电动夹爪

技术领域

本发明涉及夹爪技术领域，特别涉及一种电动夹爪。

背景技术

随着工业机器人技术的日益成熟，传统的制造业逐步由人工转变为工业机器人生产的智能制造方向快速发展，工业机器人在焊接、码垛、涂装等生产过程中被广泛应用，其可节省劳动力成本、降低劳动强度和提高生产效率。而夹爪作为工业机器人经常配置使用的部件，用于夹持工件以配合工业机器人的机械臂，实现工件的搬运。

夹爪根据其类型可划分为电动夹爪和气动夹爪，其中，电动夹爪是通过电力驱动来控制夹爪的夹紧和释放。目前市场上的电动夹爪主要采用伺服电机作为动力源以实现驱动，但其伺服电机通常呈突兀设置，使得整体结构冗长、轴向跨度较大。比如直径为70mm左右的电动夹爪，其长度一般会达到125～150mm。然而，当上述的电动夹爪进入某些应用场景实际操作时，因其轴向结构尺寸过长，而较为容易与被操作设备的原有机构之间发生干涉，影响正常工作且可能造成损坏，适用性不强。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种电动夹爪，旨在解决目前的电动夹爪轴向结构尺寸过长、适用性不强的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种电动夹爪，该电动夹爪包括夹爪座和设置在所述夹爪座上的无框电机、动力输出轴以及若干夹爪安装块，所述夹爪安装块上设有夹爪部，所述无框电机包括定子和转子，所述动力输出轴穿设在所述转子中且可绕其自身轴线转动，所述动力输出轴与若干所述夹爪安装块传动连接以带动若干所述夹爪部张合。

优选地，若干所述夹爪安装块围绕所述动力输出轴的轴线设置。

优选地，所述动力输出轴上设置有传动齿轮，所述夹爪座上设置有与该传动齿轮配合的齿轮组。

优选地，所述夹爪座上还设置有滑动组件，所述滑动组件包括滑轨和与所述滑轨滑动配合的滑块，所述滑块上设置有与所述齿轮组配合的齿条，所述夹爪安装块与所述齿条连接。

优选地，所述夹爪座包括安装框和位于所述安装框一端的端盖，所述安装框和端盖围合成安装空间，所述端盖上贯穿设置有用于容置所述夹爪安装块的开口。

优选地，所述动力输出轴从所述安装框的另一端穿出设置，所述电动夹爪还包括安装在所述动力输出轴上、且位于所述安装框外的编码器。

优选地，还包括设置在所述安装框上、用于罩设住所述编码器的端壳。

优选地，所述端壳上设有走线孔。

优选地，所述端壳上设有若干第一安装孔。

优选地，所述夹爪安装块和所述夹爪部上对应设有若干第二安装孔。

本发明技术方案的有益效果在于：本电动夹爪由夹爪座、无框电机、动力输出轴和若干夹爪安装块组成，夹爪安装块上设有夹爪部，以通过若干夹爪部组合设置夹爪，电动夹爪通过无框电机驱动动力输出轴旋转，以传动若干夹爪安装块移动而带动若干夹爪部张合，从而实现夹爪的张合；本电动夹爪采用无框电机以取代伺服电机而作为动力源，因无框电机体积小且尺寸可设计，可减小电动夹爪的轴向结构尺寸，以使其能够适应更多的应用场景，从而增强适用性。

附图说明

图1为本发明一实施例中电动夹爪的结构示意图；

图2为图1中电动夹爪的爆炸结构示意图；

图3为图1中电动夹爪的内部结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的方案进行清楚完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明中的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提出一种电动夹爪，参照图1至图3，该电动夹爪包括夹爪座100和设置在夹爪座100上的无框电机200、动力输出轴10以及若干夹爪安装块20，夹爪安装块20上设有夹爪部30，无框电机200包括定子和转子，动力输出轴10穿设在转子中且可绕其自身轴线转动，动力输出轴10与若干夹爪安装块20传动连接以带动若干夹爪部30张合。

本发明的电动夹爪可安装于工业机器人的关节机械臂末端或其它机械设备上，以实现工件的夹持、搬运等工作，其区别于气动夹爪，乃是通过电力驱动运行。具体地，本实施例所涉及的电动夹爪主要由夹爪座100、无框电机200、动力输出轴10、若干夹爪安装块20以及设置在夹爪安装块20上的夹爪部30组成，其中：

参照图1，夹爪座100可为壳座式结构，其作用在于安装电动夹爪的其它多类部件，如无框电机200、动力输出轴10和夹爪安装块20等。无框电机200作为一种新型力矩电机，其也可称为无框力矩电机，主要包括定子和转子，其外形大小可设计，并且具备体积小、重量轻、低惯量、功率高等优点。进一步地，无框电机200为中空结构，转子上设有与动力输出轴10相适配的中心通孔，动力输出轴10则安装在该中心通孔内。即在无框电机200通电时，其转子可带动动力输出轴10绕其自身轴线快速转动。

另外，夹爪安装块20可为相对设置的两块或周向设置的多块，其位于夹爪座100的底部，其作用在于设置夹爪部30，容易理解的是，每一块夹爪安装块20上均设置一个夹爪部30，多个夹爪部30以组合构成夹爪。其中，夹爪部的具体结构外形根据实际情况设置，在此不作限定，并且，夹爪部30可与夹爪安装块20可拆卸连接设置，也可与夹爪安装块20一体成型设置。夹爪安装块20在夹爪座100上可为滑动设置，其可采用的滑动结构可为滑轨滑块、滑杆滑套等。动力输出轴10与夹爪安装块20传动连接，即在二者之间一般设置传动结构，以将动力输出轴10的旋转运动转化为夹爪安装块20的直线运动。所采用的传动结构的形式可为多种，比如齿轮齿条等，将在后续实施例中详细说明。即在本电动夹爪中，无框电机200驱动动力输出轴10转动，以传动各夹爪安装块20移动而带动各夹爪部30远离中心线往外移动或朝向中心线向内移动，从而实现夹爪的张合。

本实施例中，所涉及的无框电机200可采用美国科尔摩根的TBM(S)无框力矩电机、Parker公司的K系列无框电机、Aerotech公司S-series高性能无框力矩电机或Alliedmotion公司的无框力矩电机等，但并不仅限于此。

基于上述实施内容，本电动夹爪采用无框电机200作为动力源，因无框电机200体积小且尺寸可设计，与现有技术中采用伺服电机的电动夹爪相比较，其可减小电动夹爪的轴向结构尺寸，以使其能够适应更多的应用场景，从而增强适用性。具体地，经过实际设计进行改进，电动夹爪采用无框电机200后，其轴向尺寸由原先的125～150mm减小到60～75mm左右。

在一较佳实施例中，参照图1和图2，若干夹爪安装块20围绕动力输出轴10的轴线设置。作为优设，参照图1，夹爪安装块20为三个，三个夹爪安装块20相对围绕动力输出轴10的轴向设置，即呈周向依次布置在动力输出轴10的周边，相邻两夹爪安装块20之间的夹角为120°。通过上述设置，三个夹爪安装块20以安装夹爪的三个夹爪部30，实现对工件的周向夹持，夹持稳固且工作可靠。

参照图2，动力输出轴10上设置有传动齿轮40，夹爪座100上设置有与该传动齿轮40配合的齿轮组50。

此外，夹爪座100上还设置有滑动组件，滑动组件包括滑轨60和与滑轨60滑动配合的滑块70，滑块70上设置有与齿轮组50配合的齿条80，夹爪安装块20与齿条70连接。

为使得夹爪安装块20可在夹爪座100上移动，故设置滑动组件以连接夹爪安装块20与夹爪座100。本实施例中，滑动组件所采用的为滑轨60和滑块70，其中，滑轨60固定在夹爪座100上，夹爪安装块20与滑块70连接，连接固定方式均可采用螺丝。滑轨60和滑块70可使得夹爪安装块20在夹爪座100上移动平稳，以提高夹爪的夹持稳定性。

基于上述结构设置，即在动力输出轴10转动时，传动齿轮40随之转动，并啮合传动齿轮组50以及齿条80，齿条80和滑块70沿滑轨60直线移动，从而带动夹爪安装块20及夹爪部30移动。本实施例中，采用齿轮齿条传动，以实现动力输出轴10对夹爪安装块20及夹爪部30的驱动，传动准确、效率高、结构紧凑且工作可靠。

其中，夹爪安装块20也可不与齿条80连接，而直接与滑块70连接，且连接形式也可为采用螺丝的可拆卸连接形式，视情况而定。另外，传动齿轮40、齿轮组50、齿条80以及滑块70和滑轨60可设置在同一水平高度上，以进一步减小电动夹爪的轴向结构尺寸。

进一步地，参照图1至图3，夹爪座100包括安装框110和位于安装框110一端的端盖120，安装框110和端盖120围合成安装空间，端盖120上贯穿设置有用于容置夹爪安装块20的开口121。安装框110和端盖120的轮廓大小一致，可采用若干个螺丝连接装配，无框电机200、动力输出轴10等电动夹爪的主要组成部件均位于二者所形成的安装空间内，安装框110和端盖120可对安装空间内的部件进行机械保护。具体地，无框电机200和动力输出轴10位于安装框110内、上述实施例中的滑动组件以及传动部件则位于端盖120位置处。

对于各夹爪安装块20，端盖120上均对应设置开口121以容置，夹爪安装块20从开口121处与滑块70或齿条80连接。该开口121呈“L”型，且在端盖120的底面和侧面跨面设置，即在动力输出轴10的驱动下，夹爪安装块20可从端盖120的侧面伸缩。通过上述开口121以容置夹爪安装块20，可进一步减小电动夹爪的轴向结构尺寸。

进一步地，参照图2和图3，动力输出轴10从安装框110的另一端穿出设置，电动夹爪还包括安装在动力输出轴10上、且位于安装框110外的编码器90。编码器90用于测量动力输出轴10的转速，其将动力输出轴10的旋转位移转换成一串数字脉冲信号，并输出至控制系统，以方便对电动夹爪的控制。作为优选，编码器90可为光电编码器。

进一步地，参照图1至图3，电动夹爪还包括设置在安装框110上、用于罩设住编码器90的端壳300。具体地，端壳300与端盖120分别位于安装框110的相对两端，端壳300的作用在于为编码器90提供机械保护，并且还可防止灰尘杂质进入编码器90内而影响其使用寿命。其中，端壳300与安装框110的外形以及轮廓相适配，并且采用若干个螺丝连接固定，若干个螺丝安装位沿端壳300和安装框110的边沿依次设置。

进一步地，参照图1和图2，端壳300上设有走线孔1。所设走线孔1用于供编码器90与控制系统的连接线体穿设，以方便编码器90的走线设置。本实施例中，走线孔1位于端壳300的一侧，且在该走线孔1处还设有保护套。

进一步地，参照图2，端壳300上设有若干第一安装孔2。所设第一安装孔2即为固定本电动夹爪的孔位，以用于将电动夹爪整体安装在机械臂或其它运动机构的执行末端，也可通过该第一安装孔2连接转接板，再通过转接板而与常用于变速器、汽车发动机上的定心装置(即中心补正模块)相连接。

在一较佳实施例中，参照图1，夹爪安装块20和夹爪部30上对应设有若干第二安装孔3。所设第二安装孔3可为螺纹孔，其用于穿设螺丝以在夹爪安装块20上可拆卸的安装夹爪部30，操作简单，拆装方便。第二安装孔3的数量根据实际情况设置，本实施例中，在夹爪安装块20和夹爪部30上，第二安装孔3为间隔设置的两个。此外，夹爪可为多种结构形式，用户可根据实际情况选择所需要的夹爪类型，设置灵活。

以上所述的仅为本发明的部分或优选实施例，无论是文字还是附图都不能因此限制本发明保护的范围，凡是在与本发明一个整体的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明保护的范围内。