夹紧力可精确控制的冗余自锁式机械爪制造技术

本发明专利技术涉及一种夹紧力可精确控制的冗余自锁式机械爪，其包括手爪，与手爪的轴同轴设置的传动机构，与手爪的轴同轴设置的锁定机构，与传动机构配合并提供给手爪工作驱动力的动力机构，以及输送驱动力的动力回路；当手爪需要停止动作时，由锁定机构以及动力回路中的动力锁配合来完成对机械爪位置与夹紧力的双重锁定。本发明专利技术适用于夹紧力需要精确控制的场合，并且在驱动力释放后，由棘轮锁与手爪夹紧力锁定弹簧配合，以及液压回路中的液压锁和手爪夹紧力锁定弹簧配合来完成对机械爪位置与夹紧力的双重锁定，节约了能源并且提升自锁效果。在摆动马达、比例溢流阀与扭矩传感器的配合下，完成对输出夹紧力的精确控制，显著提升能源利用效率。

Redundant self locking mechanical claw which can be precisely controlled by clamping force

The invention relates to a redundant self-locking mechanical claw which can accurately control the clamping force, including a claw, a transmission mechanism coaxially arranged with the axis of the claw, a locking mechanism coaxially arranged with the axis of the claw, a power mechanism matched with the transmission mechanism and provided with the driving force of the claw, and a power circuit for conveying the driving force; When the gripper needs to stop action, the locking mechanism and the power lock in the power loop cooperate to complete the double locking of the position and clamping force of the gripper. The invention is suitable for the occasion where the clamping force needs to be accurately controlled, and after the driving force is released, the double locking of the position and the clamping force of the mechanical claw is completed by the combination of the ratchet lock and the clamping force locking spring of the hand claw, and the hydraulic lock and the clamping force locking spring in the hydraulic circuit, thereby saving energy and promoting the self-locking. Effect. With the cooperation of swing motor, proportional relief valve and torque sensor, the output clamping force can be accurately controlled, and the energy efficiency can be significantly improved.

【技术实现步骤摘要】
夹紧力可精确控制的冗余自锁式机械爪
本专利技术属于机械爪领域，特别涉及一种夹紧力可精确控制的冗余自锁式机械爪。
技术介绍
随着机械自动化领域发展迅速，机械爪越来越多的代替人力进行重复性和危险性的工作。而机械爪的精确控制、安全稳定，节约能源一直是人们追求改进的方向。但现有的机械爪大多不能精确控制最大夹紧力，并且驱动力释放后，机械爪位置与夹紧力不能锁定或通过纯刚性的机械结构锁定效果不理想。如专利CN1864939A公开了一种带力反馈的机械手，可以设定夹取物体时所用力的大小，但对如何精确控制和自锁均未涉及；CN103753526A的机械手包括自锁式接触器，但是需要驱动电机的持续运转来保证自锁状态，浪费能源；CN107696026A提出了一种无源自锁的液压控制系统，虽然节省了能源，但需要额外设置感应部件和较复杂的锁定部件；CN207087904U考虑了机械手抓取的松紧度和突然断电的保持，通过机械抓手夹持段套设橡胶手套来缓冲，机械抓手连接磁体抓手指尖来保证断电仍然夹持，橡胶手套内侧设压力传感器监测夹持压力，但只能掌握不能精确控制夹紧力，锁定不持久。因此，新型夹紧力可精确控制的柔性自锁式机械爪的设计非常必要。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种夹紧力可精确控制的冗余自锁式机械爪，它主要解决现有机械爪不能精确控制最大夹紧力，以及驱动力释放后夹紧力不能保持或保持不理想的问题。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种夹紧力可精确控制的冗余自锁式机械爪，其包括手爪，与所述手爪的轴同轴设置的传动机构，与所述手爪的轴同轴设置的锁定机构，与所述传动机构配合并提供给所述手爪工作驱动力的动力机构，以及输送驱动力的动力回路；当所述手爪需要停止动作时，由所述锁定机构以及所述动力回路中的动力锁配合来完成对机械爪位置与夹紧力的双重锁定。优选的，所述传动机构包括左轴、右轴、主动齿轮输出轴、主动齿轮输出轴轴承、左轴第一轴承、左轴第二轴承、右轴第一轴承、右轴第二轴承、设置在所述左轴上的左第一齿轮和左第二齿轮、设置在所述右轴上的右第一齿轮、以及设置在所述主动齿轮输出轴上的主动齿轮；所述左轴和右轴平行安装在上盖板和下盖板之间，通过盖板紧固螺钉固定，所述左轴通过左轴第一轴承和左轴第二轴承垂直安装在上盖板和下盖板中的左轴承孔中，所述右轴通过右轴第一轴承和右轴第二轴承垂直安装在上盖板和下盖板中的右轴承孔中；所述主动齿轮输出轴上端通过第一联轴器与扭矩传感器固连，下端通过主动齿轮输出轴轴承垂直安装在下盖板的轴承孔中优选的，所述手爪包括设置在左轴上的左手爪主体、固定在左手爪主体上的左手爪附件、设置在右轴上的右手爪主体、固定在右手爪主体上的右手爪附件、设置于左右手爪主体和左右手爪附件之间的手爪夹紧力锁定弹簧、以及固定左右手爪附件的固定螺钉。优选的，所述左手爪主体通过左轴轴肩与左轴第三套筒轴向固定在左轴上，左第一齿轮通过左轴轴肩和左轴第二套筒轴向固定在左轴上，左第二齿轮通过左轴第二套筒和左轴第一套筒轴向固定在左轴上，左棘轮通过左轴第三套筒和左轴第四套筒轴向固定在左轴上，左手爪主体、左棘轮、左第一齿轮和左第二齿轮通过键周向固定在左轴上，左轴与左轴承基孔制配合，轴承与轴承孔基轴制配合；所述右手爪主体通过右轴轴肩与右轴第二套筒轴向固定在右轴上，右第一齿轮通过右轴轴肩和右轴第一套筒轴向固定在右轴上，右棘轮通过右轴第二套筒和右轴第三套筒轴向固定在右轴上，所述右手爪主体、右棘轮和右第一齿轮通过键周向固定在右轴上，右轴与右轴承基孔制配合，轴承与轴承孔基轴制配合；所述主动齿轮通过键周向固定在主动齿轮输出轴上并通过主动齿轮轴向固定阶梯式套筒和第一联轴器轴向固定在主动齿轮输出轴上，主动齿轮输出轴与主动齿轮输出轴轴承基孔制配合，主动齿轮输出轴轴承与轴承孔基轴制配合；主动齿轮与所述左第二齿轮啮合，所述左第一齿轮与所述右第一齿轮啮合。优选的，还包括复位机构，所述复位机构包括右爪第一复位扭簧、右爪第二复位扭簧、左爪第一复位扭簧、左爪第二复位扭簧以及垂直焊接在下盖板左侧并与初始位置的左手爪主体线接触的手爪复位挡板，所述左爪第二复位扭簧和左爪第一复位扭簧的内支撑分别与设置在左轴两端的上下扭簧支撑槽间隙配合，外支撑分别与设置在下盖板和上盖板的左轴扭簧支撑槽间隙配合；所述右爪第二复位扭簧和右爪第一复位扭簧的内支撑分别与设置在右轴两端的上下扭簧支撑槽间隙配合，外支撑分别与设置在下盖板和上盖板的右轴扭簧支撑槽间隙配合。优选的，所述手爪附件固定螺钉与左手爪附件上的螺纹孔螺纹连接，手爪夹紧力锁定弹簧与手爪附件固定螺钉间隙配合并通过左手爪主体和左手爪附件轴向固定在左手爪主体和左手爪附件之间，左手爪主体与手爪附件固定螺钉光杆部分间隙配合并能相对滑动；所述手爪附件固定螺钉与右手爪附件上的螺纹孔螺纹连接，手爪夹紧力锁定弹簧与手爪附件固定螺钉间隙配合并通过右手爪主体和右手爪附件轴向固定在右手爪主体和右手爪附件之间，右手爪主体与手爪附件固定螺钉光杆部分间隙配合并能相对滑动。优选的，所述动力机构包括定量液压泵和摆动马达，摆动马达通过螺钉与上盖板固连，扭矩传感器通过第二联轴器与摆动马达输出轴固连。优选的，所述锁定机构包括固定所述左轴上的左棘轮、固定在所述右轴上的右棘轮、以及锁定左右棘轮的棘轮锁，所述棘轮锁与对称布置在左轴和右轴上的左棘轮和右棘轮线接触，所述锁定机构还包括棘轮锁解锁缸、棘轮锁轴向复位弹簧、棘轮锁滑动轴和棘轮锁下端紧固螺母，棘轮锁滑动轴通过焊接固连在上盖板的左轴承孔和右轴承孔之间的中心位置处，棘轮锁与棘轮锁滑动轴间隙配合并通过棘轮锁轴向复位弹簧和棘轮锁下端紧固螺母进行轴向固定，棘轮锁解锁缸通过螺钉固连在上盖板的左轴承孔和右轴承孔的中心点连线的中垂线上，所述棘轮锁滑动轴开有扭簧滑道且下端有螺纹，棘轮锁周向复位扭簧安装在所述棘轮锁的扭簧槽中并与扭簧槽间隙配合，棘轮锁周向复位扭簧的外支撑与棘轮锁周向复位扭簧外支撑槽间隙配合，棘轮锁周向复位扭簧的内支撑与所述棘轮锁滑动轴的扭簧滑道间隙配合，棘轮锁复位扭簧挡块与棘轮锁复位扭簧挡块槽过盈配合，棘轮锁轴向复位弹簧位于棘轮锁滑动轴上方与棘轮锁滑动轴间隙配合，通过上盖板、棘轮锁和棘轮锁下端紧固螺母进行轴向固定，棘轮锁下端紧固螺母与棘轮锁滑动轴螺纹连接。优选的，前端有滑槽的棘轮锁解锁缸活塞杆与所述棘轮锁解锁缸间隙配合，能在解锁缸活塞杆滑槽中滑动并不脱落的棘轮锁解锁滑圈与滑槽大间隙配合并能进行扭转，并能通过棘轮锁解锁滑圈调整螺钉调整与解锁缸活塞杆滑槽的配合程度，棘轮锁解锁滑圈调整螺钉与棘轮锁解锁滑圈的螺纹槽螺纹配合，第一棘轮锁解锁连杆和第二棘轮锁解锁连杆平行且相切的铰接在棘轮锁解锁滑圈和棘轮锁上。优选的，动力回路为液压回路，包括摆动马达以及与摆动马达进油口和出油口分别相连的两个液控单向阀、比例溢流阀、压力传感器、溢流阀、第一二位四通电磁换向阀、第二二位四通电磁换向阀、定量液压泵、第一单向阀和第二单向阀，所述液压锁由两个液控单向阀并联组成；所述的液压回路中，定量液压泵通过工作管路和四通分别与第一二位四通电磁换向阀、第二二位四通电磁换向阀以及比例溢流阀连接，压力传感器通过三通连接在定量液压泵和比例溢流阀之间，第一二位四通电磁换向阀和液压锁的工作端通过工作管路连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种夹紧力可精确控制的冗余自锁式机械爪，其特征在于：其包括手爪，与所述手爪的轴同轴设置的传动机构，与所述手爪的轴同轴设置的锁定机构，与所述传动机构配合并提供给所述手爪工作驱动力的动力机构，以及输送驱动力的动力回路；当所述手爪需要停止动作时，由所述锁定机构以及所述动力回路中的动力锁配合来完成对机械爪位置与夹紧力的双重锁定。

【技术特征摘要】
1.一种夹紧力可精确控制的冗余自锁式机械爪，其特征在于：其包括手爪，与所述手爪的轴同轴设置的传动机构，与所述手爪的轴同轴设置的锁定机构，与所述传动机构配合并提供给所述手爪工作驱动力的动力机构，以及输送驱动力的动力回路；当所述手爪需要停止动作时，由所述锁定机构以及所述动力回路中的动力锁配合来完成对机械爪位置与夹紧力的双重锁定。2.根据权利要求1所述的夹紧力可精确控制的冗余自锁式机械爪，其特征在于：所述传动机构包括左轴、右轴、主动齿轮输出轴、主动齿轮输出轴轴承、左轴第一轴承、左轴第二轴承、右轴第一轴承、右轴第二轴承、设置在所述左轴上的左第一齿轮和左第二齿轮、设置在所述右轴上的右第一齿轮、以及设置在所述主动齿轮输出轴上的主动齿轮；所述左轴和右轴平行安装在上盖板和下盖板之间，通过盖板紧固螺钉固定，所述左轴通过左轴第一轴承和左轴第二轴承垂直安装在上盖板和下盖板中的左轴承孔中，所述右轴通过右轴第一轴承和右轴第二轴承垂直安装在上盖板和下盖板中的右轴承孔中；所述主动齿轮输出轴上端通过第一联轴器与扭矩传感器固连，下端通过主动齿轮输出轴轴承垂直安装在下盖板的轴承孔中。3.根据权利要求1所述的夹紧力可精确控制的冗余自锁式机械爪，其特征在于：所述手爪包括设置在左轴上的左手爪主体、固定在左手爪主体上的左手爪附件、设置在右轴上的右手爪主体、固定在右手爪主体上的右手爪附件、设置于左右手爪主体和左右手爪附件之间的手爪夹紧力锁定弹簧、以及固定左右手爪附件的固定螺钉。4.根据权利要求3所述的夹紧力可精确控制的冗余自锁式机械爪，其特征在于：所述左手爪主体通过左轴轴肩与左轴第三套筒轴向固定在左轴上，左第一齿轮通过左轴轴肩和左轴第二套筒轴向固定在左轴上，左第二齿轮通过左轴第二套筒和左轴第一套筒轴向固定在左轴上，左棘轮通过左轴第三套筒和左轴第四套筒轴向固定在左轴上，左手爪主体、左棘轮、左第一齿轮和左第二齿轮通过键周向固定在左轴上，左轴与左轴承基孔制配合，轴承与轴承孔基轴制配合；所述右手爪主体通过右轴轴肩与右轴第二套筒轴向固定在右轴上，右第一齿轮通过右轴轴肩和右轴第一套筒轴向固定在右轴上，右棘轮通过右轴第二套筒和右轴第三套筒轴向固定在右轴上，所述右手爪主体、右棘轮和右第一齿轮通过键周向固定在右轴上，右轴与右轴承基孔制配合，轴承与轴承孔基轴制配合；所述主动齿轮通过键周向固定在主动齿轮输出轴上并通过主动齿轮轴向固定阶梯式套筒和第一联轴器轴向固定在主动齿轮输出轴上，主动齿轮输出轴与主动齿轮输出轴轴承基孔制配合，主动齿轮输出轴轴承与轴承孔基轴制配合；主动齿轮与所述左第二齿轮啮合，所述左第一齿轮与所述右第一齿轮啮合。5.根据权利要求1所述的夹紧力可精确控制的冗余自锁式机械爪，其特征在于：还包括复位机构，所述复位机构包括右爪第一复位扭簧、右爪第二复位扭簧、左爪第一复位扭簧、左爪第二复位扭簧以及垂直焊接在下盖板左侧并与初始位置的左手爪主体线接触的手爪复位挡板，所述左爪第二复位扭簧和左爪第一复位扭簧的内支撑分别与设置在左轴两端的上下扭簧支撑槽间隙配合，外支撑分别与设置在下盖板和上盖板的左轴扭簧支撑槽间隙配合；所述右爪第二复位扭簧和右爪第一复位扭簧的内支撑分别与设置在右轴两端的上下扭簧支撑槽间隙配合，外支撑分别与设置在下盖板和上盖板的右轴扭簧支撑槽间隙配合。6.根据权利要求3所述的夹紧力可精确控制的冗余自锁式机械爪，其特征在于：所述手爪附件固定螺钉与左手爪附件上的螺纹孔螺纹连...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵丁选，孟凡亮，王立新，张祝新，李欣同，姚珊，郭庆贺，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13