内并且与所述从动齿轮6啮合，以便沿着滑槽12的纵向滑动，所述夹爪1固定安装在所述滑动齿条7上。滑槽12可以限制滑动齿条7在滑槽12内的滑动轨道上滑动，减少摩擦和磨损，提高机构整体的使用效率和使用寿命。
31.三个所述从动齿轮6呈三角形分布，三个所述从动齿轮6周向布置在所述外壳4顶部的环形台上，三根所述滑动齿条7呈y形分布，即三根所述滑动齿条7分布在y的三条边上，但是它们互不接触，并且任意相邻的两根滑动齿条7的夹角均为120
°
，三个所述夹爪1呈等边三角形布置。
32.所述主动齿轮8与每个所述从动齿轮6均啮合，以带动各从动齿轮6同步转动，从而带动各滑动齿条7同步移动，进而带动三个所述夹爪1合拢或分开。
33.进一步，每个所述夹爪1上均设置有安装孔2，以用于安装各种型号的夹指。安装孔2为两个，均为圆孔，可以用螺丝安装固定不同形状的夹指，根据所夹取物品形状大小的不同更换不同的夹指，具有通用性。
34.进一步，所述驱动电机11带有编码器，可以根据夹爪1的状态反馈不同的量化数据，如电流或电压等，可以让机械爪的控制更加精密，反应更加迅速。
35.进一步，还包括顶盖3和底盖13，所述顶盖3和底盖13分别安装在所述外壳4的顶部和底部，所述顶盖3位于所述环形台的上方，将环形台封闭在外壳4内，驱动电机11的电机壳上的法兰9挂在外壳4内部的台阶上，顶盖3上开有盲孔和开口槽，齿轮轴的上方安装在所述顶盖3的盲孔内，夹爪从所述顶盖3的开口槽穿过。
36.进一步，所述驱动电机11上连接有用于连接电源或驱动板的信号线，所述信号线穿出所述外壳4。信号线从底盖13上预留的出线孔5伸出，可以外接电源、驱动器或信号发生器等进行调试和控制。
37.本发明的工作过程如下：
38.当驱动电机11通过外接电源或驱动板通电后顺时针转动，带动安装在减速箱10输出轴上的主动齿轮8顺时针转动，主动齿轮8分别带动与它啮合的三个从动齿轮6逆时针转动，进而推动与从动齿轮6啮合的滑动齿条7在滑槽12的滑动轨道上做直线运动，由于从动齿轮6是逆时针旋转，进而推动安装在它右侧的滑动齿条7由外向内做直线运动，滑动齿条7带动机械爪由外向内做直线运动，进行夹取的动作。
39.由于驱动电机11前端装配有减速箱10，所以主动齿轮8的旋转速度会较低，从动齿轮6的外径比主动齿轮8的外径大，因而从动齿轮6的旋转速度会比主动齿轮8更低，这就让安装在从动齿轮6旁的滑动齿条7的运行速度更加平缓，也就带动夹爪1的运行速度更加平缓，保证夹爪1既能夹持较重的物品，也不会因为动作过快而导致物品损坏。
40.当夹爪1夹取到物品之后，驱动电机11内部所带编码器的输出电流会显著增大，这时候，可以通过外部驱动器对驱动电机11的转速进行控制，让驱动电机11转速降低，从而带动主动齿轮8和从动齿轮6的转速均降低，也让与从动齿轮6右侧啮合的滑动齿条7的运行速度降低。
41.当编码器反馈的电流降低到设定数据的时候，外接驱动器根据数据反馈让驱动电机11保持当前的转速，从而让滑动齿条7所受的推拉力保持稳定，这就让齿条上的夹爪1所受的推拉力保持稳定，从而让夹爪1夹取物品保持稳定，既能夹持牢固，不脱落，又不会导致夹持力过大，而损毁物品。
42.当夹爪1夹持物品到指定位置之后，驱动电机11通过外接驱动器变为逆时针旋转，带动安装在减速箱10输出轴上的主动齿轮8逆时针旋转，主动齿轮8分别带动与它啮合的三个从动齿轮6顺时针转动，进而推动与从动齿轮6啮合的滑动齿条7在滑槽12的滑动轨道上由内向外做直线运动，进而，滑动齿条7带动夹爪1由内向外做直线运动，进行松开的动作。
43.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。