一种三自由度电动夹爪的制作方法

1.本实用新型涉及夹爪技术领域，尤其涉及一种三自由度电动夹爪。


背景技术：

2.目前电动夹爪已经广泛用于医疗、汽车制造、物流、3c电子等各个行业，其中夹爪有直接夹取物体，有旋转带夹取物体的等等。但这些夹爪的自由度以2个自由度居多，要实现多自由度作业环境需外配手臂或者其他执行部件来达到多自由度的作业效果，但外部设备在空间的占用上就比较大，对现场布局的合理利用就显得格外苛刻。
3.因此，有必要提出一种新的技术方案。


技术实现要素：

4.为解决现有技术中存在的技术问题，本实用新型公开了一种三自由度电动夹爪，其包括第一驱动组件、第二驱动组件和夹爪组件，所述第一驱动组件和第二驱动组件转动连接，所述第二驱动组件和夹爪组件转动连接，所述夹爪组件包括夹爪座和夹臂，所述第一驱动组件驱动第二驱动组件转动，所述第二驱动组件驱动夹爪组件转动，所述夹臂被配置的在夹爪座上可移动。
5.进一步的，所述夹臂被第二驱动组件驱动地在夹爪座上移动。
6.进一步的，所述第一驱动组件包括第一驱动器和第一转轴，所述第一驱动器驱动第一转轴旋转，所述第二驱动组件包括第二驱动器、第三驱动器和第二转轴，所述第二驱动器驱动第二转轴旋转，所述第三驱动器驱动夹臂在夹爪座上移动，所述第一转轴和第二驱动组件固定连接，所述第二转轴和夹爪座固定连接。
7.进一步的，所述第一驱动组件还包括第一壳体，所述第一驱动器和第一转轴固定设置于第一壳体上，所述第二驱动组件包括第二壳体，所述第二驱动器、第三驱动器和第二转轴固定设置于第二壳体上，所述第一转轴与第二壳体固定连接。
8.进一步的，所述第一转轴的轴线方向与第二转轴的轴线方向垂直，所述夹臂的移动方向与第二转轴的轴线方向垂直。
9.进一步的，所述第一驱动器的尾端安装有第一制动器，所述第二驱动器的尾端安装有第二制动器。
10.进一步的，所述第一壳体外壁设置有第一限位块，所述第二壳体外壁设置有第二限位块，所述第一限位块和第二限位块能够相互挡止。
11.进一步的，所述第一驱动组件还包括主动轮、从动轮和同步带，所述第一驱动器与第一壳体固定连接，所述第一驱动器的输出轴与主动轮固定连接，所述主动轮和从动轮通过同步带同步传动，所述从动轮固定套设于第一转轴上，所述第一转轴的一端延伸至第一壳体外与第二壳体固定连接，所述第二壳体安装有第二齿轮和第三齿轮，所述第二驱动器和第三驱动器相邻设置，所述第二驱动器的输出轴与第二齿轮固定连接，所述第二齿轮与第三齿轮啮合，所述第三齿轮固定套设在第三驱动器上，所述第二转轴固定套设在第三驱
动器上，所述第二转轴的一端与第三齿轮固定连接，所述第二转轴的轴线方向与第三齿轮的轴线方向一致，所述第二转轴的另一端延伸至第二壳体外与夹爪座固定连接，所述第三驱动器的输出轴固定套设有第一齿轮，所述夹爪座内设置有相对设置的两个齿条，所述齿条与夹臂一一对应连接，所述第一齿轮分别与两个齿条啮合。
12.进一步的，所述第一转轴安装有第一滑环，所述第一滑环具有第一定子导线和第一转子导线，所述第一转子导线与第二驱动组件电连接，所述第一壳体内设置有第一电路板，所述第一驱动器和第一制动器均与第一电路板电连接，所述第二壳体内还设置有第二电路板和第三电路板，所述第二驱动器和第二制动器均与第二电路板电连接，所述第三驱动器与第三电路板电连接，所述第三电路板设置在第三驱动器的一侧，所述第三电路板与第三驱动器固定连接，所述第三电路板的一侧设置有第二滑环，所述第二滑环与第三驱动器固定连接，所述第二滑环具有第二转子导线和第二定子导线，所述第二转子导线和第三电路板电连接，所述第二定子导线与第二电路板电连接，所述第二电路板与第一转子导线电连接。
13.进一步的，所述第二壳体内设置有感应元件，所述感应元件与第三驱动器固定连接，所述第二电路板上连接有传感器，所述感应元件与传感器相对设置，所述感应元件与传感器配合，所述传感器能够对感应元件进行识别。
14.与现有技术相比，本实用新型的一种三自由度电动夹爪具有如下一个或多个有益效果：本实用新型中的三自由度电动夹爪，在旋转夹爪的基础上增加一个旋转的自由度，而且还增加了作用距离，不会占用大量空间，可适应多轴角度的作业环境；本实用新型中的三自由度电动夹爪在第一驱动器的输出轴的尾端安装有第一制动器，第一转轴完成旋转动作停止后，第一制动器可抱死第一驱动器的输出轴，从而使得第二驱动组件的旋转快速制动，平稳静止，第一制动器还可控制第二驱动组件旋转角度的精准度，以及减少对第一驱动器的负载力，进而增加第一驱动器的使用寿命；本实用新型中的三自由度电动夹爪在第二驱动器的尾端输出轴设置有第二制动器，从而使得夹爪座的旋转在停止后，能够快速制动平稳静止，第一制动器和第二制动器的保持力矩比电机的输出力矩大，一方面可节省能耗，另一方面能保持较大的静维持扭矩；本实用新型中的三自由度电动夹爪中，第一壳体外壁凸设有第一限位块，第二壳体外壁凸设有第二限位块，第一限位块和第二限位块可相互配合，两者可相互挡止，实现第一壳体和第二壳体的旋转限位，将第一限位块和第二限位块的挡止位置作为零位点，通过零位点可对第一驱动组件和第二驱动组件的相对旋转进行复位或校正旋转误差，或通过接近开关或光电传感器进行零位点设置；本实用新型中的三自由度电动夹爪，在第二壳体内设置有感应元件，感应元件能够随所述第三驱动器进行旋转，第二电路板上连接有传感器，感应元件与传感器配合，传感器对感应元件进行识别，传感器对感应元件旋转的位置进行记录，进而可记录第一转轴和夹爪座的旋转位置，将记录的信号反馈至第二电路板中，进而可根据记录校正夹爪座旋转的零位位置。
附图说明
15.图1为本实用新型实施例中的三自由度电动夹爪的结构示意图；
16.图2为本实用新型实施例中的第二驱动组件的结构示意图；
17.图3为本实用新型实施例中的第一驱动组件的结构示意图；
18.图4为本实用新型实施例中的第一驱动组件的剖视示意图；
19.图5为本实用新型实施例中的第二驱动组件和夹爪组件的剖视示意图；
20.图6为本实用新型实施例中的第二驱动组件和夹爪组件的另一角度的剖视示意图；
21.其中，10、第一壳体；100、第一限位块；11、第一驱动器；110、第一制动器；12、第一转轴；13、第一轴承；130、第一中心通孔；131、第一滑环；1310、第一定子导线；1311、第一转子导线；132、第一轴承座；1320、第一内腔；14、主动轮；15、从动轮；16、同步带；17、端盖；18、第一电路板；19、总线；20、第二壳体；200、第二限位块；21、第二驱动器；210、第二制动器；22、第二转轴；220、第二中心通孔；23、第二轴承；230、第二轴承座；2300、第二内腔；24、第二齿轮；25、第三齿轮；26、第二电路板；260、传感器；27、螺栓；270、第二滑环固定板；271、第二滑环；2710、第二转子导线；2711、第二定子导线；272、感应元件；28、线缆保持架；30、夹爪座；31、夹臂；32、第三驱动器；33、第一齿轮；34、齿条；35、第三电路板。
具体实施方式
22.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
23.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
24.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以使直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
25.请参阅图1、图4和图5，本实用新型公开一种三自由度电动夹爪，其包括第一驱动组件、第二驱动组件和夹爪组件，所述夹爪组件与第二驱动组件转动连接，所述第二驱动组件与所述第一驱动组件转动连接，所述夹爪组件包括夹爪座30和夹臂31，一对夹臂31可移动设置于夹爪座30上，所述第一驱动组件包括第一壳体10、第一驱动器11和第一转轴12，所述第一驱动器11和第一转轴12设置在第一壳体10内，所述第一驱动器11能够驱动第一转轴12旋转，优选的，所述第一驱动器11、第二驱动器21和第三驱动器32均优选为电机和减速器的组合。
26.在本实施例中，请参阅图3和图4，所述第一驱动组件还包括第一轴承13、主动轮14、从动轮15和同步带16，所述第一壳体10内具有第一轴承座132，所述第一轴承座132具有两端开口的第一内腔1320，所述第一轴承13外圈固定设置在第一内腔1320内，所述从动轮15固定设置在第一轴承座132的一端，所述从动轮15位于第一轴承13的一侧，所述第一转轴
12穿设于第一内腔1320内，所述从动轮15和第一轴承13均固定套设于第一转轴12上，所述第一驱动器11与第一壳体10固定连接，所述第一驱动器11的输出轴与主动轮14固定连接，所述主动轮14的端面设置有端盖17，所述端盖17分别与主动轮14和第一驱动器11输出轴固定连接，防止所述主动轮14在所述第一驱动器11的输出轴上发生轴向位移。所述主动轮14和从动轮15通过同步带16同步传动，所述第一转轴12的一端延伸至第一壳体10外与第二壳体20固定连接，所述第一驱动器11能够驱动主动轮14旋转，所述主动轮14带动从动轮15旋转，所述从动轮15带动第一转轴12旋转。在其他实施例中，第一驱动器11来驱动第一转轴12还可以是齿轮啮合传动或链轮传动等传动方式。
27.请参阅图4，所述第一转轴12具有第一中心通孔130，所述第一中心通孔130内安装有第一滑环131，所述第一滑环131包括第一定子导线1310和第一转子导线1311，所述第一转子导线1311延伸至第二壳体20内与第二驱动组件电连接。所述第一壳体10内设置有第一电路板18，所述第一驱动器11的输出轴的尾端安装有第一制动器110，所述第一驱动器11和第一制动器110均与第一电路板18电连接，第一转轴12完成旋转动作停止后，所述第一制动器110可抱死第一驱动器11的输出轴，从而使得第二驱动组件的旋转快速制动，平稳静止，所述第一制动器110还可控制第二驱动组件旋转角度的精准度，以及减少对第一驱动器11的负载力，进而增加第一驱动器11的使用寿命。
28.请参阅图5和图6，所述第二驱动组件包括第二壳体20、第二驱动器21、第三驱动器32和第二转轴22，所述第二驱动器21和第二转轴22固定设置在第二壳体20上，所述第二驱动器21能够驱动第二转轴22旋转，所述第三驱动器32能够驱动夹臂31在夹爪座30上移动。
29.在一个实施例中，请参阅图5和图6，所述第二驱动器21和第三驱动器32均固定设置在第二壳体20内，所述第二驱动器21和第三驱动器32相邻设置，所述第三驱动器32的输出轴固定套设有第一齿轮33，所述夹爪座30内设置有相对设置的两个齿条34，所述齿条34与夹臂31一一对应连接，所述第一齿轮33分别与两个齿条34啮合，所述第三驱动器32通过驱动第一齿轮33转动，所述第一齿轮33带动两个齿条34移动，从而将第一齿轮33的旋转运动转换夹臂31的直线运动，两个夹臂31进行在夹爪座30上相向或相背移动，进而夹臂31可夹持或释放物体。在其他实施例中，所述第三驱动器32驱动夹臂31移动并不局限于齿轮齿条传动，还可以是连杆或丝杆螺母机构。
30.在一个实施例中，请参阅图5，所述第二壳体20设置有第二轴承座230，所述第二轴承座230具有两端开口的第二内腔2300，所述第三驱动器32位于第二内腔2300内，且所述第二内腔2300还设置有第二轴承23、第二转轴22和第三齿轮25，所述第二转轴22、第二轴承23和第三齿轮25均固定设置在第二内腔2300内，所述第二转轴22具有第二中心通孔220，所述第二转轴22通过第二中心通孔220固定套设在第三驱动器32上，所述第三齿轮25固定套设在第三驱动器32上，所述第二转轴22的一端与第三齿轮25固定连接，所述第二转轴22的轴线方向与第三齿轮25的轴线方向一致，所述第二转轴22的另一端延伸至第二壳体20外与夹爪座30固定连接，所述第二轴承23套设于第二转轴22。所述第二驱动器21的输出轴与第二齿轮24固定连接，所述第二齿轮24与第三齿轮25啮合，将第二驱动器21和第三驱动器32集成至一个壳体内，可大大节省空间。
31.所述夹爪座30进行旋转时，所述第二驱动器21驱动第二齿轮24旋转，所述第二齿轮24带动第三齿轮25转动，所述第三齿轮25带动第二转轴22旋转，所述第二转轴22带动夹
爪座30旋转，所述第三驱动器32随所述第二转轴22和第三齿轮25一起进行旋转。需要说明的是，所述第三驱动器32的输出轴与第一齿轮33固定连接时，所述第三驱动器32的输出轴和第三驱动器32的定子和外壳部分是相对转动的，例如，对第三驱动器32进行断电时，所述第二驱动器21进行通电，所述第三驱动器32内的定子和外壳随着第三齿轮25转动，但所述第三驱动器32的输出轴不随之转动。在其他实施例中，第二驱动器21驱动第二转轴22转动，并不局限于齿轮传动，还可以为同步带传动等传动方式。
32.所述第二壳体20内还设置有第二电路板26和第三电路板35，所述第二电路板26固定设置于第二壳体20内，所述第二驱动器21的尾端设置有第二制动器210，所述第二驱动器21和第二制动器210均与第二电路板26电连接，所述第二制动器210可抱死第二驱动器21的输出轴，从而使得夹爪座30的旋转在停止后，能够快速制动，平稳静止，所述第二制动器210还可控制夹爪座30旋转角度的精准度，以及减少对第二驱动器21的负载力，增加第二驱动器21的使用寿命。
33.在一个实施例中，请参阅图5和图6，所述第三驱动器32的一侧设置有第三电路板35，所述第三电路板35远离第三驱动器32的一侧设置有第二滑环固定板270，所述第三去驱动器固定连接有螺栓27，所述螺栓27穿设于第三电路板35和第二滑环固定板270，进而将第三电路板35和第二滑环固定板270进行固定，所述第三电路板35通过螺栓27与第三驱动器32固定连接，所述第三驱动器32与第三电路板35电连接，所述第三电路板35的一侧设置有第二滑环271，第二滑环271固定设置于第二滑环固定板270上，所述第二滑环271通过第二滑环固定板270与第三驱动器32固定连接，所述第二滑环271具有第二转子导线2710和第二定子导线2711，所述第二转子导线2710和第三电路板35电连接，所述第二定子导线2711与第二电路板26电连接，所述第二电路板26与第一转子导线1311电连接，所述第二壳体20内设置有线缆保持架28，用于将第二壳体20内的第一转子导线1311进行收束，第一转子导线1311可以用扎带的方式悬挂在线缆保持架28上，防止第一转子导线1311与第二电路板26脱落，造成接触不良。所述第一定子导线1310和第一电路板18上的第一电路板18上的导线进行汇总形成总线19一起与外部系统进行连接，完成整机动作的信号传输。
34.在一个实施例中，请参阅图5和图6，所述第二壳体20内设置有感应元件272，所述感应元件272设置在第二滑环固定板270上，所述感应元件272与通过第二滑环固定板270与第三驱动器32固定连接，所述感应元件272能够随所述第三驱动器32进行旋转，所述第二电路板26上连接有传感器260，所述感应元件272与传感器260相对设置，所述感应元件272与传感器260配合，所述传感器260对感应元件272进行识别，所述传感器260对感应元件272旋转的位置进行记录，即对第三驱动器32的位置进行记录，进而可记录第一转轴12和夹爪座30旋转的位置，将记录的信号反馈至第二电路板26中，进而可根据记录校正夹爪座30旋转的零位位置，所述传感器260优选为光感传感器或也磁感传感器。
35.所述第一转轴12的轴线方向与第二转轴22的轴线方向垂直，所述第二壳体20以所述第一转轴12的轴线方向为旋转中心进行旋转，所述夹爪座30以所述第二转轴22的轴线方向为旋转中心进行旋转，所述夹臂31的移动方向与第二转轴22的轴线方向垂直。
36.在一个实施例中，请参阅图1至图3，所述第一壳体10外壁设置有第一限位块100，所述第二壳体20外壁凸设有第二限位块200，所述第一限位块100和第二限位块200可相互配合，两者可相互挡止，实现第一壳体10和第二壳体20的旋转限位，可将第一限位块100和
第二限位块200的挡止位置作为零位点，可通过零位点对第一驱动组件和第二驱动组件的相对旋转进行复位或校正旋转误差。当然不限于第一限位块100和第二限位块200的机械限位来进行零位点设置，还可以通过接近开关或光电传感器进行零位点设置。
37.与现有技术相比，本实用新型的一种三自由度电动夹爪具有如下一个或多个有益效果：本实用新型中的三自由度电动夹爪，在旋转夹爪的基础上增加一个旋转的自由度，而且还增加了作用距离，不会占用大量空间，可适应多轴角度的作业环境；本实用新型中的三自由度电动夹爪在第一驱动器的输出轴的尾端安装有第一制动器，第一转轴完成旋转动作停止后，第一制动器可抱死第一驱动器的输出轴，从而使得第二驱动组件的旋转快速制动，平稳静止，第一制动器还可控制第二驱动组件旋转角度的精准度，以及减少对第一驱动器的负载力，进而增加第一驱动器的使用寿命；本实用新型中的三自由度电动夹爪在第二驱动器的尾端输出轴设置有第二制动器，从而使得夹爪座的旋转在停止后，能够快速制动平稳静止，第一制动器和第二制动器的保持力矩比电机的输出力矩大，一方面可节省能耗，另一方面能保持较大的静维持扭矩；本实用新型中的三自由度电动夹爪中，第一壳体外壁凸设有第一限位块，第二壳体外壁凸设有第二限位块，第一限位块和第二限位块可相互配合，两者可相互挡止，实现第一壳体和第二壳体的旋转限位，将第一限位块和第二限位块的挡止位置作为零位点，通过零位点可对第一驱动组件和第二驱动组件的相对旋转进行复位或校正旋转误差，或通过接近开关或光电传感器进行零位点设置；本实用新型中的三自由度电动夹爪，在第二壳体内设置有感应元件，感应元件能够随所述第三驱动器进行旋转，第二电路板上连接有传感器，感应元件与传感器配合，传感器对感应元件进行识别，传感器对感应元件旋转的位置进行记录，进而可记录第一转轴和夹爪座的旋转位置，将记录的信号反馈至第二电路板中，进而可根据记录校正夹爪座旋转的零位位置。
38.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
39.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改和变型。