一种机器人端拾夹具的卡爪、端拾夹具的制作方法

1.本实用新型涉及工业机器人自动化生产技术领域，特别提供了一种机器人端拾夹具的卡爪、端拾夹具。


背景技术：

2.搬运工业机器人的端拾器主要用于夹持工件，完成装夹、加工、搬运等工作，本次设计主要为盘套类零件自动生产线设计工业机器人端拾器。对于盘套类零件，总体外型为圆盘、圆柱、圆环、半球为主，且种类多，外型差异大，规格尺寸较多。机器人抓取方式主要以抓外圆或撑内圆为主，抓住物料一端，完成取料、换料、装夹一次完成。现有的夹具往往设置成适应单一尺寸的盘套零件，且夹具的内侧与工件接触处长时间工作受力会造成严重的磨损，甚至断裂，则需要对整个夹具进行更换。另外长时间的夹具模式会造成不同固定位给予工件的夹紧力不同，造成工件在夹持过程中倾斜，为后续工艺的定位工作造成数据偏差，影响装卸等工艺的精度。


技术实现要素：

3.为了解决上述问题，本实用新型提供了一种机器人端拾夹具的卡爪，包括一本体，该本体具有夹持端及固定端，所述本体由夹持端向固定端逐渐变厚，呈向内侧倾斜设计。
4.进一步的，所述固定端底部伸出一连接块，该连接块上设置有螺栓孔。
5.进一步的，所述卡爪的本体内部可采用部分空心设计。
6.进一步的，夹持端具有凸起块及平台。
7.鉴于上述，本实用新型还提供了一种机器人端拾夹具，固定在底座上，包括至少三个上述所述的卡爪、底座以及指块；
8.指块，固定于卡爪的夹持端上，与卡爪数量相互匹配；
9.底座，沿着中心处发散设有多个滑道，所述滑道的数量与卡爪相互匹配；该滑道上设有有滑块；每个滑块连接一气缸进行滑动；卡爪固定在滑块上，且多个卡爪的运动是同步的，可以实现自定心需要。
10.进一步的，还包括一弹性固位置结构，设置于底座中心处，包括多个支撑弹簧及固定面，
11.支撑弹簧，至少设置有三个，沿着底座周向均匀分布用于支撑固定面。
12.进一步的，所述指块为矩形块状通过螺栓与凸起块连接，安装后矩形块的内侧与待夹持工件接触。
13.进一步的，所述的指块具有水平部及竖向夹紧部，水平部通过螺栓与凸起块连接；竖向夹紧部外侧面贴合在卡爪本体上，内侧面与工件贴合，该竖向夹紧部为v形设计。
14.进一步的，所述的指块具有水平部、支撑部及夹紧块，所述支撑部贴合在卡爪本体的内壁上，呈v形设计；夹紧块位于支撑部上部，用于卡紧在待夹持工件的内径。
15.根据本实用新型的另一方面还提供了一种机器人端拾夹具的应用，该夹具采用上
下料双爪设计，安装在工业机器人机械手臂上，双爪中心轴线夹角为90度。
16.本实用新型的优势在于：鉴于夹持过程中卡爪的受力分布，有针对性的设计了卡爪本体倾斜逐渐变厚的外部形状，提高了夹具的综合使用寿命。另外在可根据不同内径外径尺寸的工件根据需要灵魂选择指块，具有普遍的适应性。
附图说明
17.图1为本实用新型卡爪的一种实施例结构示意图；
18.图2为图1的右视图；
19.图3为指块的第一种实施例结构示意图；
20.图4为指块的第二种实施例结构示意图；
21.图5为指块的第三种实施例结构示意图；
22.图6为端拾夹具的一种实施例结构示意图；
23.图7为夹持工件的工作示意图；
24.图8为接触工件时弹性固位结构的工作示意图；
25.图9为夹持工件压缩弹簧状态下弹性固位结构的工作示意图；
26.图10为松开零件时弹性固位结构辅助推拿的工作示意图；
27.图11中a区为碰撞受损和金属疲劳区域。
28.1-本体、2-夹持端、3-固定端、4-连接块、5-凸起块、6-指块、7-底座、8-支撑弹簧、9-固定面、10-工件、11-竖向夹紧部、12-支撑部、13-夹紧块。
具体实施方式
29.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。
30.参考图1-11，本实用新型提供了一种机器人端拾夹具的卡爪，包括一本体1，该本体1具有夹持端2及固定端3，所述本体1由夹持端2向固定端3逐渐变厚，呈向内侧倾斜设计。所述固定端3底部伸出一连接块4，该连接块4上设置有螺栓孔，
31.作为方案的改进，所述卡爪的本体1内部可采用部分空心设计，可以降低卡具的重量。
32.作为方案的改进，夹持端2具有凸起块5及平台，该平台用于固定指块6。
33.鉴于上述，本实用新型还提供了一种机器人端拾夹具，固定在底座7上，包括三个上述所述的卡爪、底座7以及指块6；
34.指块6，固定于卡爪的夹持端2上，与卡爪数量相互匹配；
35.底座7，沿着中心处发散设有多个滑道，所述滑道的数量与卡爪相互匹配；该滑道上设有有滑块；每个滑块连接一气缸进行滑动；卡爪固定在滑块上，且多个卡爪的运动是同步的，可以实现自定心需要。
36.卡爪是支撑端拾器抓取零件的主要结构，下方螺钉孔主要与三工位气缸连接固定，夹持端2与夹具指块6通过螺钉紧锁。夹具指块6通过螺钉与端拾卡爪刚性锁定，抓取零件时随着气缸运动实现与零件贴合，施加适当压力。在指块6表面设置有防滑纹路，该纹路
会与工件10产生较大静摩擦力，保证零件稳定抓取。本方案中卡爪的初始定位采用三卡爪定心气缸，气缸压力切换以后，三个卡爪会随着气缸运动一起联动，而且运动是沿着半径方向同步实现的，这样就可以满足零件装卡自定心需求，保证抓取和装卡精度，气缸行程较大，可以兼容更多零件，总体重量轻，提高工业机器人有效负载能力。气缸配备自锁结构，当气源失效，可以维持现有状态，保证物料输送稳定性，特别是工业机器人这种大范围高速运动装置，一旦气源缺失，可以自动保持。
37.作为方案的改进，还包括一弹性固位置结构，设置于底座7中心处，包括多个支撑弹簧8及固定面9，
38.支撑弹簧8，设置有三个，沿着底座7周向均匀分布用于支撑固定面9，即为三个弹簧8支腿。安装时候避让其他工件10的干涉，提高机床夹具自动装卡时工件10定位的自适应能力，提高装卡的精度，避免工业机器人端拾器，工件10和机床夹具三者直接碰撞，可以有效降低端拾器部分的磨损。端拾器夹持工件10时，首先是弹簧8装置接触工件10，随着端拾器不断接近，压缩弹簧8会给予工件10垂直定位面的压力，保持工件10位置稳定，到达夹持位置，闭合卡爪夹紧工件10。
39.端拾器与机床卡具配合装夹时，首先是接近卡具定位面，不发生机械接触，释放卡爪，弹簧8装置会根据压缩量将零件推靠，并可以在一定角度内进行自适应装卡。
40.作为方案的改进，夹具指块6可以根据不同零件的大小、外型结构、抓取方式、表面状态、加工工艺等特性进行选择性更换。参考图3，所述指块6为矩形块状通过螺栓与凸起块5连接，安装后矩形块的内侧与待夹持工件10接触。
41.作为方案的改进，参考图4，所述的指块6具有水平部及竖向夹紧部11，水平部通过螺栓与凸起块5连接；竖向夹紧部11外侧面贴合在卡爪本体1上，内侧面与工件10贴合，该竖向夹紧部11为v形设计。
42.作为方案的改进，参考图5，所述的指块6具有水平部、支撑部12及夹紧块13，所述支撑部12贴合在卡爪本体1的内壁上，呈v形设计；夹紧块13位于支撑部12上部，用于卡紧在待夹持工件10的内径。
43.根据本实用新型的另一方面还提供了一种机器人端拾夹具的应用，该夹具采用上下料双爪设计，安装在工业机器人机械手臂上，双爪中心轴线夹角为90度。同时上下料时，换手转角小，工作效率高。
44.通过使用solidworks软件有限元分析，建立经典夹具卡爪l型结构模型，并进行仿真模拟受力测算。在抓取工件物料时，夹具卡爪l型结构指尖部分受到来之工件的反作用力，通常垂直于指尖结构面，并获得受力分析展示。抓取过程中，l型结构夹具卡爪较大受力主要集中在折弯区域，并且随着夹具卡爪的延伸方向增长受力程度加剧。因此在设计时根据模拟测试结果，针对性的加强这部分机构结构强度，增加厚度，减小l型机构倾角，同时考虑到重量问题也做了镂空结构处理。经过实装测试，在配备同型号气缸的条件下，本夹具卡爪采用向内一定倾角的结构设计，可利用杠杆原理，有效增加夹持力度，同时显著增强碰撞和抗疲劳能力，相比直角卡爪设计，总体提高30％稳定性。影响夹具卡爪稳定性因素来自卡爪抓取部位受力形变程度，也就是指尖部位的挠度。
45.挠度估算公式如下：
46.yb＝-pl3/3ei
47.其中，e是材料的弹性模量，i是惯性矩，i＝bh3/12，p是对卡爪的作用力。
48.假设承受压力p＝200n，卡爪长度l＝90mm，卡爪宽度b＝13mm，卡爪平均厚度h＝36mm，最大厚度h*＝42mm。材料选用304，e＝1.9
×
1011pa。
49.相同材质，相同长度，相同宽度，相同气缸及安装方式下：
50.采用现有的直角卡爪挠度：yb＝0.0895mm
51.本夹具卡爪挠度：yb＝0.0506mm
52.通过计算预估相较直角卡爪挠度降低了30％，稳定性也相应提高。
53.以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种机器人端拾夹具的卡爪，其特征在于：包括一本体，该本体具有夹持端及固定端，所述本体由夹持端向固定端逐渐变厚，呈向内侧倾斜设计；夹持端具有凸起块及平台，该平台用于固定指块。2.如权利要求1所述的一种机器人端拾夹具的卡爪，其特征在于：所述固定端底部伸出一连接块，该连接块上设置有螺栓孔。3.如权利要求1所述的一种机器人端拾夹具的卡爪，其特征在于：所述卡爪的本体内部可采用部分空心设计。4.一种机器人端拾夹具，其特征在于：固定在底座上，包括至少三个如权利要求1-3任一所述的卡爪、底座以及指块；指块，固定于卡爪的夹持端上，与卡爪数量相互匹配；底座，沿着中心处发散设有多个滑道，所述滑道的数量与卡爪相互匹配；该滑道上设有有滑块；每个滑块连接一气缸进行滑动；卡爪固定在滑块上，且多个卡爪同步运动。5.如权利要求4所述的一种机器人端拾夹具，其特征在于：还包括一弹性固位置结构，设置于底座中心处，包括多个支撑弹簧及固定面，支撑弹簧，至少设置有三个，沿着底座周向均匀分布用于支撑固定面。6.如权利要求4所述的一种机器人端拾夹具，其特征在于：所述指块为矩形块状通过螺栓与凸起块连接，安装后矩形块的内侧与待夹持工件接触。7.如权利要求4所述的一种机器人端拾夹具，其特征在于：所述的指块具有水平部及竖向夹紧部，水平部通过螺栓与凸起块连接；竖向夹紧部外侧面贴合在卡爪本体上，内侧面与工件贴合，该竖向夹紧部为v形设计。8.如权利要求4所述的一种机器人端拾夹具，其特征在于：所述的指块具有水平部、支撑部及夹紧块，所述支撑部贴合在卡爪本体的内壁上，呈v形设计；夹紧块位于支撑部上部，用于卡紧在待夹持工件的内径。

技术总结
本实用新型涉及工业机器人自动化生产技术领域，特别提供了一种机器人端拾夹具的卡爪，包括一本体，该本体具有夹持端及固定端，本体由夹持端向固定端逐渐变厚，呈向内侧倾斜设计；还提供了一种端拾夹具，卡爪、底座以及指块；指块，固定于卡爪的夹持端上，与卡爪数量相互匹配；底座，沿着中心处发散设有多个滑道，滑道的数量与卡爪相互匹配；该滑道上设有滑块；每个滑块连接一气缸进行滑动；卡爪固定在滑块上，且多个卡爪的运动是同步的，可以满足自定心需要。本实用新型鉴于夹持过程中卡爪的受力分布，有针对性的设计了卡爪本体倾斜逐渐变厚的外部形状，提高了夹具的稳定性，延长使用寿命。命。命。


技术研发人员：段广游 马树德 刘轲 张魁非 姜德根
受保护的技术使用者：大连机床集团职业培训中心
技术研发日：2023.02.08
技术公布日：2023/9/13